塑料殼體模具設(shè)計(jì)

1、 塑 料 模 具 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書設(shè)計(jì)題目 塑料殼體模具機(jī)械工程 系 模具設(shè)計(jì)與制造 專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)人指導(dǎo)老師 目 錄一.塑件成型工藝性分析2二.分型面位置的確定2三.確定型腔數(shù)量和排列方式2四.模具結(jié)構(gòu)形式的確定3五.注射機(jī)型號(hào)的選定3五.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5七.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算12八.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)16九.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)19十.濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)21塑料殼體模具設(shè)計(jì)一.塑件成型工藝性分析該塑料件是一殼體,塑件壁屬厚壁塑件,生產(chǎn)批量大,材料選ps,考慮到主流道應(yīng)盡可能短,一般小于60mm,過長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型,因此采用下例數(shù)據(jù):材料 a b c d e f g

2、h i j ps 60 80 25 4 3 45 20 74 12 35二.分型面位置的確定 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式分型面應(yīng)選在i上如下圖:三.確定型腔數(shù)量和排列方式1.該塑件精度要求不高,批量大,可以采用一模多腔,考慮到模具的制造費(fèi)用和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用,定為一模四腔。2.型腔排列形式的確定如下圖:四.模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析中可知本模具采用一模四腔,雙列直排,推件板推出,流道采用平衡式,澆口采用側(cè)澆口,動(dòng)模部分需要一塊型芯,固定板,支撐板.五.注射機(jī)型號(hào)的選定1.通過pro/e建模分析,塑件為m1=26.5g,v1=m1/, =1.05v1=25.2cm3,流道凝料的質(zhì)量m2=0.6m1 m

3、=1.6nm1=2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需的鎖模力. 流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積a2,a2可用0.35na1來(lái)進(jìn)行估算,所以 a=na1+a2=1.35a1 n=1.354a1=25920mm2 式中a1=8060=4800mm2查表2-2取p型=25mpafm=ap型=2592025=648000n3.選擇注射機(jī) 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值可選用sz-250/1250理論注射量/cm3_270_ 鎖模力/ kn 1250_螺桿直徑/mm _45_ 拉桿內(nèi)間距/mm_415415注射壓力/ mpa 160_ 移模行程/mm_360_注射速率/g/s

4、_110_ 最大模厚/mm_塑化能力/_18.9 最小模厚/mm150螺桿轉(zhuǎn)速/10200_ 定位孔直徑/mm160噴嘴半徑/mm15 鎖模方式/雙曲肘4.注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核n(kmt/3600-m2)/m1=(0.810.530/3600)-m2/m2 =(0.8*18.9*3600*30/3600-0.6*4*26.5)/26.5 =14.74型腔數(shù)校核合格.式中,k注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)一般取0.8 m-注射機(jī)的額定塑化量(10.5g/s) t成型周期取30s1)注射壓力的校核 pekp0=1.3150=195mpa k-注射壓力的安全系數(shù),一般取k=1.25-1.4 p0-取13

5、0mpa,中等壁厚件2)鎖模力校核 fkap型=1.2648=777.6kn.而f=1250 kn k0鎖模力安全系數(shù),一般取k0=1.1-1.2 其他安裝尺寸的校核要待模架的選定,結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可進(jìn)行.六. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 主流道設(shè)計(jì)1)主流道尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)所選注射機(jī),則主流道小端尺寸為 d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.51) =3.5+0.5=42) 主流道球面半徑為 sr=噴嘴球面半徑+(12)=15+(12)=16mm3) 球面配合高度 h=3mm5mm,取h=3mm4) 主流道長(zhǎng)度,盡量小于60,由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu),取l=25+20=45mm5) 主流道大端直徑 d=d+2l

6、tan=6.54mm(半錐角為1- 2,取= 2)取d=6.5mm.6) 澆口套總長(zhǎng) l0=25+20+h+2=502. 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸屬易損件,對(duì)材料要求嚴(yán)格,因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套,以便常用碳素工具鋼如t8a,t10a等,熱處理硬度為50hrc-55hrc.如圖示由于該模具主流道較長(zhǎng),定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式較宜,其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如下圖3.主流道襯套的固定 主流道襯套的固定形式如圖4.冷料穴的設(shè)計(jì)1)主流道冷料穴的設(shè)計(jì) 開模時(shí)應(yīng)將主流道中的凝料拉出,所以冷料穴直徑稍大于主流道大端直徑.采用z形頭冷料穴,很容易將主流

