塑料模具说明书
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
《塑料模具设计》课程设计说明书
塑料水桶模具设计
学院：机械工程
专业：材料成型及控制工程
学生姓名：曹晓琳
学号：131********
指导教师：刘元义
2016年07月
目录
1.塑料制件设计 (1)
2.注塑机有关工艺参数校核................................３
3.注塑模具浇注系统设计 (5)
4.注塑模具成形零部件设计 (6)
5.注塑模具的导向及脱模机构设计 (8)
6.侧向分型与抽芯机构设计 (9)
7.冷却系统设计 (10)
8.参考文献 (11)
一、塑料制件设计（一）塑件的工艺分析
1.尺寸：直径316mm 高300mm
2.精度：IT5
3.材料：ABS
1）材料的性能：
比重:1.05克/立方厘米成型收缩率:0.4-0.7%
成型温度：200-240℃干燥条件：80-90℃ 2小时
2）物料特性：
(1).综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.
(2).与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.
(3).有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
(4).流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。3）成型特性：
(1).无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要
求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.
（2）.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.
（3).如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
(4).如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
（二）塑件的体积用UG求得塑件的体积为 656366mm3
二、注塑机有关工艺参数校核
1.根据塑件体积选取注塑机型号为XS-ZY-1000
2.最大注射量的校核（一模一腔）
m=nmz+mj=792.12g≤80％Vg?r=840g 合格3.注射压力
ABS在70MP-120MP间，注塑机注射压力为120MP 合格4.锁模力校核
F≥Pm（nAz+Aj﹚=2619KN≤4500KN 合格5.开模行程校核
Smax=700mm≥H1+H2+（5―10﹚mm=666mm 合格
三、注塑模具浇注系统设计
（一）主浇道的设计
1.衬套材料：采用T8 硬度53-57HRC
2.表面粗糙度：矩形配合面的表面粗糙度Ra=1.60μm,内轮廓表面的粗糙度为Ra=0.80μm
（1）主浇道锥角α=4?
（2）主浇道小端直径d=8mm
（3）主浇道大端直径D=9mm
（4）球面配合高度h=5mm
（5）主浇道长度L=60mm
（6）主浇道球面直径SR=19mm
（7）主浇道衬套高度H=10mm
（二）分浇道的设计
该塑件结构简单、一模单腔、口径大高度深，确定浇口采用直接浇口无分浇道
（三）浇口设计
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：A．避免制件上产生喷射等缺陷浇口应开设在塑件截面最厚处，当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，浇口开设在塑件截面的最厚处，以利于熔体流动、排气和补料，避免产生缩孔或表面凹陷。
B．有利于型腔排气在浇口位置确定以后，应在型腔最后充填处或远离浇口的部位，开设排气槽；或利用分型
面、推杆间隙等模内的活动部分排气。
