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1、中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书1引 言模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依据。用模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具列为机械工业产业技术改造序列的第一位。模具工业是高新技术产业化的重要领域.例如,在电子产品生产中,制造集成电路的引线架的精密级进冲模和精密的制造集成电路塑封模,计算机的机壳,接插件和许多元器件的制造中的精密塑料模具, 精密的冲压模具,都是产品生产不可或缺的工具装备.精密模具以使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。目前，我国塑料模具占整个模具行业比重的 40%。当
2、今世界,工业正日益朝着批量化的方向发展.这样对注塑生产提出了自动化,智能化的要求；从而使模具向简单化、调试方便快速性方向发展,对生产人员要求的普遍性提高。同时伴随生产还有许多的问题,比如噪音问题,生产的安全性问题,所有这些问题要获得真正有效的解决都离不开注塑生产设备,生产工艺方案的制订,生产人员的状况,生产现场的管理等；而最为重要的是模具设计与制造的能力的提高。注塑模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对注塑模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对注塑模具的爱好。但因本人经验有限，因此很难避免的存在一些不合理之处，希望指导老师等批
3、评和指正，以使我的毕业论文设计做得更合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。 2. 塑件的工艺性分析2.1 塑件的原材料分析中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书2塑件品种结构特点使用温度化学稳定性 性能特点 成型特点聚甲醛POM线型结构结晶型材料。70左右使用，成型温度 200-240，模具温度 5070在所有的工程塑料中聚甲醛耐有机溶剂和耐油性十分突出。特别在高温条件下有相当好的耐腐蚀性。而且尺寸和机械强度变化不大。聚甲醛与多中颜料有较好的相容性，易于着色。由于聚甲醛是一种高结晶性的聚合物，具有较高的弹性模量，很高的硬度和刚度。可以在-40100长期使用。而且耐多次重复冲击，
4、强度变化很少。强度受温度和温度变化影响很少。聚甲醛成型收缩率大，熔点明显（153-160）。其熔体粘度低，粘度随温度变化不大。在熔点附近聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，所以，注射速度要快，注射压力不宜过高。由于其热稳定性差、加工范围窄，所以要严格控制成型温度，以免因温度过高或在允许温度下长时间受热而引起分解。由于冷却凝固时除热量多，所以模具上应设计均匀冷却的冷却回路。结论1. 有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。其属于结晶性材料并且不易吸收水分。2. POM 是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。3. 相对密度教大，不透明，不耐酸；成型收缩率大；熔
5、点不很高；热降解在教高温度下相当迅速。在氧的存在下还有热氧降解发生。中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书32.2 塑件的尺寸精度分析由于塑件图未注公差尺寸均为塑料的高精度等级查取。2.3 塑件表面质量分析该塑件不允许有变形及裂纹。2.4 塑件的结构工艺性分析 从图纸上分析，该塑件的外形简单，壁厚均匀，所以容易成型。2.5 拔模斜度分析由于 POM 的收缩率较大开模后会紧紧的包在型芯上，因此在不影响零件性能的条件下，应采用较大的拔模角度以利于塑件的脱模。本模具选择的拔模斜度型芯为 1，行腔为 0.5。2.6 塑件结构分析 塑件顶部带有个小孔。3. 成型设备与成型工艺参数选择3.1 计算塑
6、件的体积和重量并确定注射机的型号计算塑件的体积通过 Pro/E 软件， “模型分析”得 V=10.69cm 3计算塑件的重量根据塑料模具设计手册查得密度 取 1.41g/cm3所以，塑件的重量为：m=nV 210.691.4130.15g浇注系统的体积为：主流道+分流道+浇口=0.98+6.159中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书47.139cm 3粗略计算浇注系统的重量：7.1391.4110.065g(含冷料穴重)总重量：30.15+10.065=40.215g(3)确定注射机的型号一般工厂的塑胶车间都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分。由此结合以上分析、计算，根据
7、公司现有设备初选注射塑机型号：XS-ZY-125，其主要性能参数如下：螺杆直径：42mm注射量：120g注射压力 120Mpa锁模力：900KN最大模厚：300mm最小模厚：200mm顶出行程：35mm顶出力：8179N顶出杆根数：283.2 确定成型工艺参数查塑料成型工艺与模具设计表 3.1 得出工艺参数见表 3.1，试模时可根据实际情况作适当调整。表 3.1 塑件成型工艺参数中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书5项目 塑料 POM（共聚）注塑机型号 螺杆式形式 直通式喷嘴温度/ 170 180前段 170190中段 180200料筒温度/后段 170190模具温度/ 40120注射
