塑料模具设计参考word

毕业论文

论文名称塑料盆注射模具设计系别电子与制造系

专业模具设计及制造

班级

姓名

学号

指导老师王春婷

完成日期

目录

摘要 (1)

第一章前言 (2)

第二章制品结构特征及成型工艺性分析 (3)

2.1塑件材料分析 (3)

2.2材料性能 (4)

2.3塑件尺寸和精度分析 (4)

2.4收缩率 (4)

2.5塑件形状分析 (5)

2.5.1 塑件厚度 (5)

2.5.2 脱模斜度 (5)

2.6塑件圆角 (5)

2.7零件体积及质量估算 (6)

第三章模具方案分析 (7)

3.1分型面的确定 (7)

3.2型腔数目的确定 (7)

3.3浇注系统的设计 (8)

3.4推出机构设计 (9)

3.5冷却系统设计 (10)

3.6确定标准模架尺寸 (11)

第四章注塑机的设备选择 (13)

4.1注塑机的分类 (13)

4.2注塑机的主要参数 (13)

4.3选择注塑机 (13)

4.4注塑机的校核 (14)

第五章成型零件设计与计算 (16)

5.1成型零件工作尺寸计算 (16)

5．2成型零件的设计 (17)

5.2.1 设置收缩率 (18)

5.2.2 创建毛坯工件 (18)

5.2.3 设计分型面 (18)

5.2.4 创建模具体积块 (19)

5.2.5 创建模具元件 (19)

5.2.6 流道与浇口设计 (19)

5.2.7 创建铸模 (20)

5.2.8 开模仿真 (20)

第六章导向机构设计 (21)

6.1导向机构设计的原则 (21)

6.2导柱、导套的结构设计 (21)

第七章排气系统的设计 (23)

第八章模架及其它模具零件设计 (24)

8.1模架尺寸的计算 (24)

8.2装配模架 (25)

8.2.1 新建组件项目 (25)

8.2.2 载入模具装配元件 (25)

8.2.3 定义模具模架 (25)

8.2.4 添加设备 (26)

8.2.5加入复位销 (27)

8.2.6 在模座中挖出放置型腔的凹槽 (27)

8.2.7 设计冷却系统 (28)

8.2.8 加载所有组件 (30)

总结 (31)

致谢 (32)

主要参考资料 (33)

摘要

塑料盆的形状较为简单，在模具设计中要考虑的因素有很多，除考虑它的出模、分型面，还需考虑它成型的质量，表面光洁度等。更重要的是考虑它的制造难度和成本。所以我们设计应认真分析塑料制品的结构，寻求最佳的设计方案。分型面的选择也很重要，分型面的选择既要考虑不影响制件表面的美观，又要达到结构要求。由于制品体积比较大，所以浇注系统的设计也很重要，在此次设计中我选侧浇口，推板推出机构，这就解决了制品出模的问题。并详细叙述了通过PRO/E对模具成型零件的设计流程(设置收缩率，创建毛坯工件，设计分型面，创建模具体积块，创建模具元件，流道及浇口的设计，创建铸模，开模仿真)及用EMX 来装配模架的流程。

关键词：分型面模架凸模凹模塑料盆

第一章前言

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来。

第二章制品结构特征及成型工艺性分析

2.1 塑件材料分析

通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑料盆的形状结构比较简单，深度为80mm。该制件是日常所用的塑料盆，要求外观质量较好，有一定的强度且翘曲变形在一个较小的范围内。聚丙烯未着色时呈白色半透明、蜡状、无毒无味,密度为0.9-0.91g/cm3。但低温时变脆,不耐磨易老化,相对分子质量越大,机械强度越高. 聚丙烯具有优良的绝缘性能、一定的化学稳定性和耐蚀性，适合于制作日用品。

聚丙烯的成型特点是流动性和成型性优良，成品率高，吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.因此,成型塑件的壁厚应均匀,脱模斜度不宜过小,塑件中不宜有镶件。所以制品材料确定为聚丙烯。

