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1、塑料成型加工与模具课程设计计算说明书设 计 人： 专 业： 材料成型及控制工程 学 号： 指导教师： 完成日期：2012年1月6日注塑模具设计说明书1.工艺和产品分析 苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,简称PS。普通聚苯乙烯树脂为无毒、无臭、无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料。其制品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。聚苯乙烯质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合,密度为1.04-1.06g/cm
2、3改性PS,即高抗冲聚苯乙烯，密度为1.05g/cm3，熔融温度150180，热分解温度300。尽管改性PS的冲击强度比PS的冲击强度高出很多,但其综合性能还是不如ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）、PC/ABS（聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物）。其冲击性能在工程塑料中还是比较低的。因此，我们在使用时应注意对制件的冲击性能的检验。2.计算塑件的体积和质量 在Proe中建立三维模型，由此软件计算出体积V=33.74cm3，质量M=33.74*1.05=35.43g。3.注射机的选择 在一个注射成型周期内，需注入模具内的塑料熔体的容量应为制件和浇注系统两部分容量之和，即V总=33
3、.74*2+0.5*33.74=84.35mm3。由此值查表初步选择注射机，其型号为XS-ZY-125。其主要参数如下：螺杆直径/mm 42注射容量/cm3或g 125注射压力/105Pa 1190锁模力/10kN 90模具最大厚度/mm 300模具最小厚度/mm 200模板行程/mm 300喷嘴球半径/mm 12喷嘴孔半径/mm 44.塑件注射工艺参数成型特性及条件 1.吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温
4、度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. 大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有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，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.4%-0.7%之间。 注塑模工艺条件 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80、2-3小时。 熔化温度：180-280，对于阻燃型材料其上限为250。 模具温度：40-50。 注射速度：建议使用快速
5、的注射速度。流道和浇口: 可以使用所有常规类型的浇口。5.注射模结构设计 根据塑件结构形式，确定分型面为单分型面，分型面选在塑件最大外形轮廓面；由于塑件断面尺寸较小，故浇口采用矩形截面侧浇口即可，且截面形状简单，加工方便，去除方便，痕迹小；设置Z形拉料杆将多余凝料拉出；采用推杆推出机构脱模。1.确定分型面 分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大影响。在选择分型面的时候，要遵循一系列的原则，本产品由于形状简单，使用单分型面，简图如下： 2.确定浇注系统 a,主流道设计 主流道采用浇口套，浇口套前端孔直径：4mm，喷嘴前端球半径：12mm。将主流道设计成圆锥形，锥角=2-4。因
6、为材料为PS，PS性脆易折断在浇口中，故取其锥角=3，同时要尽量缩短主流道的长度，根据选定的模板厚度，取其长度L=50mm。其结构简图如下： 分流道的设计 因为塑件为一模两腔结构，故采用侧浇口形式，其结构简图如下 b.冷料穴设计 冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔，冷料穴一般设计在主流道的末端，本产品选用带Z形头拉料杆的冷料穴。如图主流道最下端就是冷料穴。 c.浇口设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。鉴于模具产品结构要求，采用侧浇口。如上图，上下两侧的突出部分
7、就是浇口的位置所在，但实际设计中，浇口的宽度要比分流道要小很多。6.注射模成型零部件设计1.成型零件的结构设计 为了便于热处理和节约优质模具钢，型腔和型芯均采用整体式结构。2.成型零件钢材的选用 此模具形状简单，要求有一定的韧性和硬度，因此选用45钢。3.成型零件工作尺寸的计算 塑件尺寸公差按SJ/T1068-1995标准中的6级精度选取, 4.型腔数目的确定 按照注射机额定注射量确定型腔数量n,根据式子n(0.8Vg-Vj)/Vn=2.5考虑到工件简单，大批量生产，塑料为PS塑料，为使模具制造费用、设备运转费用低一些，拟采用一模两腔的模具形式型腔数目n=2。 5.型腔和型芯的尺寸计算 型腔径
