注塑模說明書

1、沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第1章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式第1章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1.1塑件成型工藝性分析1.1.1塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析該塑件是一盒形零件，如圖1.1所示。塑件的壁厚均勻，塑件整體厚度均為2mm。塑件為矩形結(jié)構(gòu)，由于頂部開有小孔，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且塑件質(zhì)量相對較小，生產(chǎn)批量為30萬件，材料為PP，該種塑料流動性好。通過查閱資料該種塑料制件未注公差時應(yīng)選用MT4級精度。從技術(shù)要求上講，該塑件無特殊要求，故成型性能好，可以注射成型。圖1.1 塑件圖1.1.2成形材料性能分析材料PP為聚丙烯。流動性好，通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點可高達167。耐

2、熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度小，是最輕的通用塑料。缺點是低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性予以克服。目前PP塑料適于制作一般機械零件，耐腐蝕零件和絕緣零件。下面表1.1所示為該塑料的一些信息。表1.1 PP塑料特性注射成型機類型螺桿式密度（g/cm）0.9-0.91計算收縮率（%）1.0-2.5螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）48預(yù)熱溫度（）80-100預(yù)熱時間（h）1-2料筒溫度（）后段160-180成型時間（s）注射時間20-60中段180-200高壓時間0-3前段200-220冷卻時間20-90噴嘴溫度（）無成型總周期（s）50-160模具溫度（）80-90使用溫度（）小于

3、70比體積（cm/g）1.01-1.11熔點（）170-176抗拉屈服強度（Mpa）37拉伸彈性模量（Mpa）1600-17001.2分型面位置的確定對塑件進行分析，由于塑件無過多圓角過渡要求，且在零件開口處無圓角過渡要求，故將分型面選在如圖1.1所示零件圖主視圖的下表面，這種選法塑件成型簡單，且能夠保證較簡單的模具結(jié)構(gòu)。分型面應(yīng)選在如圖1.2所指處，箭頭方向指向定模板。圖1.2分型面位置1.3型腔數(shù)量的確定 該塑件精度要求不高，并且結(jié)構(gòu)簡單，又是中等批量生產(chǎn)，沒有側(cè)向分型機構(gòu)，考慮到模具制造費用及模具尺寸，初定為一模兩腔的模具形式，成直線排布。1.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面分析可知，本模具采

4、用一模兩腔的模具形式。采用推板推出，流道采用直線式，且分流道開在定模板上。澆口采用側(cè)澆口，型腔采用整體式。定模不需要設(shè)置分型面，動模部分需要一塊型芯固定板和支承板。因此可確定模具形式采用標準A4形模架。該模具為單分型面模具。1.5模具脫模斜度的確定 由由實用注塑模設(shè)計手冊表2-11查得PP塑件的模具脫模斜度： 凹模斜度，取；凸模斜度，取。34沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第2章 注射機型號的選定第2章 注射機型號的選定2.1注射量的計算通過CATIA建模分析，塑件體積約為V=15.347cm，取PP塑料密度為 =0.9g/cm，則塑件質(zhì)量為： m= V =15.347×0.9=13

5、.8123g （2-1）流道凝料的質(zhì)量還是個未知數(shù)可按塑件質(zhì)量的0.5倍來估算。從上述分析中確定為一模兩腔，所以注射量為 m =nm1+0.5m1 （2-2） m=2×13.8123+0.5×13.8123=34.53075g注射量應(yīng)為注射機注射能力的70%左右才不會造成注射機超載和浪費， m估=m/0.7=34.53075/0.7=49.33g （2-3）2.2投影面積及所需鎖模力的計算流道凝料（包括澆口，分澆道，主澆道凝料）在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍，因此可用0.5來進行計算，所以

6、A=n+A= n+0.5 n=1.5 n=1.5×2×1716.50=5149.51mm （2-4）式中，=92×406××10×5=1716.50mm2。 n代表型腔個數(shù)n=2。所以 所需鎖模力 F=AP=5149.51×30/1000=154.49KN （2-5）式中 Pc=k×P= 0.3×100=30Mpa （2-6）其中k壓力損耗系數(shù)，k=0.250.5，取0.3PPP塑料的注塑壓力，查塑料模設(shè)計手冊表1-4知p=70100 MPa，取100MPa。2.3選擇注射機根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模

