塑料圓筒件(一模兩件)注塑模具設(shè)計說明書

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上XTU大學(xué)塑料成型工藝課程設(shè)計說明書題 目：塑料圓筒注塑模具設(shè)計專 業(yè)：材料成型及控制工程班 級：材料4班姓 名：如風(fēng)指導(dǎo)老師：肖哥時 間：2010年3月2日引 言本說明書為塑料注塑模具設(shè)計說明書，是根據(jù)塑料模具手冊上的設(shè)計過程及相關(guān)工藝編寫的。本說明書的類容包括：目錄、課程設(shè)計指導(dǎo)書、課程設(shè)計說明書、參考文獻等。編寫本說明書時，力求符合設(shè)計步驟，詳細說明了塑料注射模具的設(shè)計方法以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝、塑料脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計。由于本人設(shè)計水平有限，在設(shè)計過程中難免有不足之處，敬請各位老師批評指正。 設(shè)計者：如風(fēng)課程設(shè)計指導(dǎo)書一、 題目： 塑料圓筒 材料：ABS二、明確設(shè)計任務(wù)，收集有關(guān)資料： 1 了解設(shè)計的任務(wù)、內(nèi)容、要求和步驟，指定設(shè)計方案2 查閱、收集有關(guān)的設(shè)計參考資料3 了解所設(shè)計零件的用途、結(jié)構(gòu)、性能，在整個產(chǎn)品中裝配關(guān)系、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量4 模具制造技能和設(shè)備條件及可采用的模具標準情況三、工藝性分析分析塑件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟兩方面，在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，只要分析塑件的形狀特點、尺寸大小、尺寸標注方法、精度要求、表面質(zhì)量和材料性能等因素，是否符合模塑工藝要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟效益。1 塑件的形狀和尺寸：塑件的形狀和尺寸不同，對模塑工藝要求也不同。2 塑件的尺寸精度和外觀要求：塑件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結(jié)構(gòu)型式及制造精度有關(guān)。3 生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量的大小，直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式，一般大批量生產(chǎn)可選用一模多腔來提高生產(chǎn)率；小批量生產(chǎn)時，可采用單行腔模具等進行生產(chǎn)來降低模具的制作費用。4 其他方面在對塑件進行工藝分析時，除了考慮上述因素外，還應(yīng)分析塑件厚度、塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見的制品缺陷問題對模塑工藝的影響。四、確定成型方案及模具型式：根據(jù)對塑件零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品后加工、分型面的選擇、行腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。五、工藝計算和設(shè)計1注射量計算：涉及到選擇注射機的規(guī)格型號，一般應(yīng)先進行計算。對于形狀復(fù)雜的不規(guī)則制品可估算估計塑料的用量，及保證足夠的塑料用量為原則。