8、向尺寸计算公式:Lm=(Ls+LsScp-x)0+z 型芯径向尺寸计算公式:lm=(ls+lsScp+x)0-z 型腔深度尺寸计算公式:Hm=(Hs+HsScp-x)+z0型芯高度尺寸计算公式：hm=(hs+hsScp+x)0-z查表平均收缩率Scp取0.6，并查出未标注尺寸的公差，则求得（1） 型腔径向尺寸：L1=106.60+0.03mmL2=57.80+0.03mm L3=39.20+0.03（2） 型芯径向尺寸：L3=47.0-0.110mmL4=35.4-0.090mm（3） 型腔深度尺寸：L5=26.00+0.07mm L6=10.00+0.06mm （4）型芯高度尺寸： L7=2
9、4.3-0.070 6.成型零件和支撑板厚度的计算 查有关手册，拟定定模模板尺寸为250*250*50，因为塑件较简单，动模和其固定板做成一体，尺寸为250*250*60。 通常，注射模型腔侧壁厚度的取值都在型腔长边L或直径D的0.20.5的范围内。由经验公式 S=0.85*(0.2L+17)定模型芯壁厚S=32mm7.模架的选择 查模架手册并结合以上数据，可选择A2型模架，尺寸为250*250。a.定模座板 尺寸：315*250*25b.动模座板 尺寸：315*250*25c.垫板 尺寸：250*50*80d.推板 尺寸：250*148*15e.推杆固定板 尺寸：250*148*20f.支撑
10、板 计算公式为H=L(5pl1l2/32EBy)1/3 =30则 尺寸：250*250*30 7.脱模机构设计 注射成型后，使塑件从动模上脱下来所需的力，其按照动力源和机构动作特点有可以分成许多类，而且在设计中要遵循一系列的原则。 脱模力的计算 F脱=F正cos(f-tan)/1+fsincos =137,45N其中 F正=pAP为塑件对型芯的包紧力，A为塑件包紧型芯的侧面积。 推杆直径的计算计算公式为 d=K4L2F/nE =8mmK取1.5，L是推杆长度，F是脱模力，n是推杆数目，E是推杆材料弹性模量。 8.顶出机构的设计采用6根直径为8的推杆分布在零件上，从而在脱膜完成后，将塑件从动模板
11、上顶出。 9温度系统的设计成型时模温要控制在4080,因此要布置冷却水管根据经验数值，冷却水管直径为8mm,路采用单一矩形回路。 10.校核的计算 a.注射量的校核 模具设计时，必须使一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量在在注射机额定注射量的80以内。即：nVn+Vj0.8Vg33.74*2+0.5*33.74=84.35125*0.8=100故注射量满足条件。b.注射压力的校核 注射机的最大注射压力要大于该塑件所要求的注射压力，查有关资料得到PS要求的注射压力为20-60Mpa，远小于所选注射机的注射压力，因此满足条件。c.锁模力的校核 高压熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的推力
12、T推，该推力应小于注射机额定的锁模力T合。即T合T推T推=A*P平均= =1.35*106*39*2*25 =279kN900kN所以满足条件。d.安装部分尺寸校核 喷嘴尺寸 模具主流衬套小端孔径D和球面半径R要与注射机喷嘴前端孔d和球面半径r满足下列关系： R=r+(1-2)=14mm D=d+(0.5-1)=5mm 定位圈尺寸 定位圈用于使进料口套和注射机喷嘴孔对准定位，其直径要与注射机的定位孔配合，材料一般采用45钢或Q275钢，按H9/f9配合实现定位，以保证模具主流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合，小型模具定位环高度为8-10mm，取10mm 模具厚度与注射机模板闭合厚度HminHHma
13、x200HS 因为是单分型面 S=H1+H2+(5-10) =(26+5)+26+8=65mme.顶出机构校核 在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，弄清所使用的注射机是中心顶出还是两侧顶出，最大的顶出距离，顶杆直径，双顶杆中心距等。并注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。由本产品注射机型号选择两侧双顶杆机械顶出机构。11.模具装配简图 11，设计小结通过本次注塑的设计，让我又对这门课程有了重新的了解。让我学到了不同与课堂的新东西，增加了自己的动手能力。虽然我设计的模具不一定好，但是，我觉得通过不断努力，我可以设计一套实用的模具。这次的设计也让我巩固了软件知识，制图知识，很有收获。12，参考文献 塑料成型加工与模具 工程图学 简明注射模具设计手册 塑料模具典型结构设计手册等