7、力的計算值，參看現(xiàn)代注塑模設(shè)計與制造中表2-3，可選用SZ-60/45NJ臥式注射機，主要技術(shù)參數(shù)見下表2.1：表2.1 注射機主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/cm60鎖模力/KN450螺桿直徑/35拉桿內(nèi)間距/310×210最大注射面積cm3130頂出孔的直徑/mm50注射壓力/MP140移模行程/180注射速率/（g/s）110最大模厚/240塑化能力/ g/s）14最小模厚/100螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）10250定位孔直徑/55噴嘴球半徑/12噴嘴孔直徑/4沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第3章 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計第3章 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計3.1型腔壁厚和底板厚度的計算型腔采用整體式，材料為3

8、Cr2Mo，材料的許用應(yīng)力為137.2156.8Mpa按剛度條件計算型腔側(cè)壁厚度： S=25×21.61=22mm （3-1） 式中：=0.6 CC=1.50S型腔的側(cè)壁厚度 ( mm)l矩形凹模型腔長邊長度 (mm) p型腔內(nèi)單位平均壓力( Mpa)這里由于材料為PP取p30Mpa h凹模型腔深度 (mm) E為型腔材料的彈性模量(Mpa) E=Mpa 型腔的許用變形量 S×h=1.75%×25=0.4375mm （3-2） 其中S為平均收縮率1.75% 按強度條件計算型腔側(cè)壁厚度：由于=0.270.41 S=1.73×h×=1.73

9、5;25×18.92=19mm （3-3）式中：S型腔的側(cè)壁厚度 (mm)h凹模型腔深度 (mm)p型腔內(nèi)單位平均壓力(Mpa)這里由于材料為PP取p30Mpa材料的許用應(yīng)力 材料為3Cr2Mo許用應(yīng)力為137.2156.8Mpa 這里取156.8Mpa 綜上所述型腔側(cè)壁厚度取22mm。按剛度條件計算底板厚度： T=9.26=10mm （3-4）式中：T型腔的底板厚度 (mm)P型腔內(nèi)單位平均壓力(Mpa)這里由于材料為PP取p30Mpal矩形凹模型腔長邊長度 (mm) b矩形凹模型腔短邊長度（mm） E為型腔材料的彈性模量Mpa E=Mpa = =0.03 型腔的許用變形量 S&#

10、215;L=1.75%×92=1.61mm （3-5） 其中S為平均收縮率1.75%按強度條件計算底板厚度： T=0.71×b×=0.71×40×12.42=13mm （3-6）式中：T型腔的底板厚度 (mm)p型腔內(nèi)單位平均壓力(Mpa)這里由于材料為PP取p30Mpa b矩形凹模型腔短邊長度（mm）材料的許用應(yīng)力 材料為3Cr2Mo許用應(yīng)力為137.2156.8Mpa 這里取156.8Mpa綜上所述型腔底板厚度取13mm3.2模架的確定根據(jù)型腔布局（一模兩腔）及澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式（直澆道和分流道），又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為22mm和型腔底板

11、厚度取13mm，再考慮到導(dǎo)柱，導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占的位置等各方面問題，確定選用模架的基本尺寸為200×200mm。模架結(jié)構(gòu)形式為A4的形式，如下圖3.1所示。圖3. 1模具標準模架圖3.3各模板尺寸的確定動模座板：根據(jù)標準模板規(guī)定，選用模板尺寸為200×200×25mm。頂板：其尺寸根據(jù)標準選為118×200×10mm。頂桿固定板：其尺寸根據(jù)標準選為200×200×12mm。推板：其尺寸根據(jù)標準選為200×200×20mm。型芯固定板的支撐板：其作用一是為了固定型芯，二是為了分擔(dān)壓力。所以其必須有一定的