C．考虑塑件使用时的载荷状况通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲载荷或受冲击力的部位，原因在于塑件浇口附近残余应力大，强度差，一般能承受拉应力，不能承受弯曲应力和冲击力。
D．考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响平板形塑件翘曲变形的原因在于垂直和平行于流动方向上的收缩率不同而致。
E．防止将型芯或嵌件挤歪变形对于有细长型芯的圆筒形塑件，或有嵌件的塑件，应避免偏心进料，以防止型芯或嵌件被挤压移位或变形，导致塑件壁厚薄不均，或塑件脱模损坏。
根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，确定浇口位置选在塑件的底部。
四、注塑模具成形零部件设计（一)分型面的选择
分型面的选择应使塑件在开模后留在有脱模机构的部分，一般应留在动模部位，以便于脱模。设计分型面时，尽量要避开斜面及曲面以便于加工，并尽量避免侧向抽芯和侧向分型。如塑件有侧凹及侧孔必须采用侧向及侧向抽芯时，应使侧抽芯尽可能安放在动模上，而避免在定模抽芯。对于有同轴度要求的塑件在设计时尽可能将型腔设计在同一型面上。以保证制品精度。
(二)排气系统设计
利用分型面排气
（三）成型零部件的结构设计
凸、凹模结构形式
对于极为简单的形状可以采用整体式的凸模或凹模，此处采用拼镶方法组合成凸模或凹模。
（四）成型零部件工作尺寸的计算
1.平均法
(1)型腔：
Lm+δz0=[Ls+LsScp-3/4Δ]+δz 0=[304+304×0.55％
-3/4×2.50]+0.83 0 =303.797+0.83 0
Hm+δz0=[Hs+HsScp-2/3Δ]+δz 0=[300+300×0.55％
-2/3×2.50]+0.83 0 =299.983+0.83 0
（2）型芯：
lm0 -δz=[ls+lsScp-3/4Δ]0 -δz=[300+300×0.55％
-3/4×2.50]0 -0.83=299.7750 -0.83
hm0 -δz=[hs+hsScp-2/3Δ]0 -δz=[296+296×0.55％
-2/3×2.50]0 -0.83=295.9610 -0.83
2.极限法
（１）型腔：
Lm+δz0=［（１＋Ｓｍａｘ）Ｌｓ－Δ］+δz0 ＝［（１＋０．７％）×３０４－２．５０］+０．８３0＝３０３．６２８+０．８３0
校核：Ｌｍ＋δｚ＋δｃ－ＬｓＳｍｉｎ＝３０３．６６２ｍｍ<
Ｌｓ＝３０４ｍｍ－－－－－－－－－－－－－－合格
Ｈm+δz0=［（１＋Ｓｍｉｎ）Ｈｓ－δｚ］+δz0 ＝［（１＋０．4％）×３０0－２．５０/3］+０．８３0＝300.367+０．８３0
校核：Ｈｍ－ＨｓＳｍａｘ＝３００．３６７－３００×０．７％=298.267mm>Ｈｓ－Δ＝２９７．５ｍｍ－－－－－－合格（２）型芯：
ｌm０－δｚ=［（１＋Ｓｍｉｎ）ｌｓ+Δ］０－δｚ＝［３００＋３００×０．４％＋２．５０］０－０．８３＝３０３．７０－０．８３
校核：ｌｍ－δｚ－δｃ－ｌｓＳｍａｘ＝３０３．７－Δ/２－０．７％×３００＝３００．３５ｍｍ>ｌｓ＝３００ｍｍ－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－合格
ｈm０－δｚ=［（１＋Ｓｍｉｎ）ｈｓ＋δｚ］０－δｚ＝［２９６＋２９６×０．７％＋２．５０］０－０．８３＝300.572０－０．８３
校核：ｈｍ－δｚ－ｈｓＳｍｉｎ＝300.572－２９６×０．４％－２．５０/３＝２９８．５５ｍｍ>ｈｓ＝２９６ｍｍ－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－---------合格（五)成型腔壁厚计算
采用图表法侧壁厚0.2Ls+0.17=61mm
五、注塑模具的导向及脱模机构设计（一）导向机构设计
