塑料模具課程設計-鎖蓋

1、塑料模具課程設計說明書學 院：材料科學與工程專 業(yè)： 08 高分子 學 號： 姓 名： 指導教師： 目錄第一部分 設計任務分析 3第二部分 塑件的分析 4第三部分 注射機型號確定及參數(shù)校核 5第四部分 澆注系統(tǒng)的設計 7第五部分 型腔排布及分型面選擇 9第六部分 成型零件工作尺寸計算10第七部分 導向及脫模機構14第八部分 參考文獻16第一部分 設計任務分析圖1 零件實體圖一、制品的設計要求本次設計制品的用途是鎖蓋，結構簡單，對稱分布，對精度無太大要求，強度要求適中二、制品的生產(chǎn)批量本制品為大規(guī)模生產(chǎn)，為縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約成本，采用一模兩腔三、制品的尺寸與公差兩孔間尺寸精度為MT3級，其他無公

2、差要求為MT5級四、制品體積估算由分析，可得鎖蓋件的體積為8.5cm3第二部分 塑件的分析材料：黑色酚醛樹脂（PF）1、 PF性能分析固體酚醛樹脂為無色或黃褐色透明物，市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強酸發(fā)生分解，遇強堿發(fā)生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括：線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。工藝條件注射機類型：柱塞式螺桿轉速：40-80r/min噴嘴溫度：90-100料筒前端溫度：70-100料筒后端溫度：40-50模具溫度：160-169注射壓力：98-147MPa背壓：0-0.49MPa

3、注射時間2-10s保壓時間：3-15s硬化時間：15-50s成型周期：45-120s成型收縮率：0.006%成型溫度：146-180成型壓力：7-42MPa2、 成型特性1. 剛性好，變形小，耐熱耐磨，無定型料，吸濕性小，但為了提高流動性，防止產(chǎn)生氣泡則宜先干燥2. 流動性差，極易分解，特別在高溫下與鋼、銅金屬接觸更易分解，分解溫度為2003. 成型溫度范圍小，必須嚴格控制料溫4. 模具澆注系統(tǒng)應短粗，澆口截面宜大，不得有死角滯料，模具應冷卻，其表面應鍍鉻4、 注射成型工藝過程后處理加料成型前準備塑化注射冷卻脫模加壓工藝流程圖解第三部分 注射機型號確定及參數(shù)校核 注射模是安裝在注射機上的，因此

4、在設計注射模具是應該對注射機有關技術規(guī)范進行必要的了解，以便設計出符合要求的模具，同時選定合適的注射機型號1、 注射機的確定由分析，可得鎖蓋件的體積為8.5cm3，考慮到設計為2腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料，查閱塑料膜設計手冊的國產(chǎn)注射機技術規(guī)范及特性，可以選擇XS-Z-60，以下為其技術規(guī)格理論注射容積(cm3)60螺桿直徑(mm)38注射壓力(MPa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺桿轉速(r/min)0200鎖模力(KN)500拉桿有效距離(mm)220*300移模行程(mm)180模具最大厚度(mm)200模具最小厚度(mm)70鎖模形式雙曲肘模具定位孔直徑(mm)55

5、噴嘴球半徑(mm)SR12噴嘴口空孔徑(mm)4模板尺寸(mm)160*2502、 注射壓力校核P注=98-147MPa P公=180MPa； P公P注 滿足條件 這里選130MPa三、鎖模力校核鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力，當高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射劑的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：注射機的額定鎖模力（N）；模具型腔內塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.3-0.65倍，通常取20-40MPa。這里選=40MPa；塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（）；由分析，可得投影面積70，澆注系統(tǒng)的投影面積不超過10；

6、 小于500KN，符合要求4、 開模行程校核對于具有液壓-機械式合模機構的注射機，其最大開模行程是由肘桿機構的最大行程所決定的，而不受模具厚度影響，因此本次設計中，開模行程與模具厚度無關，且為單分型面注射模，則所需開模行程H為：式中，塑件推出距離（mm）； 包括澆注系統(tǒng)在內的塑件厚度（mm）； 注射機最大開模行程（mm）；這里通過資料可得：第四部分 澆注系統(tǒng)的設計1、 澆注系統(tǒng)的組成所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)

7、兩類。這里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如圖二 圖二2、 澆注系統(tǒng)各部件設計1. 主流道設計1.1主流道通常設計成圓錐形，其錐角，內壁表面粗糙度一般為。這里??；1.2為防止主流道與噴嘴處溢料，噴嘴與主流道對接處緊密對接，主流道對接處應制成半球形凹坑，且半徑：；小端直徑：；凹坑深：h=35mm，這里取h=3.5mm；1.3為減小料流轉向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑13mm；1.4在保證塑料良好成型的前提下，主流道長度L應盡量短。通常由模板厚度確定，一般??；這里上標準模架，并考慮塑件厚度，取L = 43 mm；1.5由于主流道與塑料熔體及噴嘴