12、強度要求，根據(jù)標準其尺寸為200×200×32mm。型芯固定板：其高度根據(jù)標準選為25mm，其尺寸為200×200×25mm。定模板：在定模板開冷卻水道，冷卻水道穿過型腔上方，根據(jù)中國模具工程大典塑料與橡膠模設(shè)計推薦的水孔直徑為10mm，且水孔離型腔的表面不能太遠也不能太近，這里取5mm故其尺寸為為200×200×40mm。定模座板：其尺寸同動模座板，尺寸為200×200×25mm。墊塊：其高度尺寸=推出行程+頂板厚度+頂桿固定板厚度+限位釘高度=23+10+12+5=50，根據(jù)標準，高度取為50mm， 所以由標準

13、中查得墊塊尺寸為250×28×50mm。綜上，從選定模架可知，模架外形尺寸為：長×寬×高=200×200×217。沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第4章 澆注系統(tǒng)設(shè)計第4章 澆注系統(tǒng)設(shè)計4.1主流道設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，圓錐角度取以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。4.1.1主流道尺寸根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為 d=注射機噴嘴直徑+（0.5 1）=4+1=5mm。 （4-1）主流道球面半徑為SR=注射機噴嘴球面半徑+（12）=12

14、+1=13mm。 （4-2）球面配合高度 h=35mm， 取h=5mm。本模具澆口套總長度為60mm。4.1.2主流道襯套形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便于有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 45鋼，T8A，T10A等，本模具采用T8A鋼，熱處理硬度為5357HRC，如圖4.1所示。圖4.1 主澆道襯套 4.1.3定位圈結(jié)構(gòu)由于該模具主流道較長，定位圈和襯套設(shè)計成分體式，其定位圈結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。下圖所示為定位圈結(jié)構(gòu)尺寸圖4.2定位圈結(jié)構(gòu) 4.1.4主澆道襯套的固定 由

15、于主澆道襯套為圓柱體，并且襯套底部未開設(shè)處分澆道，不需與定模板分澆道相連，故在主澆道襯套上無須加止轉(zhuǎn)銷防止主澆道襯套轉(zhuǎn)動。具體結(jié)構(gòu)如下圖4.3所示。 圖4.3 主澆道襯套的固定4.1.5主流道凝料體積 q=dL=（）×56=2128.12mm2.13cm （4-3）4.1.6主流道剪切速率校核由經(jīng)驗公式 =872.12S （4-4）在之間，剪切速率校核合格。式中 q= q+q+q=2.13+0.9+1.2+15.35×2=34.93 （4-5）R=3.478mm （4-6）4.2分流道設(shè)計4.2.1分流道布置形式分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡

16、快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔，由于模具采用一模兩腔的形式，采用最常用的直線式分流道形式。4.2.2分流道長度分流道L=18mm 4.2.3分流道的形狀、截面尺寸及凝料體積為了便于機械加工，本設(shè)計的分流道設(shè)置在分型面上定模板一側(cè)，截面形狀采用加工工藝比較好的梯形截面。梯形截面對塑料熔體及流動阻力均不大，一般采用下面經(jīng)驗公式來確定截面尺寸。分流道截面形狀及尺寸如圖4.4所示。圖4.4分流道截面形狀凝料體積計算：分流道長度 L=2×18=36mm （4-7）分流道截面面積 A=（4+6）/2×5=25mm （4-8）凝料體積 ： q=25×360.9cm （4-9）

17、4.2.4分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗公式=1686.39S （4-10）在之間，剪切速率校核合格。式中 q=q分+q=0.9+15.35×2=31.6cm R=0.27cm （4-11）式中 A梯形面積 c梯形周長4.3澆口的設(shè)計4.3.1澆口類型及位置的確定本模具采用側(cè)澆口，澆口開在型腔上。 對中小型塑件，側(cè)澆口的典型尺寸為深度0.53mm，寬1.55mm，澆口臺階0.52.0mm。對于大型塑件，深2.04mm，寬7.010mm，澆口臺階2.03.0mm綜上得側(cè)澆口尺寸： 深度 h=3mm 寬度 w=2mm 長度 l=2mm4.3.2澆口剪切速率的校核由矩形澆口的經(jīng)驗公式得： =1