图2-1塑料盆零件图

2.2 材料性能

聚丙烯的聚合物。英文缩写PP 。拉伸强度可达30MPa 以上.有较高的抗弯曲疲劳强度.PP 的熔点165～170℃,分解温度为350℃,晶体密度0.9～0.91克/厘米3，熔融温度240℃，吸水率0.05％，通常的聚丙烯为非极性的结晶塑料，聚丙烯耐热性能良好,可在100℃左右使用，同时绝缘性能也比较优越. 聚丙烯成型时流动性较好,质软易脱模,塑件有较浅的侧凹时可以强行脱模.

2.3 塑件尺寸和精度分析

(1)塑件大小

塑件径向最大尺寸Φ240mm,高度尺寸80mm,该塑件尺寸比较大一些。

(2)塑件尺寸公差

该塑件用于日常生活，故尺寸精度要求较高.由于图中未标注公差。故根据SJ/T10628-1995,按一般精度要求, 聚丙烯公差等级为MT5。

(3)塑件表面质量

由于塑件为常用塑料盆,对外表面质量要求高,塑件表面质量可以稍低.因此塑件外表面粗糙度取a R 1.6m μ,内表Ra 0.8m μ.

2.4 收缩率

常见塑料的收缩率如下表:

常用塑料的收缩率

对于该塑料盆，材料为聚丙烯，理论收缩率为1.0---2.5，而实际与理论是

有区别的。设计时常取收缩率为0.5。

2.5 塑件形状分析

该塑件无侧凹和侧孔，故不需侧向抽芯与分型，模具结构简单，塑件形状简单，有利于型腔填充，适合注射成型。

2.5.1 塑件厚度

制品应有一定的厚度，这不仅是因为制品在使用中有足够的强度和刚度，而且也为了塑料在成型时有良好的流动性。有时制品在使用中需要的强度虽然很小，但是为了使制品便于从模具中顶出以及部件的装配，仍需要有适当的厚度。

一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，一般热塑性塑件的壁厚取1,该塑件在使用时对强度和刚度要求稍高，故最大壁厚取3mm。

2.5.2 脱模斜度

拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模是划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。为了使制品易于从模具内脱出，设计时必须保证制品的内外壁厚具有足够斜度，以保证塑件脱模。由于脱模斜度没有比较精确的计算公式。一般情况下脱模斜度取0.5o, 最小取151～201.本设计选择的拔模斜度为20o.

2.6 塑件圆角

塑料制品除了在使用上要求采用尖角之外,其余所有转角处均应尽可能采用

圆角过度,因为带尖角的塑件,往往会在尖角处产生应力集中.在受力或受冲击振动时会发生破裂,甚至在脱模过程中由于成型应力而开列,特别是塑件的内角处.

塑件上转角处采用圆弧过度, 有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。不仅避免了应力集中,而且还使塑件变的美观, 有利于塑料充型的流动。

2.7 零件体积及质量估算

图2-2 体积分析

单个塑件 V=22.2cm3 ,质量m=20.0g.

图2-3体积分析

塑件和浇注系统凝料总体积 V总=89.8cm3, 质量m=80.8g.

第三章模具方案分析

3.1 分型面的确定

分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。分型面决定着塑料制品在成型模具中的位置。

按形状分类分型面可分为：平面分型面，曲面分型面，阶梯分型面，斜面分型面。按其位置与注射机开模运动方向的关系可分为：分型面垂直于注射机开模运动方向，平行与开模方向，倾斜与开模方向。

分型面的选择设计，主要是根据塑件的结构、精度要求、浇注系统形式、排气方式、脱模形式及模具的制造工艺等各种因素，进行全面考虑，做出合理选择。

分型面选择设计的基本原则是，选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时还要考虑以下因素：

（1）分型面的选择应便于脱模并简化模具结构。因此尽可能使塑件在动模分离后留在动模一侧。如塑件有侧孔或侧凹，选择分型面应尽可能将侧型心置于动模，以避免定模抽心，并使抽拔距离尽量短。

