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廣東石油化工學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目 貯油杯蓋塑料制件的工藝規(guī)程及成型模具設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院
班 級(jí)： 材料成型及控制工程
學(xué) 生： 黃 丹 丹
學(xué) 號(hào)： 09024180103
指導(dǎo)教師： 陶 筱 梅
完成時(shí)間：2013年 1 月 7 日至2013 年 1 月 18 日
《塑料成型模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
機(jī)電工程學(xué)院 材料成型及控制工程 專業(yè) 09—1 班 學(xué)生 黃丹丹
一、課程設(shè)計(jì)題目：制訂貯油杯蓋2塑料制件的工藝規(guī)程并設(shè)計(jì)其成型模具
二、原始設(shè)計(jì)資料：按附圖及要求
給定生產(chǎn)批量：大批量
三、設(shè)計(jì)工作起止日期： 2013 年1 月 7 日——2013 年 1 月 18 日
四、設(shè)計(jì)內(nèi)容要求：
1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，確定成型工藝，選擇成型設(shè)備；
2. 確定成型模具的結(jié)構(gòu)方案；
3. 計(jì)算成型模具零件的工作尺寸，關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算及校核；
4. 繪制成型模具的結(jié)構(gòu)總裝圖（0?；?＃圖）；
5. 繪制三～四張主要零件圖（非標(biāo)準(zhǔn)件）；
6. 圖紙應(yīng)符合制圖標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范；
7. 按進(jìn)度要求分階段呈交指導(dǎo)教師檢查設(shè)計(jì)工作；
8. 設(shè)計(jì)圖紙及計(jì)算說(shuō)明書必須經(jīng)指導(dǎo)教師審查后方能參加答辯。
五、進(jìn)度要求：
1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料。 1天
2. 分析塑件結(jié)構(gòu)，方案設(shè)計(jì)。 1天
3. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3天
4. 零件設(shè)計(jì)。 2天
5. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 2天
6. 答辯。 1天
六、應(yīng)交的設(shè)計(jì)資料（裝入檔案袋）：
1. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份（要求打?。?
2. 模具結(jié)構(gòu)總裝圖一張；
3. 零件圖三～四張。
七、主要參考資料
1. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).《手冊(cè)》編寫組編. 機(jī)械工業(yè)出版社
2. 實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造. 陳萬(wàn)林等編. 機(jī)械工業(yè)出版社
3. 塑料注射成型模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 上海市第二輕工協(xié)會(huì)
4. 典型注射模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 中南工業(yè)大學(xué)出版社
5. 機(jī)械制造工藝師手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社
6. 李秦蕊主編. 塑料模具設(shè)計(jì). 西北工業(yè)大學(xué)出版社
教研室負(fù)責(zé)人
指導(dǎo)教師
接受設(shè)計(jì)任務(wù)開始執(zhí)行日期 年 月 日
學(xué)生簽名
目錄
一、塑件成型工藝性分析 3
1. 設(shè)計(jì)要求 3
2. 材料性能分析 4
3. 塑件的分析 5
二、擬定模具結(jié)構(gòu)形式 6
1. 分型面位置的確定 6
2. 型腔數(shù)量和排列方式的確定 6
3. 注射機(jī)型號(hào)的確定 6
三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
1. 主流道的設(shè)計(jì) 8
2. 分流道的設(shè)計(jì) 9
3. 澆口的設(shè)計(jì) 11
4. 校核主流道的剪切速率 12
四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 13
1. 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
2. 成型零件鋼材的選用 13
3. 成型零件工作尺寸的計(jì)算 13
4. 成型零件尺寸及動(dòng)模墊塊厚度的計(jì)算 15
五、模架的確定 15
1. 各模板尺寸的確定 15
2. 模架各尺寸的校核 16
六、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
七、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
1. 推出方式的確定 16
2. 脫模力的計(jì)算 16
3、校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力 17
八、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
1. 冷卻介質(zhì) 17
2. 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 17
3. 凹模嵌件和型芯冷卻水道的設(shè)置 19
九、導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
十、繪制總裝配圖和零件圖 19
十一、參考文獻(xiàn) 19
貯油杯蓋2的工藝規(guī)程及成型模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書
一、塑件成型工藝性分析
1、設(shè)計(jì)要求
本設(shè)計(jì)實(shí)例為一塑料貯油杯蓋。塑件比較簡(jiǎn)單，借此以闡明注射模的設(shè)計(jì)過(guò)程。塑件的質(zhì)量要求是不允許有裂紋和變形缺陷的；脫模斜度30'～1°;塑件材料ABS，生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
圖1-1 貯油杯蓋2D圖 圖1-2 貯油杯蓋3D圖
2、 材料性能分析
（1）ABS的性能與用途。
表1-1ABS的性能與用途
塑料品種
性能特點(diǎn)
成型特點(diǎn)
