塑料模课程设计饭盒盖说明书

苏州市职业大学

课程设计说明书

名称塑料模具CAD

——饭盒盖

2013年3 月11日至2013年3 月24日共2 周院系机电工程系

班级11模具4班

姓名时苗苗

第 4 组第四号

系主任陶亦亦

教研室主任李耀辉

指导教师李耀辉

目录

课程设计任务书 (4)

第一章塑料件的CAD (7)

1.1 塑料件的设计要点 (7)

1.2 塑料件的设计过程 (7)

1.2.1 塑料件的原料分析 (7)

1.2.2 塑件的尺寸与公差 (8)

1.2.3 塑件的表面质量 (8)

1.2.4 塑件的体积和质量 (8)

1.3 注射机的选择 (8)

1.3.1 塑料的注射成型工艺 (8)

第二章注射模具成型零件CAD (11)

2.1 塑件分型面的选择 (11)

2.2 凹模的结构设计 (12)

2.3 凸模与型芯的结构设计 (13)

第三章模架选型 (16)

第四章功能系统设计 (18)

4.1 浇注系统设计 (18)

4.1.1 主流道的设计 (18)

4.1.2 主浇道尺寸确定 (18)

4.1.3 主浇道衬套的形式 (18)

4.1.4 分浇道的设计 (19)

4.1.5 冷却系统设计 (19)

4.1.6 排气系统的设计 (20)

4.2 推出机构设计 (20)

4.2.1 推出机构的设计要求 (20)

4.2.2 推出机构的选择 (21)

4.2.3 推出机构的导向与复位 (21)

4.3 导向机构设计 (21)

4.4导向装置的设计及尺寸确定 (22)

4.3.1 导柱导向机构的设计 (23)

4.3.2 导套结构和技术要求 (23)

第五章模具装配 (24)

第六章三维转二维工程图 (25)

第七章小结 (27)

参考文献 (28)

苏州市职业大学课程设计任务书

课程名称：塑料模具设计

起讫时间：2013.3.11～2013.3.24

院系：机电工程系

班级：11模具4班

指导教师：李耀辉

系主任：陶亦亦

一、课程设计课题：注塑模具CAD

分组设计指定塑料件的注塑模具：

第一组：皂盒上盖7人

第二组：外壳7人

第三组：电位器盒6人

第四组：修正带盒1下盖6人

第五组：修正带盒2上盖6人

第六组：饭盒盖6人

二、课程设计要求

1. 运用PRO/E软件进行设计；

2. 根据提供的图纸和参考结构设计工艺可行的塑料件3D模型；

3. 运用模具CAD模块设计塑料件模具的工作零件，并设计浇注系统，

要求1出2，采用侧浇口或点浇口；

4. 从模架库调用合理的标准模架；

5. 设计模具的所有结构零件；

6. 进行模具装配；

7. 运用3转2功能绘制料件、模具装配体的2D图；

8. 运用Word编写课程设计说明书。

三、课程设计工作量（进度要求）

1. 根据提供的图纸和参考结构，设计工艺可行的塑料件3D模型；

2. 运用模具CAD模块设计塑料件模具的成型零件，并设计浇注系统，要

求1出2，采用侧浇口或点浇口；

3. 从模架库调用合理的标准模架，设计模具的所有结构零件；

4. 进行模具装配；

5. 运用3转2功能绘制料件、模具装配体的2D图；

6. 运用Word编写课程设计说明书并打印；

7. 上交课程设计说明书书面资料及所有课程设计内容的电子档案。

四、课程设计说明书内容（有指导书的可省略）

1. 课程设计说明书封皮；

2. 目录；

3. 课程设计任务书，课程设计说明书(按“课程设计要求”顺序) ；

4. 课程设计体会（小结）；

5. 相关图纸；

第一章塑料件的CAD

1.1 塑料件的设计要点

肥皂盒是日常用品，与人接触较多，商店里的肥皂盒也是各式各样，丰富多彩的。此设计的塑件为肥皂盒上盖，该塑件尺寸中等，整体结构比较简单，多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低。为了防止香皂遇水软化，所以将产品设计成带有凸起的带双孔的曲面。此产品要具备原料丰富，价格低廉，无毒无味，易于上色的特点。

1.2 塑料件的设计过程

1.2.1 塑料件的原料分析

根据对塑件的分析要求，决定选用PC塑料。

(1)基本特性：PC是一种性能优良的热塑性工程塑料，密度1.2g/3

cm。本色微黄，如加点淡蓝色，可得到透明塑料，可见光的透光率接近90%。PC抗蠕变、耐磨、耐热和耐寒性较好，其脆化温度在—100℃一下，长期工作温度可达120℃。PC吸水率较低，可耐室温下的水、稀酸、氧化剂、还原剂。盐、油等，但不耐碱、胺、脂等。

(2)成型特点：PC虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象；PC熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以，成型时要求有较高的温度和压力；由于PC熔融粘度对温度比较敏感，所以