7、道凝料拉離定模,如圖所示1；定模座板 2；冷料穴 3；動(dòng)模板 4；推桿主流道凝料體積q主= h/12(d2+dd+d2)=40/12(6.52+6.53.5+3.52) =809mm2=0.8cm3主流道剪切速率校核 由經(jīng)驗(yàn)公式 v=3.3qv/rqv=q主+q分+q塑件=0.8+425.28+0.58=102.5cm2rn=（3.5+6.5）/2/2=0.25cm 主流道剪切速率偏小主要是注射量小，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。5 分流道設(shè)計(jì)分流道布置形式 分流道布置有多種形式，但是需要循兩方面原則：一方面排列緊湊，縮小模具版面尺寸；另一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。應(yīng)采用平衡式分流

8、道。如圖：分流道長(zhǎng)度第一級(jí)分流道 l1=50mm第二級(jí)分流道 l2=15mm分流道的形式.截面尺寸以及凝料體積為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上。工程設(shè)計(jì)中常用梯形截面，加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失.流動(dòng)阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確定其截面尺寸，即 b=0.2654式中，b-梯形大底邊的寬度 m-塑件的質(zhì)量（g），為26.5g根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-9，取b=4 h=2/3b=2.67mm 取h=3mm 從理論上l2,l3分流道可以l1截面小1/10,但為了刀具的統(tǒng)一和加工方便,在分型面上的分流道采用一樣的截面.分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料

9、迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度ra并不要求很低，一般取0.63m-1.6m，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力，避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處ra=0.8m。 凝料體積分流道長(zhǎng)度 l=（50+82+12）2=136mm分流道截面積 a=（3+4）/23=10.5mm2凝料體積 q分=13610.5=1428mm3=1.428cm3分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗(yàn)公式 r =3.3q/r 3=3.3101.12/(3.140.253)=6801式中 q=1/t=425.28=101.126澆口的設(shè)計(jì) 澆口截面積通常為分流道

10、截面積的0.07倍0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度為0.5mm2mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐漸修正。1 澆口類型及位置確定該模具是中小型塑件的多型腔模具，設(shè)置側(cè)澆口比較合適。側(cè)澆口開設(shè)在垂直分型面上，從型腔（塑件）外側(cè)面進(jìn)料，側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能很方便的調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間，因而又被稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。這類澆口加工容易，修正方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。2 澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式側(cè)澆口深度和寬度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算：經(jīng)驗(yàn)公式為 h=nt=1mm

11、w=2.3式中，h-側(cè)澆口深度（mm）； w-澆口寬度（mm）； a-塑件外表面積； t-塑件厚度（約為3mm ） n-塑料系數(shù)，查表得 n=0.67 澆注系統(tǒng)的平衡對(duì)于該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，澆注是平衡的。8 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 主流道與主流道冷料井凝料體積 v主=v錐v冷=h/12（d2+dd+d2）+/4（d2h）=15919.8mm39 普通澆注系統(tǒng)截面尺的計(jì)算與校核確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾蕆根據(jù)經(jīng)驗(yàn)澆注系統(tǒng)各段的r取以下值，所成型塑件質(zhì)量較好。 主流道 rs=5102s-15103s-1 分流道 r=5102s-1 點(diǎn)澆口 r

12、g=105s-1 其他澆口 rg=5103s-15104s-1 確定體積流率q1）. 主流道體積流率qs 因塑件小，即使是一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，所需注射塑料熔體的體積也還是比較小的，而主流道尺寸并不小，因此主流道體積流率并不大，取rs=1103s-1代入得 qs=/4r3=/41030.33=21.9cm3/s2）. 澆口體積流率qg 側(cè)（矩形）澆口用適當(dāng)?shù)募羟兴俾蕆g=1104s-1代入得 qg=wh2/6=2.30.12104/6=38cm3/s. 注射時(shí)間（充模時(shí)間）的計(jì)算 1）.模具充模時(shí)間 ts=vs/qs=25.28/21.9=1.15s 式中 qs-主流道體積流率； ts-注射時(shí)間

