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1、课 程 设 计 课程名称 塑料成型模具课程设计 题目名称 结构件A3注塑模具设计 学生学院 材 料 与 能 源 专业班级 高分子材料与工程10(3) 学 号 学生姓名 指导教师 李思良 2013 年 01 月 04 日目录设计任务书 3中英文摘要 5一、塑件的工艺分析 61、塑料零件图及说明、要求 62、塑件的体积计算 63、材料性能 74、成型特性及条件 75、硬质PVC的注塑工艺条件 76、工艺参数 87、塑件的表面质量分析 8二、注塑机的选择 8三、确定模具基本结构和模具结构 101、分型面的选择 102、型腔数目的确定及型腔的排列 113、浇注系统的设计 114、推出机构的选择 125
2、、顶出机构的选择 126、合模导向机构 127、有关模具工作部分的设计及计算128、排气结构 149、冷却系统的设计 1410、标准模架的选择 14四、塑料模具制造技术要求 15五、设计小结 17六、参考资料 18广东工业大学课程设计任务书题目名称结构件A3注塑模具设计学生学院材 料 与 能 源专业班级高分子材料与工程10（3）姓 名学 号一、课程设计的内容要求学生根据由指导教师提供的塑料制品图纸，在规定时间内，独立地完成该制品的注塑模具设计工作，并向指导教师提交设计图纸和设计说明书。 二、课程设计的要求与数据1、注塑制品的注塑工艺分析：制品体积计算、主要的成型尺寸计算等。2、注塑机选择、审核
3、。3、塑料模具结构设计。三、课程设计应完成的工作1、编写塑料模具课程设计说明书，要求：1520页，包括封面、目录、英文摘要等。2、绘制塑料模具总装配图。3、结构零件图纸的绘制四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1完成注塑制品的注塑工艺分析、注塑机选择、审核、绘制塑料模具总装配草图并交由指导教师审核。大学城2绘制塑料模具总装配图及结构零件图纸大学城3编写塑料模具课程设计说明书、塑料模具课程设计答辩大学城五、应收集的资料及主要参考文献 1、注塑模设计 成都科大 2、注塑模设计手册 机械工业出版社3、塑料模具课程设计指导书 材料成形专业自编。发出任务书日期： 2012年 12 月 24
4、 日 指导教师签名：李思良计划完成日期： 2013 年 01 月 04 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：结构件A3注塑模具设计任务指导书摘要：这次的课程设计主要是关于结构构件A3的模具设计。整个过程包括塑件的原料选择、外形分析、工艺分析及其主要的成型尺寸的计算；注射机的选择及校核、分型面的选择、模架的选择、模具内部结构的选择（浇注系统、冷却系统等的选择）。通过这次课程设计，让我更加深刻的认识和了解模具设计这门课程，获得了很大的提高。Abstract :The curriculum designed of the mold design is about the structures
5、of the A3 .The whole process, including pieces of plastic raw materials selection, analysis of the shape, and its analysis of the process ,and the main dimensions of the calculation; injection machine selection, the choice of parting surface and die carrier , the choice of the internal structure of
6、the mold (gating system , the cooling system, and so on). Through the course of design, have deepen the knowlodge of plastic and molds,and made great progress.一、注塑制品的注塑工艺分析二、注射机的选择三、确定模具基本结构和模具结构设计四、塑料模具制造技术要求五、设计小结六、参考资料1、 塑料零件图及说明、要求：该塑料产品为结构件材料为PVC，壁厚均匀为2.5mm，制品要求外观表面光泽、无杂色，生产批量中等。零件图如下：图1 塑料零件技术
7、要求：1.未注圆角R1.52.未注外表面粗糙度：Ra1.63.未注壁厚：2.5mm2、 塑件的体积计算计算塑件的体积是为了选用注射机及确定型腔数。单个塑件的体积进行体积估算，估算所得的体积为：V件=6.7cm33、 材料性能 PVC为热塑性材料，密度为1.351.45gcm3，抗拉强度3550MPa，抗弯强度90MPa，收缩率为0.61.0，常取0.8%，拉伸弹性模量为2.44.210。该材料力学性能好，电性能优良，耐酸碱度高，尺寸稳定，易于成型，化学定性好，但软垫较低。4、成型特性及条件 （1）无定形料，吸湿性小，流动性差，为了提高流动性，防止发生气泡，塑料可预先干燥。成型时宜用高压注射，模
