塑料模具設計實訓指導書

1、XX大學高等職業(yè)技術學院塑料模具設計實訓指導書編者：XX一、課程設計的目的塑料模具實訓是塑料成型工藝與模具設計課程的后續(xù)配套的課程實訓環(huán)節(jié)，是對前期課程的消化吸收和實際演練，是模具專業(yè)的學生最為重要的實踐教學環(huán)節(jié)之一，在該次實訓中，還會綜合運用到前期機械制圖與CAD、工程力學、機械設計、公差與測量、機械制造基礎、模具CAD、數(shù)控技術等多門課程的專業(yè)知識，是對學生進行模具設計工程師訓練，培養(yǎng)學生分析和解決工程技術問題能力重要環(huán)節(jié)。本次設計目的如下： 1掌握中等復雜程度塑料模具的一般設計流程，具備初步的獨立設計能力；2進一步熟練掌握計算機輔助設計軟件在模具設計中的應用；3進一步學習和掌握各種塑料模

2、具的基本類型和結(jié)構(gòu)；4初步學會綜合考慮塑料模具的制造工藝及經(jīng)濟合理性等因素，以選擇正確的模具零件的設計方案；5了解模具制造廠對圖紙的要求，所畫圖紙要遵守有關標準的規(guī)定，符合加工要求，標注和說明要齊全。6了解和掌握一定的模具標準化知識。二、設計內(nèi)容塑料模設計實訓題目，一般選擇內(nèi)容和份量都比較適當?shù)闹械葟碗s程度注射模進行設計（題目可由學生自選，教師審定，亦可由教師直接指定），要求學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成：（1）三維產(chǎn)品造型圖1張、二維塑件圖1張；（2）模具三維爆炸圖1張、A0或A1模具裝配圖1張；（3）主要零件零件工作圖56張（成型零部件、側(cè)向抽芯等非標準件）；（4）編寫設計計算說明書1份；（5）模

3、具價格估算清單1張。三、設計要求1三維效果圖的要求三維圖可用Pro/e、MasterCAM、UG、CAXA、AutoCAD等任意一個軟件繪制實現(xiàn)。2裝配圖與零件圖的要求采用AutoCAD作圖，圖紙規(guī)格要求符合制圖標準，圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注規(guī)范，文字注釋使用工程字書寫。3設計說明書的要求設計說明書是課程設計的一個重要組成部分，它反映了學生設計中的工作及水平，編寫說明書是培養(yǎng)學生撰寫技術文件能力的一種鍛煉。說明書應力求簡潔，文理通順，語言流暢，字跡工整，無錯別字，將與設計有關的問題分析、設計計算結(jié)果，系統(tǒng)的編寫到說明書中。說明書應以A4白紙書寫，四周留有邊框。設

4、計說明書由課程設計封面（統(tǒng)一格式）、產(chǎn)品設計任務書（包含產(chǎn)品二維圖和三維造型圖）、設計說明、模具價格估算清單等一起裝訂成冊。4實訓資料的上交要求將設計圖紙及設計說明書裝入資料袋留檔保存，資料袋上要求注寫班級、學號、姓名，另在資料袋的背面注明“塑料模具課程設計資料1.A0裝配圖1張2.零件圖XX張3.設計說明書）。 相關電子設計文檔和圖形文件整理歸類存入一個以“學號姓名”文件夾中，設計結(jié)束上交到班機學習委員處，各班學習委員收齊班上每位同學資料后，存入“XX模具X班模具塑料課程設計資料”文件夾中交設計老師留檔。5答辯注意事項 答辯總時間為10分鐘/人，6分鐘簡單介紹設計基本流程，重點強調(diào)設計過程中

5、遇到的問題、解決的方法和經(jīng)驗教訓，教師提問和答辯時間為4分鐘。四、設計過程中的注意事項1、應預先準備好資料、手冊、圖冊、繪圖儀器、計算器、圖板（計算機）、圖紙、報告紙等；2、應對塑料制品的成型工藝性進行認真地分析；3、模塑成型工藝方案論證后，經(jīng)指導老師認可后，方可進行模具設計；4、畫出的模具結(jié)構(gòu)草圖經(jīng)指導教師認可后，方可繪制正式裝配圖及零件圖；5、設計過程中采用邊計算、邊繪圖、邊修改的方法，本階段發(fā)現(xiàn)的問題，需要對前面的設計和計算作相應的修改，甚至有的結(jié)構(gòu)和具體尺寸需要通過繪圖或經(jīng)驗公式才能確定。五、設計的一般程序塑料模具設計實訓一般程序見下圖。六、設計的進程安排表1-1 塑料模具設計的進程安

