1、洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 1 嘉兴职业技术学院 毕 业 设 计 （论 文） 题目名称： 注塑模具设计 姓 名： 所在分院： 机电与汽车分院 专业班级： 机电 11-5 指导教师： 2014 年 6 月 15 日 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 2 前前 言言 塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应 用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。 此次毕业设计的题目是塑料成型模具的设计。塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。除少数塑料制品外，几乎所有的
2、热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。模具的制造精度越高，制造成本越高，因此应延长模具的使用寿命，尽量缩短模具的制造周期，来降低生产 成本。 塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有 “ 以塑代钢 ”的趋势 。塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。本次设计的模具用于 有机玻璃 制品的生产制造。 聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA） ,俗称有
3、机玻璃， 属于热塑性 刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐寒性和耐气候性，表面硬度不够，容易擦伤，易溶于有机溶剂，又可 以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 3 第一章 塑件成型工艺分析 第 1.1 节 塑件分析 1.1.1 塑件二维工作图 如图 1-1所示 图 1-1 1.1.2 塑件 1.塑件材料名称 有机玻璃（ PMMA） ； 2.色调 无色透明； 3.生产纲领 大批量；
4、 4.塑件结构 该塑件外形为长方体类零件，但内有凹腔和凸台，塑件壁厚均约为 2mm，其脱模斜度为 30/ 1 30/ （取 1），采用一般精度等级 MT5级。 第 1.2 节 塑件原料（ PPMA）的工艺性能 1.2.1 支架底托的原料聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA） 1.物料性能 聚甲基丙烯酸甲酯是刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 4 电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐 寒性和耐气候性，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易擦伤。 2.成型性能 (1) 无定形料，吸湿大，需干燥，不易分解； (2) 流动性中等，易发生填料不良，粘模，
5、收缩，熔接痕等； (3) 宜高压注射，在不出现缺陷的条件下取高料温、高模温，已增加流动性； (4) 模具浇注系统应光洁，脱模斜度大，顶出均匀，防止产生气泡； (5) 注意控制成型温度，以降低内应力，改善透明性和强度； (6) 塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中； 1.2.2、 PPMA 塑料的主要技术指标 密度 (g.cm 3 ) 20.116.1 比体积 dm-3. kg-1 89.086.0 吸水性 % 4.0.02.0 收缩率 % 0.26.1 折射率 1.49 比热 cal/g/ C 0.35 延展率 % 7 抗拉强度 Kg/cm2 670 抗压强度 Kg/cm2 1100
6、 抗弯强度 Kg/cm2 1000 弯曲弹性模量 Kg/cm2 4101.3 洛氏硬度 HRC 90 表面电阻系数 1016 体积电阻系数 cm 1015 击穿强度 Kv.cm-1 15.7 17.7 1.2.3（ PMMA）的注射成型工艺参数 (1) 注射机类型 螺杆式； (2) 加料段温度 180 190； (3) 热风循环干燥 温度 70 80； 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 5 时间 h 3 5； (4) 喷嘴温度 180 200； (5) 模具温度 40 90； (6) 注射压力 MPa 70 150； 保压压力 MPa 40 60； 背压压力 MPa 14.5 40； (7)
7、成型时 间 S 注射时间 1 5； 高压时间 5 10； 冷却时间 15 30； 总周期 20 45； (8) 螺杆转速 r/min 20 40； 第二章 注塑设备选择 第 2.1 节 估算塑件体积 该产品大批量生产故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用侧浇口自动脱模结构。由于塑件中等大小，所以模具采用一模二腔结构，浇口形式采用侧浇口。 2.1.1 计算塑件体积 由第一章可知塑件材料 PMMA的密度为 1.16 1.20 3 ，收缩率为 1.6%2.0%，计算出其平均密度为 1.18 3 ，平均收缩率为 1.8%。经测绘初步估算得 塑件体积 V塑 =2 135 17
8、2+2 24 17 2+2 117 16 2+2 10 162=18.940 cm3 ；（按长方体估算） 取 塑件体积 V塑 =20 cm3 塑件质量 M塑 = V塑 =20 cm3 1.18 3 =23.6g； 2.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算 可按塑件体积的 0.6 倍估算，由于该模具采用一模二腔。 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 6 1.所以浇注系统凝料体积为 V2 =2V塑 0.6=2 20 0.6=24 cm3； 2.该模具一次注塑所需塑料的体积为 V0 =2V塑 + V2 =2 20+24=64 cm3 ; 第 2.2 节 注塑机型号的选定 根据塑料制品的体积与质量，以及
