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1、塑料成型工艺及模具设计塑料成型工艺及模具设计 课程设计说明书课程设计说明书塑料成型工艺及模具设计 课程设计说明书 引 言 本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。 编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 由于时间仓促，设计者设计水平和经验有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。 目 录 第 一 章 选择与分析塑料原料 第 二 章 确定塑料成型方式与工艺过程 第 三 章 分析塑
2、件结构工艺性 第 四 章 确定塑件成型工艺参数 第 五 章 初步选择注射成型设备 第 六 章 分型面的确定与浇注系统的设计 第 七 章 注射模具结构类型及模架的选用 第 八 章 设计注射模具成型零件 第 九 章 设计注射模具调温系统 第 十 章 设计注射模推出机构 第十一章 模具工程图绘制及材料选择 第十二部分 设计小结 第十三部分 参考资料 第 一 章 选择与分析塑料原料（一）选择制件材料耳钉盒上盖为装饰类零件，需大批量生产，通过查相关资料对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选择聚苯乙烯（PS） 。（二）分析制件材料使用性能通过相关知识的学习，对 PS 的成型工艺性能有一定的了解。
3、查相关塑料模具设计资料可得：PS 是无色、透明并有光泽的非结晶型的线性结构的高聚物。PS 透明性好、透光率高，在塑料中其光学性能仅次于有机玻璃；PS化学稳定性优良，耐酸（硝酸除外） 、碱、醇、油、水等的能力较强，但对氧化剂、苯、四氯化碳、酮类（除丙酮外） 、酯类等抵抗能力较差；PS 的电性能优良，是理想的高频绝缘材料；PS 拉伸强度和弯曲强度较高。其缺点是 PS 耐热性不高，使用温度为-3080；耐磨性较差，质脆，耐冲击性较差；导热系数小，线膨胀系数较大，塑件易产生内应力，易开裂。（三） 分析塑料工艺性能1. 流动性好，溢边值 0.03mm。2. 吸水性小，成型前可不进行干燥。3. 收缩小，塑
4、件尺寸稳定。4. 比热容小，可很快加热塑化，塑化量较大，故成型速度快、生产周期短，可进行高速注射。5. 塑件易产生内应力，顶出力应均匀，塑件需要后处理。6. 宜用高料温、高模温、低压注射成型。(四) 结论耳钉盒制件为包装类用品，要求具有一定的透明度，精度较低，外表面无瑕疵、美观。采用 PS 材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺。第二章 确定塑料成型方式与工艺过程塑料制品成型方式有很多确定塑料制品成型方式应考虑所选择塑料的种类、制品的生产批量、模具成本及不同成型方式的特点、应用范围。然后根据塑料的成型工艺特点，不同成型方式的工艺过程确定所生产制品的工艺过程。（
5、一）不同成型方式的特点及应用1注射成型的特点及应用注射成型是热塑性塑料成型的一种主要方法。它能一次成型形状复杂、尺寸精度高、带有金属或非金属嵌件的塑件。注射成型的成型周期短、生产率高、易实现自动化生产。到目前为止，除氟塑料以外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型，一些流动性好的热固性塑料也可以用注射方法成型。注射成型在塑料制件成型中占很大比例，半数以上制件是注射成型生产的。2压缩成型的特点及应用压缩成型既可成型热固性塑件，也可以成型热塑性制件，如日用仪表壳、电闸、电器开关、插座等。用压缩模成型热塑性塑件是，模具必须交替地进行加热和冷却，才能使塑料塑化和固化，故成型周期长，生产效率低
6、，因此，它仅适用于成型光学性能要求高的有机玻璃镜片，不宜高温注射成型的硝酸纤维汽车驾驶盘以及一些流动性很差的热塑性塑料。3. 压注成型的特点及应用压注成型的成型周期短，生产效率高，塑件的尺寸精度高，表面质量好，可以成型带有较细小嵌件、较深的侧孔及较复杂的塑件，但它消耗的原材料较多，压注成型的收缩率比压缩成型大，压注模的结构比压缩模复杂，工艺条件要求严格。它适用于形状复杂、带有较多嵌件的热固性塑料制件的成型。（二）耳钉盒盖塑件成型方式的选择根据第一章耳钉盒盖塑件选择 PS 通用塑料，属于热塑性塑料，制品需要大批量生产。虽然注射成型模具结构较为复杂，成本较高，但是生产周期短、效率高，容易实现自动化
7、生产，大批量生产模具成本对于单件制品成本影响不大。而压缩成型、压注成型主要用于生产热固性塑件和小批量生产热塑性塑件；所以耳钉盒盖塑件应选择注射成型生产。（三）耳钉盒盖成型工艺规程一个完整的注射成型工艺过程应包括成型前准备、注射过程及塑件后处理 3 个过程。1. 成型前准备1）对 PS 原料进行外观检验：检查原料的色泽、粒度均匀度等，要求色泽均匀、颗粒均匀。2）生产中如需改变塑料品种、调换颜色或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，则应对注射机料筒进行清洗。3）为了使塑料制件容易从模具中脱出，有时还需要对模具型腔或模具型芯涂上脱模剂，常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡和硅油等。2. 注射过程注射过
8、程一般包括加料、塑化、充模、保压补缩、冷却定型和脱模等步骤3. 塑件后处理聚苯乙烯（PS）易产生内应力，严格控制成型条件，采用将水加热到 6070，将产品放进去 3060 分钟的退火处理工艺。（注意：经退火的产品拿出热液体后要摆平让它自然冷却，不可以用冷水采取速冷的方法。 ）第三章分析塑件结构工艺性塑件结构工艺性是指塑件成型生产时对模具结构、成型工艺的适应程度。由于塑件使用要求的不同，其种类繁多、形状各异，因此塑件的结构工艺性各自要求也不一样。塑件结构工艺性合理，既可使成型工艺性能稳定，保证塑件的质量，提高生产率，又可以使模具结构简单，降低模具设计和制造成本。因此在设计塑件时应充分考虑其结构工