6、排周次時間主要內(nèi)容說明第一周0.5參加設計動員會；準備好設計所需的資料、繪圖用具及圖紙等；明確設計任務1.5塑件產(chǎn)品造型設計和塑件工藝性分析星期二定題，星期四檢查塑件二維圖和三維圖3塑料模具設計的方案論證；主要零部件的設計計算；模具草圖繪制和三維造型；編寫設計說明書草稿第二周星期一檢查設計計算結(jié)果及模具草圖第二周5完成裝配工作圖：繪制裝配圖，標注主要尺寸、公差配合及零件序號，編寫標題欄、零件明細表及技術要求等第二周星期五開始檢查裝配圖完成情況第三周3繪制零件工作圖：繪出必要的視圖和剖面圖，標注尺寸、公差及表面粗糙度，編寫技術要求及標題欄第三周星期四檢查零件圖繪制情況1整理編寫設計計算說明書，根

7、據(jù)計算草稿整理，并附以必要的插圖和說明，打印設計說明書和圖紙1帶上資料袋，進行答辯答辯時間安排在第三周星期五七、實訓時間與地點安排1、CAD/CAM 機房（3410j）模具專業(yè)塑料模具實訓輔導和上機時間安排表09模具班（13周）星期一1、2節(jié)星期二5、6節(jié)星期三1、2節(jié)星期四5、6節(jié)星期五1、2節(jié)（備注：具體地點安排若有變動，以新安排為準）2、模具拆裝實訓室，隨時提前預約八、設計成績評定辦法設計成績的評定，應以設計計算說明書、設計圖紙和在答辯中回答的情況為根據(jù)，參考設計過程中的表現(xiàn)進行評定。其中，以百分制計：設計裝配圖紙約占30%設計零件圖紙約占30%計算說明書約占20%答辯成績約占10%考勤

8、及設計過程表現(xiàn)約占10%實例： 塑料模設計典型案例分析1 、注射模具設計案例分析一1.1設計任務書1.塑料制品名稱：油壺蓋；2.成型方法與設備：在SZ120/630型注射機上成型；3.塑料原料：低密度聚乙烯；4.收縮率：1.5%3.0%；5.生產(chǎn)批量：100萬；6.塑件圖：如圖1-1所示為制品的二維圖樣，圖1-2所示為該制品的三維圖樣。圖1-1油壺蓋的二維圖樣圖1-2油壺蓋的三維圖樣1.2 塑件成型工藝分析1塑料成型特性低密度聚乙烯(LDPE)又稱高壓聚乙烯，為支鏈型線型分子結(jié)構(gòu)的熱塑性塑料。結(jié)晶度為55%65%，相對分子質(zhì)量較小，密度為=0.910.94g/cm3，壓縮比為1.842.3，比

9、熱為2.30J/g-1,低密度聚乙烯的化學穩(wěn)定性較高，能耐大多數(shù)酸、堿及鹽的侵蝕，但不耐強氧化酸的腐蝕，除苯及汽油外，一般不溶于有機溶劑。耐低溫性能好，在-60下仍具有較好的力學性能，但使用溫度不高，LDPE的使用溫度在80以下。低密度聚乙烯在熱、光及氧的作用下會發(fā)生老化變脆，力學性能和電性能下降。在成型時，氧化會引起熔體粘度下降和變色，產(chǎn)生條紋，影響塑件質(zhì)量。因此，需添加抗氧劑及紫外線吸收劑等。低密度聚乙烯的成型特性為：(1)成型性好，可用注射、擠出及吹塑等成型加工方法。(2)吸濕性小，成型前可不干燥。(3)熔體粘度小，流動性好，溢邊值為0.02mm；流動性對壓力敏感，宜用較高壓力注射。(4