9、成型工艺参数初步选定注塑机的型号为 SZ 250/1500型卧式螺杆注塑机 2.2.1 注塑机的主要技术参数 如表 2.1所示 表 2.1 理论注射容积 255 cm3 开模行程 430mm 注射压力 178MPa 最大模具厚度 350mm 注射速率 165g/s 最小模具厚度 220mm 塑化能力 35g/s 锁模形式 双曲肘 螺杆转速 10 390r/min 模具定位孔直径 125mm 螺杆直径 42mm 喷嘴球头直径 12mm 锁模力 1500kN 喷嘴口直径 4mm 拉杆内间距 460 400 顶出行程 90mm 注： 该注塑机由宁波市金星塑料机械有限公司生产 2.2.2 型腔数量的校
10、核 1.由注塑机料筒塑化速率校核型腔数目 n123600m mKMt ； 上式右边 52 2，符合要求。 式中 K 注塑机最大注塑量的利用系数，取 0.8； M 注塑机的额定塑化量 (g/h 或 cm3/h),该注塑机为 35g/s； t 成型周 期，因塑件较小，壁厚不大，取 45s； m1 单个塑件质量 23.6g； m2 浇注系统所需塑料质量 28.32g； 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 7 2.按注射机的最大注射量校核型腔数目 n21m mKmn ； 上式右边 6.32 2符合要求； 式中 mn 注射机允许的最大注射量 (g 或 cm3) 255 cm3； 3.按注射机的额定锁模力校
11、核型腔数目 注射机在充模过程中产生的胀模力主要作用在两个位置： 在两瓣合模上的作用面积约为 A11 24 135=3240mm2 ； 瓣合模与支撑板的接触处的作用面积 A12 17 135=2295mm2 ； n12AP APF型型 上式右边 4.21 2符合要求； 式中 F 注射机的额定锁模力 (N)，该注射机为 15 105 N； A1 2个塑件在模具分型面上的投影面积 (mm2 ), A1 =2A11=6480mm2 ； A2 浇注系统在模具分型面上的投影面积 (mm2 ), A2 =0.35A1 =2268mm2 ； P型 塑料熔体对型腔的成型压 (MPa),一般是注射压力的 30%
12、65%，该处取型腔的平均压力为 45MPa； 第三章 拟定模具结构形式 第 3.1 节 分型面位置的确定 在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具设计制造都有很大的影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。 3.1.1 分型面的选择原则 1.有利于保证塑件的外观质量； 2.分型面应选择在塑件的最大截面处； 3.尽可能使塑件在动模一侧； 4.有利于保证塑件的尺寸精度； 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 8 5.有利于简化模具结构； 6.有利于
13、排气； 该塑件在模具设计时已经充分考虑了上述原则，同时根据提供的塑件实体并无侧边凹凸和槽，所以分型时只需轴向抽芯分型。 3.1.2 分型面的选择及模具结构 充分考虑以上条件及有利于工艺操作，将分型面选择在塑件下表面如图 3-1所示 图 3-1 1.上型芯， 2.定模型腔板， 3.动模型腔板， 4.下型芯。 第 3.2 节 确定型腔数目及排列方式 当塑件分 型面确定之后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。 一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对精度要求不高的小型塑件（没有配合要求），形状简单，有是大批量生产时，若采用多型腔模具，就有独特的优越性，使生产效率大为
14、提高。故有此初步拟定采用一模两腔，如图 3-2所示。 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 9 图 3-2 型腔分布 第四章 浇注系统形式和浇口设计 浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇 注系统和热流道浇注系统。 第 4.1 节 主流道设计 主流道位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出 4.1.1 主流道尺寸 1.主流道小端直径 D=4（注射机喷嘴直径） +（ 0.5 1） 取 D=5mm； 2.主流道球面半径 S
15、R0 =12(注射机喷嘴球头半径 )+（ 1 2） mm 取 SR0 =13； 3.球面配合高度 h=3mm 5mm 取 h=3mm； 4.主流道长度 由标准模架结合该模具结构 5.主流道大端直径 D/ = D+2tan 7.26（取锥角 =3） D/ =7mm； 6.浇口套总长 L0 =56mm； 4.1.2主浇道形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件，对材料要求严格，因此选用优 质钢进行加工，并进行必要的热处理工艺，其结构如图 4-1 所示，材料采用 45钢，热处理淬火后表面硬度为 50HRC 55HRC。 洛阳理工学院毕业设计 (论文 ) 10 图 4-1 浇口套 第 4.2 节 分流道设计 4.2.1 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与型腔排列相关，但应遵循两方面的原则： 一、 排列紧凑，缩小模具板面尺寸； 二、 流程尽量要短，锁模力力求平衡。 该模具的流道位置布置采用平衡对称式，这样弯折少，长度短，无其他最佳方案选择 4.2.2 分流道的长度 梯形分流道的单向长度 L1 =32mm； 总长度 L=2L1 =64mm。 4.2.3 分流道的形状及尺寸 为了便于加工及凝料的脱模，分流道大多设置在分型面上，工程设计中常采用梯形截面，加工工艺性能好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，因此
