襯筒注塑模具設計說明書--塑料模具設計及制造課程設計.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除塑料模具設計及制造課 程 設 計題目：襯筒注塑模具設計 目錄第一章 注塑件的分析（本人獨立完成）31.1 塑件的工藝性分析31.2 材料分析31.3注射機的選擇4第二章 模具設計（小組協(xié)作完成）72.1分型面的選擇72.2型腔數(shù)目的確定72.3澆注系統(tǒng)的設計82.3.1 側(cè)澆口尺寸的確定與設計92.3.2主流道設計92.3.3分流道的設計102.3.4冷料穴的設計112.4成型零件結(jié)構(gòu)設計112.4.1凸模的結(jié)構(gòu)設計112.4.2 凹模的結(jié)構(gòu)設計112.4.3 成型零件鋼材的選用112.4.4模具型腔壁厚的確定112.4.5成型零件的尺寸計算112.4.6 型腔底板厚度的尺寸計算142.5導向機構(gòu)的設計142.6推出方式的確定152.7模架的選用16第三章 裝配圖的繪制和注塑機校核173.1 裝配圖的繪制（本人獨立完成）173.2 注塑機校核（小組協(xié)作完成）183.2.1 最大注塑量的校核183.2.2 鎖模力的校核183.2.3模具閉合高度的校核193.2.4模具安裝尺寸的校核193.2.5模具開模行程的校核19總 結(jié)20參考文獻20第一章 注塑件的分析 1.1 塑件的工藝性分析本文設計的是襯筒注塑模，襯筒零件圖見圖1-1，設計要求為：1. 材料：PA10102. 收縮率：0.4%-0.8%3. 外觀要求：光滑，無明顯制件缺陷（如縮痕、氣泡、翹曲）。4. 生產(chǎn)批量：大批量圖1-1 襯筒零件圖1.2 材料分析PA1010塑膠原料熔程較窄，一般為34。熔融流動性較好。適合注射成型、擠出成型和吹塑成型。PA1010(尼龍1010)塑料是半透明、輕而硬、表面光亮的結(jié)晶形白色或微黃色顆粒，相對密度和吸水性比尼龍6和尼龍66低，機械強度高，沖擊韌性、耐磨性和自潤滑性好，耐寒性比尼龍6好，熔體流動性好，易于成型加工，但熔體溫度范圍較窄，高于100時長期與氧接觸會逐漸呈現(xiàn)黃褐色，且機械強度下降，熔融太時與氧接觸極易引起熱氧化降解。PA1010(尼龍1010)塑料還具有較好的電氣絕緣性和化學穩(wěn)定性，無毒。不溶于大部分非極性溶劑，如烴、脂類、低級醇等，但溶解于強極性溶劑，如苯酚、濃硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、細菌和蟲蛀。1.3注射機的選擇注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。1.公稱注塑量。指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力。2.注射壓力。為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。3.注射速率。為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。表1.1所示為注射量與注射時間的關系。 表1.1 注射量與注射時間的關系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 54.塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量。塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。5.鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。6.合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等，這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。7.開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停。8.空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間。選擇注射機（1）由公稱注射量選定注射機計算塑件體積和質(zhì)量塑件的體積V=45176 計算塑件的質(zhì)量查相關手冊得ABS的密度為1.16g/,則塑件的質(zhì)量為m=4517610-31.16g/ 52g 流道凝料V=0.2V(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.2V來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；單個產(chǎn)品實際注射量為:V實= 1.2V=1.245.176=54.2cm；由于客戶要求一模2腔以及根據(jù)書本上所說：實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V公 V實2 V公= V實2/0.8 =135.5cm3（2）由鎖模力選定注射機FF=AP = 2P=23.142690191（KN）P型腔壓力，取P=90MP ； D取的是塑件的平均直徑，D= 52mm ；結(jié)合上面兩項的計算以及模具的總高度H=298mm，初步確定注塑機為XS-ZY-125(A)型注射機，其參數(shù)如下： 額定注射量：192 螺桿直徑：42mm 注射壓力：150Mpa 鎖模力：900KN 模板行程：300mm 模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm 模板尺寸：330440mm 拉桿空間：360360mm 定位孔直徑：100mm 合模方式：液壓機械 第二章 模具設計2.1分型面的選擇選擇分型面時，應有以下幾項基本原則：1. 分型面應選在塑件外形最大輪廓處2. 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模3. 分型面的選擇應保證塑件的精度要求4. 分型面的選擇應滿足塑件的外觀面的要求5. 分型面的選擇應要便于模具的加工制造6. 分型面的選擇應有利于排氣該塑件為襯筒，外形表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清除毛刺和飛邊，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體，分模后塑件留在動模一側(cè)，便于取出塑件等因素，分型面應選擇塑件外輪廓最大處 。如圖2-1所示。