2 澆注系統(tǒng)設(shè)計計算：這是設(shè)計注射模的第一步，只有完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計后才能估算型腔的壓力、注射時間、校核鎖模力，從而進一步校核所選擇的注射機是否符合要求。澆注系統(tǒng)設(shè)計計算包括澆道布置、主流道和分流道截面尺寸計算、澆注系統(tǒng)壓力降計算和型腔壓力校核。3 成型零件工作尺寸計算：主要有凹模和型芯徑向尺寸高度尺寸，其最大值直接關(guān)系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度則直接影響制品精度。為計算方便，凡孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，凡軸類尺寸均以最大尺寸作為公稱尺寸；進行工作尺寸計算式應(yīng)考慮塑料的收縮率和模具壽命等因素。4模具加熱冷卻系統(tǒng)計算：模具加熱工藝計算主要是加熱功率計算。冷卻系統(tǒng)計算包括冷卻時間和冷卻參數(shù)計算，冷卻參數(shù)包括冷卻面積、冷卻水空長度和孔數(shù)計算及冷卻誰流動狀態(tài)校核和冷卻水入口和出口處溫差的校核。5 注射壓力、鎖模力和安裝尺寸校核：模具初步設(shè)計完成后，還需校核選擇的注射機壓力盒鎖模力能否滿足塑料成型要求，校核模具成型尺寸可否方便便安裝，行程是否滿足模塑成型及取件要求。六、進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 確定凹模尺寸：先計算凹模厚度，再據(jù)厚度確定凹模周界尺寸，確定凹模周界尺寸是要注意：第一、澆注系統(tǒng)的布置，特別是對于一模多腔的塑料模要仔細考慮模腔位置和澆道布置；第二、要考慮凹模上螺孔的布置位置；第三、凹模中心與模板幾何中心應(yīng)重合；第四、凹模外形尺寸盡量按國家標準選取。2 選擇模架并確定其他模具零件的主要參數(shù)；在確定模架結(jié)構(gòu)形式和定模、動模板的尺寸后，可根據(jù)定模、動模板的尺寸，從塑料模國家標準GB/TB12555-1990和GB/T12556-1990中確定模架規(guī)格，待模架規(guī)格確定后即可確定主要塑模零件的規(guī)格參數(shù)。再查閱有關(guān)零件圖表，就可以畫裝配圖。七、畫裝配圖1 主視圖：繪制模具工作位置剖面圖2 側(cè)視圖：繪制定模部分視圖3 俯視圖和局部剖視圖等4 列出零件明細表，注明材質(zhì)和數(shù)量，凡標準件須注明規(guī)格5 技術(shù)要求及說明，包括所選注射機設(shè)備型號，所選用的標準模架型號及模具閉合高度，模具間隙及其他要求。八、繪制各非標準零件圖零件圖上應(yīng)注明全部尺寸、公差與配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料熱處理方法及其他要求九、編寫技術(shù)文件1 編寫注射成型工藝卡片：根據(jù)塑料的成型特點，查閱相關(guān)資料，確定合理的注射成型工藝參數(shù)，并作成工藝卡片。2 編寫加工工藝過程卡片：選取兩個重要模具成型零件，確定加工工藝路線，并作成加工工藝工程卡片3 編寫設(shè)計說明書目 錄第一部分 塑件分析第二部分 材料工藝特性分析第三部分 注射機的型號和規(guī)格初步選擇第四部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計第五部分 分型面的選擇第六部分 成型零件的設(shè)計第七部分 模體的設(shè)計第八部分 推出機構(gòu)的設(shè)計第九部分 導(dǎo)向、定位、回復(fù)機構(gòu)的設(shè)計第十部分 排氣系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計第十一部分 注射機的校核第十二部分 參考資料塑料圓筒件（一模兩件）注塑模設(shè)計說明書1、 塑件分析：1. 該塑件為一小尺寸圓筒件，形狀簡單；壁厚t=1.5mm，壁厚內(nèi)徑比（t/d)為1/60小于1/10，該塑件為薄壁塑件，并且各處壁厚均勻。2. 