10、)可能發(fā)生熔體破裂，與有機溶劑接觸可發(fā)生開裂。(5)成型溫度范圍：160240。熔融溫度低、熔體黏度小且塑件的質(zhì)量小，塑件可采用柱塞式注射機成型。嚴格控制模具溫度，一般在3565為宜，模具應采用調(diào)質(zhì)處理。(6)冷卻速度慢，必須充分冷卻，模具設計時應有冷卻系統(tǒng)。(7)收縮率大而且波動范圍大，方向性明顯(取向)，不易采用直澆口，易翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應控制模溫，保證冷卻均勻穩(wěn)定。(8)易產(chǎn)生應力集中，嚴格控制成型條件，塑件成型后退火處理，消除內(nèi)應力；塑件壁厚宜小，避免有尖角，脫模斜度宜取13。(9)質(zhì)軟易脫模，當塑件有淺側(cè)凹(凸)時，可強行脫模。本塑件的螺紋成型即采用強行脫模

11、方式。2塑件的結(jié)構(gòu)工藝性(1)塑件的尺寸精度分析該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT7查取公差，其主要尺寸公差要求如表1-1所示。表1-1 塑件上主要尺寸按MT7級精度的公差要求（單位mm）塑件標注尺寸塑件尺寸公差（按MT7級精度）外形尺寸內(nèi)形尺寸(2)塑件表面質(zhì)量分析該塑件表面沒有提出特殊，通常，一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度可以取到Ra=0.8m，沒有特殊要求塑件內(nèi)部表面粗糙度可取Ra=3.2m。(3)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析從圖紙上分析，該塑件的外形基本上為回轉(zhuǎn)體，圓周均勻分布12個R3的半圓柱凸起旋鈕花紋，該處設計脫模容易，且飛邊去除容易，設計合理；壁厚相對均勻，

12、且符合最小壁厚的要求；在塑件內(nèi)壁有M503螺紋孔，查表可知螺紋牙形強度足夠，在推薦選用的范圍內(nèi)，LDPE塑料為軟塑料，螺紋可強制脫模成型，但要注意為了防止螺孔的最外圈的螺紋崩裂或變形，螺紋始末端應有0.20.8的臺階，始末的螺紋應漸漸開始結(jié)束，有l(wèi)8的過渡長度，如圖13所示。該塑件端部已開有3mm的臺階，但頂部臺階未有留出，在做型芯設計時應注意該處的結(jié)構(gòu)設計。圖13 螺紋孔的設計綜合來看，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求。在注射成型生產(chǎn)時，只要工藝參數(shù)控制得當，該塑件是比較容易成型的。3塑件的生產(chǎn)批量該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此，在模具設計中，要提高塑件的生產(chǎn)效率，傾向于采用多

13、型腔、高壽命、自動脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。4關于注射機(1)用戶提出用SZ125/630型注射機生產(chǎn)，該注射機為柱塞式注射機，LDPE可以采用此類注射機成型，據(jù)查有關資料列出該注射機的主要技術參數(shù)，如表1-2所示。表1-2 SZ 125/630型注射機的主要技術參數(shù)序號主要技術參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值1額定注射量/cm31252鎖模力/kN6303注射壓力/MPa1204最大注射面積/cm23205動、定模模板最大安裝尺寸/mmmm370320 6最大模具厚度/mm3007最小模具厚度/mm1508模板最大行程/mm2709噴嘴前端球面半徑/mm1510噴嘴孔直徑/mm411定位圈直徑/mm125

14、(2)計算塑件體積和質(zhì)量塑件的體積計算：經(jīng)計算得到塑件的體積為（計算過程略）V37530（mm3）塑件的重量計算：查有關手冊，取塑料LDPE的密度為=0.92g/cm3，所以，塑件的質(zhì)量為W=V=375300.9210-334.53(g)(3)確定型腔數(shù)目考慮到SZ125/630注射機的額定注射量為125cm3，本設計中的塑件結(jié)構(gòu)簡單，單個塑件的體積為38 cm3，注射機的額定注射量就限制最多的成型該塑件的數(shù)量為2，而改塑件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，為盡量提高生產(chǎn)率，決定采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。(4)確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)選用