圖2-1 分型面 2.2型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難度。在保證產(chǎn)品的精度要求前提下，冷卻系統(tǒng)要便于設置，同時冷卻效果要好。又因為該產(chǎn)品大批量生產(chǎn) ， 所以本模具選擇一模2腔。型腔的分布：由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關的，所以在模具設計時應該綜合加以考慮，型腔的排布應使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需要的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻的充填每個型腔。該模具中2個產(chǎn)品平衡布局 如圖所示： 圖2-2 型腔布局2.3澆注系統(tǒng)的設計注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內(nèi)容之一。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循如下基本原則：1. 了解塑料的成型性能。2. 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕3. 有利于型腔中的氣體排出4. 防止型心的變形和嵌件的位移5. 盡量采用較短的流程充填型腔6. 流動距離比和流動面積比的校核2.3.1 側(cè)澆口尺寸的確定與設計 由于該塑件外觀要求一般，澆口位置和大小以不影響塑件的外觀質(zhì)量為前提，同時，也應盡可能使模具結(jié)構(gòu)更簡單。根據(jù)對塑件的分析，并結(jié)合確定分型面位置，選擇矩形澆口進料方式，進料位置設計在塑件邊緣。具體尺寸如圖所示：2.3.2主流道設計 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關。將主流道設計成圓錐形，其斜度為2，同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道端設計r=16mm的圓弧過渡。主流道襯套采用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀及尺寸設計采用推薦尺寸的常用澆口套；為了能與塑料注射機的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)的方式，這樣不僅減小了 澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。見圖2-3所示為澆口套的設計尺寸。圖2-3 澆口套2.3.3分流道的設計 分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積，壁厚，形狀的復雜程度，注射速率，分流道長度等因素來確定。該模具是一模2腔，分流道平衡布局。模具的澆注系統(tǒng)如圖2-4所示圖2-4 澆注系統(tǒng)2.3.4冷料穴的設計 冷料穴是為了防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔,從而影響注塑成型和塑料件質(zhì)量而開設的容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料井穴,本設計中冷料穴開設在主流道和分流道的交界處。圖2-5 冷料穴示意圖2.4成型零件結(jié)構(gòu)設計2.4.1凸模的結(jié)構(gòu)設計模具的型芯采用組合式。組合式的型芯是和模板分開的，容易更換清洗，使用中不易發(fā)生變形。2.4.2 凹模的結(jié)構(gòu)設計型腔采用整體式 該塑件尺寸適中，最大處也只有52mm, 型腔加工容易實現(xiàn)。2.4.3 成型零件鋼材的選用根據(jù)所成型塑料的種類、制品的形狀、尺寸精度、制品的外觀質(zhì)量及使用要求、生產(chǎn)批量大小等，兼顧材料的切削、拋光、焊接、蝕紋、變形、耐磨等各項性能，同時考慮經(jīng)濟性以及模具的制造條件和加工方法，以選用不同類型的鋼材本套模具成型零件采用CrWMn， 熱處理HRC50-55.2.4.4模具型腔壁厚的確定采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，直接查閱設計手冊中的有關表格，得該型腔的推薦壁厚為30-50mm，這樣模具的冷卻水道容易起到作用。2.4.5成型零件的尺寸計算 該塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得ABS 的收縮率為0.4%0.8 %,故平均收縮率為 0.6%。成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸，通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工作尺寸計算主要是凹模和凸模的尺寸計算。1、產(chǎn)生偏差的原因：塑料的成型收縮成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。s=(Smax-Smin)制品尺寸s：成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin：分別是制品的最大收縮率和制品的最小收縮率。 成型零部件的模具制造偏差工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏差和裝配偏差。加工偏差就是模具在制造過程中所產(chǎn)生的尺寸偏差，裝配偏差主要是模具在分型面上的合模間隙以及組合模具的配合偏差。成型零部件的磨損成型零部件的摩損相對于精度要求不高的大型零部件來說，可以不考慮，但對于精度要求較高的小型零部件，就必須要對其進行考慮。2、該塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得ABS 的收縮率為0.4%0.8 %,故平均收縮率為 0.6%。此產(chǎn)品采用5級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.50.