塑料盖模具设计

南昌航空大学 塑料盖模具设计 课程设计说明书

题 目：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导老师：

塑料盖塑料模具设计 材料成型及控制工程 李日彬 07011319 江五贵

20010 年9月

课程设计指导书

一、 题目：

塑料盒盖 材料：HDPE 二、明确设计任务，收集有关资料：

1、了解设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划 2、将UG 零件图转化为CAD 平面图，并标好尺寸 3、查阅、收集有关的设计参考资料

4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量

5、塑胶厂车间的设备资料

6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况 三、工艺性分析

分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。

1、塑胶件的形状和尺寸：

塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。 2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：

塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。

3、生产批量

生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。

4、其它方面

在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。

四、 确定成型方案及模具型式：

根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。 五、 工艺计算和设计

1、注射量计算： 2、浇注系统设计计算： 3、成型零件工作尺寸计算： 4、模具冷却与加热系统计算： 5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：

六、 进行模具结构设计：

1、确定凹模尺寸：

2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。 七、画装配图

一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。

1、主视图：绘制模具工作位置的剖面图 2、侧视图：一般情况下绘制定模部分视图 3、俯视图、局部剖视图等

4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格

5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。 八、绘制各非标准零件图

零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、

热处理方法及其它要求 九、编写技术文件

1、编写注射成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。

2、编写加工工艺过程卡片：选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片

3、编写设计说明书

目 录

第 一 部分 产品的说明

第 二 部分 塑件分析 第 三 部分 第 四 部分 第 五 部分 第 六 部分 第 七 部分 第 八 部分 第 九 部分 第 十 部分 第十一部分 第十二部分

型腔数目和质量

浇注系统和排气系统 注射机的初选 注射机的校核

成型零部件尺寸设计 型腔强度和刚度计算 抽芯机构设计 推出结构设计

模具装配图设计 参考资料 第 一 部分 产品的说明

本产品主要用于各种结构件之间的连接和过渡，它要求耐磨、耐腐蚀性好、成本低廉、能大规模的生产，下列为其图样。

第二部分 塑件的分析

HDPE 塑料 化学名称： 高密度聚乙烯 英文名称: HDPE

比重: 0. 93~0. 96g /cm 3 成型温度：

特点： 柔韧性好，耐环境温度开裂，低吸湿，耐疲劳，成型工艺性好，但刚

性差

第三部分 型腔数目和塑件质量

根据塑件的生产批量及尺寸精度要求采用一模一腔。按照图1所示尺寸近似得到塑件体积V j ≈5. 82cm 2

查设计资料，塑料HDPE 的密度为0. 93~0. 96g /cm 3，算的塑件质量 m j =0.96*5.82=5.6g

第四部分 浇注系统和排气系统设计

1、分型型面的位置的确定

根据图1所示塑件结构，选择平面分型，即取塑件敞口端面为分型面 2、确定浇口形式及位置

点浇口是一种在塑件中央开设浇口使用的圆形限制浇口，常用于成型各种壳类、盒类塑件。由于本模具成型塑件投影面积较大且壁薄，故采用点浇口

点浇口的经验公式为

d =0. 206n 4t 2A 式中 t——塑件壁厚（mm ）

n——系数，其值与塑料品种有关 A——塑件外表面积（m m 2）

点浇口直径d 常为0.5~1.8mm，浇口长度常为0.5~2.0mm。根据塑件的大小和壁厚，取d=1.6mm，l=1.2mm。图2为浇注系统示意图。

第五部分 注射机初选

注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。

从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。

1、注射量

根据图1和图2所示尺寸计算浇注系统和塑件质量 浇注系统体积 V 浇=0. 89cm 3

浇注系统质量 M 浇=V 浇⨯ρ=0. 89⨯0. 96g =0. 855g 塑件单件体积 V 件=5. 82cm 3 塑件单件质量 M s =V 件⨯ρ=5. 59g

浇注系统和塑件总体积 V 塑=V 浇+V 件=0. 128+5. 82=5. 95cm 3 总质量 M 塑=0. 96⨯5. 95g =5. 71g 注射量必须满足 V 机≥V 塑/0. 80 式中 V 机——额定注射量（cm 3）

