《塑料成型工艺及模具设计》课程设计

长春工业大学

课程设计说明书

《塑料成型工艺及模具设计》

课程设计名称

课程设计

专业机械工程及其自动化（模具）

班级

学生姓名

指导教师

2015年 12 月 21 日

目录

课程设计任务书 (3)

1、塑件的工艺分析 (5)

1.1塑件的成型工艺性分析 (5)

1.2塑件材料pp的使用性能 (6)

1.3成型工艺 (7)

1.4特点 (8)

2、模具的基本结构及模架选择 (9)

2.1确定成型方法 (9)

2.2 选择成型设备 (9)

2.3 型腔布置 (10)

2.4确定分型面 (11)

2.5选择浇注系统 (11)

2.6 确定推出方式 (11)

2.7 模具的结构形式 (12)

2.8 模架的结构 (13)

2.9 模架安装尺寸校核 (13)

3.模具结构、尺寸的设计计算 (13)

3.1各模板尺寸的确定 (14)

3.2 模架各尺寸的校核 (14)

3.3导向与定位结构的设计 (14)

3.4 模具成型尺寸设计计算 (15)

(15)

(16)

(16)

3.4.4 型芯高度尺寸 (16)

4、模具的装配、试模 (17)

4.1模具装配图 (17)

4.2 模具的安装试模 (18)

4.3 试模前的准备 (18)

4.4模具的安装及调试 (18)

4.5 试模 (19)

4.6检验 (20)

5、结论 (20)

参考文献 (21)

课程设计任务书

2015—2016学年第1学期

机电工程学院（系、部）机制专业 120116 班级

课程名称：塑料成型工艺及模具设计

设计题目：小勺注射模设计

完成期限：自 2015 年 12 月 9 日至 2015 年 12 月 22日共 2 周

指导教师（签字）：年月日

系（教研室）主任（签字）：年月日

1、塑件的工艺分析

1.1塑件的成型工艺性分析

图1 塑件图

产品名称：小勺

产品材料：pp

产品数量：较大批量生产

塑件尺寸：如图1所示

1.2塑件材料pp的使用性能

PP塑料又称聚丙烯（Polypropylene，简称PP），是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。

一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。

共聚物型的PP材料有较低的热变形温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。

PP的熔体质量流动速率（MFR）通常在1~100。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚型的抗冲强度比均聚型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.6~2.0%。

1.3成型工艺

注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/㎡来确定，注射量20%-85%即可。

干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃。熔融段温度最好在240℃。

模具温度：模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温，型芯温度比型腔温度低5℃以上。

注射压力：采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。

注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP 和模具不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。

流道和浇口：流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP 制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。

熔胶背压：可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。

制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。

1.4特点

无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

聚丙烯具有许多优良特性：

1、相对密度小，仅为0.89-0.91，是塑料中最轻的品种之一。

2、良好的力学性能，除耐冲击性外，其他力学性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。

3、具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120℃。

4、化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应。

5、质地纯净，无毒性。

6、电绝缘性好。

7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。

它有很多优点但也有缺点：

1、制品耐寒性差，低温冲击强度低。

2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。

3、着色性不好。

4、易燃烧。

5、韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。

2、模具的基本结构及模架选择

2.1确定成型方法

塑件采用注射成型法生产，使用侧浇口成型，模具为单分型面注射模。

2.2 选择成型设备

选用SZ立式塑料成型注射机，其有关参数为：

额定注射量 100 cm3 ；

注射压力 150 MPa ；

锁模力 600 kN ；

最大注射面积 1455.44mm2；

模具厚度 10~340 mm ；

最大开合模行程 260 mm ；

喷嘴圆弧半径 12 mm ；

喷嘴孔直径 3 mm ；

拉杆间距：440x340mm 。

2.3 型腔布置

塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。所以应使用多型腔注射模具，所以模具采用一模四腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。其布置如下图所示：

图2 型腔布置

2.4确定分型面

塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件大部分外表面光滑，而且塑件脱模方便。

2.5选择浇注系统

塑件采用侧浇口成型，侧浇口直径为Φ1mm，头部球R1.5~2 mm。分流道采用半圆截面流道，其半径R为4mm。主流道为圆锥形，锥角α为8?，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径Φ15 mm。

