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1、塑料模具设计与加工题目：支架塑料模具设计专业：班级：姓名：学号： 指导教师：时 间 ： 2023.11名目前言3第一章 塑件的工艺分析1.1 塑料成型的工艺性41.2 塑料构造工艺性51.3 明确塑件生产批量61.4 估算塑件的体积和质量71.5 分析塑件的成型工艺参数8其次章 确定模架构造及模架选择2.1 确定成形方法92.2 确定型腔数量及布局形式102.3 分型面的设计112.4 浇注系统的设计12第三章 模具构造尺寸的设计计算3.1 型腔尺寸的计算133.2 型芯尺寸的计算14第四章 模架的选择4.1 初选注射机154.2 选择标准模架16第五章 注射机的校核5.1 开模行程的校核17
2、5.2 模具在注射机上的安装18第六章 推出机构的强度校核6.1 推板压力的校核186.2 推板强度的校核18第七章 模具特点和工作原理7.1 模具的特点187.2 模具的工作过程19设计小结20参考文献20一、 前 言塑料模具课程设综合实训是在具备了机械制图，公差与技术测量，材料及热处理，机械设计根底，机械制造技术，塑料模具设计，机械与自动化，数控加工技术等必要的根底学问与专业学问的根底上进展的。本次课程设计课题来源于生产实际，应用广泛，但成型难度相对较难，模具构造相对简洁，对我们初学模具设计的学生是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时熬炼对塑料成型模具的设计和制造力气。本
3、次设计以支架注塑模具为主线，综合了成型工艺分析，模具构造分析，最终是模具的设计计算等一系列模具设计的全部过程。能很好的到达学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具构造及零部件。把以前学过的根底课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时使用了AutoCAD、UG 等软件。由于实际阅历和理论技术有限，设计的错误和缺乏之处在所难免，期望各位教师和同学批判指正。1. 塑料件的工艺分析该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS 塑料，塑料支架图如下：1. 1 塑料成型工艺性ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚
4、物化学和物理特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性； 苯乙烯具有易加工、高光滑度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。 ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子构造。这就可以在产品设计上具有很大的灵敏性，并且由此产生了市场 上百种不同品质的 ABS 材料。这些不同品质的材料供给了不同的特性，例如从中等 到高等的 抗冲击性，从低到高的光滑度和高温扭曲特性等。 A
5、BS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。 注塑模工艺条件 枯燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进展枯燥处理。建议枯燥条件 为 8090C 下最少枯燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280C；建议温度：245C。 模具温度：2570C 。模具温度将影响塑件光滑度，温度较低则导致光滑度较低。 注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。典型用途 汽车仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等，电冰箱， 大强度工具头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等， 机壳体， 打字机键盘，消遣用车辆如高尔夫球手推车以
6、及喷气式雪撬车等。1.2 塑件的构造工艺性1.2.1 塑件的分析从零件图上分析，该零件总体外形为回转体，在一个直径为 50mm 高为 30mm 的圆柱中间有一个直径为 26mm 高为 25mm 和一个直径为 42mm 高为 5mm 的台阶孔，然后留壁厚 1.5mm。该塑件有凹槽，因此，模具设计时必需设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等简洁程度。1.2.2 塑件的尺寸精度分析该塑件全部尺寸的精度为 IT14 级，对塑件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关零件的尺寸可以保证。从塑件的壁厚上来看，高塑件的全部壁厚均匀，均为1.5mm，有利于塑件的成型。1.2.3 塑件的外表质量分析由实际用途可知，对该
