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1、模具课程设计棉签盒盖塑料模具设计班级_ _姓名_ _学号_ _设计日期_1113-1125_ 塑料模具设计说明书目录1. 塑件成型工艺性分析21.1塑件的分析21.2 PS塑料的性能分析31.3 PS的注射成型过程及工艺参数52 模具的基本结构及模架选择62.1 模具的基本结构62.1.1 确定成型方法62.1.2 型腔布置62.1.3 确定分型面72.1.4 选择浇注系统72.1.5 确定推出方式82.2.6侧向抽芯机构82.1.7模具的结构形式82.1.8 选择成型设备92.2 选择模架102.2.1 模架的结构102.2.2 模架安装尺寸校核113 模具结构、尺寸的设计计算123.1 模
2、具结构设计计算123.1.1 型腔结构123.1.2 型芯结构123.1.3 斜导柱、滑块结构123.1.4 模具的导向结构123.1.5 脱模力计算 123.2 模具成型尺寸设计计算123.2.1 型腔径向尺寸133.2.2 型腔深度尺寸133.2.3 型芯径向尺寸133.2.4 型芯高度尺寸143.3 模具加热、冷却系统的计算143.3.1 模具加热143.3.2 模具冷却144. 模具主要零件图164.1 模具定模板（中间板）零件图164.2 模具动模板（型芯固定板）零件图175 模具总装图及模具的装配、试模175.1 模具总装图175.2 模具的安装试模195.2.1 试模前的准备19
3、5.2.2 模具的安装及调试205.2.3 试模215.2.4 检验211. 塑件的工艺分析1.1塑件的成型工艺性分析塑件如图1所示。图1 塑件图产品名称：棉签盒盖产品材料：PS产品数量：大批量生产塑件尺寸：如图1所示塑件重量： V=11.4175cm3 m=V=1.0511.42=11.988g塑件颜色：白色塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件允许最大脱模斜度0.51.2.1 塑件材料PS的使用性能材料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点PS由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物 长期使用温度070 化学稳定性良好,不耐苯.汽油等有机溶剂.会被强酸强碱腐蚀在
4、受到紫外光照射后易变色 电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,着色性耐水性良好。 1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型.2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热 1.、结构特点：PS一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型
5、聚合物。由于苯环存在，PS具有较高的Tg（8082），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能2、热性能：最高工作温度为6080。当加热至Tg以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，这就使其热成型提供方便。PS的热变形温度为7080，脆化温度为-30，PS在高真PS的分子量过高，加工困难，所以通常聚苯乙烯的分子量为520万。PS的机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。PS的透明性好，透光率达8892%，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为1.591
6、.60。故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。PS有主要缺点是性脆和耐热性低。空和330380下剧烈降解。3、机械性能：PS的分子量过高，加工困难，所以通常聚苯乙烯的分子量为520万。PS的机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。PS的透明性好，透光率达8892%，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为1.591.60。故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。PS有主要缺点是性脆和耐热性低。4、优异、持久的隔热保温性：挤塑板，导热系数为0.028w/mk,具有高热阻、低线性膨胀率的特性。其导热系数远远低于其他 的保温材料如：EPS
7、板、发泡聚氨酯、保温砂浆、水泥珍珠岩等。同时由于本材料具有稳定的化学结构和物理结构，确保本材料保温性能的持久和稳定5、优越的抗水、防潮性：挤塑板具有紧密的闭孔结构。聚苯乙烯分子结构本身不吸水，板材的正反面又都没有缝隙，因此，吸水率极低，防潮和防渗透性能极佳。5、高强度抗压性：挤塑板由于发泡结构紧密相连且壁间无缝隙，所以其抗压强度极高，即使长时间水泡仍维持不变。因此用作泊车平台、机场跑道、高速公路等领域能受到良好的抗冲击性。6、防腐蚀、经久耐用性：一般的硬质发泡保温材料使用几年后易产生老化，随之导致吸水造成性能下降。而挤塑板因具有优异的防腐蚀、防老化性、保温性，在高水蒸汽压力下，仍能保持其优异性
8、能，使用寿命可达到30-40年。7、轻质、高硬度：挤塑板完全的闭孔发泡结构形成轻质，而均匀的蜂窝结构造成高硬质，但又不像聚氨酯发泡、酚醛发泡那样发脆，因此不易破损，不仅搬运、安装轻便，切割容易，用作屋顶保温时不会影响结构的承受能力。8、高质量环保型：挤塑板不会发生分解和霉变，不会有有害物质挥发，化学性质稳定。同时在生产过程中，利用环保型原料，不产生有害气体，没有废水产生，所形成的固体下脚料，可回收处理再利用，是高质量环保型产品。 1.2.2 塑件材料PS的加工特性（1） 典型应用范围：产品包装、家庭用品（餐具、托盘等）、电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。（2） 注塑工艺及模具条件 干燥
9、处理 除非贮存不当，通常不需要干燥处理。如需干燥，为80、23h。 熔化温度 180280。对于阻燃型材料其上限为250。 模具温度 4050。 注射压力 2060MPa。 注射速度 建议使用快速注射（3）化学和物理性能 大多数商业用的PS（聚苯乙烯）都是透明的非结晶材料。PS据用非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化物如浓硫酸所腐蚀，并且会在一些哟基溶剂中发生溶胀变形。收缩率一般在0.4%0.7%。 1.3 塑件的成型工艺参数确定材料名称聚苯乙烯纯注射机类型柱塞式预热和干燥温度t/时间23808523料筒温度t/
10、后段中段前段140160170190喷嘴温度模具温度t/3265注射压力p/MPa60110注射时间高压时间冷却时间总周期154503156040120螺杆转速/(r.min-1)48方法温度t/时间/h红外线灯、烘箱7024说明丁苯橡胶改性的聚苯乙烯的成型条件与上相似2模具的基本结构及模架选择2.1 模具的基本结构2.1.1 确定成型方法塑件采用注射成型法生产。为保证塑件表面质量，使用点浇口成型，因此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。2.1.2 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。考虑到塑件尺寸60x90mm，且较为规则，所以模具采用一模二腔、平衡