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到ITIT級，綜合參考，相關計算具體如下：型腔凹模徑向尺寸計算：徑向尺寸1 :40.1徑向尺寸2：48.1型腔深度1：8型腔深度2：4型腔凸模徑向尺寸計算徑向尺寸1:14(LM1) 0-z = (1+ s )LM1S+0.5 0-z = (1+0.6%)14+0.50.480-0.48/4 =14.320-0.12徑向尺寸1:34.1( L1) 0+z =(1+ s )L1S - 0.50+z = (1+0.6%)34.1-0.50.4+0.4/40 =34.1+0.1 02.4.6 型腔底板厚度的尺寸計算型腔底板厚度計算公式查參考文獻得出：T=36式中的p為型腔壓力60 （MPA） 材料許用應力 ABS的許用應力為150（MPA） r為型腔內(nèi)孔半徑 26.1mm2.5導向機構(gòu)的設計導向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。導向具有如下功能。定位作用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形狀和尺寸精確。導向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整；導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞；承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。該塑件精度要求不算高，塑件形狀對稱，可采用常見的導柱導向定位結(jié)構(gòu)，在動模板、推件板、定模板間使用4根導柱，導柱的長度要確保推件板推出塑件后部脫落。設計導柱和導套需要注意的事項有：1、合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。2、導柱工作部分長度應比型芯端面高出68 mm，以確保其導向與引導作用。3、導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.52倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。4、導柱可以設置在動?；蚨?，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。2.6推出方式的確定在注射成型的每一次循環(huán)中，都必須使塑件由模具型腔中或型芯上托出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)，或稱脫模機構(gòu)。在設計脫模機構(gòu)時一般要綜合考慮以下選用原則：1. 盡可能讓塑件留在動模，使脫模機構(gòu)易于實現(xiàn)；2. 不損壞塑件，不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格；3. 塑件被頂出位置應盡量在塑件內(nèi)側(cè)，以免損傷塑件外觀；4. 脫模零件配合間隙合適，無溢料現(xiàn)象；5. 脫模零件應有足夠的強度和剛度；6. 脫模零件要工作可靠，運動靈活，制造容易，配換方便。另外，為實現(xiàn)注塑生產(chǎn)的自動化，必要時不但塑件要實現(xiàn)自動墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動墜落。根據(jù)塑件的形狀特點，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動模部分。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)。由于該塑件屬于深腔薄壁類制品，故采用推管推出結(jié)構(gòu)，不會留下推出痕跡。推管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-7所示：圖2-7推管2.7模架的選用1.A板尺寸A板是定模型腔板，型腔采取的是整體式，塑件分型面以上高度為8mm考慮到模板上還要開設冷卻水道，還需留出足夠的距離，故A 板厚度取40mm。2.B板尺寸B板是動模型芯板，型芯采取的是組合型芯所以B板的尺寸要在塑件厚度與A板的厚度之間，故B板厚度取80mm。 3.C板尺寸C板(墊塊)尺寸墊塊H1=85mm（標準模架所要求達到的）。4.模架的長和寬由于該模具采取一模2腔的設計 根據(jù)產(chǎn)品布局后的尺寸130180， 長和寬分別+260 即為模具的長和寬。經(jīng)上述尺寸計算如圖所示 模架尺寸已經(jīng)確定標記為AI-2530-A40-B80-C85。圖2-8 模架此文檔僅供學習與交流第三章 裝配圖的繪制和注塑機校核3.1 裝配圖的繪制經(jīng)過各個系統(tǒng)的設計后 裝配圖的繪制如下圖所示：圖3-1 裝配圖3.2 注塑機校核3.2.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應在公稱注塑量的35%75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%80%。V實 =45.1762=90.352cm； V公192 cm；90.352192100%80% 滿足要求3.2.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：F A分P型 23.142690 =191KN 式中F注塑機額定鎖模力小于900KN，滿足要求。在實際生產(chǎn)過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑SR2取比注射機噴嘴球面半徑SR1大12 mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.51 mm，如圖3-2所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。圖3-2 注射機噴嘴注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。3.2.3模具閉合高度的校核 由于XS-ZY-125（A）型塑料注射機所允許的模具最小厚度Hmin=200mm，模具最大厚度為Hmax=300mm。因計算得模具閉合高度H=298mm，所以模具閉合高度滿足HminHHmax的安裝條件。3.2.4模具安裝尺寸的校核 該模具的外形最大部分尺寸為250mm300mm,XS-ZY-125（A）型塑料注射機模板最大安裝尺寸為360360mm,故滿足模具安裝的要求。3.2.5模具開模行程的校核 開模行程也稱為合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距離，用S表示。XS-ZY-125（A）型塑料注射機的最大開模行程為Smax=300mm。為了使塑件成型后能夠順利脫模，并結(jié)合該模具的單分型面特點，確定該模具的開模行程S應滿足下式要求：SH1+