該塑件表面粗糙度全部為Ra0.8mm，塑件各尺寸公差按MT5級精度標注。3. 該塑件無側(cè)凹、側(cè)孔等，不需設(shè)計側(cè)抽芯裝置，相應(yīng)模具結(jié)構(gòu)簡單。2、 材料工藝特性分析：1加工性能分析：1） 無定型塑料，吸濕性強，含水量應(yīng)少于0.3%,必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間的預(yù)熱干燥。2） 流動性中等，溢邊料0.04mm左右。3） 比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫，模溫。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為180230，注射壓力為100140Mpa，螺桿式注射機則取160220，70100Mpa為宜。4） 模具設(shè)計時應(yīng)注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口的位置、形式。推力過大或機械加工時塑料表面呈現(xiàn)"白色痕跡"（但在熱水中加熱可消失）。2成形條件分析：塑料名稱苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物縮寫ABS注射成型機類型螺桿式密度/g·cm-31.031.07計算收縮率/%0.30.8預(yù)熱 溫度/6075時間/h23料筒溫度/后段150170中段165180前段180200噴嘴溫度/170180模具溫度/5080注射壓力/Mpa60100成型時間/s注射時間2090高壓時間05冷卻時間20120總周期50220后處理方法紅外線燈、烘箱溫度/70時間/h243、 初選注塑機：1注射量計算通過幾何估算得該塑件單件體積V塑=2V筒 2（6.3/2）²-（6/2）²X4+X(6/2)²X0.15cm3 =31.65cm3一般澆注系統(tǒng)凝料體積V澆占V塑的10%15%,取V澆=15%V塑,則最小總體積為V總=(1+15%)V塑,ABS的計算收縮率s為0.30.8%，取s=0.7%，可得V注=V總/（1-s)=36.65cm3所選注塑機的理論注射容量必須大于以上計算結(jié)果。2初選設(shè)備根據(jù)ABS的成形條件、工藝性能及注射容量等，初選使用型號為SZ-800/3200的注射機，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：項目SZ-800/3200理論注射容量/cm3840螺桿直徑/mm67注射壓力/Mpa142.2鎖模力/kN3200拉桿內(nèi)間距/mm600X600移模行程/mm550模具厚度/mm最大600最小300鎖模形式雙曲肘模具定位孔直徑/mm160噴嘴球直徑/mmSR204、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計1主流道的設(shè)計主流道通常采用半錐角為1°2°的圓錐角，這里取2°。澆口套材料為T8，直接壓入定模座板內(nèi)(配合H7/n6)。主流道入口的凹坑球半徑R應(yīng)大于注射劑噴嘴球頭半徑r，通常為R=r+(0.51）mm,噴嘴球頭半徑r=10mm,取R=10.5mm。凹坑球深度一般取35mm,取5mm。為了使凝料順利拔出，主流道的小段直徑D應(yīng)稍大于注射機噴嘴直徑d，通常為D=d+(0.51)mm,其中d=4mm,取D=5mm。2澆口設(shè)計根據(jù)塑件壁厚均勻，大批量生產(chǎn)的要求，選擇采用點澆口的形式進澆，其優(yōu)點在于：可顯著提高熔體的剪切速率，是熔體黏度大為降低，有利于充模，這對于PE、PS、PP和ABS等對剪切速率敏感的熔體尤為有效。熔體經(jīng)過點澆口時因高速摩擦生熱，熔體溫度升高，黏度再次下降，使熔體流動性更好。有利于澆口與制品的自動分離，便于實現(xiàn)制品生產(chǎn)過程中的自動化。澆口痕跡小，容易修整。不適合厚壁或壁厚不均勻的制品成形，要求采用較高的注射壓力。