一般用提高温度的办法来增加熔融塑料的流动性。

(3)结论：PC塑料的温度与熔融黏度的关系比较独特。在熔融过程中温度升高时，其熔融黏度实际降低了很少，一般为220~225度为适合加工温度，对于20~30g的塑料采用柱塞式注射机。水敏度高，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝，气泡及其强度会显著下降现象。注射速度采用中等注射速度较好，薄壁时速度要高，模具温度一般为75~85度。要求注射量为标定注射量的50%。

1.2.2 塑件的尺寸与公差

一、塑件的尺寸

塑件的尺寸的大小受制于以下因素：

（1）取决于用户的使用要求；

（2）受制于塑件的流动性；

（3）受制于塑件熔体在流动充填过程中所受的结构阻力。

a)影响塑件尺寸精度的主要因素有：塑件材料的收缩率及其波动；

b)塑件结构的复杂程度；

c)模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配及模具的合模）

d)成型工艺因素（模具成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）

e)成型设备的控制精度等；

其中，塑件的尺寸主要取决于塑件收缩率的波动及模具制造精度误差。

1.2.3 塑件的表面质量

塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性和表面粗糙度，及与模具的成型工艺、塑件的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损成度有关，模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件的对应部位的表面粗糙度在数值上低1~2等级。

1.2.4 塑件的体积和质量

通过Pro/E软件建模后，得出图1-1，图1-2塑件的三维图并侧出了单个塑件的体积以及根据取PC材料的密度3

ρ，于是算得单个塑件质量：

/

=

2.1cm

g

塑件体积（V)/3

cm塑件质量（m)/g

753.2 903.84

表1-1

1.3 注射机的选择

1.3.1 塑料的注射成型工艺参数

要保证塑件质量合格及稳定所必须的条件是准确而稳定的工艺参数。塑件注射成型工艺参数如表塑件注射成型工艺参数如表所示：

表1-2 PC

塑料的注射成型工艺参数

工艺参数

规格 喷嘴温度/℃

180～190 模具温度/℃

20～60 注射压力/MPa

60～100 保压力/MPa

30～40 成型时间/s

注射时间

0～3 保压时间

15～40 冷却时间

15～30 成型周期 40～90

图1-1

1-2

第二章注射模具成型零件CAD

2.1 塑件分型面的选择

综合几条分型面的设计原则：

a)应便于塑件的脱模（应尽可能留在动模一侧）。

b)应有利于侧向分型与抽芯。

c)应保证塑件的质量。

d)应有利于防止溢料。

e)应有利于排气（一般尽量与熔体流动的末端重合）。

f)选择分型面时，将分型面设置在塑件的最大截面处，这样塑件容易脱模。

图2-1 分型面

图2-2 分型面

2.2 凹模的结构设计

凹模是成型塑件外表面的凹状零件，按结构不同可分为整体式和组合式；组合式凹模又分整体嵌入式组合凹模、局部镶嵌式组合凹模、镶拼式组合凹模、底部镶拼式、

侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式。综合考虑，现选用整体嵌入式组合凹模结构。

对小型塑件采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。该凹模形状及尺寸的一致性好，更换方便，加工效率高，可节约贵重金属。

图2-3 整体嵌入式型腔结构

本次设计采用图2-3中d)形式，其凹模的三维结构图如图2-4所示：

图2-4 凹模的三维结构图

由于图形比较简单，故选用一模二腔

2.3 凸模和型芯的结构设计

凸模结构也分整体式和组合式。由于型芯和型腔的结构非常类似，所以选用的结构形式和凹模的结构形式一样，采用整体嵌入式，如图4-5所示。

图2-5 凸模的三维结构图

第三章模架选型

在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围、壁厚、孔型及孔位、尺寸精度及表面性能要求以及材料性能等，以制定塑件成形工艺，确定进料口位置、塑件重量以及每个模塑件数，选定注射机的型号及规格。选定的注射机必须满足塑件注射量以及成型压力等要求。为保证塑件质量，还必须选用标准模架，以节省设计和制造时间保证模具质量。选用标准架的程序及要点如下。

（1）模架厚度H和注射机的闭合距离L 对于不同型号及规格的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合高度。

（2）开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件形成之间的尺寸关系设计时必须计算确定，在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的定、动模分开的时间，而模具推出塑件距离需小于顶出液压缸的额定顶出行程。

（3）选用的模架在注射机上的安装安装时需要注意：模架外形尺寸不应该受注射机拉杆间距的影响；定位孔径与定位环尺寸需配合良好；注射机推出杆孔的位置和顶出行程是否合适等。

（4）选用模架应该符合塑件及成型工艺的技术要求为保证塑件质量和模具的使用性能及可靠性，需要对模架组合零件的力学性能，特别是它们的强度和刚度进行准确的校核及计算，以确定动、定模板及支撑板的长、宽、高的尺寸，从而确定的选定模架的规格。

塑料注射模中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸范围≤400mm×400mm，还规定了其模架结构形式为品种型号，如图3-1所以：