图4 点浇口浇注系统

2.6 确定推出方式

使用推杆推出的方式推出塑件，且使用推杆推出的方式可以将推杆孔当作排气孔，一举两得。

2.7 模具的结构形式

模具结构为单分型面注射模

图5 双分型面注射模模具结构

1—固定螺钉 2—定模座板 3—固定螺钉 4—型芯

5—定模板 6—动模板 7—动模支撑板 8—固定螺钉

9—垫块 10—推杆固定板 11—推板 12—动模座板

13—浇口套 14—导柱 15—导套 16—复位杆

17—拉杆 18—顶料杆 19—固定螺钉

2.8 模架的结构

2.9 模架安装尺寸校核

模具外型尺寸为，长355 mm、宽315 mm、高281 mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。

3.模具结构、尺寸的设计计算

根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为104mm×266×L=315mm×355mm），模架结构为A3型。

3.1各模板尺寸的确定

1)A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为38mm，又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故A板厚度取50mm。

2)B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准板厚度取35.5mm。

3)C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5~10）mm=（38+25+20+5~10）mm=88~93mm，初步选定C为100mm。

经上述尺寸的计算，模架尺寸已确定为模架序号为5号，板面为355mm×355mm，模架结构形式为A3型的标准模架。其形外尺寸：宽×长×高=315mm ×355mm×281mm。

3.2 模架各尺寸的校核

根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。

1）模具平面尺寸为315mm×355mm＜340mm×440mm（拉杆距离），校核合格。

2）模具高度尺寸281mm，10mm＜281mm＜34mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。

3）模具的开模行程S=H1+H2+（5~10）mm=20+32+（5~10）mm=57~62mm＜260mm （开模行程），校核合格。

3.3导向与定位结构的设计

注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动

导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精度定位;而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精度定位。本模具所形成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模具本身多带的定位机构。见装配图所示，型腔由定模板、定模镶件和滑块共三部分组成。定模板和滑块构成塑件的侧壁，定模镶件成型塑件的顶部，而且侧浇口开在定模镶件侧，这样使加工方便，有利于型腔的抛光。定模镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。

见装配图所示，型芯由动模板上的孔固定。型芯中心开有冷却水孔，用来强制冷却型芯。

3.4 模具成型尺寸设计计算

取PP的平均成型收缩率S为1 %，塑件未注公差按照MT6精度公差值选取。

模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.75。

3.4.1型腔径向尺寸

3.4.2型腔深度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=2/3。

3.4.3型芯径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.75

3.4.4 型芯高度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差δz= Δ /3；取x=2/3。

4、模具的装配、试模

4.1模具装配图

4.2 模具的安装试模

试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。

4.3 试模前的准备

试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各

操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。

4.4模具的安装及调试

模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。

模具安装在注射机上要注意以下方面：

1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。

2）模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。

3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。

4）模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时，尽可能放置在非操作一侧，以免操作不方便。

模具在注射机上的固定多采用螺钉、压板的形式，如图所示。一般采用4- 8块压板，对称布置。

模具固定

1—压板 2—螺钉 3—模具 4—注射机模板模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活，定位装置是否能够有效作用，要注意以下方面：

1）合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。

2）活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确、可靠。

3）开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。

4）冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。

4.5 试模

模具安装调整后即可以进行试模。

1）加入原料原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求，成型性能应符合有关标准的规定。原料一般要预先进行干燥。

2）调整设备按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成型时间、成型温度等工艺参数。

3）试模采用手动操作，试模注射出样件。

4.6检验

通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，即可交付生产使用。

5、结论

通过这次的塑料模具课程设计，使我对于塑料模具有了更加深入的了解，对模具的设计过程有了清晰的认识。塑料模具的设计过程就是一次在总结前人经验的基础上不断创新的过程。在具体操作设计的时候，我发现有很多需要的理论、数据、参数等都是在课本上找不到的，很多情况下都只能凭借设计者自己的经验进行，由此可见实践对

于我们设计人员的重要性。并且通过具体的操作，不仅让我学到了许多新知识，还让我重新拾起了许多已经淡忘的知识，如CAD、机械制图、公差等。总之，这次课程设计让我获益良多。

最后，感谢老师在课程设计过程给予我的帮助与鼓励。

参考文献

[1]《模具设计与加工速查手册》彭建生编著机械工业出版社

[2]《塑料模设计手册》编写组主编.《塑料模设计手册》(第二版).北京:机械工业出版社,2002

[3]许发樾主编.《实用模具设计与制造手册》.北京：机械工业出版社，2002

[4]吴兆祥主编.《模具材料及表面处理》.北京:机械出版社,2000

[5]冯炳尧，韩泰荣，将文森主编《模具设计与制造简明手册》，上海科学技术