注塑模課程設(shè)計(jì)蓋的注塑模具設(shè)計(jì).doc

Hefei University課程設(shè)計(jì)COURSE PROJECT題目： 蓋的注塑模具設(shè)計(jì) 系別： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 材料成型及控制工程（1） 學(xué)制： 四 年 姓名： 何 濤 學(xué)號： 0906031025 導(dǎo)師： 張遠(yuǎn)斌 完成時(shí)間：2012 年 12 月20日21 目錄（一）設(shè)計(jì)任務(wù)書.3（二）設(shè)計(jì)與分析.4第一章 塑件成型工藝分析.41.1 塑件分析. .41.2 ABS的性能分析. .51.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù). 5第二章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定.62.1分型面的確定. .72.2型腔數(shù)量和排列方式的確定. .72.3注射機(jī)型號的確定. . .9第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì). .113.1主流道設(shè)計(jì).113.2分流道設(shè)計(jì).113.3澆口的設(shè)計(jì).123.4冷料穴的設(shè)計(jì)與計(jì)算.12第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及算.124.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).124.2成型零件鋼材的選用.134.3成型零件工作尺寸的計(jì)算.134.4成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算.15第五章 模架的確定.165.1各模板尺寸的確定.165.2模架各尺寸的校核.16第六章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).176.1冷卻介質(zhì).176.2冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算.17第七章 模具推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).187.1推出方式的確定.187.2脫模力的計(jì)算.19第8章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).20第9章 總裝圖和零件圖的繪制.20參考文獻(xiàn). 21（一）設(shè)計(jì)任務(wù)書 蓋，根據(jù)圖示的塑件圖設(shè)計(jì)一套注塑模。 大批量生產(chǎn)；精度：MT5。材料ABS。 （二）設(shè)計(jì)與分析 第一章 塑件成型工藝分析1.1 塑件分析1.1.1、外形尺寸分析 該塑件壁厚為3mm，其外形尺寸不大，同時(shí)塑料熔體流程不太長適合于注塑成型。1.1.2、精度等級分析 塑件的精度等級為MT5，屬于較低精度的塑件，未注公差尺寸均是按此等級來取的。1.1.3、脫模斜度 ABS屬無定型材料，成型收縮率較小，為（0.40.7）%，按照表1-1選擇型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1。表1-1 常用塑料的脫模斜度塑料名稱脫模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛 351303040熱固性的塑料2540205012 ABS的性能分析1.2.1 使用性能 ABS塑料綜合性能良好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。1.2.2 成型性能無定型塑料 其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。吸濕性強(qiáng) 該塑料含水量小于0.3（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件硬要求長時(shí)間預(yù)熱。流動(dòng)性中等 溢邊料0.04mm左右。模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。推出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈白色痕跡。1.2.3 ABS的主要性能指標(biāo)見表1-2。表1-2 ABS的性能指標(biāo)密度/ g.1.021.08屈服密度/Mp50比體積/.g-10.860.98拉伸強(qiáng)度/Mp38吸水率(%)0.20.4拉深彈性模量/Mp1.4103熔點(diǎn)/130160抗彎強(qiáng)度/Mp80計(jì)算收縮率(%)0.40.7抗壓強(qiáng)度/Mp53比熱容/J.(kg.)-11470彎曲彈性模量/Mp1.41031.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)1.3.1 注射成型過程1、成型前的準(zhǔn)備 對PE的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于PE吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。2、注射過程 塑料原料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、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，其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(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6075，處理時(shí)間為1620s。1.3.2 注射工藝參數(shù) 1、注射機(jī)：螺旋式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為30r/min。2、料筒溫度（）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。3、噴嘴溫度（）：170180。4、模具溫度（）：5080。5、注射壓力（Mpa）：60100。6、成型時(shí)間（s）：30s（注射時(shí)間取1.6s，冷卻時(shí)間20.4,輔助時(shí)間8s）。第二章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定2.1 分型面的確定2.1.1分型面的形式分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件等有關(guān)，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。2.1.2分型面的選擇原則1、符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面位置應(yīng)設(shè)在脫模方向最大的投影邊緣部位；2、分型線不影響塑件外觀，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面；3、確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面；4、確保塑件質(zhì)量；5、應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定模滑塊；6、滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動(dòng)模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；另外，分型面是曲面的，應(yīng)加斜面鎖緊；7、合理安排澆注系統(tǒng)特別是澆口位置，有利于開模；2.1.3本設(shè)計(jì)分型面的選擇通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時(shí)根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖2-1所示。 