為了取出流道凝料，必須采用雙分型面結(jié)構(gòu)。3分流道設(shè)計和型腔布置分流道一般要求盡可能采用平衡式分流道，而且力求流道最短。為了便于流道凝料的脫出，將分流道布置在定模一側(cè)，動模側(cè)不布置。采用梯形截面的分流道，且梯形長邊D取7.5mm,高度h取5mm。選用梯形截面分流道是因為它的效率高且加工比較簡單。5、 分型面的選擇分型面是模具結(jié)構(gòu)的基準面，它直接影響著成型塑件的質(zhì)量、模具加工的工藝性以及注射成型的效率等。選擇分型面主要根據(jù)以下幾個原則：1分型面應(yīng)該選擇在制品的最大截面處；2盡可能使制品留在動模一側(cè)；3有利于保證制品的尺寸精度；4有利于保證制品的外觀質(zhì)量；5盡可能滿足制品的使用要求；6有利于排氣；7有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，由于該模具采用點澆口，該模具必須采用雙分型面的模具結(jié)構(gòu)。即，第一分型面在定模座板和定模板之間，主要作用是便于流道凝料的順利取出;第二分型面即為了取出制品而設(shè)的主分型面，根據(jù)選取分型面的原則，為了保證制品脫模時留在動模一側(cè)，并保證利于排氣，將分型面選為制品凹腔開口向的那面，分模時制品凹腔朝向動模并留在動模上。6、 成型零件設(shè)計將制品各尺寸公差按MT5級精度標注在制品圖紙上，按所標尺寸進行計算。1成型零件尺寸計算1） 型腔尺寸計算型腔大端徑向尺寸計算公式為:D=D0(1+S)-¾+§0 【1】式中 D型腔徑向尺寸，mm； D0塑件的徑向基本尺寸，mm； S塑件的平均收縮率，%； 塑件的尺寸偏差，mm；§成型零件的制造偏差，按IT9級公差選取而精度要求不高的塑件（1/31/6)選取。可得D=63 X（1+0.7%)-¾ X 0.46+1/3 X 0.460=63.10+0.150取拔模斜度a1=1°型腔深度尺寸的計算公式為H=H0(1+S)-2/3+§0 【2】式中 H型腔深度尺寸，mm；H0塑件高度基本尺寸，mm；其余符合與【1】同。同樣可得H=40 X (1+0.7%)-2/3 X 0.36+1/3 X 0.360=40.04+0.1202） 型芯尺寸計算型芯小端徑向尺寸計算公式為d=d0(1+S)+3/40-§ 【3】 式中 d型芯的徑向尺寸，mm； d0塑件的徑向基本尺寸，mm;其余符號與【1】同。得d=60 X (1+0.7%)+3/4 X 0.460-1/3 X 0.46=60.770-0.15 斜度a2 =1°15型芯高度的計算公式為h=h0(1+S)+2/30-§ 【4】式中 h型芯的高度尺寸，mm；h0塑件的深度基本尺寸，mm；其余符號與【1】同。得h=38.5 X (1+0.7%)+2/3 X 0.360-1/3 X 0.36=39.010-0.12以上各式均參見參考書2P107。2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計該塑件內(nèi)外形尺寸較小，且結(jié)構(gòu)簡單，型腔采用整體式，其優(yōu)點是強度和硬度都相對較高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼?？p痕跡。型芯采用整體組合式，即將型芯鑲嵌在模板上固定的形式，采用H7/h6的配合精度，將型芯嵌入后用螺栓在背面固定。這種整體組合式多用于形狀比較簡單，即?？蚩滓子诩庸づ浜系哪＞咧?。便于修配和更換。3成型零件的力學(xué)計算1） 型腔側(cè)壁厚度S的計算取型腔壓力P=35Mpa(一般從注射壓力的25%50%中選?。?，則，a.按強度條件計算圓形型腔側(cè)壁厚度的公式為 【5】式中， S型腔側(cè)壁厚度，mm； r型腔內(nèi)半徑，r=63.10/2=31.55mm； 型腔材料的許用應(yīng)力，MPa,為淬硬鋼材的=156.8MPa；見參考書2P99式（5-2）。即，代入數(shù)值得S=19.97mm。b.