7、塑件外表没有什么要求，故比较简洁实现。综合以上分析，注射时在工艺参数把握的好的状况下，零件的成型要求就可以得到保证。1.3 明确塑件生产批量该塑件要求大批量生产。1.4 估算塑件的体积和质量依据塑件各局部体积近似计算：V1=3.149363=3052.08 V2=3.14307.511=7771.5 V3=3.143694=4069.44V4=3.145012.512=23550 V5=3.1421215=6923.7 V6=3.14131325=13266.5故 塑 件 的 体 积 为 ： V=3025.08+7771.5+4069.44+23550 6923.7 13266.5=18225
8、.82 塑件的质量为：M=qv=1.0618.23=19.32381.5 分析塑件的成型工艺参数枯燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进展枯燥处理。建议枯燥条件为 80-90 摄氏度下最少枯燥 2 小时，材料温度应保证小于 0.1 摄氏度。溶化温度：210-280 摄氏度；建议温度：240 摄氏度。模具温度：50-70 摄氏度。模具温度将影响塑件光滑度，温度较低则导致塑件光滑度较低。注塑压力:50-70MP.注塑速度：中等速度。依据塑件外形及尺寸的承受一模一腔的模具构造，考虑外形尺寸及注射时所需的压力状况，参考模具设计手册初选螺旋式注射机：XS-Z-60.2 确定模具构造及模架的选择
9、2.1 确定成形方法塑件承受注射成型法生产。 由于该产品设计为大批量生产，故毕业的模具需要有较高的注塑效率，浇注系统要能够自动脱模，此外为保证塑件外表质量承受埋伏浇口，且由于塑件有凹槽，故承受侧型芯滑块及斜导柱等机构进展抽芯分型。2.2 确定型腔数量及布局形式该塑件在注射时承受一模一件，及模具需要一个型腔。综合考虑浇注系统， 模具构造的简洁程度等因素拟定实行以以以下图型腔排列方式。2.3 分型面的设计2.3.1 分型面的设计原则分型面是注射模中用以取出塑件或浇注系统凝料的可以分别的接触外表， 是打算模具构造形式的重要因素。它影响到模具构造的简洁程度，也关系到塑件的成型质量。应选择分型面时，应考
10、虑以下根本原则：1. 分型面应选在塑件外形的最大轮廓处2. 分型面的选择应有利于塑件的顺当脱模。3. 分型面的选择应保证塑件的精度要求。4. 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。5. 分型面的选择要便于模具的加工制造。6. 分型面的选择应有利于排气。2.3.2 确定分型面综上述原则，最终确定分型面的位置如以以以下图：2.4 浇注系统的设计2.4.1 浇注系统的形式浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，分一般浇注系统和热流道浇注系统两种形式。它的设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具构造、塑件的利用率等有较大的影响。所以在设计时应考虑其设计原则：1. 了解塑件的成
11、型性能。2. 尽量避开或削减产生熔接痕。3. 有利于型腔中气体的排出。4. 防止型芯的变形和嵌件的位移。5. 尽量承受较短的流程布满型腔。6. 流淌距离比的校核。综上所述，最终确定浇注系统的形式：承受一般浇注系统，由于一模一腔， 无须设计分流道。2.4.2 主流道的设计依据塑料模具设计手册初步 XS-Z-60 型注射机喷嘴的有关尺寸： 喷嘴前端孔径:d=4 喷嘴前端球面半径：R =12 0依据模具主流道与喷嘴的关系：R=R +120d=d+(0.51)0取主流道球面半径：R=13 取主流道的小端直径：d=5 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为 26， 取 4，经换算得
12、主流道大端直径为 D=8 。2.4.3 分流道的设计如图2.4.3.1 分流道的外形和尺寸分流道的外形和尺寸应依据塑件的体积、壁厚、外形的简洁程度、注射速度、分流道的长度等因素来确定。本塑件的外形不简洁，熔料填充型腔比较简洁。依据型腔的排列方式可知分流道的外形长度较短，为了便于加工起见，选用截面外形为半圆形分流道，查塑件模具设计手册得 R=2.5 。2.4.3.2 分流道与模具接触的外层塑料快速冷却，只有内部的熔体流淌状态比较抱负，因此分流到外表粗糙度要求不太低，一般 Ra 取 1.6um 左右，这可增加对外层塑料熔体的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。2.4.4 浇口的设计依据塑件的
13、成型要求及型腔的排列方式，选用埋伏式浇口较为抱负，如以以以下图所示。设计时在模具构造上承受瓣合式型腔，埋伏式浇口锥角取 1020查塑料模具设计手册选尺寸为 1 ，试模时修正。2.4.6 脱模原理制品为支架，该模具承受侧轴芯机构来实现分型动作。工作原理模具分流道与侧浇口开设在凸模上，并有支架凸翼腔底进料。开模时滑块带动侧轴芯一起抽出，最终有椎板推出塑件制品。3 模具构造尺寸的设计计算为了降低模具加工难度和制造本钱，在满足塑件使用的前提下，承受较低的尺寸精度。塑件精度等级与塑料品种有关，依据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。塑料制件公差表： 表 3-1 精度等
