1、塑料方形盒模具設(shè)計(jì)苯課程設(shè)計(jì)任務(wù)為一塑料方形盒，頂面盒兩側(cè)各有各方形孔，材料為ABS，精度為MT2級(jí)，初始零件圖尺寸如圖一所示：一、 塑件成型工藝性分析及工藝選擇：1、 塑件工藝性分析（1） 外形尺寸 該塑件壁厚約2mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔體流程不太長(zhǎng)，塑件流程不太長(zhǎng)，塑件材料為ABS，是熱塑性塑料，流動(dòng)性中等，適合于注射成型。（2） 精度等級(jí) 塑件精度為MT2，并分為A、B類(lèi)尺寸，按類(lèi)別、精度和基本尺寸計(jì)算公差。（3） 脫模斜度 ABS的成型性能好，成型收縮率較小，且塑件形狀容易脫模，設(shè)脫模斜度為1，很短部分可以取36即0.6，如深2mm的側(cè)型芯。2、 ABS工程塑料的性能分析ABS樹(shù)

2、脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫(xiě)）是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料，常被用于制造儀器的塑料外殼。ABS樹(shù)脂是微黃色固體，有一定的韌性，密度約為1.041.06 gcm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強(qiáng)，也可在一定程度上耐受有機(jī)溶劑溶解。 ABS樹(shù)脂可以在-2560的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。因此它可以被用于家電外殼玩具等日常用品。3、 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)1） 注射成型過(guò)程混料干燥螺桿塑化充模保壓冷卻脫模塑件后處理（1） 成型前的準(zhǔn)備

3、。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)。因?yàn)锳BS塑料的吸濕性和對(duì)對(duì)水分的敏感性較大，在ABS成型前還必須進(jìn)行干燥和預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。（2） 注射成型時(shí)各段溫度 ABS塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過(guò)程溫度升高時(shí)，其黏度降低較大，但一旦達(dá)到成型溫度（適宜加工溫度的溫度范圍，如200300），如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融黏度增大，注射更加困難，塑件的機(jī)械性能也下降。ABS溫度相關(guān)工藝參數(shù)如表6-3所列表1-1 ABS工藝參數(shù)表工藝參數(shù)通用型abs

4、工藝性參數(shù)通用型abs料筒后段溫度/160180噴嘴溫度/170180料筒中段溫度/180200模具溫度/5080料筒前段溫度/200220（3） 注射壓力ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高。在注射時(shí)需要比較高的注射壓力。但并非所有的abs制件都需要施用高壓，考慮到本塑件不大、結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，厚度適中，可以用比較低的注射壓力。注射過(guò)程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了塑件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過(guò)小，塑件收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)大，制件表面容易霧化。壓力過(guò)大，塑件與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模。對(duì)于螺桿式注射機(jī)一般取70MPa100MPa。（4） 注射速度ABS

5、塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過(guò)快時(shí)，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑件發(fā)紅等缺陷。但塑料殼體為薄壁制件，且澆口又為側(cè)澆口，故而又要有足夠高的注射速度，否則塑料熔體難以充滿(mǎn)整個(gè)型腔。（5） 模具溫度ABS宜取高料溫、模溫，料溫對(duì)物性影響較大，料溫過(guò)高易分解，對(duì)于精度要求較高塑料件模溫宜取50/60/，要求光澤及耐熱型塑料宜取60/80/。塑料殼體屬于中小型制件，形狀比較規(guī)則，故不需專(zhuān)門(mén)對(duì)模具加熱。（6） 料量控制注塑機(jī)在注塑ABS塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的80%。為了提高塑件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的5

6、0%為宜。二、 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)1、 分型面位置的確定通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端面截面積最大且有利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如圖二所示2、 型腔數(shù)量和排列方式的確定（1）型腔數(shù)量的的確定 由于該塑件精度MT2要求較高，塑件尺寸較小，但塑件兩側(cè)都具有側(cè)孔，需進(jìn)行側(cè)抽芯。如采用一模一腔固然可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，恐高制件精度，但考慮到經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，初步擬定為一模兩腔。（2）型腔排列形式的確定 由于在塑件頂部有方形孔，且表面精度較高，可以選用潛伏式澆口，既達(dá)到質(zhì)量要求又可比點(diǎn)澆口少一塊型腔板，綜合一模二腔的小型模具結(jié)構(gòu)，分型面的承壓面寬度10mm。型腔