导向装置的作用是：当动模与定模合模时，导向装置先进行导向，型腔与型芯再合模，这样可避免型芯与型腔发生碰撞而损坏。同时，保证了型芯及型腔的相对位置，兼起定位作用及承受一定的侧压力作用。导向装置包括两个部件，
即导柱和导套，导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上。有时，也可将导柱安装定模上，导套安装在动模上，或在动模上设计导套孔，用导柱直接导向。在本设计中，导套安装在定模上，导柱安装在动模上，在合模时进行导向定位。导柱和导套的孔径设计时最好一致，这样容易在装配时，保证尺寸及同轴度尺寸精度。
（二）脱模机构设计
注射模具的顶出系统是制品的脱模装置。在设置顶出系统时，首先需要确定当模具开启后，制品的留模形式，顶出系统必须是建立在制品所滞留的模具部分中。
A．由于本模具若采用常规的机械顶出机构，将会大大增加模具高度，无法与机床的装模高度，最大行程匹配，因此设计了气动顶出装置。开模时由气道进压缩空气，推动气动阀，使塑件顶出一定的距离，然后由机械手取下塑件。同时，由于采用气动顶出，可以破坏型芯外的真空，使其易于脱模。
B．由于冷却系统及气动顶出的需要，型芯设计成上下两段。气动顶出阀装设计在型芯镶件上，进气道设计在动模固定板上。
C．在定模镶件上也设计了两个气动顶出阀，以免塑件留在型腔内。进气道设计在定模固定板上。
D．为克服包紧力过大造成的顶出困难，在型芯镶件与型芯主体的结合面上，设计了环型气槽，并在端面沿周围均匀开设了宽12mm、深0.8mm的气隙,进气道设在型芯主体上,与气动顶出同时给气
六、侧向分型与抽芯机构设计
侧向抽芯用于有侧孔的塑件，根据侧孔的数量和方位设置一至多个侧抽芯，用侧向抽芯机构抽出侧型芯。
侧向分型与抽芯方式一般分为：手动、机动、液压或气动分型抽芯。本模具设计中选用机械侧向分型抽芯机构中的气动抽芯机构。侧芯在动模一边，开模后，首先由气缸抽出侧芯，然后再顶出塑件，顶出系统复位后，侧芯再复位。如图1所示。
图1侧抽芯机构
七、冷却系统设计
模具设计冷却装置的目的，一是防止塑件脱模变形；二是缩短成型周期；三是使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、扰曲性、伸长率较好的塑件。冷却形式一般在型腔、型芯等部位合理地设置通水冷却水路，并通过调节冷却水流量及流速来控制模温。冷却水一般为室温冷水，必要时也有采用强迫通水或低温水来加强冷却效率。冷却系统的设计对塑料质量及成型效率直接有关，尤其在高速、自动成型时更应注意。
A. 设计冷却管道考虑因素：
a. 模具结构形式，如普通模具、细长型芯的模具及脱模机构障碍多的或镶块多的模具，对冷却系统设计直接有关；
b. 模具的大小和冷却面积；
c. 塑件熔接痕位置；
B. 冷却水孔的开设原则：
a. 边离型腔的距离一般保持在15～25mm，距离太近则冷却不宜均匀，太远则效率低。水孔直径一般在8mm以上，根
据模具大小（塑件重量）决定；
b. 孔通过镶块时，应该考虑镶套管等密封问题；
c. 孔管路应畅通无阻；
e. 管接头（冷却水嘴）的位置尽可能放置在不影响操作的一侧；
f. 冷却水孔管路最好不开设在型腔塑料熔接的地方，以免影响塑件强度；
本模具采用一模一腔结构，为使各个塑件都能均匀冷却。采用多段冷却及多处独立冷却系统。
型腔、型芯的冷却设计：
A．型腔：由于型腔体积较大，设计时在桶身部分高度上采用了六排独立冷却系统。在用以成型的定模镶件上，采用环型水道冷却，水流的进出口设计在定模固定板上，镶件与定模固定板之间由橡胶密封圈密封。
B．型芯：型芯冷却采用中间有一主水道进水，然后沿周围均布分成6个分水道出水，从而使型芯各处得到充分冷却，整个模具的温度场比较均匀。
七、参考文献
[1]冯爱新.塑料模具工程师手册.北京：机械工业出版社，2009-1
[2]陈静媛. 模具行业设计制造现状与趋势[J].机械设计与制造，2007（02）：174-175.
[3]洪慎章. 现代模具技术的现状及发展趋势[J] . 航空制造技术，2006，（6）：1-3.
[4]黄毅宏.模具制造工艺[Ｍ].北京：机械工业出版社,1995．