按剛度條件計算的公式為 【6】式中，h型腔高度，mm； E型腔材料的彈性模量，MPa，取E=2.1X 105MPa； 型腔許用變形量，ABS等中粘度的材料0.05，取=0.03；其余符號見【5】，見參考書2P100（5-6）。同樣代入數(shù)值可得S=31.2mm。取a、b兩結(jié)果中的大者，則可取Smin=32mm。 2） 型腔腔底厚度H的計算c.按剛度條件計算計算公式為 【7】式中符號見【4】、【5】，見參考書2P100（5-7）。代入數(shù)值可得H=30.60mm。d.按剛度計算的計算公式為 【8】式中符號見【5】、【6】，見參考書2P100式（5-6）。同樣代入所有數(shù)值有H=27.87mm。取c、d中大者有效，可取Hmin=32mm。由以上計算可知，定模板的最小厚Dmin=32+40.4=72.04mm,模板的規(guī)格可隨之確定。7、 模體設(shè)計模體的設(shè)計要點如下：1）模體應(yīng)有足夠的剛度和強度；2)模腔的成型中心應(yīng)盡可能接近注射機的鎖模力中心，以防止模體受力偏移，造成局部鎖模不嚴而影響塑件質(zhì)量；3）模體在注射機上的安裝位置應(yīng)穩(wěn)定可靠，并符合注射機的參數(shù)要求；4）推出機構(gòu)的受力中心應(yīng)該與注射機推出裝置中心重合；5）成型鑲塊邊緣的磨面上應(yīng)留有足夠的位置，以設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套、緊固螺釘?shù)攘慵惭b的安裝位置；6)連接模板用緊固螺釘，特別是連接動模部分的緊固螺釘應(yīng)有均勻的布局和足夠的強度；7）為便于模體的加工、組裝及安裝，在動模部分和定模部分的側(cè)面適宜位置應(yīng)設(shè)置吊環(huán)螺紋孔。該模具采用點澆口，須采用雙分型面的三板式結(jié)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)如下示意圖：定模座板定模板（A板)動模板（型芯固定板、B板）推板型芯墊板墊塊（C板）墊塊（C板）頂桿固定板頂桿墊板動模座板根據(jù)上面的要點及前面的計算，該模具選用250mmX315mm標準模架的A2型，各板厚度分別如下：A板：80mmB板：50mmC板：80mm模具厚度為H=115+A+B+C=325mm，在（300,600）的范圍內(nèi)，符合要求。8、 推出機構(gòu)設(shè)計該一模兩腔薄壁桶形件，適合選用推板推出機構(gòu)脫模。推板脫模機構(gòu)在分型面處沿制品周圍將制品推出，適用于大筒形制品、薄壁容器及各種罩殼類制品的脫模。其特點是推出均勻、力量大、運動平穩(wěn)、制品不易變形、表面無退訂痕跡，怒需要設(shè)置復(fù)位裝置。推頂推板的頂桿桿數(shù)目定為四，呈矩陣布置在蓋底四個角的適當位置。關(guān)于所使用頂桿的規(guī)格的計算如下1脫模力的計算該塑件受脫模力的實用計算式為QC=10KfcE(Tf-Tj)th 【9】式中 K脫模斜度系數(shù)，查書1P355圖2.6-4得K=0.8；fc脫模系數(shù)，查書1P354表2.6-2得fc=0.30.5,取fc=0.5；塑料的線膨脹系數(shù)（1/），同上查得=7X10-510X10-5，取=10X10-5；E在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量（Mpa),同上查得E=1.8X1032.6X103，取E=2X103；（Tf-Tj)熱變形溫差（),同上查得該差值為40；t制品厚度（mm),t=1.5;h型芯脫模方向高度（mm),38.5；見參考書1P354式（2.6-23）。代入數(shù)字后，由上式可算得QC=2079N又由于制品為封閉殼體，需克服真空吸力，其大小為Qb=0.1Ab 【10】這里的0.1的單位為Mpa,Ab為型芯的橫截面面積（m2）；見參考書1P351式（2.6-1）即Qb=0.1X（63/4)2=78N脫模力Qe=Qb+Qc2157N由于是一模兩腔，脫模力是上面計算結(jié)果的兩倍，即4314N。