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1、 前言塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。此次毕业设计的题目是塑料成型模具的设计。塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。除少数塑料制品外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。模具的制造精度越高，制造成本越高，因此应延长模具的使用寿命，尽量缩短模具的制造周期，来降低生产成本。塑料制品以其密度
2、小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢”的趋势。塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。本次设计的模具用于有机玻璃制品的生产制造。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,俗称有机玻璃，属于热塑性刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐寒性和耐气候性，表面硬度不够，容易擦伤，易溶于有机溶剂，又可以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。
3、有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。第一章 塑件成型工艺分析第1.1节塑件分析1.1.1 塑件二维工作图如图1-1所示 图1-11.1.2 塑件1.塑件材料名称有机玻璃（PMMA）；2.色调 无色透明；3.生产纲领 大批量；4.塑件结构 该塑件外形为长方体类零件，但内有凹腔和凸台，塑件壁厚均约为2mm，其脱模斜度为30130（取1），采用一般精度等级MT5级。第1.2节 塑件原料（PPMA）的工艺性能1.2.1 支架底托的原料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）1.物料性能 聚甲基丙烯酸甲酯是刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐
4、寒性和耐气候性，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易擦伤。2.成型性能(1) 无定形料，吸湿大，需干燥，不易分解；(2) 流动性中等，易发生填料不良，粘模，收缩，熔接痕等；(3) 宜高压注射，在不出现缺陷的条件下取高料温、高模温，已增加流动性；(4) 模具浇注系统应光洁，脱模斜度大，顶出均匀，防止产生气泡；(5) 注意控制成型温度，以降低内应力，改善透明性和强度； (6) 塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中；1.2.2、PPMA塑料的主要技术指标密度(g.cm) 比体积 dm-3. kg-1吸水性%收缩率%折射率 1.49比热 cal/g/C 0.35延展率 % 7 抗拉强度 Kg/
5、cm 670抗压强度 Kg/cm 1100抗弯强度 Kg/cm 1000弯曲弹性模量 Kg/cm洛氏硬度 HRC90表面电阻系数 10体积电阻系数 cm10击穿强度 Kv.cm-1 15.717.71.2.3（PMMA）的注射成型工艺参数(1) 注射机类型 螺杆式；(2) 加料段温度 180190；(3) 热风循环干燥温度7080；时间h 3 5；(4) 喷嘴温度 180200；(5) 模具温度 4090；(6) 注射压力MPa 70150；保压压力MPa 4060；背压压力MPa 14.540；(7) 成型时间S 注射时间 15；高压时间 5 10；冷却时间 1530；总周期 2045；(8
6、) 螺杆转速r/min 2040； 第二章 注塑设备选择第2.1节 估算塑件体积该产品大批量生产故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用侧浇口自动脱模结构。由于塑件中等大小，所以模具采用一模二腔结构，浇口形式采用侧浇口。2.1.1计算塑件体积由第一章可知塑件材料PMMA的密度为1.161.20g.，收缩率为1.6%2.0%，计算出其平均密度为1.18 g.，平均收缩率为1.8%。经测绘初步估算得塑件体积V=2135172+224172+2117162+210162=18.940 cm；（按长方体估算）取塑件体积 V=20 cm塑件质量 M=V=20 cm1.18g.=23.