7、中心距初定為120mm，流道采用擴(kuò)口的U形對(duì)稱(chēng)排列，使型腔進(jìn)料平衡如圖1-3所示（3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一摸四腔，對(duì)稱(chēng)H型直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選推件板或推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)事，流道采用對(duì)稱(chēng)平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要開(kāi)設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板或推件板。由上綜合分析可確定采用大水口（或帶推件板）的單分型面注射模。3、注射機(jī)型號(hào)的確定1）注射量的計(jì)算通過(guò)Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如下圖所示塑件體積：V塑=11.53cm塑件質(zhì)量：m塑=V塑=11.531.05=12.11g式

8、中根據(jù)參考文獻(xiàn)取1.05g/cm2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來(lái)估算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡(jiǎn)單但較深且彎曲，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.8倍來(lái)計(jì)算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2 個(gè)塑件體積之和）為V總=1.8nV塑=1.8211.53=53.988cm3）選擇注射機(jī)根據(jù)以上計(jì)算得出在一次注射過(guò)程中注入模具型腔的塑料的總體積為V總=53.988cm，由參考文獻(xiàn)1式（4-18）V公/0.8=53.988/0.8=67.48 cm。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱(chēng)注射量應(yīng)大于67.

9、48 cm，注射機(jī)型號(hào)為SZ125/400臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1-2。表1-2注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射量/ cm125拉桿內(nèi)向距/mm355385螺桿柱塞直徑/mm42移模行程/mm350注射壓力/Mpa150最大模具厚度/mm400注射速率/gs-1120最小模具厚度/mm230塑化能力/kgh16.8鎖模形式雙曲肘螺桿轉(zhuǎn)速/rmin-10220模具定位直徑/mm125鎖模力/kN1200噴嘴球半徑/mm15噴嘴孔直徑/mm44）注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射壓力校核。查參考文獻(xiàn)1表4-1可知，所需壓力為70MPa100 MPa，這里取P0=100 MPa,該注射機(jī)的公稱(chēng)注射壓力

10、P公=150 MPa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4,這里取k1=1.3，則：k1 P0=1.3100=130 MPaP公，所以注射機(jī)壓力合格。（2）鎖模力校核。塑件在分型面上的投影面積A塑=44*44=1936mm2澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即澆道凝料（包括料口）在分型面上的投影面積A澆的數(shù)值，可以按照多型腔模具的設(shè)計(jì)分析來(lái)確定。A澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍。由于本設(shè)計(jì)的流道比較簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小些。這里取A澆=0.5A塑。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則A總=nA塑A澆=nA塑0.5A塑=2.5 A塑=48

11、40mm2模具型腔內(nèi)脹型力F脹= A總P模=484035=169.4kN式中，P模是型腔的平均計(jì)算壓力值。P模是模具型腔的壓力，通常取注射壓力的20%40%,大致范圍為25MPa40MPa。對(duì)于黏度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值，故P模取35MPa由表1-2可知該注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力F鎖=400kN,鎖模力安全系數(shù)k2=1.11.2這里取k2=1.2,則取k2F脹=1.2 F脹=1.2169.4=203.28F鎖，所以注射機(jī)鎖模力滿(mǎn)足要求。對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。三、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、 主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處1） 主流道尺寸

12、（1） 主流道的長(zhǎng)度 一般有模具結(jié)構(gòu)確定，對(duì)于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm,但本次設(shè)計(jì)中使用的式潛伏式澆口，主流道長(zhǎng)度應(yīng)該擴(kuò)大一倍，初取100mm進(jìn)行計(jì)算。（2） 主流道小端直徑d=注射機(jī)噴嘴尺寸（0.51）mm=4.5mm。（3） 主流道大端直徑D=d2L主tan(/2)=12mm.式中2。（4） 主流道球面半徑SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑（12）mm=152=17mm。（5） 球面配合高度 h=3mm.2) 主流道的凝料體積 V主=L主（R2主r2主R主r主）/3=100（6+2.25+62.25）3.14/3=3250.1mm1） 主流道當(dāng)量半徑 Rn=(2.25+6)/2=4.125mm4