V 塑——塑件与浇注系统凝料体积和（cm 3） V 机≥或注射量须满足

M 机≥式中 M 机——额定注射量

M 塑——塑件与浇注系统凝料的质量和（g ） ρ1——聚苯乙烯的密度（cm 3），ρ1=1.054g /cm 3 ρ2——塑件采用塑料的密度（cm 3）。

HDPE 塑料的密度为0. 93~0. 96g /cm 3，故 M 机≥2、注射压力

查表的HDPE 塑料成型是的注射压力p 成型=80~100Mpa 。注射剂压力p 注必须满足

p 注≥p 成型 3、锁模力

注射机的锁模力p 锁模力须满足

P 锁模力≥pF

式中 p——塑料成型是型腔压力，HDPE 塑料的型腔压力p=50Mpa

V 塑0. 80

=

5. 96

=7. 44cm 3 0. 80

M 塑ρ2

ρ1

M 塑ρ2

ρ1⨯0. 8

=

5. 95*0. 96

=6. 78g

1. 504*0. 8

F——浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（m m 2）

浇注系统和塑件在分型面上的投影面积为 F=2915m m 2 pF=50*2915N=145750N=146KN 4、注射机初选

根据以上分析、计算，初选注射机型号为：XS-Z-30 注射机XS-Z-30有关技术参数如下： 额定注射量V 30cm 3 注射压力 119Mpa 最大注射面积 90cm 3 锁模力 250kN 注射方式 柱塞式 最大开合模行程H 160mm 模具最大厚度 180mm 模具最小厚度 60mm 喷嘴圆弧半径 12mm 喷嘴孔直径 2mm

动、定模板尺寸 250mm*280mm 推出方式：中心设有推杆，机械推出

第六部分 注射机的校核

1、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核

由于在初选注射机和选用标准模架时是根据注射量、锁模力、注射压力、模具厚度这四个技术参数及计算壁厚等因素选用，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度已经复合所选注射机要求，不必进行校核。 2、开模行程的校核

注射机最大行程H 为

H ≥2h 件+h 浇+（5~10）

式中 h 件——塑料制品高度（mm ） h 浇——浇注系统高度（mm ）

2h 件+h 浇+（5~10）mm =[2⨯10. 2+37+10]=67. 4mm 取H=160mm>67.4mm。故开模行程H 满足要求. 3、模架的确定

模架采用非标准模架，基本尺寸为 定模板厚度 A=20mm 动模板厚度 B=30mm 模具厚度 H 模=124mm

模具外形尺寸 186mm ⨯116mm ⨯124mm 4、模具在注射机上安装空间的校核

从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。

第七部分 成型零部件尺寸设计

查表的HDPE 塑料的收缩率是1.5%~3.0% 平均收缩率

s=(1.5%+3.0%)/2=2.25

成型零部件尺寸计算公式 型腔径向尺寸 L m 0

+δz

+δ

=[(1+s )L s -x ∆]0z +δ

=[(1+s )H s -x ∆]0z

型腔深度尺寸 H m 0

+δz

型芯径向尺寸 l m -δz =[(1+s )l s +x ∆]-δz 型芯高度尺寸 h m -δz =[(1+s )h s +x ∆]-δz

式中 L s 1, L s 2——塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm ） l s 1, l s 2——塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm ） H s ——塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm ）

h s ——塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸 x——修正系数，取0.5~0.75 ∆——塑件公差（mm ）

δz ——模具制造公差，取（1/3-1/4）∆

将图1所示零件的尺寸，公差和平均收缩率s=2.25%分别带如上式中，的型腔和型芯尺寸。型腔型腔径向尺寸

L m 10

+δz

=[(1+s )L s 1-x ∆]0

+δz

=[(1+2. 25%)⨯70. 6-0. 75⨯0. 15]0=[(1+2. 25%)⨯57-0. 75⨯0. 15]0

+0. 05

+0. 05

mm =72. 080

L m 20L m 30

+δz

=[(1+s )L s 2-x ∆]0=[(1+s )L s 3-x ∆]0

+δz

+0. 05

+0. 05

mm =58. 170

+0. 08

mm =52. 580

+δz +δz

=[(1+2. 25%)⨯51. 6-0. 75⨯0. 24]0

+0. 08

型腔深度尺寸

H m 0

+δz

=[(1+s )H s -x ∆]0

+δz

=[(1+2. 25%)10. 2-0. 67⨯0. 22]0

+δz

+0. 073

=10. 280mm

型芯径向尺寸和宽度尺度

l m 1-δz =[(1+s )l s +x ∆]-δz =[(1+2. 25%)⨯68. 2+0. 75⨯0. 1]-0. 03=69. 810-0. 03mm

