塑料方形盒模具設(shè)計要點（doc 20頁）.doc

1、塑料方形盒模具設(shè)計苯課程設(shè)計任務(wù)為一塑料方形盒，頂面盒兩側(cè)各有各方形孔，材料為ABS，精度為MT2級，初始零件圖尺寸如圖一所示：一、 塑件成型工藝性分析及工藝選擇：1、 塑件工藝性分析（1） 外形尺寸 該塑件壁厚約2mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔體流程不太長，塑件流程不太長，塑件材料為ABS，是熱塑性塑料，流動性中等，適合于注射成型。（2） 精度等級 塑件精度為MT2，并分為A、B類尺寸，按類別、精度和基本尺寸計算公差。（3） 脫模斜度 ABS的成型性能好，成型收縮率較小，且塑件形狀容易脫模，設(shè)脫模斜度為1，很短部分可以取36即0.6，如深2mm的側(cè)型芯。2、 ABS工程塑料的性能分析ABS樹

2、脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫）是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料，常被用于制造儀器的塑料外殼。ABS樹脂是微黃色固體，有一定的韌性，密度約為1.041.06 gcm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強，也可在一定程度上耐受有機溶劑溶解。 ABS樹脂可以在-2560的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。因此它可以被用于家電外殼玩具等日常用品。3、 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)1） 注射成型過程混料干燥螺桿塑化充模保壓冷卻脫模塑件后處理（1） 成型前的準備

3、。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗。因為ABS塑料的吸濕性和對對水分的敏感性較大，在ABS成型前還必須進行干燥和預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。（2） 注射成型時各段溫度 ABS塑料非牛頓性較強，在熔化過程溫度升高時，其黏度降低較大，但一旦達到成型溫度（適宜加工溫度的溫度范圍，如200300），如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融黏度增大，注射更加困難，塑件的機械性能也下降。ABS溫度相關(guān)工藝參數(shù)如表6-3所列表1-1 ABS工藝參數(shù)表工藝參數(shù)通用型abs

4、工藝性參數(shù)通用型abs料筒后段溫度/160180噴嘴溫度/170180料筒中段溫度/180200模具溫度/5080料筒前段溫度/200220（3） 注射壓力ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高。在注射時需要比較高的注射壓力。但并非所有的abs制件都需要施用高壓，考慮到本塑件不大、結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，厚度適中，可以用比較低的注射壓力。注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了塑件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小，塑件收縮大，與型腔表面脫離接觸的機會大，制件表面容易霧化。壓力過大，塑件與型腔表面摩擦作用強烈，容易造成粘模。對于螺桿式注射機一般取70MPa100MPa。（4） 注射速度ABS

5、塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑件發(fā)紅等缺陷。但塑料殼體為薄壁制件，且澆口又為側(cè)澆口，故而又要有足夠高的注射速度，否則塑料熔體難以充滿整個型腔。（5） 模具溫度ABS宜取高料溫、模溫，料溫對物性影響較大，料溫過高易分解，對于精度要求較高塑料件模溫宜取50/60/，要求光澤及耐熱型塑料宜取60/80/。塑料殼體屬于中小型制件，形狀比較規(guī)則，故不需專門對模具加熱。（6） 料量控制注塑機在注塑ABS塑料時，其每次注射量僅達標準注射量的80%。為了提高塑件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標定注射量的5

6、0%為宜。二、 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機1、 分型面位置的確定通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端面截面積最大且有利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖二所示2、 型腔數(shù)量和排列方式的確定（1）型腔數(shù)量的的確定 由于該塑件精度MT2要求較高，塑件尺寸較小，但塑件兩側(cè)都具有側(cè)孔，需進行側(cè)抽芯。如采用一模一腔固然可以簡化模具結(jié)構(gòu)，恐高制件精度，但考慮到經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，初步擬定為一模兩腔。（2）型腔排列形式的確定 由于在塑件頂部有方形孔，且表面精度較高，可以選用潛伏式澆口，既達到質(zhì)量要求又可比點澆口少一塊型腔板，綜合一模二腔的小型模具結(jié)構(gòu)，分型面的承壓面寬度10mm。型腔