8、具浇注系统宜粗短，浇口面积宜大，不得有死角，模具需冷却，表面渡烙；（2）极易分解，在200C温度下与钢，铜接触更易分解，分解时溢出腐蚀、刺激性气体，成型温度范围小；（3） 采用螺杆式注射机及直通式喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料；5、硬质PVC的注塑工艺条件（见塑料模具设计资料P15）性能单位数值密度g/cm31.35-1.45比体积cm3/g0.69-0.74吸水率%0.07-0.4收缩率%0.6-1.0熔点160-212热变形温度0.45MPa67-820.182MPa54抗拉屈服强度MPa35-50拉伸弹性模量MPa(2.4-4.2)103抗弯强度MPa90冲击强度(缺口)KJ/m258硬
9、度布氏16.2体积电阻系数cm6.711013击穿强度kV/mm26.56、工艺参数（见236见塑料模具设计资料P33）工艺参数取值范围预热和干燥温度/70-80时间/h3-4料筒温度/后部160-170中部165-180前部170-190成型时间/S高压时间0-5保压时间15-60冷却时间15-60成型周期40-140喷嘴温度/150-170注射压力/MPa80-130螺杆转速/(rmin-1)28模具温度/30-607、塑件的表面质量分析：塑件为结构件，在使用上只要求一般的配合精度，但是表面精度要求高，外表面粗糙度等级1.6级，故比较难实现。由以上分析可见，该零件结构属于简单构件,结构工艺
10、性合理,不需要对制件的结构进行修改。塑件的尺寸精度要求不高,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,制件的成型要求可以得到保证。1、 注射机的初选额定PVC注射用量:模腔数制品体积1.25/0.85=2V件1.3/0.85=19.7cm3根据一次所需要的注射量，根据塑料模具设计资料P48 表2-40初步选择杆式注塑成型机:直角式 C4730-1注射机。 C4730-1型注射机的主要参数螺杆直径/mm25注射容量/cm330模具厚度/mm最大325锁模力/KN380最小165最大注射面积/cm390喷嘴球半径/mm15模板行程/mm225孔直径/mm4定位孔直径/
11、mm55+0.04顶出中心孔径/mm注射压力/MPa1702、 注射机有关参数的校核和最终选择1）注塑量的校核根据：V注V件/0.8V注：标称注射量；V件：注塑件和浇注系统的体积；0.8：最大注射容量利用系数；而V注=30，V件/0.8 =19.7/0.8=24.7cm3所以V注V件/0.8成立，注塑量校核合格。2）锁模力的校核单个塑件在分型面上的投影面积A1=1140mm2 （见分型面图）取型腔压力P腔=50Mpa(根据塑料模具设计资料P58查得型腔压力一般取40-50M Pa)。 锁模力计算F=P腔A =5011402=N虽然计算锁模力时没有把浇注系统包括在内，但注塑机的额定锁模力380K
12、N远大于计算的锁模力114KN，所以所选注塑机的锁模力满足要求3）注射机压力校核必须满足：P成P注式中 P成塑件成型塑件所需的注射压力，MPa或N/ cm3P塑所选注射机的额定注射压力，MPa或N/ cm3而P成=80-130MPa，取中间值105MPa, ,P成P注,所以所选注塑机的注射压力满足要求。4）模具闭合高度的校核安装模具的厚度应满足： HminH模Hmax式中 Hmin注射机所允许的最小模具厚度（mm） H模模具闭合厚度（mm） Hmax注射机所允许的最大模具厚度（mm）设计模具厚度H总=25+40+40+40+63+25=233mm。由于直角式C4730-1型注射机所允许模具的最
13、小厚度为Hmin=165mm，最大厚度为Hmax=325mm,所以，模具闭合高度能满足安装要求。5）模具开模行程校核模具开模行程应满足：SmSz其中：Sz为注塑机模板行程，查注射机 C4730-1型；Sm为模具的开模行程。Sm=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+（5-10）mm =12.5+80+27-5=114.5mm可见SmSz， 直角式C4730-1注射机满足其开模行程6）模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为250mm315mm，型注射机模板最大安装尺寸为165mm325mm，故能满足模具安装要求。综上所述，所选择的 直角式C4730-1注射机满足各方面要求。1、分型面的选择