圖2-12.2型腔數(shù)量和排列方式的確定2.2.1型腔數(shù)量的確定該塑件采用的精度是MT5，屬于較低精度，且生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，故可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸與塑件尺寸之間的關(guān)系，加之制造成本和經(jīng)濟(jì)利益的因素，決定選用一摸兩腔的模具結(jié)構(gòu)形式。2.2.2型腔排列形式的確定1、型腔排列的一般原則（1） 流動(dòng)長度要適當(dāng)，流道廢料盡量少，澆口位置要合適統(tǒng)一，進(jìn)料要平衡，還要使型腔壓力平衡；（2） 排位應(yīng)保證流道、澆口套距定模型腔邊緣有一定距離，以滿足封膠要求；（3） 排位應(yīng)滿足模具結(jié)構(gòu)等的空間要求；（4） 為了使模具達(dá)到較好的冷卻效果，排位應(yīng)注意螺釘、推桿對冷卻水孔的影響，預(yù)留冷卻水空的位置；（5） 排位要盡可能緊湊，以減小模具的外形尺寸，且長寬比例要始適中，同時(shí)也要考慮注射機(jī)的要求。2、型腔排列形式的確定綜合考慮上述排列原則及加工難度、經(jīng)濟(jì)性、效率、成本等因素，又由于本設(shè)計(jì)選擇的是一摸兩腔，故采用直線式對稱排列，如圖2-2所示。 圖2-22.2.3模具結(jié)構(gòu)形式的確定 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)屬于一模兩腔，對稱直線排列，采用推模板推出的結(jié)構(gòu)形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對稱平衡式，澆口采用點(diǎn)澆口。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。由上綜合分析可知，選用單分型面注射模。2.3注射機(jī)型號的確定2.3.1注射量的計(jì)算（1） 注射量的計(jì)算 設(shè)計(jì)分析計(jì)算得塑件體積：V塑=106.642cm塑件質(zhì)量：m塑=V塑=106.642x1.02=108.78g式中可取1.02g/cm(2) 澆注系統(tǒng)凝料的體積初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不確定值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來估算。V總= V塑（1+0.3）x 2=277.3cm (3) 選擇注塑機(jī) 總質(zhì)量V總= V塑（1+0.3）x 2=277.3cm 并結(jié)合式子 則有：V總/0.8=277.3/0.8=346.6 cm 。.根據(jù)以上計(jì)算量，初步選定公稱注射量500cm ，注射機(jī)型號XS-ZY-500臥式注射機(jī)，詳細(xì)參數(shù)下表：表 XS-ZY-500型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射量/ cm 500注射行程/mm200螺桿柱塞直徑/mm65最大模具厚度/mm450V注射壓力/Mp104最小模具厚度/mm300注射時(shí)間/s2.7合模方式液壓-機(jī)械塑化能力/g.s-145模具定位孔的直徑/mm150螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-12080噴嘴球半徑/mm18合模力/N35000噴嘴口孔徑/mm7.5模板行程/mm 5002.3.4注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核1、注射壓力校核查參【1】表4-1知，ABS所需注射壓力為80110Mpa,在這里取，該注射機(jī)的公稱壓力，所以，注射機(jī)壓力合格。2、鎖模力校核（1）塑件在分型面上的投影面積：（2）澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆 ：即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積。按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定，即A澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍。由于本次設(shè)計(jì)流道簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一點(diǎn)，這里取。（3）塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A：A=11371（4）模具型腔內(nèi)的脹形力F脹：式中是型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2540Mpa。對于粘度較大的塑料制品應(yīng)取大值，ABS塑料屬于中等粘度的塑件，故取35Mpa。查表2-1，可得該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=500KN，所以，注射機(jī)鎖模力合格。 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1主流道設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：為使凝料能從其中順利拔出，主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角=24，對于流動(dòng)性較差的塑料可取=36。內(nèi)壁表面粗糙度一般為Ra=0.8m。在本設(shè)計(jì)中，考慮到所采用的材料ABS加工性能較好，所以取=3。主流道長度：26mm.主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.50.1）mm=3.5mm主流道大端直徑：d=d+2tan6mm,式中=3主流道球面半徑：SR0=注射機(jī)的噴嘴球頭直徑+（12）mm=20mm球面的配合高度：h=4mm。在保證塑料良好成型的前提下，主流道L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，本設(shè)計(jì)采用的是L=26mm由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此常將主流道加工成可拆卸的主流道襯套（澆口套），便于用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行加工和熱處理。本設(shè)計(jì)中采用的襯套材料為T8A鋼，淬火5055HRC，3.2、分流道的設(shè)計(jì)（1） 分流道的布置形式 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡力減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的長度 由于分流道設(shè)計(jì)簡單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可盡量選小一點(diǎn)。單邊分流道長度可取80mm.(3) 分流道當(dāng)量直徑 D=3.8mm(4) 分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形，梯形，U形等。本設(shè)計(jì)采用圓截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力均不大。(5) 分流道的截面尺寸取5mm。(6)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Ra1.252.5um 此處Ra1.6 .另外，其脫模斜度一般在510之間，這里取脫模斜度為8。3.3、澆口的設(shè)計(jì)澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本模具采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)是澆口截面形狀簡單、易于加工、便于試模后修正。