13、，s； vs-模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積，cm32）. 單個(gè)型腔充模時(shí)間 tg=vg/qg=25.25/38=0.66s3）. 注射時(shí)間 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式5求得注射時(shí)間 t=ts/3+2tg/3=0.82s4 校核各處剪切速率1）.澆口剪切速率 rg=6v3/wh2=625.25/2.30.12=6.59103s-12）.分流道剪切速率 由經(jīng)驗(yàn)公式 =3.3q/r3=3.3101.12/3.140.253 =6.8103s-1七.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞，也可能因

14、剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。1.模部分的型芯 為了便于加工設(shè)置一個(gè)定模型芯，它的配合可以采用過盈配合。 2.成型零件鋼材的選用 零件是大批量生產(chǎn)，成型零件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應(yīng)該良好，機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)該良好，因此構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用smi3.成型零件工作尺寸的計(jì)算 塑件尺寸公差按sj137278標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)精度選取1）.型腔徑向尺寸lm1=(1+s)ls1-x+20=(1+s)80-0.580.70+0.120 =80.28+0.120lm2=(1+s)ls2- x+20=1.003560-0.580.7+0.120 =59.

15、79+0.120式中， s塑件平均收縮率s=（0.006+0.008）=0.0035x修正系數(shù)（取0.58） 塑件公差值（查塑件公差表取0.70）2制造公差，（取/5） 參考塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p49型腔深度尺寸 hm=（1+s）h-x0+=24.7+0.120 式中，h塑件厚度最大尺寸（取25）x修正系數(shù)（取0.56） 塑件公差值（取0.40）參考塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)p47型芯高度尺寸hm=（1+s）h+x0-2=3.130-0.04式中，h塑件厚度最小尺寸（取3） x修正系數(shù)（取0.58） 塑件公差值（查塑件公差表取0.20）模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 模架尺寸確定后，對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度

16、或剛度的計(jì)算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其對(duì)大型模具。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用模架尺寸為250mm315mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘，模具外表盡量不要有突出部分，模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)用分模間隙，即在裝配，調(diào)試，維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。1 定模座板（315mm315mm，厚25mm）材料為45鋼.通過4個(gè)m10的內(nèi)角圓柱螺釘與定模板連接定位圈通過4個(gè)m6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接，定模座板與澆口套為h8/f8配合。2.定模板（凸模固定板）（250mm315mm，厚20mm）固定板

17、應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或q235a制成，最好用調(diào)質(zhì)230hb270hb。其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用h7/k6配合，另一端采用h7/e7，定模板與澆口套采用h8/m6配合，定模板與圓筒型芯為h7/m6配合。3.支撐板（180 mm250mm）支撐板應(yīng)具備較高的平行度和硬度。4.墊塊（40mm315mm，厚50mm） 1）主要作用 在動(dòng)模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。 2.）結(jié)構(gòu)形式可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 3.）墊塊材料 墊塊材料為q235a，也可用ht200，球墨鑄鐵等，該模具墊塊采用q

18、235a制造。 4.）墊塊的高度h校核. h=h1+h2+h3+s+=0+16+12.5+18+3.5=50mm式中，h1推板厚度，為16mmh2推桿固定板厚度，為12.5mmh3推出行程， 為18mm推出行程富余量，一般為2mm6mm，取3.5mm5.）動(dòng)模座板（315mm315mm，厚25mm）材料為45鋼，注射機(jī)頂桿孔為 mm，其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用h7/m6配合。6.）推板（118mm315mm，厚16mm） 材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔和推導(dǎo)套采用h7/k6配合，用4個(gè)，m6的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。7.）推桿固定板（118mm315mm。厚12.5mm） 材料為45鋼

19、，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用h7/f6配合。八.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)1. ）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分。2. ）該模具采用4根導(dǎo)柱，其分布為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱裝置3. ）該模具導(dǎo)柱安裝在支撐板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。4. ）為了保證分型面很好的接觸，采用在導(dǎo)套的孔口倒角。5. ）在合模時(shí)，應(yīng)保證到向零件首先接觸。6. ）動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。2.到導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 該模具采用帶頭導(dǎo)柱,不加油槽,如下圖示導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出,6mm8mm.1.) 為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔,導(dǎo)柱的端部常做成錐形或球形的先導(dǎo)部分