15、塑料（LDPE）的特性和本設計中塑件的自身成型特點，查有關資料，確定注射成型工藝參數(shù)，如表1-3所示。表1-3 塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格工藝參數(shù)規(guī)格預熱和干燥成型時間/s注射時間05保壓時間1560料筒溫度t/后段中段前段140160170200冷卻時間1560總周期40140螺桿轉(zhuǎn)速n/(r.min)噴嘴溫度t/150170后處理方法溫度t/時間r/h退火處理循環(huán)烘箱（1020）812h模具溫度t/3045注射壓力p/MPa60100(4)雖然塑件體積、壁厚不大，但該塑件生產(chǎn)類型為大批量，加上LDPE塑料比熱容大，冷卻速度慢，成型時必須充分冷卻，模具設計時要求有冷卻系統(tǒng)，所以該模具

16、應采用冷卻水強制冷卻，冷卻要均勻，以縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。1.3 分型面選擇及澆注系統(tǒng)的設計1.分型面的選擇該塑件為油壺蓋，外形表面質(zhì)量要求較高。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清除毛刺及飛邊，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體，分模后塑件留在動模一側(cè)，便于取出塑件等因素，分型面應選擇在塑件外形輪廓的最大處，如圖1-4所示。圖1-4 分型面的選擇如果按圖1-4（a）所示的分型面分型，則塑件分別是由兩個模板成型，由于合模誤差的存在，會使塑件產(chǎn)生一定的同軸度誤差，且飛邊不易清除；而按照圖1-4（b）所示的分型面分型，則塑件整體由一個模板成型，消除了由于合模誤差使塑件

17、產(chǎn)生同軸度誤差的可能。因此，決定采用圖1-4（b）所示的分型面。另外，為了提高自動化程度和生產(chǎn)效率，減少LDPE的取向變形，以及保證塑件表面質(zhì)量，決定采用點澆口，而模具采用了雙分型面結(jié)構(gòu)。一個分型面用于成型塑件，另一個分型面用于取出澆注系統(tǒng)凝料。2.澆注系統(tǒng)的設計(1)主流道設計根據(jù)相關資料，查得SZ125/630型注射機噴嘴的有關尺寸為：噴嘴孔直徑 d0=4mm；噴嘴前端球面半徑 R0=15mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系得到：主流道進口端球面半徑 R= R0+（12）mm=15+（12）mm，取R=17mm；主流道進口端孔直徑 d= d0+0.5mm=（4+0.5）mm，取d=4.5mm。

18、為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度取4，同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計r=5mm的圓弧過渡。主流道襯套采用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀及尺寸設計采用推薦尺寸的常用澆口套；為了能與注塑機的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)的方式，這樣不僅減小了澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。 (2)分流道的設計該塑件的體積比較小，形狀比較簡單，壁厚均勻，且塑料的流動性好，可以采用單點進料的方式。為便于加工，采用最為常用的截面形狀為U形的分流道。查分流道橫截面及其尺寸的有關資料，取U形分流道截面半徑R=3mm，h=3.75mm。分流道截面形狀及尺寸，如圖1-

19、5所示。圖1-5 分流道截面形狀及尺寸(3)點澆口設計由于該塑件外觀質(zhì)量要求較高，澆口的位置和大小應以不影響塑件的外觀質(zhì)量為前提。同時，也應盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡單。根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析，并結(jié)合已確定的分型面位置，選擇如圖1-6所示的點澆口進料方式。根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式，進料位置設計在塑件頂部。點澆口的直徑尺寸可以根據(jù)不同塑料按塑件平均厚度查表確定。圖1-6 澆口的結(jié)構(gòu)、位置及尺寸（4）冷料穴設計 由于LDPE質(zhì)軟高彈的特點，采用帶球頭形拉料桿的冷料井，定模底板的分流道盡頭鉆小斜孔，一次分型時斜孔內(nèi)凝料使點澆口與塑件分離，同時球頭拉料桿將主流道的凝料拔出，而二次分型時凝料被定

20、模板硬刮掉落下來，實現(xiàn)澆注系統(tǒng)與塑件的自動分離與脫出，自動化程度高，勞動強度小。1.4 模具設計的方案論證1型腔的布局因為塑件的外形是圓形的，各方向尺寸一致；另外，塑件結(jié)構(gòu)簡單，不需要側(cè)向分型，所以型腔的排列方式只有一種。即左右對稱分布在模板兩側(cè)，如圖1-7所示。圖1-7型腔的排列方式2成型零件的結(jié)構(gòu)(1)模具的型腔采用整體式型腔整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。該塑件尺寸較小，最大處也只有62mm，且形狀簡單，型腔加工容易實現(xiàn)，可以采用整體式結(jié)構(gòu)。(2)模具的型芯采用整體鑲嵌式型芯整體鑲嵌式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于機加工和熱處理，修理更換方便。同時也