9、艺性。1. 塑件尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，查相关模具手册可知 PS 塑料公差等级为 MT5，查表标注主要尺寸公差如下(单位均为 mm)。塑件外形尺寸：塑件内形尺寸：注;由于该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可查表直接按规定标注偏差，也可按未注尺寸公差标注后转换。2塑件表面质量分析塑件的表面粗糙度。查表可知，PS 注射成形时，表面粗糙度的范围在 Ra0.056.3um之间。而该塑件表面粗糙度要求较高，我们取为 Ra0.4。对应模具成型零件工作部分表面粗糙度应为 Ra0.10.2um，故比较容易实现。3.壁厚壁厚均匀为 0.8mm，有利于零件的成型。
10、4.脱模斜度查表知，材料为 PS 的塑件，其型腔脱模斜度一般为 351o20型芯脱模斜度为 3040。而该塑件为开口薄壳类零件，深度较浅且大斜度过度，脱模容易，因而不需考虑脱模斜度。通过以上分析可见，该塑件结构属于中等复杂程度，结构工艺性合理。不需对塑件的结构进行修改；塑件尺寸精度较低，对应的模具零件的尺寸加工容易保证。注射时在工艺参数控制得较好的情况下，塑件的成型要求可以得到保证。第四章确定塑件成型工艺参数注射成型中的工艺性参数选择与控制是保证顺利成型和塑件质量的关键。注射成型工艺条件主要是指成型时的温度、压力以及作用时间。（一）温度在注射成型中需要控制的温度有影响塑料塑化和流动的料筒温度、
11、喷嘴温度以及影响流动和冷却固化的模具温度等。（二）压力注射成型过程中的压力包括塑化压力、注射压力和保压压力，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。（三）时间完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。它包括注射时间、保压时间和冷却时间。第五章初步选择注射成型设备（一）成型耳钉盒盖塑件所需成型设备的初步选择1.依据最大注射注射量初选设备通常保证制品所需注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80，否则就会造成制品的不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射剂利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间处于高温状态可导致塑料分解和变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定
12、注射量的 20。（1） 计算塑件的体积V=2.251（cm3）(过程略)(2)计算塑件的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。由手册查得PS 塑料密度p=1.054g/cm3,所以，塑件的质量为M=Vp=2.251*1.054=2.136(g)由于塑件尺寸较小，基本尺寸为 45mm*33mm，为长方形薄壳类零件，生产中通常选用一模四腔，加上凝料的质量（初步估算约 6.407g） 。（3）塑件成型每次需要注射量。4M +6.407=14.95（g）（4）根据注射量，查模具设计手册选择 XSZ30 型号的柱塞式注射机，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的 80。（5）设备主要
13、参数如表所示。项目设备参数额定注射量(cm3)30螺杆直径（mm） 28注射压力(Mpa)119注射行程（mm） 130锁模力(kN)250拉杆空间（mm） 235最大开合模行程（mm） 160最大模厚（mm） 180最小模厚（mm） 60喷嘴圆弧半径（mm）12喷嘴孔直径（mm）4第六章分型面的确定与浇注系统的设计1. 确定型腔数及布置根据第五章初选柱塞式注射机，选择 XSZ30 型号，注射机主要参数如表所示。（1）按注射机的最大注射量确定型腔数 n1n1(kmmax-mj)/mi=(0.8*30-6.407)/2.136=8.24式中：k最大注射量的利用系数，一般取 0.8；mmax注射机
14、的最大注射量，cm3；mj浇注系统及飞边体积或质量，cm3；mi单个塑件的体积或质量，cm3。由于塑件外观质量要求较高，故选用一模四腔平衡式布置，如下图所示：2.选择分型面该塑件外形要求美观，无斑点和溶解痕，表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则便于脱模，分型面应设在塑件外形最大轮廓处。故分型面设置位置如下图所示：3.浇注系统的设计（1）主流道设计根据第五章计算结果可得 XSZ30 型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径: R0=12mm，喷嘴孔直径: d0=2mm。根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm,d=d0+0.5mm。取主流道球面半径:R=13mm。取主流道的
15、小端直径：d0=2.5mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥角为=40(推荐=2060)，表面粗糙度 Ra100mm,实际模板的壁厚为（0.850.90）S，即（32.334.2）mm，初选取 S=33mm。支承板厚度查手册，由于 b=81mm102mm，所以支承板厚度：h=（0.120.13）L 型腔=（0.120.13）*81=（9.7210.53）mm可作为模具规格选定的参考依据。（1） 计算模具型腔模板周界根据图所示，整体式模板尺寸可以确定如下。型腔模板的长度：L=105+2S=105+66=171（mm）型腔模板的宽度：N=45+2S=45+66=111（mm）（2） 模板周界尺寸根据上面计算模板周界尺寸，查