2頂桿直徑的計算推桿直徑的計算式為 【11】式中 d頂桿直徑（mm)； K安全系數(shù)，K取1.52，這里取2； l推桿長度（mm)，由模具結(jié)構(gòu)得l=150； Qe脫模力（N）； E推桿材料的彈性模量（Mpa),推桿材料為T8A，碳素鋼的E=2.1X105； n頂桿根數(shù)；見參考書1P368式(2.6-34)。代入數(shù)值得d=6.56mm,取頂桿直徑為8mm。3推桿強度的校核推桿強度校核公式為 【12】式中 c推桿所受的壓應(yīng)力（Mpa）； s推桿材料的屈服點（Mpa）；其余符號與【9】同，見參考書1P368式（2.6-35）。計算得c=21.5Mpa遠小于s，所以四根直徑為8mm的頂桿符合要求。4. 推板的設(shè)計推板選用比標準模架上的模板，厚度為25mm。9、 導(dǎo)向、定位、回復(fù)機構(gòu)設(shè)計1導(dǎo)向機構(gòu)根據(jù)標準模架采用25的標準帶頭導(dǎo)柱，安裝在動模一側(cè)，與導(dǎo)套配合確定動、定模的相對位置，保證模具運動導(dǎo)向精度，保證制件的質(zhì)量；導(dǎo)套選用孔徑25的標準帶頭導(dǎo)套，安裝在定模一側(cè)。2定位圈定位圈的設(shè)計是為了便于模具在注射機上的安裝以及模具澆口套與注射機的噴嘴孔精確定位。如前所述，該模具定位圈采用日本JIS標準型定位圈，采用參考書1P3472.5-15中（b)圖形式。其外徑比注射機上定位圈配合孔要稍小0.20.3mm，材料為T8碳素工具鋼。3復(fù)位機構(gòu)采用推板推出機構(gòu)，能夠自動復(fù)位，不需要再另外設(shè)計回復(fù)機構(gòu)。10、 排氣、加熱冷卻系統(tǒng)設(shè)計1排氣系統(tǒng)由于該模具屬于小型模具，排氣量不大，且分型面之間的微小間隙和型芯與推板間的間隙都可以排氣，因此不必再專門開設(shè)排氣槽，也不會出現(xiàn)充型困難、充不滿等問題。2.加熱冷卻系統(tǒng)（略）11、 注射機的校核在前面設(shè)計中，噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模具厚度、最小模具厚度等都已合適，無需再校核。但對鎖模力大小及其開模行程還未校核，需要進一步進行。1.鎖模力計算高壓塑料熔體在充滿模具型腔時會產(chǎn)生沿開模方向的漲模力。該漲模力等于制品和流道在分型面上的投影面積之和乘以型腔的平均壓力P。模具鎖模力必須大于漲模力，才能防止分型面上產(chǎn)生溢邊，保證制品在深度方向上的尺寸精度。FKAP 【13】式中 F注射機的額定鎖模力（kN）； A制品和流道在分型面上的投影面積之和（cm2)； P型腔的平均計算壓力（Mpa）； K安全系數(shù)，通常取K=1.11.2；見參考書1P430式（2.9-6）。初選的設(shè)備時，K取1.2，P=35Mpa(ABS)；A2（6.3/2）²+17 X 0.5 =62.34+8.5=70.84cm2；則KAP=1.2X70.84X35=2975.28kN即鎖模力F2976kN2開模行程校核所選注射機的鎖模方式為雙曲肘鎖模，其開模行程與模具厚度無關(guān)，其雙分型面注射模的開模行程校核式為HH1+H2+a+510 mm 【14】式中 H注射機動模板的開模行程（mm）； H1制品推出距離（mm）； H2制品高度（mm）； a定模座板和定模板之間的距離（mm），此距離應(yīng)保證足以取出流道凝料；見參考書1P431式（2.9-9）。由模具結(jié)構(gòu)知H1=40mm，H2=40mm，a=30mm，即H40+40+30+510=115120mm；而所選注射機的開模行程為550mm，顯然符合要求，所以注射機SZ800/3200合適。12、 參考資料1李德群 唐志玉等中國模具工程大典·第三卷 塑料與橡膠模具設(shè)計2田寶善 田雁晨 劉永等塑料注射模具設(shè)計技巧與實例（第二版）3唐曾寶 常建娥等機械設(shè)計課程設(shè)計（第三版）4周良德 朱泗芳 楊世平等現(xiàn)代工程圖學(xué)（第二版）上冊5申開智等塑料成型模具 專心-專注-專業(yè)