8、反復接觸和碰撞，因此將主流道制成可拆卸的主流道襯套，便于優(yōu)質鋼材加工和熱處理,這里取A型襯套，如圖三，且襯套大端高出定模端面H = 510mm，起定位環(huán)作用； 圖三2. 冷料穴為儲存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動的前鋒冷料，防止熔體冷料進入型腔，設計冷料穴。主流道冷料穴設計成帶有拉料桿的冷料穴，冷料穴的孔設計成倒錐形，凝料推桿固定在推出固定板上。開模時靠倒錐起拉料作用，然后由推桿強制推出，這種冷料穴取凝料不需要側向移動，易實現(xiàn)自動化操作，如圖四。 圖四 圖五 圖六3. 分流道3.1分流道截面形狀為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓形截面；3.2分流道截面尺寸制品

9、壁厚大于3mm，故不能采用課本公式6-1進行計算。根據(jù)：，且酚醛樹脂流動性不佳，取分流道截面直徑10mm；3.3分流道直徑分流道長度應盡量短，且少彎折，這里取30mm；3.4分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取，可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫；3.5分流道的布置模具為一模兩腔，采用平衡式布置，在動模板和定模板上均開有分流道，如圖五；4. 澆口澆口是連接流通與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，起著調節(jié)控制料速、補料時間及防止倒流等作用，如圖六。根據(jù)澆口的設計原則，選擇矩形側澆口。其廣泛應用于中小型塑件的多型腔注射模，

10、截面形狀簡單，便于修正。一般側澆口的厚度為0.51.5mm,寬度為1.55.0mm,澆口長度為1.52.5mm。據(jù)經(jīng)驗公式計算：側澆口厚度，其中n為系數(shù)，參考課本表6-4取n = 0.7；t為塑件壁厚，這里取t = 5mm；則h=3.5mm，明顯大于通常尺寸，這里取h = 1.5 mm；由經(jīng)驗數(shù)據(jù)可得，側澆口寬度與厚度的比例大致是3:1，則寬度b = 4.5 mm；澆口長度這里取2 mm；第五部分 型腔排布及分型面選擇1、 分型面1. 分型面的形式分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣系統(tǒng)、澆口形式等有關，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲

11、線分型面；2. 分型面的選擇根據(jù)教材塑件的分型面應取在位于塑件截面尺寸最大的部位。按塑件結構，分型面選在塑件端面，垂直于開模方向，型芯設在動模，開模后塑件包在型芯上留在動模，符合分型面設計原則，便于脫模，保證制件精度，簡化模具結構；2、 型腔1. 型腔數(shù)目的確定為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件體精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目，常用方法有4種：a）、按注射機的額定注射量確定型腔數(shù)；b）、按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)；c）、按制品的精度要求確定型腔數(shù)；d）、按經(jīng)濟性確定型腔數(shù)；由于是大批量生產(chǎn)，這里選用d）進行確定，并按a）校核，過程如下：設型腔數(shù)目為n，制品總

12、件數(shù)為N，每一個型腔所需的模具費用為，與型腔無關的模具費用為，每小時注射制品成型的加工費用為y（元/h），成型周期為t（min），則：模具費用為；成型加工費用為；總成型加工費為；為使總成型加工費最小，令，則：。對于高精度制品，由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻，故通常推薦型腔數(shù)目不超過4個，以及模具制造成本、制造難度和生產(chǎn)效率的綜合考慮，型腔數(shù)初定為2腔；之前計算每個塑件體積為，考慮到為兩腔，并計算流道凝料，總體積小于注射機理論注射容積，符合要求。2. 型腔排布方式確定由于塑件屬于小型塑件又要滿足大批量生產(chǎn)要求，為使模具制造簡便，綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結構等因素，擬采用平衡布置。第六部分

13、成型零件工作尺寸計算1、 凹模的結構設計凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種形式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，本次產(chǎn)品屬于小型制件，從各方面分析，我們選用整體式凹模。2、 凸模的結構設計凸模（型芯）是成型塑件內表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結構形式選擇組合式凸模整體裝配式凸模，它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成3、 成型零部件尺寸計算1. 平均收縮率制品原料為PF，收縮率為0.4% 0.6%，則：平均收縮率；2. 塑件軸向公差根據(jù)塑件軸向尺寸5mm，精度等級MT5，查表7-2得模具制造公差為IT-11，查標準公差GB18

