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1、前 言本课题是自己所选的，来自日常生活中到处可见塑料制品。塑料制品占模具中的80%以上，所以对塑料模具的设计自目前对我们是非常重要的一门设计，学好本内容才可以对它进行基本的设计，也为今后设计复杂的塑料模具奠定良好的基础。本人所设计的是一般的CD盒注塑模设计，在设计中附有大量的模具结构图和模具局部图，还有通过Pro/E软件画出它的三维立体图，这就帮助评省老师更易看到设计者所设计的内容的难易程度。文字大约有10000字，已详细地说明设计的全过程。但本人是初次设计，有很多的错误和不足，敬请谅解。还有在模具制造加工中用到了现代先进技术的线切割和电火花成型加工，这也是现代社会通用的模具制造加工机器，并数
2、控加工也不例外。第1章 塑件工艺分析 第1.1节 塑件分析1.1.1、塑件三维立体图及二维工作图： 图（1.1）1.1.2塑件工艺分析CD盒选择的材料是聚丙烯（PP），该产品在使用过程中经常接触光盘，为防止光盘磨损因此塑件的厚度必须均匀，如果可能的话，应没有接触痕，不充分熔合的熔接痕易于形成薄弱的部位，所以要尽量避免。第1.2节 CD盒原料（聚炳烯）的物料性能、成型性能与工艺参数 1.2.1、该CD盒原料为聚炳烯（PP）：物料性能：电绝缘性能和耐腐蚀性能与聚乙烯相同,但机械强度,硬度较高(接近PS和硬PVC)。具有优异的抗疲劳弯曲性能，常温下可受300万次弯折。成型性能：(1) 结晶性好料,吸
3、湿性小,可能发生熔融破裂,长期与热金属接触易发生分解。(2) 流动性极好，溢边值0.03mm左右。(3) 冷却速度快,浇注系统冷却系统应散热缓慢。(4) 成形收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强。(5) 注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕；90以上易发生翘曲、变形。(6) 塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中。1.2.2、聚炳烯塑料的主要技术指标:密度 (Kg.dm-3) 比体积 dm-3. kg-1 1.38吸水性 % 收缩率 % 熔 点 热变形温度 0.46MPa 1.50MPa 抗拉屈
4、服点 0.1MPa 690拉伸弹性模量 0.1MPa 2.5104变动强度 0.1MPa 1040冲击韧度 K g.dm-2无缺口 1040有缺口 202邵氏硬度 D75-85 体积电阻系数 cm 10121014击穿强度 Kv.cm-1 18.61.2.3、（PP）的注射成型工艺参数(1) 注射机类型 螺杆式(2) 料筒温度前段 150170中段 180190后段 190205 (3) 加热和干燥温度 170190时间h 3 5(4) 喷嘴温度 170190(5) 模具温度 4060(6) 注射压力MPa 60100(7) 成型时间S 注射时间 15高压时间 5 10冷却时间 1020总周期
5、 1535 (8) 螺杆转速r/min 3080第2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，可采用点浇口自动脱模结构。由于塑件较大，所以模具采用一模一腔结构，浇口形式采用点浇口。 该产品材料为PP，查书设计与制造实训得知其密度为,收缩率为1%2.5%，计算出其平均密度为,平均收缩率为 1.75%。通过计算得塑件体积为塑件的质量 (2.1)即浇注系统体积 浇注系统质量 (2.2) 故 故 第2.2节 选择注射机根据塑料制品的体积或质量，查模具设计与制造实训书附录5的附表5-2或查有关手册选定注塑机型号为SZ-60/40。注塑
6、机的参数如下：螺杆直径/mm 30mm螺杆转速（r/min） 理论注塑容量/ 60注塑压力/MP 180注塑速率（g/s） 70塑化能力(kg/h) 35锁模力/kN 400拉杆间距 模板行程/mm 250模具最小厚度/mm 150模具最大厚度/mm 250定位孔直径/mm 80定位孔深度/mm 10喷嘴伸出量/mm 20顶出行程/mm 70喷嘴半径/mm SR 10顶出力/kN 12第3章 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统前首先必须确定塑料的成形位置，该CD盒模具采用一模一腔二板式结构，侧浇口，顶出装置采用推杆式结构第3.1节 主流道设计3.1.1
7、、主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机制喷嘴在同一轴线上断面为圆形，且有一定的锥度。主流道的设计要点如下： 便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因聚炳烯（PP）的流动性好，故其锥度取36度，内壁粗糙度为R0.63um。主流道大端呈圆角，其半径取r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm。 （1）（2） 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。（3） 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球
8、形凹坑，其半径为r2=r1+(12),其小端直径D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。（4） 于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=510mm。同时因该CD盒采用聚氯炳烯（PP），需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。第3.2节 分流道设计由于采用1模1腔式结构所以不用设计分流道。第3.3节 冷料井的设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质
9、量，开模时又将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大端直径，长度约为主流道大端直径。如下图。 图（3.1）冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大端直径，长度约为主流道大端直径。此模具设计带有推杆的冷料井。这类冷料井的底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此它常与推杆或推管脱模机构连用。并设计成倒锥孔冷料井，脱模时由冷料井倒锥将主流道凝料拉出。当其被推出时，塑件和流道能自动坠落，易实现自动化操作。冷料井如下图： 图（3.2）具体结构见模具装配图。第4章 成型零件的设计与
10、计算 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。中心距尺寸等。因聚炳烯（PP）的成型收缩率为1%-2.5%所以平均收缩率取K=1.75%塑件的尺寸公差IT=5 第4.1节 型腔的径向尺寸与深度4.1.1、凹模尺寸计算：对于塑件、尺寸的凹模外形尺寸： 因为（1+k）-(3/4) （4.1）式中塑件外形最大尺寸；k塑件平均收缩率；塑件的尺寸公差；模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/31/6。故 4.1.2、对于塑件、尺寸的凹模深度尺寸：因为 =（1+k）-(2/3) （4.2） 式中 塑件高度方向的最大尺寸。故
11、 第4.2节 型芯的径向尺寸与深度4.2.1、凸模尺寸的计算：对于塑件、尺寸的凸模外形尺寸： 因为 =（1+k）+(3/4) （4.3）式中 塑件内形径向的最小尺寸。故 4.2.2、对于塑件、尺寸的凸模深度尺寸：因为 （4.4）式中 塑件高度方向的最大尺寸。故 第4.3节 模具型腔侧壁和底板厚度的计算4.3.1、成型零件材料选择。为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性和良好的导热性。还根据CD盒成型的特点和采用原材料为PP。所以该成型零件采用Cr12。即经济以合理。采用的热处理方式是淬火加中温回火，HRC55。4.3.2、型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压，对型腔厚度分别作强度和刚度计算，取型腔壁厚计算最大压力为准，因此CD盒的型腔不太大，故应采强度计算： 型腔侧壁的厚度计算即： （4.5）式中：型腔侧壁厚度，mm; 模具材料的许用应力，MPa;P-型腔所受压力，Mpa;型腔底板厚度的计算即：