13、)主流道澆口套的形式主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料的要求較為嚴(yán)格，因而盡管小型注射模可以將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上訴因素通常仍將其分開(kāi)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和和熱處理。此設(shè)計(jì)中澆口套采用碳素工具鋼T10A,熱處理淬火表面硬度50HRC55HRC。其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示2、分流道的設(shè)計(jì)1） 分流道的布置形式為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道2） 分流道的長(zhǎng)度根據(jù)2個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道長(zhǎng)度適中3） 分流道的當(dāng)量直徑 流過(guò)一級(jí)分流道塑料的質(zhì)量m

14、=pV塑=11.251.051=11.81g200g該塑件壁厚在2mm左右，在3mm以下，采用經(jīng)驗(yàn)公式：見(jiàn)塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)/伍先明、張蓉等著/國(guó)防工業(yè)出版社 P12頁(yè)： D=0.2654，將m=11.81,L=50,帶入得D=4.8506mm4） 分流道的界面形狀本設(shè)計(jì)采用圓形界面，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力較小。5） 分流道的界面尺寸為使熔體阻力小，可優(yōu)先選用圓形分流道，直徑D=5mm，F(xiàn)l =60mm6） 校核剪切速率（1） 確定注射時(shí)間；查資料得t=2s。（2） 計(jì)算單邊分流道體積流量：q=（V分/2+V塑）/t=（2.1+11.53）/2=6.815cm /s（3） 查資料得剪切速

15、率分=3.3q分/R分=5.610 2/s其中R分=2.5cm該分流道的剪切速率處于澆口主流道和分流道的最佳剪切速率在510510/s之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。7） 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般去Ra 1.25m2.5m即可，這里取1.5m，脫模斜度一般在510 之間，通過(guò)上面的計(jì)算知脫模斜度為10.6 ，脫模斜度足夠。3澆口的設(shè)計(jì) 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用潛伏式澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單，易于脫模，表面外觀質(zhì)量較高。1） 潛伏式澆口尺寸的確定分流道界面尺寸

16、及澆口尺寸：因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選用潛伏式澆口，依據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 葉久新、王群 P107 表4-10 各種澆口尺寸計(jì)算 中的經(jīng)驗(yàn)公式： d=nk k=0.206,對(duì)于ABS，n=0.7，將t=2,A=V塑/t=6125得到澆口直徑d=1.86,，取l=1mm,L=3mm（1） 查資料得側(cè)澆口的長(zhǎng)度計(jì)算公式為L(zhǎng)澆=L/sin =3/ sin=8.78mm,=15到25,取20，其中t是塑件壁厚此設(shè)計(jì)中為3mm，n是塑料成型系數(shù)，ABS的成型系數(shù)為0.7。2） 潛伏式澆口剪切速率的校核（1） 確定注射時(shí)間：查資料得t=2s；（2） 計(jì)算澆口的體積流量；q澆=V塑/t=11.53/2=5.765c

17、m /s計(jì)算澆口的剪切速率：對(duì)于潛伏式澆口可知：=410 /s， 經(jīng)計(jì)算得=26397/s40000/s，剪切速率合格 式中Rn為潛伏式澆口的當(dāng)量半徑，即Rn=0.934校核主流道的剪切速率（1） 計(jì)算主流道的體積流量q主=（V主+V分+nV塑）/t=（1.573+2.138+43.49）/0.86=20.55cm /s（2） 計(jì)算主流道的剪切速率r主=3.3q主/（R 主）=3.320.553.143.125 10 =707.7/s,主流道的剪切速率處于澆口和分流道的最佳剪切速率5005000/s之間，所以主流道的剪切速率合格。 5.冷料穴的設(shè)計(jì)和計(jì)算 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作

18、用主要是儲(chǔ)存熔體前鋒的冷聊，防止冷聊進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。六、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算a.型腔和型芯工作尺寸計(jì)算:型腔和型芯工作尺寸計(jì)算見(jiàn)下表。ABS收縮率為S=0.40.7%，取平均收縮率為Scp=0.55%,模具制造公差取z=/4，對(duì)小尺寸（5mm）按/6計(jì)算,系數(shù)x取0.75類(lèi)型塑件尺寸計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果型腔590-0.20=Lm+z0=(1+Scp)l-x +z0590-0.20=LM+z0=(1+Scp)l-x +z0型芯 140-0.20 =4 13.98+0.200lm 0-z =(1+Scp)l+x 0-z14.210-0.05