7、中心距初定為120mm，流道采用擴口的U形對稱排列，使型腔進料平衡如圖1-3所示（3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計為一摸四腔，對稱H型直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)初選推件板或推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計事，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要開設(shè)分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板或推件板。由上綜合分析可確定采用大水口（或帶推件板）的單分型面注射模。3、注射機型號的確定1）注射量的計算通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如下圖所示塑件體積：V塑=11.53cm塑件質(zhì)量：m塑=V塑=11.531.05=12.11g式

8、中根據(jù)參考文獻取1.05g/cm2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.21倍來估算。由于本次設(shè)計采用的流道簡單但較深且彎曲，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.8倍來計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2 個塑件體積之和）為V總=1.8nV塑=1.8211.53=53.988cm3）選擇注射機根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為V總=53.988cm，由參考文獻1式（4-18）V公/0.8=53.988/0.8=67.48 cm。根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注射量應(yīng)大于67.

9、48 cm，注射機型號為SZ125/400臥式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)見表1-2。表1-2注射機主要技術(shù)參數(shù)理論注射量/ cm125拉桿內(nèi)向距/mm355385螺桿柱塞直徑/mm42移模行程/mm350注射壓力/Mpa150最大模具厚度/mm400注射速率/gs-1120最小模具厚度/mm230塑化能力/kgh16.8鎖模形式雙曲肘螺桿轉(zhuǎn)速/rmin-10220模具定位直徑/mm125鎖模力/kN1200噴嘴球半徑/mm15噴嘴孔直徑/mm44）注射機相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射壓力校核。查參考文獻1表4-1可知，所需壓力為70MPa100 MPa，這里取P0=100 MPa,該注射機的公稱注射壓力

10、P公=150 MPa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4,這里取k1=1.3，則：k1 P0=1.3100=130 MPaP公，所以注射機壓力合格。（2）鎖模力校核。塑件在分型面上的投影面積A塑=44*44=1936mm2澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即澆道凝料（包括料口）在分型面上的投影面積A澆的數(shù)值，可以按照多型腔模具的設(shè)計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍。由于本設(shè)計的流道比較簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小些。這里取A澆=0.5A塑。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則A總=nA塑A澆=nA塑0.5A塑=2.5 A塑=48

11、40mm2模具型腔內(nèi)脹型力F脹= A總P模=484035=169.4kN式中，P模是型腔的平均計算壓力值。P模是模具型腔的壓力，通常取注射壓力的20%40%,大致范圍為25MPa40MPa。對于黏度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值，故P模取35MPa由表1-2可知該注射機的公稱鎖模力F鎖=400kN,鎖模力安全系數(shù)k2=1.11.2這里取k2=1.2,則取k2F脹=1.2 F脹=1.2169.4=203.28F鎖，所以注射機鎖模力滿足要求。對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進行。三、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計1、 主流道的設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處1） 主流道尺寸

12、（1） 主流道的長度 一般有模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm,但本次設(shè)計中使用的式潛伏式澆口，主流道長度應(yīng)該擴大一倍，初取100mm進行計算。（2） 主流道小端直徑d=注射機噴嘴尺寸（0.51）mm=4.5mm。（3） 主流道大端直徑D=d2L主tan(/2)=12mm.式中2。（4） 主流道球面半徑SR=注射機噴嘴球頭半徑（12）mm=152=17mm。（5） 球面配合高度 h=3mm.2) 主流道的凝料體積 V主=L主（R2主r2主R主r主）/3=100（6+2.25+62.25）3.14/3=3250.1mm1） 主流道當(dāng)量半徑 Rn=(2.25+6)/2=4.125mm4

13、)主流道澆口套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求較為嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設(shè)計成一個整體，但考慮上訴因素通常仍將其分開設(shè)計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和和熱處理。此設(shè)計中澆口套采用碳素工具鋼T10A,熱處理淬火表面硬度50HRC55HRC。其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示2、分流道的設(shè)計1） 分流道的布置形式為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道2） 分流道的長度根據(jù)2個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道長度適中3） 分流道的當(dāng)量直徑 流過一級分流道塑料的質(zhì)量m