（1） 點(diǎn)澆口尺寸的確定澆口深度。h=nt=0.7x3=2.1mm式中，t是塑件的壁厚，這里t=3mm;n塑件成型系數(shù)，對于ABS其系數(shù)為n=0.7.工廠設(shè)計(jì)時(shí)，澆口深度常常先取小值，故此處澆口深度為1mm.(2) j計(jì)算澆口寬度 B=2.4cm。 （3）計(jì)算點(diǎn)澆口長度。 取1mm.3.4冷料穴的設(shè)計(jì)與計(jì)算冷料穴位于主流道正對面的動(dòng)模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入熔體型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)僅有主流道冷料穴。若該塑件表面要求沒有印痕，采用推桿推出塑件，故采用于Z型拉料桿匹配的冷料穴。開模時(shí)，利用凝料對Z型頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲嵌式四種形式。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析本設(shè)計(jì)采用鑲嵌式凹模。4.1.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，因塑件包緊力較大，故設(shè)在動(dòng)模部分。4.2成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型零件的綜合分析，該塑件的成型零件需具有足夠的耐磨性和良好的抗疲勞性能，又因?yàn)樵撍芗榇笈可?，所以凹模材料選用40Cr.對于大型芯而言由于開模時(shí)與塑件磨損嚴(yán)重，因此剛才選用高合金工具鋼Cr12MoV。而對于成型兩小孔的型芯而言，型芯較小，但包緊力較大，型芯需散發(fā)的熱量比較多，磨損也比較嚴(yán)重，因此也采用Cr12MoV。4.3成型零件工作尺寸的計(jì)算采用參【1】表4.15中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照精度MT5查表得出的公差計(jì)算。4.3.1凹模徑向尺寸的計(jì)算塑件外部徑向部分尺寸的轉(zhuǎn)換：=mm，相應(yīng)的塑件制造公差；,相應(yīng)的塑件制造公差。式中，是塑件的平均收縮率，查參【1】表1-2可得ABS得收縮率為0.3%0.8%，其平均收縮率；是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在0.50.8之間，此處?。环謩e是塑件上相應(yīng)尺寸的按相應(yīng)精度差的的公差（下同）；是塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，對于小中型塑件?。ㄏ峦?.3.2凹模深度尺寸的計(jì)算塑件高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換：塑件高度的最大尺寸，相應(yīng)的；式中x是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在0.50.8之間，此處取x=0.6。4.3.3型芯徑向尺寸的計(jì)算1、凸模型芯徑向尺寸的計(jì)算塑件外部徑向部分尺寸的轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的塑件制造公差；，相應(yīng)的塑件制造公差。式中，是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在0.50.8之間，此處取。2、凸模型芯徑向尺寸的計(jì)算式中，是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在0.50.8之間，此處取。4.3.4型芯高度尺寸的計(jì)算1、成型塑件內(nèi)腔大型芯高度塑件尺寸轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的塑件尺寸轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的 式中是模具尺寸計(jì)算系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在0.50.8之間，此處取。2、成型塑件中心圓筒型芯高度塑件尺寸轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的 式中x是模具尺寸計(jì)算系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在0.50.8之間，此處取x=0.65。4.4成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算4.4.1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)及凹模深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布置第五章 模架的確定5.1各模板尺寸的確定1、定模型腔板尺寸塑件高度為62mm,凹模深度為60mm,又考慮到模板上還要開設(shè)水道，還需留出足夠的距離，故該板厚度取80mm。2、型芯固定板尺寸按模架標(biāo)準(zhǔn)，板厚取40mm。3、墊塊尺寸根據(jù)墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（510）mm =35+12.5+16+（510）mm =68.573.5mm，初步選定為80mm。經(jīng)過上述尺寸的計(jì)算，模架板面尺寸為200mm315mm，模架結(jié)構(gòu)形式為A4型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸：寬長高=200mm315mm264mm。如圖5-1所示。5.2模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)的參數(shù)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。1、模具平面尺寸315mm355mm700mm850mm,校核合格。2、模具高度尺寸310mm，300mm310mm450mm，校核合格。3、模具的開模行程 因此，可知校核合格。第六章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1冷卻介質(zhì)ABS屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別是200和5080.所以模具溫度初步選定位50，用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。6.2冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算6.2.1單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W1、塑料制品的體積2、塑件制品的質(zhì)量3、塑件壁厚為3mm，查參【1】表4-34得。注射時(shí)間為1.6s,脫模時(shí)間為8s，則注射周期。由此得每小時(shí)注射次數(shù)。4、單位時(shí)間內(nèi)注射入模具中的塑料熔體總質(zhì)量：。6.2.1其它相關(guān)參數(shù)的計(jì)算1、單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量Qs:查參【1】表4-35直接可知ABS的單位熱量Qs的值范圍在（310400）kJ/kg之間，故可取Qs=370kJ/kg。2、計(jì)算冷卻水的體積流量設(shè)冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫，取水的密度，水的比熱容。則根據(jù)公式可得：3、確定冷卻水路的直徑當(dāng)時(shí)，查參【1】表4-30可知模具冷卻水孔的直徑d=0.008m。4、冷卻水在管內(nèi)的流速5、求冷卻壁與水交界面得膜傳熱