14、和确定选定分型面时通常应考虑下列基本原则：（1）分型面应选择在不影响塑件外观的部位，如四角或边缘，而且由于分型面所产生的的飞边要容易修整；（2）分型面应尽量简单，避免采用复杂形状以减少配合不良时的溢料现象和二次加工的困难；（3）分型面的选择应有利于塑件的脱模；（4）分型面不应影响塑件的尺寸精度；（5）分型面尽可能和料流的末端重合，以利于排气；（6）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。根据制品设计要求，选择单分型面分型，点浇口，采用斜滑块抽芯机构进行侧抽芯，然后推杆、顶针推出. 分型面选择如下图所示。这样选择便于脱模，型腔深度浅，符合塑件的外观要求。这样的分型面是最合理的。
15、 图3 连轴套塑件分型面2型腔数目的确定及型腔的排列由于塑件尺寸较小，为了提高效率、降低成本，故本模具采用一模两腔，塑件型腔设置在模具对称中心两边成型。型腔的排布与浇注系统布置密切相关，型腔排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的足够压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，尽可能地采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。同时,考虑模具可容型腔尺寸和塑件本身尺寸,确定塑件长度方向只能沿下图的平行方向。确定型腔的摆放位置只能如零件装配图的俯视图的放置方式所示。3、浇注系统的设计主流道设计 由于主流
16、道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。查表得知直角式C4730-1注射机的喷嘴孔直径d0=4、喷嘴球半径R0=15，故，取模具浇口套主流道小端直径为d= d0+1=4+1=5mm模具浇口套主流道球面半径为R=20m将主流道设计成圆锥形，斜度取30。分流道设计由主流道衬套长度25+40=65,流道斜度30,可求得主流道下端直径为D=5+265tg1.50=8.5mm由于制件较小，分流道截面取半圆形即可满足要求，其直径d=10mm。因为选择的无流道,熔体直接进入塑件。浇口设计浇口可以理解成熔融塑料通过浇注系统进入型腔的最后一道“门”，是
17、连接分流道和型腔的进料通道。它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔起着控制作用；第二，当注塑压力撤销后，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。浇口类型的选择取决于制品外观的要求、尺寸和形状的制约以及所使用的塑料种类等因素。浇口形状和尺寸对塑件质量影响很大。由于一模两腔，塑件尺寸较小，不会充不足，因此确定采用侧浇口，开在流道中心线上，从流道直接进入模腔。冷料井设计冷料穴设置在主流道的末端，采用倒锥形的拉料穴和拉料杆。它的凝料推出杆均固定在模具推杆固定板上，开模时利用倒维的作用将主浇道凝料从主浇道中拔出，然后利用推杆强制推出冷料穴中的凝料。由于这种结构形式取出凝料时塑件不横向移动，生产中
18、容易实现自动化。4. 推出机构的选择根据模具的结构，该模具选用推杆、顶针复合的推出机构。其中，推杆由推杆驱动。推杆数量及结构形式：根据推杆布置许可空间，共用了2个推杆，12个顶针。5. 顶出机构的导向 推杆通常装配在顶出板和顶出固定板之间。顶出板在顶出过程中的导向是十分重要的。否则，推杆会变形或折断。顶出机构的导向装置可选用顶板导柱和导套导向，如后面的零件图所示。6.合模导向机构为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套定位，初定采用倒装式带头导柱，导套采用带头的形式。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。为了确保动模和定
19、模只能按一个方向合模，导柱的布置方式采用等直径导柱的不对称布置方式。 7. 有关模具工作部分设计及计算（1）、型腔与型芯的设计：该制件采用一模两腔的结构形式，考虑加工的难易程度、材料的价值和利用率等因素，用斜滑块作凹模，根据分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在定模板上。凹模采用整体式的结构形式，螺钉和销钉固定。型芯采用镶拼式的结构形式，台阶固定，使型芯在开模过程中不至于粘在定模上面。（2）、抽芯结构的设计计算由于该塑件有侧向抽芯，前面已经确定侧抽芯机构为斜滑块抽芯机构。抽芯距的计算抽芯距通常比侧孔或侧凹大2-3mm，这里S=2+30=32斜滑块的倾斜角斜滑块的倾斜角通常取15-20，一般
20、不大于25。考虑抽芯距不大，这里取15。最小的开模行程和斜滑块工作部分长度最小开模行程：H=Scot=32*cot15=99mm，考虑到塑件夹紧型芯的高度，取H=100mm。滑块的设计滑块与采用整体式结构。滑块的导滑形式：该模具采用整体导滑槽形式，导滑槽为“T”形，开设在动模固定板上，滑块与导滑槽之间的导滑部分采用H7/f7或者H7/h8的间隙配合。为了保证再次合模时斜导柱能够准确地插入斜滑块中，抽芯动作完成后斜滑块必须有准确的位置，该模具拟采用挡块定位形式。 （3）、成型零部件的尺寸计算：由塑料模具设计资料表216查得PA66的平均收缩率为S=1.5%。塑件要求的公差等级为6级，一般模具工作