18、.023×10 S （4-12）在1010 S之間，剪切速率校核合格。4.4冷料穴設(shè)計冷料穴一般開在主流道對面的推板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其目的一是為了貯存剛流入模具的部分冷料，利于成型；二是為了有利于脫模，使塑件保留在動模一側(cè)。冷料穴有6種形式，本設(shè)計采用最常用的端部為球頭的拉料桿。其標稱直徑與主流道大端直徑略小一些，本模具冷料穴直徑取為20mm，深度大約為直徑的3/4倍，本模具冷料穴深度為3mm。詳見下圖4.5。圖4.5 冷料穴沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第5章 成型尺寸的計算 第5章 成型尺寸的計算5.1成型零件鋼材的選用材料選擇，通過查手冊，并且根據(jù)塑料種類，尺寸精

19、度（取MT4），生產(chǎn)批量等。選用材料為3Cr2Mo。5.2成型零件的固定形式本模具中的成型零件均采用臺肩固定，底面用支撐板或座板壓緊。5.3成型零件工作尺寸計算PP材料的收縮率為1.0%2.5%，且制件精度為MT4。本部分尺寸計算公式參考教材塑性成形工藝與模具設(shè)計 。由上述可知Smax=2.5%，Smin=1.0%， =1.75% （5-1） 5.3.1型腔徑向尺寸 參看塑件圖，知， 根據(jù)公式 （5-2）其中x修正系數(shù)，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取x=0.75 制造公差，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取=故 5.3.2型腔深度尺寸參看塑件圖，知，根據(jù)公式 （5-3）其中x修

20、正系數(shù)，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取x=2/3 制造公差，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取= 故 5.3.3型芯徑向尺寸參看塑件圖，知， 根據(jù)公式 （5-4） 其中x修正系數(shù)，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取x=0.75 制造公差，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取= 故 5.3.4型芯高度尺寸參看塑件圖，知根據(jù)公式 （5-5）其中x修正系數(shù)，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取x=2/3 制造公差，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取= 故 5.3.5小型芯徑向尺寸參看塑件圖，知根據(jù)公式 （5-6）其中x修正系數(shù)，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小

21、故取x=0.75 制造公差，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取= 故 5.3.6中心距尺寸參看塑件圖，知根據(jù)公式 （5-7）其中 制造公差，由于塑件精度為MT4，且塑件尺寸較小故取= 故 沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第6章 推出機構(gòu)的設(shè)計第6章 推出機構(gòu)的設(shè)計6.1脫模推出機構(gòu)的設(shè)計原則塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設(shè)計脫模推出機構(gòu)時應(yīng)遵循以下原則：（1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。（2）保證塑件不因推出而變形損壞。（3）機構(gòu)簡單、動作可靠。（4）良好的塑件外觀。（5）合模時的準確復(fù)位6.2塑件的

22、推出方式推板推出是一種基本的、也是一種最常用的塑件推出方式。本設(shè)計即采用推板推出，推板與型芯按H7/h6配合。6.3塑件的推出機構(gòu)本設(shè)計采用的是推板，如下圖6.1所示。推板在塑件的整個周邊端面上進行推出，因此，作用面積大，推出力大而均勻，運動平穩(wěn)，并且在塑件上無推出痕跡。圖6.1 推板結(jié)構(gòu)6.4脫模力的計算根據(jù)經(jīng)驗公式 有斜度薄壁矩形塑件脫模力計算：=8785.5N （6-1）式中：脫模力塑料的平均收縮率，=1.75% E 塑件的拉伸彈性模量（Mpa），查中國模具工程大典塑料與橡膠模具設(shè)計表2.6-1得E=1.6-1.7Gpa,取E=1.6Gpa 塑料的泊松比，查表2.6-1 =0.43f制品