模具設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
使用溫度
主要用途
苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS）
機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性。但耐熱性較差，吸水性較大。
成型性能很好，成型前原料要干燥。
澆注系統(tǒng)選擇進(jìn)料口位置，形式，推出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面成白色痕跡，脫模斜度易取以上。
<70℃
一般機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件，如電器外殼、日用品等
（2）ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
a．注射成型過(guò)程
①成型前的準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于ABS吸水性 較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。
②注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型。其過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)階段。
③塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60~75℃，處理時(shí)間為16~20S。
b．注射工藝參數(shù)
注 射 機(jī) 類 型 ：螺桿式 模具溫度/℃ ：
螺桿轉(zhuǎn)速/ ： 注射壓力/：
噴 嘴 形 式 ：直通式 保壓壓力/：
噴 嘴 溫 度 /℃ ： 注射時(shí)間/：
料筒前段溫度/℃ ： 保壓時(shí)間/：
料筒中段溫度/℃ ： 冷卻時(shí)間/：
料筒后段溫度/℃ ： 成型周期/：
(3) ABS的主要性能指標(biāo)
表3-2
密度/g·cm
1.02～1.08
屈服強(qiáng)度/MPa
50
比體積/㎝·g
0.86～0.98
拉伸強(qiáng)度/MPa
38
吸水率（%）
0.2～0.4
拉伸彈性模量/MPa
0.4
熔點(diǎn)/℃
130～160
抗彎強(qiáng)度/MPa
80
計(jì)算收縮率（%）
0.4～0.7
抗壓強(qiáng)度/MPa
53
比熱容/J（kg℃）
1470
彎曲彈性模量/MPa
1.4
3.塑件的分析
(1)外形尺寸
該塑件壁厚為3 mm塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長(zhǎng)，適合于注射成型。
(2)精度等級(jí)
每個(gè)尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實(shí)際公差進(jìn)行計(jì)算。
(3)脫模斜度
ABS屬無(wú)定型塑料，成型收縮率較小，參考表3-1選擇該塑件上型芯和凹模的脫模斜度均為1°。
二、擬定模具結(jié)構(gòu)形式
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)選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上。
2. 型腔數(shù)量和排列方式的確定
(1)型腔數(shù)量的確定
該塑件的精度要求一般在2～3級(jí)之間，且為大批量生產(chǎn)，可采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步定為一模四腔結(jié)構(gòu)形式。
(2)型腔排列形式的確定
多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且力求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模四腔，故采用直線對(duì)稱排列，如下圖。
(3)模具結(jié)構(gòu)形式的確定
從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模四腔，呈直線對(duì)稱排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用矩形側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由以上綜合分析可確定選用帶脫模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)三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得
塑件體積:V=8.45cm
塑件質(zhì)量:m=ρv=8.451.02=8.619g
上式中，ρ參考表3-2，可取1. 02 g/cm3 。
(2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
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. 2~ 1倍來(lái)估算。由于本次采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0. 2倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積(即澆注系統(tǒng)的凝料和四個(gè)塑件體積之和)為：
V總=V（1+0.2）4=8.451.24=40.56 cm
(3)選擇注射機(jī)
V總=40.56 cm3，依公式(V公=V總/0. 8)則有:
V總/0. 8=40.56/0. 8 cm3=50.7 cm3
初步選定公稱注射量為60 cm3，注射機(jī)型號(hào)為SZ-200/120臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表3-3 。
理論注射量/㎝
200
移模行程/mm
305
螺桿柱塞直徑/mm
42
最大模具厚度/mm
400
注射壓力/ MPa
150
最小模具厚度/mm
230
注射速率/g·s
120
鎖模形式
雙曲肘
螺桿轉(zhuǎn)速/r·min
0～220
模具定位孔直徑/mm
125
塑化能力/g·s
70
噴嘴球半徑/mm
15
鎖模力/kN
1200
頂出行程/mm
90
拉桿內(nèi)間距/mm
355×385
(4)注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核
①注射壓力校核。查表3-4可知，ABS所需注射壓力為80 ~ 110 MPa，這里取p0=100 MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力p公=170MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1. 25～1. 4，這里取k1=1.3，則
k1 p0=1.3100=130
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