20、.2.) 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定,應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度,該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為mm.3.) 導(dǎo)柱的安裝形式,導(dǎo)柱固定部分與模架按h7/f6配合,導(dǎo)柱的滑動(dòng)部分按h7/f7或h8f7的間隙配合.4.) 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為ra=0.4mm5.) 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面,堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯.多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼t8a.t10a,經(jīng)淬火處理,硬度為50hrc以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)表面淬火,低溫回火,硬度為50hrc以上.3.導(dǎo)套設(shè)計(jì) 導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合,用一確定運(yùn)動(dòng)定模的相對(duì)位置,保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)柱相配合,用以確定運(yùn)動(dòng)定模的相對(duì)位置,保證模具運(yùn)動(dòng)

21、導(dǎo)向精度的圓套形零件.導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種:直導(dǎo)套(gb/t41692.2-1984(帶頭導(dǎo)套(gb/t4169.31984).1.) 結(jié)構(gòu)形式,采用帶頭導(dǎo)套(型)如圖所示2.) 導(dǎo)套的端面應(yīng)倒角,導(dǎo)柱孔最好做成面孔,利于排出孔內(nèi)剩余空氣.3.) 導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按h8/f7或h7/f7的間隙配合,表面粗糙度為0.4mm.導(dǎo)套外徑與模板一端采用h7/k6配合;另一端采用h7/e7配合 入模板.4.) 導(dǎo)套材料可用,淬火鋼或青銅合金等耐磨材料制造該模具中采用t8a.4.推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計(jì)推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外,還支撐著支撐板,從而改善了支撐板的受力情況,大大提高了支撐板的剛性,該模具設(shè)置了

22、4套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套,它們之間采用h8/f7配合其形狀與尺寸配合如圖所示九.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中型芯上脫出,完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)也常推出機(jī)構(gòu)1. 塑件推出的基本方式1.) 推桿推出 推桿推出是一種基本的,也是一種常用的塑件推出方式常用的推桿形式有圓形,矩形,階梯形.2.) 推件板推出對(duì)于輪廓封閉且周長(zhǎng)較長(zhǎng)的塑件,采用推件推出結(jié)構(gòu).推件板推出部分的形狀根據(jù)塑件形狀而定.3.) 氣壓推出對(duì)于大型深型塑件,經(jīng)常采用或 助氣壓推出方式本模具,考慮到塑件輪廓封閉且周長(zhǎng)較長(zhǎng)故采用推板推出.脫模力的計(jì)算脫模力是指將塑件從型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力它是

23、設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)上午重要依據(jù)之一.f阻=f(f正-f脫.sin)=f.f正-f.f脫sin式中, f阻摩擦阻力（n） f摩擦系數(shù),一般取f=0.151.0 (取f=0.3)f正塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力即包緊力（n）f脫脫模脫模斜率，一般為12（取=1）根據(jù)受力圖可列平衡方程式 f脫+ f正sin= f阻. cos 由于，一般很小，式中（f.f脫sin項(xiàng)之值可以忽悠。f脫= f.f正cos- f正sin=f正(f. cos-sin)paf正= pa 式中,p塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力），一般為p=812mpa薄件取小值，厚件取大值，（p=10mpa） a塑件包緊型芯側(cè)面積（mm） a f脫

24、=22x74=1628mm2 f正= ap=1628 x10=16280nf脫= f正(f. cos-sin)=16280 x0.2=3256n由于塑件有孔不需要計(jì)算,真空吸引阻力 f總脫=n(f脫+f阻)=4 x3256=13024n推桿的尺寸計(jì)算,圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡(jiǎn)化得,d=k(* 式中, d推桿直徑（mm） l推桿長(zhǎng)度（mm） f脫塑件的脫模力（n） e推桿材料的彈性模量（mpa） n推桿數(shù)量 k安全系數(shù)，取k=1.5推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核 d =5.49十.濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 加熱系統(tǒng)由于該套模具的模溫要求在80以下，又是中小型模具，所以無(wú)需設(shè)置加熱裝置。2. 冷卻系統(tǒng)一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200左右，塑件固化后，從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。因?yàn)閜s黏度低流動(dòng)性好，因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶?，所以常?/p>