塑料模具設(shè)計——保護罩

1、塑料模具設(shè)計與制造項目報告系別：機電工程學院專業(yè)：模具設(shè)計與制造班號：學生姓名：學生學號：設(shè)計題 目： *注塑模具設(shè)計指導(dǎo)教師：設(shè)計地點：起迄日期：目 錄一、項目引入2二、項目實施2任務(wù)（一）、塑件成型工藝的分析31、塑件的原材料分析32、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析3任務(wù)（二）、注射機的選擇31、初選注射機型號32、初選注射成型工藝參數(shù)43、計算塑件的體積和質(zhì)量44、確定模具型腔數(shù)量4任務(wù)（三）、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計51、分型面的選擇52、型腔的布局53、澆注系統(tǒng)的設(shè)計54、排氣和引氣系統(tǒng)的設(shè)計75、成型零件設(shè)計76、型腔側(cè)壁和底板厚度計算97、冷卻系統(tǒng)設(shè)計錯誤！未定義書簽。8、模架的選擇9任務(wù)（四）、注

2、射機的校核101、最大注射量102、注射壓力103、鎖模力104、安裝部分尺寸105、開模行程106、推出機構(gòu)10任務(wù)（五）、裝配圖和零件圖的繪制101、裝配圖102、零件圖錯誤！未定義書簽。一、項目引入某企業(yè)大批量生產(chǎn)塑料保護罩（如圖 1-1、1-2 所示），要求保護罩具有足夠的強度和耐磨性能，外表面無瑕疵、美觀、性能可靠，要求設(shè)計一套成型該塑件的模具。該塑件上無內(nèi)凸結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)比較簡單。本任務(wù)通過對塑件的工藝性分析、注射機的選擇、 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注射機的校核、模具的裝配圖和零件圖等設(shè)計過程， 讓學生全面理解和掌握單分型面注射模具設(shè)計與制造的基本工作過程。產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書如下：圖 1-1

3、保護罩二維圖圖 1-2 保護罩三維圖技術(shù)要求 :材料： PC 產(chǎn)量： 10 萬件 未注公差尺寸按GB/T14486-1993 中 MT5 。 要求塑件表面不得有氣孔、熔接痕、飛邊等缺陷。二、項目實施任務(wù)（一）、塑件成型工藝的分析1、塑件的原材料分析本塑件采用品種為PC 的工程塑料，顏色為微黃。聚碳酸酯的密度為1.20g/cm 3 加淡藍色后，得到無色透明塑件，可見光的透明率近90%.PC 韌而剛， 抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅。耐磨、耐熱、耐寒。 脆化溫度在 -100 以下，長期工作溫度達120。聚碳酸酯吸水率較低，并能在較寬的范圍內(nèi)保持較好的電性能。成型特點如下：聚碳酸酯雖然吸水性小，但高

4、溫時對水分比較敏感，所以加工前必須進行干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲、氣泡及強度下降現(xiàn)象。聚碳酸酯熔融黏度大，流動性差，所以，成型時要求有較高的溫度和壓力，且其熔融黏度對溫度比較敏感，所以一般用提高溫度的辦法來增強熔融塑料的流動性。當冷卻速度較快時。當冷卻速度較快時，其制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 聚碳酸酯成型收縮小， 容易得到精度高的零件。 聚碳酸酯可采用注射、擠出、吹塑、真空成型等方法生產(chǎn)塑料制品。2、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析設(shè)計塑件（塑料制品）時，我們必須充分考慮塑料制品的尺寸、公差、結(jié)構(gòu)型狀與該塑料的物理性能、力學性能和工藝性能等是否相適應(yīng)。塑料制品型狀應(yīng)有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，尤其是有利于簡化抽芯和脫模機

5、構(gòu)。同時，還要考慮模具零件尤其是成型零件的加工工藝性。塑料制品設(shè)計的主要內(nèi)容是尺寸、公差、表面質(zhì)量和結(jié)構(gòu)形狀。2.1 塑件的尺寸分析此塑件為塊類零件，塊厚度均為 1mm,詳情尺寸見（圖 1-1）所示。此保護罩屬于小型塑件。側(cè)壁無斜度，由于高度較小，可以順利脫模。2.2 塑料的公差分析該塑件無尺寸標注公差，所以均按照IT14級精度來處理加工零件。通過以上分析可知，此塑件可采用注射成形生產(chǎn)。又因產(chǎn)量為100,000件，屬于大批量生產(chǎn)，采用注射成形具有較高的經(jīng)濟效益。任務(wù)（二）、注射機的選擇1、初選注射機型號由教材查 nm+m1 Kmp 通用公式，轉(zhuǎn)變成按體積校核的新公式為：V max (n