11、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。其布置如图2所示 图2 型腔布置2.1.3 确定分型面塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种选择，如图3所示。图3（a）的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图3（b）的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，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图3（b）所示的分型面。 图3 分型面选择2.1.4 选择浇注系统塑件采用点浇口成型，其浇注系统如
12、图4所示。点浇口直径为1mm，点浇口长度为1mm，头部球R1 mm。分流道采用半圆截面流道，其半径R为3.8mm。主流道为圆锥形，锥角为8，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径8 mm。图4 点浇口浇注系统2.1.5 确定推出方式由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用。所以选择推件板块出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。2.1.6 侧向抽芯机构塑件的内侧面有0.3x1的长方体，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离较短，抽出力较小，所以采用斜滑块机构，滑块装在推杆上。2.1.7 模具的结构形式 模具结构为双
13、分型面注射模，如图5所示。图5 双分型面注射模模具结构1拉杆 2导套 3定模板（中间板） 4螺钉 5推件块 6复位弹簧7动模板 8支承板 9推杆固定板 10垫块 11动模座板待添加的隐藏文字内容112导柱 13导套 14导套 15定模座板 16导套17导柱 18限位螺钉2.1.8 选择成型设备“注射机的选用”可参考简明塑料模具设计手册P133，P128表3-4 选用XS-Z-60型号注塑机，其有关参数为：型号标称注射量/3柱塞直径/mm注射压力/Mpa注射时间/s注射方式合模力/N最大成型面积/cm2模板最大行程/mmXS-Z-6060381220.7柱塞式5105130180模板最大厚度/m
14、m模板最小厚度/mm模板尺寸/mm合模方式推出形式两侧推出时中心距/mm电动机功率/KW喷嘴定位圈尺寸/mm机器外形尺寸/m球半径/mm孔直径/mm20070200315液压-机械两侧推出11124554.01.41.62.2 选择模架2.2.1 模架的结构可参考简明塑料模具设计手册P418表10-110-6 模架的结构如图6所示。图6 模架2.2.2 模架安装尺寸校核 模具外型尺寸为，长315 mm、宽200 mm、高175 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3.1 模具结构设计计算3.1.1 型腔结构见装配图所示，由中间板所构成，
15、便于脱掉废料3.1.2 型芯结构。见装配图所示，型芯由顶块和斜型芯组成，便于组装和脱离，侧边有滑套，便于配合。型芯中心开有冷却水孔，用来强制冷却型芯。3.1.3滑块结构 见装配图。3.1.4 模具的导向结构为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位。推件块18上装有滑套6，推出时，滑套6在导柱1上运动，保证了推件块的运动精度。定模座板上装有导柱30，为点浇口凝料推板24和定模板4的运动导向。3.1.5 脱模力计算 F=【82ESlcos（f-tan）】/(1-u)k2=2=1 S收缩率=0.6% E模量=3000Mpa l=90 f静摩擦系数=0.2脱模斜度
16、=0.5 u泊松比=0.35F脱模力=3813N3.2 模具成型尺寸设计计算可参考简明塑料模具设计手册P110表2-55取PS的平均成型收缩率为0.6 %，塑件未注公差按照SJ1372中4级精度公差值选取。塑件尺寸如图1所示。3.2.1 型腔径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）2） 3.2.2 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z = /3；取x=0.5。1） 3.2.3 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z = /3；取x=0.75。1） 2）3.2.4 型芯高度尺寸
17、模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1） 3.3 模具加热、冷却系统的计算3.3.1 模具加热 一般生产ABS材料塑件的注射模具不需要外加热。3.3.2 模具冷却模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。型腔的冷却是由在定模板（中间板）上的两条10mm的冷却水道完成，如图7所示。图7 定模板冷却水道型芯的冷却如图8所示，在型芯内部开有16mm的冷却水孔，中间用隔水板2隔开，冷却水由支承板5上的10mm冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水孔。然后继续冷却第二个型芯，最后由支
18、承板上的冷却水孔流出模具。型芯1与支承板5之间用密封圈3密封。图8 型芯的冷却1型芯 2隔水板 3密封圈 4动模板（型芯固定板） 5支承板4. 模具主要零件图4.1 模具定模板（中间板）零件图定模板（中间板）零件图如图9所示。 图9 定模板（中间板）零件图4.2 模具动模板（型芯固定板）零件图动模板（型芯固定板）零件图如图11所示。5 模具总装图及模具的装配、试模5.1 模具总装图图12为模具的总体装配图。图12 模具图5.2 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。5.2.1 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
19、，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。5.2.2 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
20、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13所示。一般采用4- 8块压板，对称布置。图13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。5.2.3 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。5.2.4 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。