19、590-0.20=58.98+0.200lm 0-z =(1+Scp)l+x 0-z59.450-0.05 其中20屬于A類(lèi)尺寸查其中表得其公差為0.24，l =200.12=20.120-0.24,2為B類(lèi)尺寸差表得其公差為0.32, HS=20.16=2.160-0.32,其中x為修正系數(shù)通過(guò)查表得出每個(gè)尺寸公差相應(yīng)的修正系數(shù)然后代入計(jì)算。b.成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算（1）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算。凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，其厚度公式查資料的：S=(3ph4/2EP)1/3=33.47mm，取35mm.式子中p是型腔壓力（MPa）；E是材料彈性模量（MPa）；h=W，W是

20、影響變形的最大尺寸，P是模具剛度計(jì)算許用變形量。；凹模成型型腔內(nèi)含兩個(gè)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，為組合式矩形型腔，凹模尺寸如型腔零件圖所示，型腔不是深大型腔，根據(jù)模板尺寸可大致確定其值滿(mǎn)足要求。 （2）動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算。動(dòng)模墊板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)型腔的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模墊板的厚度，即T=0.54LpA/(L1EP )1/3,得到T=38mm,可以取標(biāo)準(zhǔn)厚度45mm,經(jīng)檢驗(yàn)知其合格。七、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):1、脫模力的計(jì)算（1）、主型芯脫模力：因?yàn)榘?、模架的確定1、模具的大小主要取決于宿建德大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度和高度的情況下，結(jié)構(gòu)以緊湊為好，

21、對(duì)于我們學(xué)生來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)還沒(méi)有什么經(jīng)驗(yàn)，可參照下面這種標(biāo)準(zhǔn)模架選型的經(jīng)驗(yàn)方法（詳見(jiàn)塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 伍先明 張蓉等著 國(guó)防工業(yè)出版社 P155頁(yè)） 根據(jù)塑件在分型面上的投影的面積或模仁周邊尺寸，以塑件布置在推桿推出范圍之內(nèi)即復(fù)位桿與型腔或模仁邊緣保持一定距離為原則來(lái)確定模架大小塑件投影寬度WW3-10;塑件投影長(zhǎng)度LL2-D2(復(fù)位桿直徑)-30在本次設(shè)計(jì)中塑件投影寬度W=L塑件+2S抽芯+2L滑=44+2*5+2*67=188mm；依據(jù)WW3-10，得198W3，塑件投影長(zhǎng)度L=d主+2L分+2*L澆口+2L塑件+=12+2*60+2*4+2*44=228根據(jù)以上方法算得208W3， 查表7-4

22、選W3=220，因此W=350，D2=25； 228+25+30L2， 即283L2查表7-4選L2=290，因此得到L=350，故選用的模架為*350*350，模架（帶支承板）根據(jù)以上分析，計(jì)算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查表（查塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 伍先明、張蓉等著 國(guó)防工業(yè)出版社的第153頁(yè)的表7-4）確定:考慮實(shí)際情況剛度保證足夠，把定模墊板去掉，考慮到動(dòng)模部分只有一個(gè)不大的型芯，所以動(dòng)模板和型芯固定板組成一塊整體板，H1 =mm, H2=mm， H3=mm，H4=mm, H5=mm, H6=mm,A=80，B=40，C=100，D1=30， D2=25， 4*M16

23、, 4*M10W1=450,W2=63，W3=220，W4=134，W5=196，W6=284，W7=285;L1=326，L2=290，L3=178，L4=284，L5=144，L6=212，L7=284九、排氣槽的設(shè)計(jì) 該俗家由于采用潛伏式澆口進(jìn)料熔體向上下排氣，最下部有分型面可以通暢排氣，最后在頂面充滿(mǎn)型腔，頂面有型芯，型芯上有間隙，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會(huì)再頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象，因此無(wú)需設(shè)置專(zhuān)門(mén)的排氣系統(tǒng)。十、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于塑料件的壁厚均為2mm，塑料件尺寸又不大，確定水孔直徑為8mm。由于冷冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計(jì)算比較困難。成離型腔的上面mm處開(kāi)設(shè)處冷卻水流道，在大型芯上開(kāi)一處冷卻水流道。如裝配圖所示：十一、導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于塑料件尺寸不大，利用分型面的配合間隙排氣即可。聯(lián)接螺釘?shù)倪x用 螺釘都選用GB