14、00-79得模具制造誤差；3. 凹模深度塑件高度5mm，由公式：得：型腔深度；4. 凸模高度塑件高度5mm，由公式：得：型芯高度；5. 塑件徑向公差根據(jù)塑件長度58mm，寬度30mm，平均徑向尺寸44mm，精度等級MT5，查表7-2得模具制造公差為IT-11，查標準公差GB1800-79得模具制造誤差；6. 型腔徑向尺寸塑件長度58mm，寬度30mm，由公式：得：長度方向 寬度方向7. 兩孔中心距根據(jù)塑件尺寸400.5mm,得塑件尺寸精度等級為MT3級，查表7-2得模具制造公差應為IT10級，查標準公差GB1800-79得模具制造公差，由公式：得：兩孔中心距4、 標準模架選用圖七 160*L標

15、準模架A2根據(jù)塑件尺寸及型腔排布方式，選擇160*L A2型 標準模架，如圖七；查閱GB/T12556.1-90，確定各部件尺寸如下：1. 定模座板尺寸200*200，厚度20mm主流道襯套固定孔與其為H7/m6過渡配合；通過4個10的內六角螺釘與定模固定板連接；2. 定模板尺寸160*200，厚度20mm上面的型腔為整體式；其導體固定孔與導柱為H7/m6過渡配合；3. 動模板尺寸160*200，厚度20mm導柱孔與導柱采用H7/m6配合；4. 動模墊板尺寸160*200，厚度32mm墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯

16、或頂桿等的壓力，因此它要有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235HB或50鋼、40Cr、40MnB等調質235HB，或結構鋼Q235Q275。還起到了支撐板的作用，其要承受成型壓力導致的模板彎曲應力；5. 墊塊尺寸32*200，厚度50mm6. 推出固定板尺寸94*200，厚度12.5mm固定推桿；7. 推板尺寸94*200，厚度16mm8. 動模座板尺寸200*200，厚度20mm用于固定型芯（凸模）、導套。為了保證凸?；蚱渌愎潭ǚ€(wěn)固，固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調質230270HB；導套孔與導套為H7/m6或H7/k6配合；型芯孔與

17、其為H7/m6過渡配合。5、 成型型腔壁厚校核由于酚醛塑料需要早酚醛樹脂中加入填料以改性，因此粘度不易確定，參考課本表7-7，這里取許用溢料間隙；1. 型腔側壁厚校核由側壁厚計算公式：式中：h型腔內壁受壓部分高度，mm； p塑料熔體對型腔的壓力，MPa； E型腔材料的彈性模量，這里取； C常數(shù)，查表7-8，這里取0.106；計算得：S = 14.188按強度進行校核時：；計算得：，滿足要求；2. 型腔底板厚度計算剛度計算時，底板厚度為：式中：L支腳間距，mm； B底板總寬度，mm；計算得：t = 20.578按強度條件計算時，底板厚度為：計算得：t = 18.203，滿足條件6、 排氣及冷卻系

18、統(tǒng)1. 排氣結構設計排氣是注射模設計中不可忽略的一個問題。在注射成型過程中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙排氣，不需開設排氣槽。2. 冷卻系統(tǒng)設計查閱資料得，PF的單位質量成型時放出的熱300KJ/Kg400KJ/Kg，取350KJ/Kg；冷卻水的體積流量：；查課本表10-1，冷卻水管道直徑，取d = 8mm；冷卻水在管道中流速：；冷卻管道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數(shù)：；冷卻管道總傳熱面積：；模具上應開設的冷卻管道孔數(shù)：；第七部分 導向及脫模機構1、 導柱

19、導向機構1. 導柱1.1導柱往復運動過程受到較強的摩擦，應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不宜折斷的內芯。導柱的材料選用碳素工具鋼（T8、T10）淬火處理，硬度為5055HRC；1.2導柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，查閱GB4196.4-84，選擇導柱尺寸d = 16mm；L = 50mm；D = 20mm；結構如圖八。1.3導柱導向部分的長度比凸模端面的高度高出68mm；1.4導柱前端半球形，以使導柱順利地進入導向孔；1.5導柱精度配合，如圖九； 圖八 A型導柱 圖九2. 導向孔2.1導向孔設計為通孔，便于排氣。直接在模板上開孔，適用于精度要求不高且小批量生產(chǎn)的模具；2.2導套前端有倒角，材料硬度低于導柱；2.3滑動部分按H8/f8間隙配合，外徑按H7/m6過渡配合；2、 脫模機構在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構稱為脫模機構。1. 脫模機構選用由于該模具結構比較簡單，采用推桿一次脫模機構。因為此機構簡單，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點，在生產(chǎn)實踐中比較方便。2. 脫模機構的設計原則2.1保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀；2.2為