14、级与公差数值根本尺精度等级寸12345678公差数值30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566100.060.080.100.160.200.320.400.6410140.070.090.120.180.220.360.440.7214180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624300.100.120.160.240.320.480.640.9630400.110.130.180.260.360.5
15、20.721.0040500.120.140.200.280.400.560.801.2050650.130.160.220.320.460.640.921.4065800.140.190.260.380.520.761.041.6080-1000.160.220.300.440.600.881.201.80100-1200180.250.340.500.681.001.362.00120-140 0.280.380.560.761.121.522.203.1 型腔尺寸的计算查课本塑料模具设计与制造得塑料 ABS 收缩率为 0.30.8其平均收缩率S =0.3+0.8=0.55修正系数 X 在
16、计算型芯型腔径向尺寸时取 0.50.75，则取 X=0.75；计算深度尺寸时 X 取 1312，则取 X=23模具制造公差，统一取尺寸公差的 13，即Z=133.1.1 型腔径向尺寸的计算对塑件尺寸 36+0.26 ，其尺寸公差为=0.260L( m )+ =(1+ S )L0S-X+0L式中m 凹模的径向根本尺寸； 模具制造公差；S 塑料的平均收缩率； 塑件外外表的径向根本尺寸； 塑件的根本尺寸公差。L =(1+0.0055)36-0.750.26+(1/3)*0.26m0=36.00+0.087 0对塑件尺寸 30 ，其尺寸公差为 0.24L=(1+0.0055)30-0.750.24+(
17、1/3)*0.24m0=29.99+0.08 0对塑件尺寸 50 ，其尺寸公差为 0.28L =(1+0.0055)50-0.750.28+(1/3)*0.28m0=50.07+0.09 03.1.2 型腔深度尺寸计算对塑件尺寸 3 ，其尺寸公差为 0.12H + =(1+ S ) H -X+m0m02则H =(1+0.0055)3-m3H =2.94+0.040.12+(1/3)*0.12m0对塑件尺寸 12 ，其尺寸公差为 0.18H + =(1+ S ) H -X+m0m02则H =(1+0.0055)12-m3H =11.946+0.060.18+(1/3)*0.180m0对塑件尺寸
18、16 ，其尺寸公差 0.20H + =(1+ S ) H -X+m0m02则H =(1+0.0055)16-m3H =15.95+0.6670.20+(1/3)*0.200m0对塑件尺寸 30 ，其尺寸公差 0.26H + =(1+ S ) H -X+m0m02则H =(1+0.0055)30-m3H =29.992+0.08670.26+(1/3)*0.260m03.2 型芯尺寸的计算3.2.1 型芯径向尺寸的计算对塑件尺寸 26 ，其尺寸公差为 0.24L()0=(1+ S )L +X0m-LS则=(1+0.0055)26+0.750.240m-1/3)0.24=26.3230-0.08对
19、塑件尺寸 42 ，其尺寸公差为 0.28L()0=(1+ S )L +X0m-LS则=(1+0.0055)42+0.750.280m-1/3)0.28=42.4410-0.0933.2.2 型芯的深度尺寸计算对塑件尺寸 5 ，其尺寸公差为 0.14H 0=(1+ S ) H-X0m-m-2则H =(1+0.0055)5+m3H =5.1200.140-1/3)0.14m-0.047对塑件尺寸 25 ，其尺寸公差为 0.24H 0=(1+ S ) H-X0m-m-2则H =(1+0.0055)25+m3H =25.29800.240-1/3)0.24m3.2.3 型芯中心距尺寸的计算-0.08对
20、塑件尺寸 60 ，其尺寸公差为 0.32C /2=(1+ S )C /2ms1Cm=(1+0.0055)60 3 0.322C =60.330.05m3.3 冷却系统的设计塑件在注射成型时不要求有太高的模温，所以在模具上可不设加热系统是否需要冷却系统可作如下计算设定模具平均工作温度为 50，用常温 20的水作为模具冷却介质，其出口温度为 30，产量为初选每两分钟一套0.257 h故冷却体积流量：V=Mq60cp(T1T 2)式中：V-冷却水体积流量M-单位时间注射入模具内的树脂质量q-单位时间内树脂在模具内释放的质量c-冷却水的比热容p-冷却水的密度T -冷却水出口处的温度1T -冷却水进口处
21、的温度2查的数值带入的：V=0.4110 -4 m/再查表可知冷却水道直径格外小，模具每分钟所需冷却水体积流量很 小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。如以以以下图冷却系统4 模架的选择4.1 初选注射机4.1.1 浇注系统的重量单件塑件重量Ms=19.3238g注射机额定注射量 Gb,每次注射量不超过最大注射量的 80 即n=0.8Gb-Gj/Gg式中n-型腔数G -浇注系统重量jG -塑件重量gG -注射机额定注射量b浇注系统估算结果：V = 1p (41.5)40=575.7 13V =p 410=602.88 22V =2p 315=847.8 3V =575.7+602.