14、=pV塑=11.251.051=11.81g200g該塑件壁厚在2mm左右，在3mm以下，采用經(jīng)驗公式：見塑料模具設(shè)計指導(dǎo)/伍先明、張蓉等著/國防工業(yè)出版社 P12頁： D=0.2654，將m=11.81,L=50,帶入得D=4.8506mm4） 分流道的界面形狀本設(shè)計采用圓形界面，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力較小。5） 分流道的界面尺寸為使熔體阻力小，可優(yōu)先選用圓形分流道，直徑D=5mm，F(xiàn)l =60mm6） 校核剪切速率（1） 確定注射時間；查資料得t=2s。（2） 計算單邊分流道體積流量：q=（V分/2+V塑）/t=（2.1+11.53）/2=6.815cm /s（3） 查資料得剪切速

15、率分=3.3q分/R分=5.610 2/s其中R分=2.5cm該分流道的剪切速率處于澆口主流道和分流道的最佳剪切速率在510510/s之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。7） 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般去Ra 1.25m2.5m即可，這里取1.5m，脫模斜度一般在510 之間，通過上面的計算知脫模斜度為10.6 ，脫模斜度足夠。3澆口的設(shè)計 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用潛伏式澆口。其界面形狀簡單，易于脫模，表面外觀質(zhì)量較高。1） 潛伏式澆口尺寸的確定分流道界面尺寸

16、及澆口尺寸：因為本設(shè)計選用潛伏式澆口，依據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計 葉久新、王群 P107 表4-10 各種澆口尺寸計算 中的經(jīng)驗公式： d=nk k=0.206,對于ABS，n=0.7，將t=2,A=V塑/t=6125得到澆口直徑d=1.86,，取l=1mm,L=3mm（1） 查資料得側(cè)澆口的長度計算公式為L澆=L/sin =3/ sin=8.78mm,=15到25,取20，其中t是塑件壁厚此設(shè)計中為3mm，n是塑料成型系數(shù)，ABS的成型系數(shù)為0.7。2） 潛伏式澆口剪切速率的校核（1） 確定注射時間：查資料得t=2s；（2） 計算澆口的體積流量；q澆=V塑/t=11.53/2=5.765c

17、m /s計算澆口的剪切速率：對于潛伏式澆口可知：=410 /s， 經(jīng)計算得=26397/s40000/s，剪切速率合格 式中Rn為潛伏式澆口的當(dāng)量半徑，即Rn=0.934校核主流道的剪切速率（1） 計算主流道的體積流量q主=（V主+V分+nV塑）/t=（1.573+2.138+43.49）/0.86=20.55cm /s（2） 計算主流道的剪切速率r主=3.3q主/（R 主）=3.320.553.143.125 10 =707.7/s,主流道的剪切速率處于澆口和分流道的最佳剪切速率5005000/s之間，所以主流道的剪切速率合格。 5.冷料穴的設(shè)計和計算 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作

18、用主要是儲存熔體前鋒的冷聊，防止冷聊進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。六、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算a.型腔和型芯工作尺寸計算:型腔和型芯工作尺寸計算見下表。ABS收縮率為S=0.40.7%，取平均收縮率為Scp=0.55%,模具制造公差取z=/4，對小尺寸（5mm）按/6計算,系數(shù)x取0.75類型塑件尺寸計算公式計算結(jié)果型腔590-0.20=Lm+z0=(1+Scp)l-x +z0590-0.20=LM+z0=(1+Scp)l-x +z0型芯 140-0.20 =4 13.98+0.200lm 0-z =(1+Scp)l+x 0-z14.210-0.05