23、與鋼材的靜摩擦系數(shù)，查表2.6-1 f=0.49-0.50，取0.50t制品壁厚 t=2型芯的脫模斜度 = h型芯脫模方向高度 h=23mm 脫模斜度修正系數(shù) =0.4866.5頂桿強度校核=3571.34<=39300 （6-2）式中：Ft脫模力 A頂桿的截面積 A=1.23 cm2頂桿應(yīng)力（）；頂桿鋼材的屈服極限強度（），查得T8A的=39300。故頂桿強度合格。6.6推板厚度校核h=16.04mm （6-3）式中：h推板厚度（mm） 兩頂桿作用在推板長度方向的距離（mm）=156mm B推板寬度（mm） B=200mm脫模力（N） =2×8785.5N=17571NE推板

24、材料彈性模量 E=Mpa推板中心許用變形量 = ，設(shè)制品精度等級為5級，查表得 =0.60，故=0.06mm由于推板厚度H=2016.04mm故推板厚度合格。沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第7章 排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 第7章 排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計7.1排氣系統(tǒng)設(shè)計該套模具是屬中小型模具，排氣量很小，而且本套模具的頂出方式為推板頂出，推板與大型芯采用間隙配合，且每個大型芯都有6個小型芯與其配合，利用配合間隙就能達到排氣效果。因此本套模具不單獨設(shè)計排氣槽。 7.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單計算，在單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度

25、設(shè)為50 。7.2.1冷卻水的體積流量一次注射的體積V=V主+V分+2×V件=34.93cm2 （7-1）則質(zhì)量為m=×V=0.9×34.93=31.437g （7-2）注射時間為：3s 保壓時間為：10s 冷卻時間為：20s 脫模時間為：7s則注射周期為40s 所以一小時注射次數(shù)為90次，則產(chǎn)量2.83kg/h冷卻水的體積流量： q=0.01329m/min （7-3）式中:單位時間（一小時）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg），即31.437×90=2.83Kg；單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量，PP材料為590冷卻水的密度（1000）；冷卻水的比熱容（

26、4.187/（·）；t冷卻水出口溫度（25）；冷卻水入口溫度（20），注意：t與之差不宜過大，最大不應(yīng)超過5。7.2.2冷卻管道直徑為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=10mm。7.2.3冷卻水在管道內(nèi)的流速由式 v=2.82m/s （7-4）大于最低流速1.32 ，達到湍流狀態(tài)，所選直徑合理。7.2.4冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)h= （7-5）=33626.70114kJ/（）式中：f與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù) 查表2.8-5在25的情況下f=6.48； 冷卻水在2025的密度 = ；7.2.5冷卻管道的總傳熱面積A=0.018056m （7-6）其中：模具工作溫度為50 模具

27、溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差7.2.6模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水道管的孔數(shù)n n= =2.87m （7-7） 由于水道穿過模具的長度方向所以3條水道就滿足了冷卻要求，但是為了冷卻的均勻開設(shè)4條水道。沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第8章 注塑機的校核第8章 注射機校核8.1注射機有關(guān)參數(shù)的校核8.1.1注射壓力的校核kp0=1.3×100Mpa=130Mpa，而注射機的注射壓力Pe=140Mpa，注射壓力校核合格。式中注射壓力安全系數(shù)，一般取1.251.4，此處取1.3； 塑件成型所需壓力，PP的成型壓力為70100，此處取100。8.1.2鎖模力校核=154.49KN,而F=450KN

28、，鎖模力校核合格。8.2注射機安裝參數(shù)的校核8.2.1模具長寬尺寸校核注射機拉桿內(nèi)向距為310×210mm，而模具的長寬尺寸為200×200mm。校核合格。8.2.2模具厚度校核 從表2.1查得注射機最大模具厚度為240mm，最小模具厚度為100mm，而從裝配圖得知，本模具的厚度為217mm，在最大模具厚度和最小模具厚度之間。校核合格。8.2.3移模行程校核 通過計算本模具所需要的移模行程為55mm。從表2.1查得注射機最大移模行程為180mm。校核合格。沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書 第9章 定模板加工工藝規(guī)程第9章 定模板加工工藝規(guī)程圖9.1 定模板凹模板外形尺寸為200×200×45，材料為3Cr2Mo。加工工藝如下表。表9-1 定模板加工工藝工序工種工序內(nèi)容設(shè)備1下料下鍛料，205×205×45，材料3Cr2Mo2