8、压力/MPa 100150保压压力/MPa 6070注射时间/s 25保压时间/s 2090冷却时间/s 2060成型周期/s 501604. 模具结构的选择4.1 模具结构的确定塑料模具的种类很多，大体上分为：二板模，三板模，热流道模。本模具属于单分型面注射模具。中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书6图 4.1 典型的三板模结构模架为标准件：FUTABA_S定模座板： 280*230*25mm定模板： 230*230*60mm推件板： 230*230*20mm动模板 230*230*25mm支承板： 230*230*35mm推秆固定板：140*230*15mm推板： 140*230*
9、20mm动模座板 280*230*25mm4.2 模具型腔数目的确定该塑件的尺寸较小，一般精度等级。根据塑件的生产批量及尺寸精度要求。如果采用一模四腔或多于四腔时，模具的设计相当复杂、成本较高，综合考虑应采用一模两腔。5. 分型面的设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。中北大学 2008 届塑料模具课程设计
10、说明书72)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3)保证塑件的精度要求。4)满足塑件的外观质量要求。5)便于模具加工制造。6)减小成型面积。7)增强排气效果。8)应使侧抽芯行程较短其中最重要的是第 2） 、第 5） 。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如图 5.1 所示，采用 AA 平直分型面。图 5.1 分型面6. 浇注系统的设计6.1 主流道的设计6.1.1 浇口套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套一般采用碳素工具钢（T
11、8A,T10A）材料制造，热处理淬火硬度 HRC53-55 度。浇口套都是标准件，只需去买就行了。浇口套与模板间配合采用 H7/m6 的过度配合。浇口套的规格有 12，16，20 等几种。由于注射机的喷嘴圆弧半径为 R12，所以浇口套球面半经为 R13。.浇口套如图 6.1所示中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书8图 6.16.2 分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理
12、想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道截面尺寸视塑料品种，塑件尺寸，成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定,此模具取直径 6.4mm 为 C 形流道，可用铣床用球头刀加工，也可用电火化成型加工。分流道长度确定可由以下公式粗略算得：7.34LWD其中：D 分流道的直径，W 产品质量， L 流道长度 结合经验取 L 为 20mm。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 值并不要求很低，一般取1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位
13、的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书9实际加工时，用铣床铣出流道后，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低分流道表面粗糙度。6.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。6.3.1 浇口的选用此模具采用的是侧浇口。侧浇口国外称之为标准浇口。此浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小
14、型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。侧浇口尺寸的计算。 H=TNH: 浇口处的厚度T:浇口处的壁厚N：塑料系数（如表 6.1）W:浇口宽度L：1mm2.5mmL:浇口长度H=TN=10.7=0.7mmW=2H=20.7=1.4mmL=2.5mm由于选的分流道直径为 4，结合经验 W=1.5-5.0mm，取 W 为 1.5mm表 6.1 塑料系数塑料的种类 塑料的系数PS、PE 0.6中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书10PC、PP、POM 0.7PMMA、PA、CA0.8 0
15、.8PVC 0.9图 6.2 侧浇口形式6.3.2 浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1)尽量缩短流动距离2)浇口应开设在塑件壁厚最大处3)必须尽量减少熔接痕4)应有利于型腔中气体排出5)考虑分子定向影响6)避免产生喷射和蠕动7)浇口处避免弯曲和受冲击载荷8)注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项
16、原则，浇口选在型腔的下壁处，如图 6.3 所示：中北大学 2008 届塑料模具课程设计说明书11图 6.3 浇口位置6.4 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。6.5 冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所