21、有利于型芯冷卻和排氣的實施。由于該塑件具有螺紋，考慮到型芯加工制造方便和降低模具成本，型芯采用整體鑲嵌式型芯。3推出機構(gòu)的確定根據(jù)塑件的形狀特點，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動模部分。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)。該塑件有螺紋孔，螺紋部分是由螺紋型芯成型的，由于成型該塑件的塑料（LDPE）有很好彈性，可以采用強制脫模的方式，但需要較大的脫模力，故采用推件板推出機構(gòu)。為了避免推件孔的內(nèi)表面與型芯的成型面的螺紋相摩擦，造成型芯的迅速擦傷，將推件板的內(nèi)孔與型芯成型面以下的配合段做成單邊斜度為510錐面，該錐面不僅有效避免了擦傷，且能準確定位推件板，避免了該處的飛邊溢料。4.合模導

22、向機構(gòu)的設計 該塑件精度要求不算高，塑件形狀、型腔分布對稱，無明顯單邊注射側(cè)向力，可采用最為常見的導柱導向定位機構(gòu)，在動模板、推件板、定模板間使用4對導柱，導柱的長度要確保推件板推出塑件后不脫落，在定模座板與定模板間采用4對限距拉桿，不僅起到限制第一次分型距的作用（所限距離要確保能取出凝料），同時還起到導向定位定模座板與定模板的作用。5冷卻系統(tǒng)的設計論證該塑件為大批量生產(chǎn)，應盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率；加上LDPE塑料為結(jié)晶型塑料，成型時需要充分冷卻，冷卻要均勻分布。因此，該模具的凹模冷卻是在定模板上開出冷卻水道，采用冷卻水進行循環(huán)冷卻型腔；而型芯的冷卻則采用內(nèi)部加裝銅管噴流冷卻的方式，其進

23、出水孔開在支承板上，冷卻水道的分布如圖18所示。圖18 冷卻水道的設計1.5 主要零部件的設計計算1成型零件的成型尺寸計算該塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。前面已經(jīng)查得LDPE的收縮率為1.53%，故平均收縮率為Scp=(1.5+3)%/2=2.25%=0.0225根據(jù)塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取z=/3。成型零件尺寸的計算如表1-4所示。表1-4 成型零件尺寸的計算（單位mm）尺寸類別塑件尺寸計算公式型腔或型芯工作尺寸徑向尺寸型腔的徑向尺寸型芯的徑向尺寸軸向尺寸型腔的軸向尺寸型芯的軸向尺寸 2模具型腔壁厚的確定采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，直接查閱設計手冊中

24、的有關表格，得該型腔的推薦壁厚為 35mm。3. 模具型腔模板總體尺寸的確定該模具型腔直徑為62，根據(jù)確定的型腔壁厚尺寸30mm。綜合以上數(shù)據(jù)，確定型腔模板的總體尺寸為BLH，其中B=160mm，L=250mm，H=50mm。4.標準模架的確定本塑件采用點澆口注射成型，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)形式、型腔數(shù)目、塑件尺寸、冷卻水道的分布等因素，查有關資料，選擇P416025043Z1型標準模架。1.6注射機有關參數(shù)的校核1.模具閉合高度的確定組成模具閉合高度的模板及其它零件的尺寸有：定模座板為H1=20mm；型腔板為H2=50 mm；推件板為H3=16mm；型芯固定板為H4=25 mm；支承板為H5=32 mm；墊鐵為H6=63 mm；動模座板為H7=20 mm。則該模具閉合高度為：H=H1 +H2 +H3 +H4 +H5 +H6+ H7=20+50+16 +25+32+63 +20=226mm。2.模具閉合高度的校核由于SZ125/630型注射機所允許的模具最小厚度為Hmin=150 mm；模具最大厚度為Hmax=300mm。因計算得模具閉合高度H=226mm，所以模具閉合高度滿足HminHHmax的安裝條件。3.模具安裝部分的校核該模具的外形最大