21、部分的精度要比塑件高12级，故取工作部分的公差等级为5级。根据对塑件尺寸公差分析，修正系数取3/4,模具的制造公差取z=/3。成型零件各部分尺寸计算如下：查表可得：塑料平均成型收缩率 S=1.5%；（1）型腔径向尺寸：=24.480+0.32（查塑料模具设计资料表217,第18页,下面各个查同上。A2M+=(1+S)AS-+z=17.540+0.27（2）型腔成型部分的深度：H1+=(1+S)HS-+z=29.60+0.32（3）型芯的径向尺寸：B1-(1+S)BS+-=20.820-0.29B2-(1+S)BS+-=5.460-0.19B3-(1+S)BS+-=13.640-0.24（4）型
22、芯成型部分的高度：h1-(1+S)hS+-=30.880-0.32h1-(1+S)hS+-=2.840-0.16由以上计算，相比之前初选的模架各零件的尺寸均满足塑件的生产要求。8排气结构设计该塑件为小型零件，一模两腔，且热塑性塑料模具排除的气体量比较少，利用模具分型面之间以及与型芯推杆之间的缝隙排气。9. 冷却系统的设计（1）冷却系统设计原则、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。、浇口处加强冷却。、应降低进水与出水的温差。、合理选择冷却水道的形式。、合理确定冷却水管接头位置。、冷却系统的水道尽量
23、避免与模具上其他机构发生干涉现象。、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。（2）综合设计冷却水道：冷却水管直径 8mm冷却回路的形式 ：型腔采用直通式循环回路冷却。10、标准模架的选择通过相关计算，根据塑料模具设计手册P134-156，可选择250L的A2型，其中L=315mm 定模由一块模板组成，其中无可移动模板，动模由两块模板组成； 推杆推出制件。 定模固定板厚25mm，A板40mm，B板40mm，动模垫板40mm,C板厚63mm，推杆固定板16mm，动模座板20mm。导柱长度计算由模架可知导柱直径为16，导柱穿过的三块板的厚度为40+40+40=120mm,查设计手
24、册的导柱长度系列可选导柱长度L=100mm导柱和导套与固定板采取H7/K6过渡配合，导柱导向段与导向孔采取H7/f7间隙配合。模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：（1）组成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。（2）组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求（3）模具的功能必须达到设计要求（4）为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。1加工要求（1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴
25、合，局部间隙不大于0.02mm（2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.3mm圆角（分型面及结合面除外）。当不允许有圆角时，应在图样上注明。（3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804，其孔按H13，轴按h13，长度按J14。（4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的5级。（5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。（6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。（7）导柱(直导柱、台肩导柱)其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（8）导套（
26、直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。2装配要求（1）顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持齐平，允许推杆端面高出型面不大于0.1mm。（2）注射模的复位杆，其端面应与模具分型面齐平，允许低于分型面不大于0.03mm。（3）型芯、凸模等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在装配后与其配合的零件齐平。（4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。（5）凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。（6）需保持同轴的两