l m 2-δz =[(1+s )l s +x ∆]-δz =[(1+2. 25%)⨯66+0. 75⨯0. 62]-0. 2. 06=67. 950-0. 206mm

l m 3-δz =[(1+s )l s +x ∆]-δz =[(1+2. 25%)⨯+0. 75⨯0. 24]-0. 08=39. 040-0. 08mm

型芯高度尺寸

h m -δz =[(1+s )h s +x ∆]-δz =[(1+2. 25%)⨯9+0. 67⨯0. 22]-0. 073=9. 350-0. 073mm

通常，制品中尺寸不超过1mm ，公差大于0.05mm 的部分，以及尺寸不超过2mm ，公差大于0.01mm 的部位不需要进行收缩率计算

第八部分 型腔强度和刚度计算

型腔为整体式，因此型腔的强度和刚度为整体式进行计算。由于型腔壁厚计算比较繁琐，也可参考经验推荐数据

型腔内壁短边>50~60mm，查资料的型腔侧壁厚s=30mm

第九部分 抽芯机构设计

斜推抽芯机构主要用于塑料侧壁内表面有凸起或有L 行倒钩等情况。目前在注射模中应用的斜推抽芯机构，主要有两种形式；（1）斜推杆的导轨与分型面平行，抽芯的方向也与分型面平行；（2）斜推杆的导轨与分型面不平行，而是与模具的主分型面成一定的角度，抽芯的方向与分型面平行。本模具采用第二种机构，塑件脱模是斜推杆既起抽芯作用，又起推出塑件作用。

第十部分 推出结构设计

1、推出力的计算

F t =Ap (μcos α-sin α)+qA 1

式中 A——塑件包络型芯的面积（m m 2），A=4545m m 2

p——塑件对型芯单位面积上的包紧力，取p=0. 8⨯107~1. 2⨯107Pa α——脱模斜度

q——大气压力，q=0.09Pa

μ——塑件对钢的摩擦系数，μ=0.1~0.2

A 1——制件垂直于脱模的投影方向（m m 2）, A 1=2915m m 2.

F t =4545⨯1. 2⨯10100. 3cos 40' -sin 40' ⨯106+0. 09⨯2915=16642.. 35N =16. 62kN 2、推出方式及推杆位置的确定

根据制品结构特点（塑件内存壁表面有4个凸起），用4个斜推杆在内抽芯同时推出塑件

第十一部分 模具装配设计

根据以上各部分设计计算，斜推杆盒盖结构图如后附图所示。根据塑件的生产批量及精度要求采用一模一腔，三板式，二次分型，点浇口进料，顺序分型脱

[()]

出点浇口流道凝料。

模具工作过程时：开模是在弹簧13的作用下，模具沿分型面Ⅰ打开，流道凝料脱出主流道。当限位螺钉10拉住定模型腔板11时，分型面Ⅰ分型结束，动、定模沿分型面Ⅱ打开，塑件脱离定模，留在动模上，浇口被拉断。开模结束后，注射机推杆通过推板4，推动斜推杆7斜向前移，实现内抽芯，并将塑件推离凸模板8. 合模是，复位杆1通过推板5，滑座6和销轴3使斜推杆7复位，模具完成一个工作循环

第 十二 部分 参考资料

[1] 屈华昌主编，塑料成型工艺与模具设计，高等教育出版社，2009 [2] 田福祥主编，先进注塑模330例设计评注，机械工业出版社，2007 [3] 申树义、高济编，塑料模具设计，机械工业出版社， 2004

[4] 塑料模具设计手册编委会，塑料模具设计手册，机械工业出版社，2007