图3-1 基本型中小型模架各模板的的尺寸确定如图3-2所示

图3-2

总厚度=JT板+A板+B板+U板+C板+JL板=40+60+60+80+100+40=380

第四章功能系统设计

4.1 浇注系统设计

4.1.1 主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体注入分流道或型腔中。

a)为便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，其锥角α=2°～6°，内壁

表面粗糙度m

.0

=。

63

25

~

Raμ

.1

b)主浇道进口端直径应比喷嘴直径大0.5～1mm。主浇道进口端凹下的球面半径比

喷嘴球面半径大1～2mm，凹下深度约3～8mm。

c)主流道大端与分流道交接处应该倒圆角R=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻

力。

d)在保证塑件成型良好的前提下，主浇道长度L尽量短，一般宜小于60mm为佳，

最长不宜超过95mm，但也应视模版的厚度和水道的开设等具体情况而定。

e)主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上。

4.1.2主浇道尺寸确定

a)主流道长度：根据主流道设计要点，现初取L=48mm进行设计。

b)主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸 +（0.5～1）mm=（8+0.5）mm=8.5mm。

c)主流道球面半径：R=注射机喷嘴球半径 +（1～2）mm=（10+2）mm=12mm。

d)主流道锥角：取 3

α。

=

4.1.3主浇道衬套的形式

主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易磨损，对材料的要求比较高，故将其分开设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。常见的主浇道浇口套及其固定形式如图所示：

图4-1主浇道浇口套及其固定形式

本次设计采用图4-4中的c)型衬套形式。

主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触处，属于易损件，对材料要求较严格。因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套以便有效的选用优质

钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢。如T8A，T10A等，热处理硬度为

50HRC~55HRC。

4.1.4分浇道的设计

分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，其分流和转向的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个浇点口时也要设置分流道。

分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，我们这里就选用圆形分流道，因为圆形截面的分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。

图4-2 圆形流道

本次设计是把两个制品在同一模具中形成，因为塑件的尺寸、体积都相同，故在分流道的布置上采用平衡式布置，所以其分流道的直径取一致。

4.1.5 冷却系统设计

冷料穴是浇注系统的结构组成之一。多型腔模具的冷料穴在分型面的设置形式如图4—5所示。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以避免这些冷料注入

型腔。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构推出，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。

主流道拉料杆有两种形式。一种是推杆形式的拉料杆，其固定在推杆固定板上，Z 型拉料杆典型的结构如图所示。Z字形拉料杆是最常用的一种形式。工作时依靠Z字钩将主流道凝料拉入浇口套，推出后由于钩子的方向性需要人工取出。

图4-3

4.1.6 排气系统的设计

当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发物顺利地排出模外。如果气体不能被顺利排出，塑件会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，另外，气体的存在还会产生反压力而降低冲模速度，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化。因而设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于排气不畅而造成型腔局部填充困难时，还可以考虑开设溢流槽。

本设计中模具成型空腔中的气体是很少的，根据塑件形状分析，其最后填充部位在分型面上，因此可利用分型面、推杆活动间隙进行排气，间隙大小通常为0.02～0.04mm。利用间隙排气减少加工成本，提高了工作效率。

4.2 推出机构设计

4.2.1 推出机构的设计要求

1．设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧

2. 塑件在推出过程中不发生变形和损坏

3. 不损坏塑件的外观质量

4. 合模时应使推出机构正确复位

5. 推出机构应动作可靠

4.2.2 推出机构的选择

由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造和维修方便，容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换，因此，推杆推出机构是推出机构中最简单，最常见的形式，故选用推杆推出机构。

因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状夜不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，这里选用普通推杆。

图4-4 推杆的基本形状

4.2.3 推出机构的导向与复位

推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往返运动一次，除了推杆和复位杆与模板的滑动配合以外，其余部分处于浮动状态。推杆固定板与推杆的重量不应作用在推杆上，而应该有导向零件来支承，这对大中型注射模尤其如此。另外，考虑到推出机构往返运动的灵活和平稳，必须设计推出机构的导向装置。推出机构在开模推出塑件后，为下一次的注射成型，还必须使推出机构复位。

图4-5 推杆

4.3 导向机构设计

合模导向机构是保证动、定模或在上、下模合模时，正确的定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位。

导向机构的作用有以下三点：

（1）定位作用模具闭合后，保证动、定模或者上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度。

（2）导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模或者上、下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。

（3）承受一定的侧向压力塑料熔体在充型的过程中可能产生单向侧向压力或者受成型设备精度低的影响，导柱将承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。

4.4导向装置的设计及尺寸确定

模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须导向。导向机构主要有定位、导向、承受一定侧压力三个作用：定位作用指为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失败。导向作用则是在动定模合模时，首先导向机构接触，引导动模、定模正确闭合，避免凸模或型芯撞击型腔，损坏零件。承受一定侧压力指塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制，使导柱在工作中承受了一定的侧压力。当侧压力很大时，需要增设锥面定位装置。且导柱的布置应保证动定模只能按一个方向合模，以防止装配或合模时因弄错方位而使模具损坏。

导柱的材料多采用低碳钢（钢 20）经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8A,T10）经淬火处理，硬度为 HRC50～55。

在本模具设计中，由于模架型号不大，故采用导柱导向即可，且导柱设在模板四角。导柱、导孔、导套的结构尺寸、配合精度根据所选模架型号的标准选取，如图4-6，图4-7 所示：

4-6导套 4-7 导柱