27、个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使各配合零件能顺利装卸，活动自如。（7）模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵活，无卡滞现象。（8）模具中供两次分型用的拉杆、拉板装配后，各工作面应在同一平面内，允许其极限偏差为0.1mm。（9）模具装配后，两安装平面应保持平，其平行度公差按按GB1184附录一的6级。3综合要求1）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。2）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。3）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。4）模具的冷却水道应
28、保证畅通。4零件加工成型零部件：为了保证导向作用，动、定模的导柱，导套孔的孔距精度应控制在0.01mm以内。因此，必须用坐标镗床对动、定模镗孔。在缺少坐标镗床的情况下，较普遍采用的方法是将动、定模合在一起，在车床、铣床或镗床上进行镗孔。成型零部件采用优质碳素工具T8A钢，强度高，耐磨性好，热处理变形小，有时还要求耐腐蚀，调质淬火低温回火55HRC侧型芯的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径进行数控铣外形加工。型腔的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径，留余量在数控铣上加工成型，再用电火花加工成型。导柱导套加工：孔径与导柱相配，一般采用H7/k6，为了保证导向作用，要求导
29、柱、导套的配合间隙小于凸、凹模之间的间隙。为了保证导向精度、加工时除了使导柱、导套的配合符合尺寸精度要求外，还应满足配合表面间的同轴度，即导柱两个外圆表面间的同轴度以及导套外圆与内孔表面的同轴度要求。为了使导柱、导套的配合表面硬而耐磨而中心部分具有良好韧性，用T8A，表面耐磨、有韧性、抗弯曲。不易折断，热处理：表面淬火，低温回火55HRC。导柱在热处理后修复中心孔，最后进行磨削时，可利用两端中心孔进行装夹，并应在一次装夹中将导柱的两个外圆磨出，以保证两表面间的同轴度。导套磨削加工时，可夹持非配合部分，在万能磨床上将内外圆配合面一次装夹磨出，以达到同轴度要求。用这方法加工时，夹持力不宜过大，以免
30、内孔变形。或者是先磨内圆，再以内圆定位，用顶尖顶顶住芯轴磨外圆。这种加工方法不仅可以保证同轴度，且能防止内孔的微量变形。导柱、导套端部转弯处必须圆滑，以防止在运动中将配合面划伤。因此，全部精磨后，必须用油石将圆弧处磨圆滑，消除磨削后在圆弧处出现的棱带。本次模具设计让我从各方面对模具设计有了一个更深刻的了解。塑料模具的设计注重于结构上的设计，而且对模具在各方面需要考虑的更多。塑料模具的型腔加工要求更高，而且由于塑料的收缩率，在模具的成型零部件的设计上面还要考虑到收缩率的影响。通过这次的模具设计，我了解到模具设计不应只考虑模具本身，除此之外还必需要考虑到模具的加工工艺和制造工艺。还要考虑到经济性以
31、及加工的合理性。这次课程设计给我最大感受，就是需要充分地把平时上课时所学到的知识进行灵活运用起来。对于上课时没有留意到的细节问题，经过自己的亲身体会和动手，都注意到了。同时我发现讨论时最好的进步方式。通过和同学的讨论，我可以发表自身的观点和认识，同时了解到别人分析思路和解决问题的方法，将零件的制作方案不断的完善，争取做到做好！往往很多灵感的启迪都源自于讨论。这次模具设计让我明白只要不怕失败，没有什么是不可能的。在此，我要衷心的感谢李思良老师的耐心指导，指出并辅助我改正在设计过程中的错误，使得我能够更好得完成这一次的模具设计。参考资料1冯炳尧 韩泰荣等.模具设计与制造简明手册.上海:上海科学技术
32、出版社，19962阎亚林主编.塑料成型工艺及模具设计.20053中国机械工程学会 中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.江西科技大学出版社4广东工业大学塑料模具设计手册。5广东工业大学塑料成型工艺及模具设计。6伍先明 王群等.塑料模具设计指导.北京:国防工业出版社,2006=6.7cm3额定注射量为19.7V注=30，V件/0.8 =24.7m3,V注V件/0.8注塑量校核合格A1=1140mm2P腔=50MpaF=114KNP成 =105MPaP塑=170MPaH总=233mmSz=225mmSm=114.5mm选择直角式C4730-1注射机确定分型面确定型腔分布无流道设计采用倒锥形的拉料穴和拉料杆用推杆、顶针复合的推出机构9选择250315的A2型模架导柱长度L=100mm加工技术要求