7、6g；2.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍估算，由于该模具采用一模二腔。1.所以浇注系统凝料体积为 V=2V0.6=2200.6=24 cm；2.该模具一次注塑所需塑料的体积为V=2V+ V=220+24=64 cm;第2.2节 注塑机型号的选定 根据塑料制品的体积与质量，以及成型工艺参数初步选定注塑机的型号为 SZ250/1500型卧式螺杆注塑机2.2.1 注塑机的主要技术参数如表2.1所示 表2.1理论注射容积255 cm开模行程430mm注射压力178MPa最大模具厚度350mm注射速率165g/s最小模具厚度220mm塑化能力35g/s锁模形式双曲肘螺杆转速10
8、390r/min模具定位孔直径125mm螺杆直径42mm喷嘴球头直径12mm锁模力1500kN喷嘴口直径4mm拉杆内间距460400顶出行程90mm注： 该注塑机由某市金星塑料机械某生产2.2.2 型腔数量的校核1.由注塑机料筒塑化速率校核型腔数目 n；上式右边522，符合要求。式中 K注塑机最大注塑量的利用系数，取0.8； M注塑机的额定塑化量(g/h或cm/h),该注塑机为35g/s； t成型周期，因塑件较小，壁厚不大，取45s； m单个塑件质量 23.6g； m浇注系统所需塑料质量 28.32g；2.按注射机的最大注射量校核型腔数目 n；上式右边6.322符合要求；式中 m注射机允许的最
9、大注射量(g或cm) 255 cm；3.按注射机的额定锁模力校核型腔数目 注射机在充模过程中产生的胀模力主要作用在两个位置： 在两瓣合模上的作用面积约为A24135=3240mm； 瓣合模与支撑板的接触处的作用面积A17135=2295mm； n 上式右边4.212符合要求；式中 F注射机的额定锁模力(N)，该注射机为1510N； A2个塑件在模具分型面上的投影面积(mm), A=2A=6480mm； A浇注系统在模具分型面上的投影面积(mm), A=0.35A=2268mm； P塑料熔体对型腔的成型压(MPa),一般是注射压力的30%65%，该处取型腔的平均压力为45MPa；第三章 拟定模具
10、结构形式第3.1节 分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具设计制造都有很大的影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。3.1.1 分型面的选择原则 1.有利于保证塑件的外观质量； 2.分型面应选择在塑件的最大截面处； 3.尽可能使塑件在动模一侧； 4.有利于保证塑件的尺寸精度； 5.有利于简化模具结构； 6.有利于排气； 该塑件在模具设计时已经充分考虑了上述原则，同时根据提供的塑件实体并无侧边凹凸和槽，所以分型时只需轴向抽
11、芯分型。3.1.2分型面的选择及模具结构 充分考虑以上条件及有利于工艺操作，将分型面选择在塑件下表面如图3-1所示 图3-1 1.上型芯， 2.定模型腔板， 3.动模型腔板， 4.下型芯。第3.2节 确定型腔数目及排列方式当塑件分型面确定之后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对精度要求不高的小型塑件（没有配合要求），形状简单，有是大批量生产时，若采用多型腔模具，就有独特的优越性，使生产效率大为提高。故有此初步拟定采用一模两腔，如图3-2所示。图3-2 型腔分布第四章 浇注系统形式和浇口设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷
12、嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。第4.1节 主流道设计主流道位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出4.1.1 主流道尺寸1.主流道小端直径 D=4（注射机喷嘴直径）+（0.51） 取D=5mm；2.主流道球面半径 SR=12(注射机喷嘴球头半径)+（12）mm 取SR=13；3.球面配合高度 h=3mm5mm 取h=3mm；4.主流道长度 由标准模架结合该模具结构5.主流道大端直径 D= D+2tan7.26（取锥
13、角=3） D=7mm；6.浇口套总长 L=56mm；4.1.2主浇道形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件，对材料要求严格，因此选用优质钢进行加工，并进行必要的热处理工艺，其结构如图4-1所示，材料采用45钢，热处理淬火后表面硬度为50HRC55HRC。 图4-1 浇口套第4.2节 分流道设计4.2.1 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与型腔排列相关，但应遵循两方面的原则：一、 排列紧凑，缩小模具板面尺寸；二、 流程尽量要短，锁模力力求平衡。该模具的流道位置布置采用平衡对称式，这样弯折少，长度短，无其他最佳方案选择4.2.2 分流道的长度梯形分流道的单向长度 L=32mm； 总长度 L=2L=64mm。4.2.3 分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料的脱模，分流道大多设置在分型面上，工程设计中常采用梯形截面，加工工艺性能好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，因此该模具的分流道也采用梯形，可根据以下经验公式