6、83;Vs+Vj)/K式中 V max 注射機的最大注射量（cm3）n 型腔數(shù)量V s 塑件體積（ cm3）V j 澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3 ）K 注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取K=0.8已知 n=2， V s=1.34cm 3，估計 V j =0.74 cm 3，則 V max（ 2× 1.34+0.74 ） /0.8=4.3cm3查表常用國產(chǎn)注射機的規(guī)格和性能和常見注射機模板技術(shù)參數(shù)，初步選擇注射機 XS-ZY-125 。注射機的規(guī)格參數(shù)如下：3最大注射量：125 cm注射壓力： 120MPa模板尺寸： 428mm × 458mm鎖模力： 900kN模具厚度：最大30

7、0mm、最小 200mm拉桿空間： 260mm × 290mm噴嘴尺寸：圓弧半徑R12mm、孔直徑 4mm定位孔直徑：100mm頂出型式：兩側(cè)頂出，孔徑 22mm，孔距 230mm。2、初選注射成型工藝參數(shù)查表常用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)，PC 的注射成型工藝參數(shù)如表2-1 所示。表 1-1 PC 注射成型工藝參數(shù)塑料PC項目注射機類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min)3060形式直通式噴嘴180190溫度 /前段200210料筒210230中段溫度 /180200后段模具溫度 /5070注射壓力 /MPa7090保壓壓力 /MPa5070注射時間 /s35保壓時間 /s1530冷卻

8、時間 /s1530成型周期 /s40703、計算塑件的體積和質(zhì)量經(jīng) UG 軟件測得塑件的體積 V=1.34cm 3，查表常用熱塑性塑料的性能、應(yīng)用及成型特點可知， PC 的密度為 1.20g/cm3，則質(zhì)量 M=1.20 × 1.05=1.26g 。4、確定模具型腔數(shù)量根據(jù)表型腔數(shù)目的確定方法，結(jié)合實際生產(chǎn)的經(jīng)濟性要求。該塑件的生產(chǎn)批量為100,000 件，屬于大批量生產(chǎn)，且塑件精度要求不高，因此，應(yīng)采用一模多腔，為使模具尺寸緊湊，確定型腔數(shù)目為一模兩腔。任務(wù)（三）、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計1、分型面的選擇首先確定模具的開模方向為塑件的軸線方向，處原則，則此塑件的分型面選在盒蓋的下底面處，如圖

9、根據(jù)分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓1-3 所示。圖 1-3 分型面2、型腔的布局由于塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，且表面沒有特殊要求，綜合考慮到模具制造精度及制造成本，優(yōu)先采用兩板模結(jié)構(gòu)， 即總體結(jié)構(gòu)類型為單分型面注射模。 采用一模兩腔模具結(jié)構(gòu)， 型腔間隔 15mm 布置。如圖 1-4 所示。圖1-4型腔布局3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.1 主流道由教材相關(guān)分析，保護罩塑件模具的主流道采用圓錐型，錐角=3 °，表面粗糙度Ra=0.63m，主流道進口端直徑D1=4.5mm ，長度L 由裝配決定。主流道設(shè)計成澆口套形式，節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，便于拆卸和更換。如圖1-5 所示。圖 1-5 澆口套3.2 分流道查表分

10、流道的截面形狀及特點 等相關(guān)的分流道設(shè)計分析， 選用常用的梯型截面分流道。長度 L 由經(jīng)驗值 830mm 確定，取 L=13mm ；截面上底大邊長 b 由經(jīng)驗值 412mm 確定，取 b=4mm ；h=2/3b=2 × 4/3=8/ 3mm ，取 h=3mm ；下底小邊長 a=3b/4=3 × 4/4=3mm 。最終分流道尺寸如圖 1-6 所示。圖 1-6分流道截面尺寸3.3 澆口由于塑件結(jié)構(gòu)簡單，查教材表 單分型面注射模常見澆口的形式及特點以及分流道平衡布局的相關(guān)知識，確定該模具采用常用的截面形狀為矩形的側(cè)澆口。查表矩形澆口的一般尺寸可知，對于中小型塑件，一般厚度0.52

11、.0mm （或取塑件壁厚的1/32/3 ），寬度 b=1.55.0mm ，通常取b=（ 310） t，澆口的長度l =0.52.0mm 。則取 t=1.2mm ；寬度 b=3t=3× 1.2=3.6mm ；長度 l =1mm 。最終澆口截面尺寸如圖1-7 所示。圖 1-7 澆口截面尺寸澆注系統(tǒng)詳細結(jié)構(gòu)見圖1-8圖 1-8 澆注系統(tǒng)4、排氣和引氣系統(tǒng)的設(shè)計由于塑件高度較小， 型腔深度不是很大， 利用配合間隙排氣， 且非軟質(zhì)塑料，不容易型成真空，因此不必設(shè)置引氣裝置。5、成型零件設(shè)計5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計型腔和型芯的結(jié)構(gòu)有兩種基本型式， 即整體式與組合式。 考慮到塑件大批量生產(chǎn)， 則應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)