22、88+847.8=2026 =2.026 j浇注系统重量G =2.0261.18=2.39gb设 n=2则得：G =nG +G /0.8=14gbSj则总质量M=14g满足注射量：V 机V 剂料0.8 式中：V 机额定注射V 塑件-塑件与浇注系统凝料体积和V 机= V 塑件0.8=12.6325 或满足注射量 M 机M 塑件0.8M 机= M 塑件0.8=140.8=17.5g4.2 选标准模架依据以上分析计算型腔尺寸及滑块位置尺寸可确定模架的构造形式和规格。查塑料模具设计与制造选用：5 注射机的校核A4 型定模底板后厚:25 定模板厚:A=30 滑块厚度:30 推板厚度:15 动模板厚:B=
23、25 动模垫板厚:30 垫块厚度:C=50 下模座厚：20 模具厚度：H 模=A+B+C+25+30+15+30+20=225 模具外形尺寸：160200225 由于在初选注射机和标准模架时是依据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、注射压力不必进展校核，已符合所选注射机要求。5.1 开模行程的校核注射机最大行程 SS2H 件+H 浇+510 式中H 件-塑件制品高度H 浇-浇注系统高度2H 件+H 浇+510=230+4010=110 S=184 110 故满足要求5.2 模具在注射机上的安装从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并承受压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。
24、6 推出机构的强度校核6.1 推板压力的校核查塑料模设计手册= 4Qnp d s6.2 推板强度校核 取 320N/s推杆应力合格硬度 5065HRCs推板选用 45 钢，允许变形 0.3 .查塑料模设计手册的：H = 30.54L式中H推板厚度L拉杆间距Q总脱模力B推板宽度QEBy所以推板强度合格。7 模具的特点和工作原理7.1 模具的特点：该模具是两板模，设计了 1 个水平分型面。设计了定距拉杆， 分型面是为了取出制件。该模具一模一件，节约了本钱，降低了制造周期，提高了生产效率。7.2 模具的工作过程：模具装配试模完毕后，模具进入正式工作状态，其根本工作过程如下。（1） 对塑料 ABS 进
25、展烘干，并装入料斗。（2） 清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进展适当的预热。（3） 合模、锁紧模具。（4） 对塑料进展预塑化，注射装置预备注射。（5） 注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。（6） 脱模过程。制件的推出同一般注塑模具推出方式一样，即由注塑机推杆推动模具推板，从而推动推件杆将之间顶出。设计小结通过对骨架注塑模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，把握了塑料成型模具的构造特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次的熬炼。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，参考各类书籍，同时在反复的思考中不断深化对各种理论学问的理解，在设计的后一
26、阶段充分利用 UG 软件就是一例，的工具的利用，大在提高了工作效率。模具 UG 技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯外形尺寸快速完成模具设计。总之，通过课程设计的又一次熬炼完全清楚：注塑模的整个设计过程，同时充分利用 UG 技术进展设计，并在实际中不断的积存阅历，以设计出价廉物美并且有用性更强的模具。这次设计能顺当完成，需要感谢陈志祥、黄延平、朱传福教师的细心指导。但错误之处在所难免，望批判指正。格外感谢！参考文献：1 冯炳荛、韩泰荣、蒋文森等编. 模具设计与制造简明手册. 上海科学技术出版社2 张维合. 注塑模具设计有用教程. 化学工业出版社3 杨占尧. 塑料模具课程设计指导与范例. 化学工业出版社4 伍先明等编. 塑料模具设计指导. 国防工业出版社5 陆宁编. 有用注塑模具设计. 中国轻工业出版社