（2）分型面的选择应考虑技术要求。当塑件的表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同于半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度。

（3）分型面应尽量选择不在影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整由于分型面处不可避免地要在塑件上留有飞边和拼合缝的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，以免影响塑件外观。（4）分型面的选择应有利于排气为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。

（5）分型面的选择应便于模具零件加工。

（6）分型面的选择应考虑注射机的技术参数注射成型时所需的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。

综合以上因素塑料盆的分型面选择在最大轮廓处,取塑料盆上边沿处.取该处分型面简单，模具也简单，也可以脱模顺利。

3.2 型腔数目的确定

注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：

（1）塑件的尺寸精度；

（2）模具制造成本；

（3）注塑成型的生产效益；

该塑件属于大批量生产，精度要求一般，塑件尺寸适中，故有以下两种方案：

（1）.一模两腔——模具尺寸小，生产效率较低。

（2）.一模四腔——模具尺寸适中，生产效率较高。

故选用方案（2）。

3.3 浇注系统的设计

浇注系统是指塑件熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道，其作用是将塑件熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的塑件.浇注系统的设计合理与否将直接影响塑件的质量、成型工艺.浇注系统可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统.

浇注系统分为主流道、分流道、浇口及冷料穴。浇注系统设计是否合理,对注射成型过程和塑件质量都有影响,因此设计浇注系统时应注意以下问题:

(1)应考虑成型塑料的工艺特性。如成型塑料熔体的流动性，对压力、温度的敏感性，塑料溶体的收缩性、分子取向等性能。

(2)浇口位置、数量的设计要有利于熔体的流动，避免产生湍流、涡流、喷射等现象，有利于排气；设计时应预先分析熔接痕的位置及对塑件质量的影响。

(3)应尽量缩短溶体到型腔的流程，以减少压力损失。

(4)避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击，以防止型芯的变形或嵌件的位移。

(5)尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。

（6）浇口的位置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。

其中浇口是浇注系统的关键部位,由于该塑件对侧壁有外观要求,故可设计以下两种方案.

(一)侧浇口

一般开设在模具的分型面,从塑件的边沿进料,故又称为边缘浇口, 它是浇口

种类中使用最多的一种，因而又称普通浇口，其浇口截面形状一般为矩形, 由于侧浇口的尺寸一般都较小，所以截面形状与压力、热量损失的关系可忽略不计。矩形浇口的长一般为0.5

～3mm，宽为1.5～5mm，浇口深为0.5～2mm。侧浇口的形状简单,加工方便,特别是一模多腔的浇注系统,使用这种浇口非常方便,同时去除浇注系统冷凝料比较方便. 但是对于壳形塑件，采用这种浇口不易排气，还容易产生熔接痕、缩孔等缺陷。注射时压力损失较大，保压补缩作用比直浇口要小。

（二）点浇口

点浇口，又叫橄榄形浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸特小的圆形截面浇口，如果点浇口开得太大，在开模时，浇口中的塑料很难被拉断，而且，制品受到浇口处塑料的拉力，其应力会影响塑件的形状。另外，如果点浇口的锥度太小，开模时，浇口中塑料在何位置拉断难以确定，会使制品外观不良。压力损失较大，对塑件的成型不利，也要求提供较高的注射压力。模具结构较复杂，一般要采用三板式模具（双分型面模具），才能顺利脱模, 对于大型塑件或易于变形塑件，采用一个点浇口易产生翘曲变形.

点浇口的优点

(1) 点浇口的位置选择可根据工艺要求而定，对制品外观质量影响较小。

(2) 熔体通过截面积很小的浇口时流速增高，摩擦加剧，熔体流温度升高，流动性增加，这样，能获得外形清晰、表面光泽的塑件。

(3) 由于浇口截面积小，开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作。

(4) 由于浇口在拉断时用力较小，因此，制品在浇口处的残余应力较小。

(5) 浇口处熔体凝固较快，可减少模内剩余应力，有利于制品脱模。

总上所述:选择点浇口最为合适.