12、模具鋼，為節(jié)省貴重鋼材， 型腔和型芯都宜于采用組合式結(jié)構(gòu)，此外，組合式結(jié)構(gòu)還可減少熱處理變型、利于排氣、便于模具的維修。型芯結(jié)構(gòu)簡單，選擇通孔臺肩式，其結(jié)構(gòu)形式如圖1-10 所示。型腔尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單，適于采用整體嵌入式，為裝拆方便，選通孔臺肩式，其結(jié)構(gòu)形式如圖1-11 所示。圖 1-10 型芯結(jié)構(gòu)形式圖 1-11 型腔結(jié)構(gòu)形式5.2 工作尺寸計算對于標注公差的型芯、型腔尺寸按表成型零件工作尺寸的計算有關(guān)公式進行計算，其余未注公差的尺寸則參照簡化公式進行相應(yīng)計算。查表可知，PC 的收縮率Smax =0.8% ，Smin=0.5% ，由公式可計算其平均收縮率為：SSmaxSmin =(0.8%

13、+0.5%) /2=0.65%=0.0065mm ，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造2公差取 Z = /4。計算保護罩模具成型零件的工作尺寸如表1-2 所示。表 1-2 型腔、型芯主要工作尺寸計算mm類型模具零件部位塑件尺寸小端對應(yīng)的型腔大端對應(yīng)的型腔型腔深度對應(yīng)的型腔計算(Lm )0( H m )0ZZ計算公式計算結(jié)果(1S) LS30Z4(1s) H S2 0Z3突沿對應(yīng)的型腔(H m ) 0Z(1s)H S 0Z圓角對應(yīng)的型腔( Lm ) 0Z(1S)LS 0Z徑向的型芯(l S ) 0z(1S)l S3 0Z4型芯高度方向的型芯(hm ) 0計算圓角對應(yīng)的型芯( Lm ) 0ZZ(1s

14、)hS203Z(1S)LS 0Z6、型腔側(cè)壁和底板厚度計算此模具采用組合式矩型型腔，查表矩形型腔壁厚尺寸，已知矩型型腔內(nèi)壁短邊b=87mm，則凹模壁厚S1 =1314 mm ，模套壁厚S2=4045mm 。查表系數(shù) a 的值可知， L/b=87/87=1.0則 a =0.3078。查表常用塑料注射時的型腔壓力可知， PC 材料充填型腔時， p=30 MPa，為了安全起見，取p=40MPa， 由表型腔壁厚及底板厚度計算公式知， =300MPa （常用模具鋼的許用應(yīng)力為300MPa），帶入公式 1-43 得， ta pb2= (0.3078 × 40/300)0.5× 87=1

15、8mm 。 7、模架的選擇根據(jù)以上項目分析，保護罩塑件為薄壁殼類塑件，一模兩腔， 采用側(cè)澆口。 因此可以選用 A 1A 4 單分型面模架，考慮到企業(yè)現(xiàn)有的加工手段（如有大量的數(shù)控加工設(shè)備） ，易采用鑲件型芯， 鑲件型芯底部需要支承板， 可以采用推板推出機構(gòu)， 定模和動模均由兩塊模板組成，查附錄，則應(yīng)選擇A4 型。模架型號模架標記： A4-200315-22-Z2GB/T12556.1-1990 如圖所示。任務(wù)（四）、注射機的校核1、最大注射量已知 V s V j=1.34 ×2+0.7=3.38 ， Vmax=430 ， K 取 0.8，則 KV max Vs V j ，適合。2、注

16、射壓力已知 P 注 = 7090 MPa ，P 公 =120MPa，則 P 公 P 注，適合。3、鎖模力已知 Pq=20 40MPa，A 分 =3.14×(87/2) 2× 2 32 =59737.3mm 2。F 鎖 =900kN ，則 Pq A 分 =40× 5973.7=238946N=239kN 。顯然 F 鎖 Pq A 分 ，適合。4、安裝部分尺寸噴嘴圓弧半徑12澆口套圓弧半徑 14噴嘴孔直徑 4主流道小端直徑 4.5定位孔直徑 100定位圈外徑100拉桿空間 260×290模具外型250× 315最小模厚 200模具厚度212最大模厚3005、開模行程開模行程 =9.51110 30.5最大開模行程300則最大開模行程開模行程，適合。6、推出機構(gòu)兩側(cè)頂出，孔徑 22mm，孔距 230mm。任務(wù)（五）、裝配圖和零件圖的繪制裝配圖