19、590-0.20=58.98+0.200lm 0-z =(1+Scp)l+x 0-z59.450-0.05 其中20屬于A類尺寸查其中表得其公差為0.24，l =200.12=20.120-0.24,2為B類尺寸差表得其公差為0.32, HS=20.16=2.160-0.32,其中x為修正系數(shù)通過查表得出每個尺寸公差相應(yīng)的修正系數(shù)然后代入計算。b.成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算（1）凹模側(cè)壁厚度的計算。凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強及凹模的深度有關(guān)，其厚度公式查資料的：S=(3ph4/2EP)1/3=33.47mm，取35mm.式子中p是型腔壓力（MPa）；E是材料彈性模量（MPa）；h=W，W是

20、影響變形的最大尺寸，P是模具剛度計算許用變形量。；凹模成型型腔內(nèi)含兩個側(cè)抽芯機構(gòu)，為組合式矩形型腔，凹模尺寸如型腔零件圖所示，型腔不是深大型腔，根據(jù)模板尺寸可大致確定其值滿足要求。 （2）動模墊板厚度的計算。動模墊板厚度和所選模架的兩個墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)型腔布置及型芯對型腔的壓力就可以計算得到動模墊板的厚度，即T=0.54LpA/(L1EP )1/3,得到T=38mm,可以取標準厚度45mm,經(jīng)檢驗知其合格。七、脫模推出機構(gòu)的設(shè)計:1、脫模力的計算（1）、主型芯脫模力：因為八、模架的確定1、模具的大小主要取決于宿建德大小和結(jié)構(gòu)，對于模具而言，在保證足夠強度和高度的情況下，結(jié)構(gòu)以緊湊為好，

21、對于我們學(xué)生來說設(shè)計還沒有什么經(jīng)驗，可參照下面這種標準模架選型的經(jīng)驗方法（詳見塑料模具設(shè)計指導(dǎo) 伍先明 張蓉等著 國防工業(yè)出版社 P155頁） 根據(jù)塑件在分型面上的投影的面積或模仁周邊尺寸，以塑件布置在推桿推出范圍之內(nèi)即復(fù)位桿與型腔或模仁邊緣保持一定距離為原則來確定模架大小塑件投影寬度WW3-10;塑件投影長度LL2-D2(復(fù)位桿直徑)-30在本次設(shè)計中塑件投影寬度W=L塑件+2S抽芯+2L滑=44+2*5+2*67=188mm；依據(jù)WW3-10，得198W3，塑件投影長度L=d主+2L分+2*L澆口+2L塑件+=12+2*60+2*4+2*44=228根據(jù)以上方法算得208W3， 查表7-4

22、選W3=220，因此W=350，D2=25； 228+25+30L2， 即283L2查表7-4選L2=290，因此得到L=350，故選用的模架為*350*350，模架（帶支承板）根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查表（查塑料模具設(shè)計指導(dǎo) 伍先明、張蓉等著 國防工業(yè)出版社的第153頁的表7-4）確定:考慮實際情況剛度保證足夠，把定模墊板去掉，考慮到動模部分只有一個不大的型芯，所以動模板和型芯固定板組成一塊整體板，H1 =mm, H2=mm， H3=mm，H4=mm, H5=mm, H6=mm,A=80，B=40，C=100，D1=30， D2=25， 4*M16

23、, 4*M10W1=450,W2=63，W3=220，W4=134，W5=196，W6=284，W7=285;L1=326，L2=290，L3=178，L4=284，L5=144，L6=212，L7=284九、排氣槽的設(shè)計 該俗家由于采用潛伏式澆口進料熔體向上下排氣，最下部有分型面可以通暢排氣，最后在頂面充滿型腔，頂面有型芯，型芯上有間隙，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會再頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象，因此無需設(shè)置專門的排氣系統(tǒng)。十、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計由于塑料件的壁厚均為2mm，塑料件尺寸又不大，確定水孔直徑為8mm。由于冷冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。成離型腔的上面mm處開設(shè)處冷卻水流道，在大型芯上開一處冷卻水流道。如裝配圖所示：十一、導(dǎo)向和定位機構(gòu)的設(shè)計由于塑料件尺寸不大，利用分型面的配合間隙排氣即可。聯(lián)接螺釘?shù)倪x用 螺釘都選用GB