3.4 推出机构设计

从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构为推出机构,在设计推出脱模机构

时应遵循下列原则。

（1）推出机构应尽量设置在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。所以在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。

（2）保证塑件不因推出而变形损坏为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出.从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。

（3）机构简单动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。

（4）良好的塑件外观推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。

（5）合模时的正确复位设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。

由于该塑件浇注时采用了点浇口,属于分型面注射模,且塑件结构对称,故有以下两种方案

(一)推板推出机构

推件板顶出特点是顶出力均匀、力量大、运动平稳.推板推出机构主要用于支撑面很小的壳类塑件。另外，在不允许留有推杆痕迹的情况下。在使用推件板时：应注意推件板在顶出过程中必须处于被导向状态，通常靠导柱导向，导柱长度应大于推件板的顶出距离。为减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.25mm 间隙。

(二)推杆推出机构

推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。综合可知选择推杆推出机构.

3.5 冷却系统设计

冷却系统对温度的控制直接影响塑件的尺寸精度、形状精度、力学性能及表面质量,模具的冷却时间约占整个注射时间的66%左右，它体现着模具温调节系统对生产率的影响。通常注射到型腔内的塑料熔体的温度为C 200左右，塑件从型腔中取出的温度在C 60以下。熔体在成型时释放的热量约有5%以辐射、对流的形式散发到大气中，其余95%需由冷却介质带走，否则，由于反复注入的高温熔体带来的热量将使模具的温度升高。为保持模温恒定，在每一循环中，必须有冷却系统把熔体是热量带走。根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，在本次设计中采用两根就可以满足要求。另外，模具冷却系统的设计过程中，还应同时遵

循：

冷却系统设计原则

（1）冷却系统的布置应先于脱模机构，这是为了保证足够的空间来布置冷却回路。冷却回路的设计应与脱模机构相互协调，以获得良好的冷却效果。

（2）合理确定冷却管道的直径中心距以及与型腔的距离。冷却管道的直径与间距直接影响模温的分布。冷却管道间距布置应合理，保证型腔表面温度分布均匀；冷却管道孔分别道各处型腔表面的距离相等。

（3）降低进出口温差。冷却系统两端进出口温差小，有利于型腔表面温度分布。通常可通过改变冷却管道的排列形式来降低进出口水温差，同时可以减少冷却回路的长度。一般精密模具的进出水温差在 2C，普通模具不应超过 5 C

（4）浇口处加强冷却。塑料熔体充模时，经过浇口的剪切、摩擦使熔体的温度升高，同时也使浇口附近的温度提高。一般来说，离浇口越远温度越低，因此在浇口附近应加强冷却，通常是将冷却回路的入口设在浇口附近，使浇口在较低的水温下冷却。

（5）应避免将冷却水道开设在塑件熔接痕处，并注意干涉及密封等问题。当采用多点进料或型腔较复杂时，多股料流汇合处将产生熔接痕。该处的温度通常较其他位置要低，为不使熔体温度进一步降低，保证融合处的质量，应尽量步在这些部位开设冷却管道。

（6）冷却水道应便于加工和清理。为了便于加工和操作，进出水管接头应尽量设在模具同一侧，并在注射机背面，同时水管接头处应密封，以免漏水。

该塑件外表面质量要求较高,生产批量大，故在动模设置冷却系统即可.

3.6 确定标准模架尺寸

注塑模模架国家标准有两个，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技术条件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者适用于模板尺寸为B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L为（630mm×630mm）～（1250mm×2000mm）。中小型注射模架按结构可分为基本型和派生型.基本型有A1,A2,A3,A4. 派生型有P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9;按导柱和导套的安装形式可分为正装和反装.基本型模架用于单分型面,派生型P1-P4用于点浇口.由于该塑件有推件板推出,故选择P2型模架.由于先分析大体结构尺寸，再采用Pro/E Wildfire 3.0进行设计，故模架采用2P生产厂家SA型摸架。结构图如下：