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1、塑料成型工艺与模具设计课程设计李平 编目 录 模具的设计51 拟定模具结构形式52 确定型腔数量及排列形式53 分型面的确定：64 注射机型号的确定64.1 注射机的选择64.2注射成型工艺的参数64.3注塑机的校核75浇注系统设计85.1 浇注系统的设计原则85.2 浇注系统的组成95.3 浇注系统的作用95.4 浇注系统各部件设计95.5浇口的设计115.6浇注系统的平衡125.7 浇注系统凝料体积计算125.8 注塑时间的计算135.8 排气系统设计136成型零件的结构设计和计算146.1成型零件钢材的选用146.2成型零件工作尺寸计算156.3 成型零件强度、刚度的校核177模架的确定
2、和标准件的选用188 合模导向机构的设计198.1 合模导向零件机构的作用198.2 导向机构的设计199脱模推出机构的设计209.1 推出机构的组成209.2 推出机构的分类209.3 推出机构的设计原则209.4 脱模力的计算219.5合模导向机构的设计2210 侧向分型与抽芯机构的设计2310.1 侧向抽芯机构的分类及特点2310.2 本模具的侧抽芯设计2310.3 斜滑块侧抽芯机构2411注射模温度调节系统设计2511.1 冷却系统设计原则2511.2 冷却系统的简单计算26参考文献注射机的选择完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。1、成型
3、前的准备 为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括：a.原料的检验和预处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验;b.料筒的清洗；c.嵌件的预热；d.脱模剂的选用。 2、注射过程 完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。3、塑件的后处理 塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致
4、在使用过程中变形或开裂。因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。其主要方法是退火和调湿处理。注射成型工艺的参数 注射成型工艺的核心问题，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把他注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。在塑料成型过程中，工艺条件的选在和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素。主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、和相应的各个作用时间。温度：注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。压力：注射模注射过程中需要
5、控制的压力包括塑化压力、注射压力和型腔压力三种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。1、塑化压力 塑化压力又称为背压，是指采用螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。2、注射压力 注射机的注射压力是指在注射成型时，柱塞或螺杆头部单位面积对塑料熔体所施加的压力。在注射机上常用表压指示注射压力的大小，其大小取决于塑料品种、注射机类型、模具的浇注系统状况、模具温度、塑料复杂程度和壁厚以及流程的大小等诸因素，很难具体确定，一般要经试模后才能确定。其常用的注射压力范围一般在70150MPa之间。其作用是克服塑料熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。时间：完成一次注射成型过程所需的时间
6、称为成型(或生产)周期，它包括以下各部分：注射时间、保压时间、冷却时间 、其他时间(含开模、脱模、喷涂脱模剂、放嵌件等) 即：T=t注+t保压+t冷却+t其他，本设计成型周期取20s,成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此生产中，在保证质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占比例较大，一般为20-25s。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则。冷却时间一般在3
7、0-120s之间。冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。最终确定注射机型号为XS-ZY-60,参数如表住注射机主要参数理论注射容积注射压力注射时间注射速率螺杆转速603180 MPa2s70g/s0200r/min锁模力拉杆内间距开模行程最大模具厚度最小模具厚度400KN200300mm500mm250mm150mm喷嘴孔直径定位孔直径喷嘴球半径4mm125mmSR18mm注塑机的校核注射量校核 注射机的表称注射量：V机=60cm3塑件体积：Vs =23.33=6.66 cm3 ,而浇注
8、系统流道凝料的体积：V凝=2.33cm3则实际需要的注射量：V实= Vs + V凝=6.66+2.33=8.99 cm3 所以，注射量符合注射压力校核 因为HDPE的注射压力是70150MPa，而XS-ZY-60注塑机的压力为180Mpa，显然注塑机的注射压力满足要求。锁模力校核塑料对模板的压力为：P=0.3P1=0.3100=30MPaF胀=(nA塑件+A浇)P=（22989+2092）30=242 KNF额=400KN 242KN=F胀锁模力足够开模行程与推出机构的校核（具有侧向抽芯）：S侧=87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H1+H2+（5
9、10）mm所以只要校核侧向抽芯需要的开模距离S侧与注射机的最大开模行程Smax相对比即可，本设计注塑机的最大开模行程Smax=500mmm93mm=S侧安装部分相关尺寸的校核： 喷嘴尺寸： 主流道始端的球面半径SR主流道=13mm注射机喷嘴球面半径SR0=10mm,主流道小端直径d=4注射机喷嘴直径d0=3定位圈与注射机固定板的关系：注射机所要求的定位圈尺寸为80mm模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：模具总厚度Hm=230mm,注射机允许的最大模具厚度Hmax=250mm,最小厚度Hmin=150mm即 HminHmHmax满足要求。模架的确定和标准件的选用成型零件确定之后，便根据所定内容
10、设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。在设计模具时，应尽可能地选用标准模架和标准件，因为标准件有很大一部分已经商品化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有利的，提高公司在市场中的竞争力。设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的
11、大小等等因素。而且，模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。本设计要求采用一出二的型腔设置，根据成型零件的尺寸，以及侧抽芯的尺寸最终确定本设计选用的模架为futbaba_2P的SBType模架，其尺寸为400400，模架的安装高度320mm。模具的具体形式如图 排气系统设计排气槽的作用是将型腔和型芯中周围空间内的气体及熔料所产生的气体排到模具之外。该模属于小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，无需另外开排气槽。浇注系统设计浇注系统的设计原则浇注系统设计是否
12、合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时一般遵循以下原则：1）重点考虑型腔布局，包括以下三点：尽可能采用平衡布置，以便设置平衡式分流道 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸2）热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽量短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低；3）均衡进料，尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置；4）塑料耗量要少，在满足各型腔充满的
13、前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量；5）消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件质量；6）排气良好，浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出；7）防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象；8）塑件外观质量，根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用；9）生产效率，尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高；本设计的塑件属于日常用品，生产批量中等采用普通浇注系统更符合经济要求。浇注
14、系统的组成普通流道浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的作用将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外质量优良的塑料制件。浇注系统各部件设计（1）主流道设计主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接触，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。 主流道设计要点：1）主流道圆锥角=26，对流动性差的塑料可取36，内壁粗糙度为Ra =0.63；2）主流道大端成圆角，半径r=13mm,以减小料流转向过度时的阻力；3）在模具结构允许，主流道应尽可能短，一般小于60mm,过长则会影响熔体的顺利充型；4）主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合；5）主流道衬套一般
