鄭燦煌 螺旋槳塑件課程設(shè)計說明書

1、集美大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計塑料模具設(shè)計院 系：機(jī)械與能源工程學(xué)院專 業(yè)：材料成型及控制工程姓 名：鄭燦煌學(xué) 號：2010717049指導(dǎo)教師：評 分：日 期： 2014.1.3摘要本次課程設(shè)計的主要任務(wù)是塑料注射模具的設(shè)計，通過此次設(shè)計，使我對輪輻式澆口單分型面模具的設(shè)計有了較深刻的認(rèn)識；同時，在設(shè)計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、側(cè)抽機(jī)構(gòu)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。本文主要從實(shí)用型、簡單型的角度出發(fā)進(jìn)行注射模設(shè)計。此注射模在設(shè)計上滿足其性能要

2、求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，力求其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低、生產(chǎn)效率好和操作維修方便等。本文設(shè)計的是單分型面注射模，這是注射模中最常用的一種。此模具對生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具的使用壽命提出了較高的要求，用于塑件表面質(zhì)量較高的生產(chǎn)中。本設(shè)計從模具的初步設(shè)計包括：（1）明確設(shè)計任務(wù)，收集有關(guān)資料；（2）注射工藝分析及工藝方案制定；（3）確定模塊尺寸（4）確定注射模類型及結(jié)構(gòu)形式（5）注射工藝計算及設(shè)計等各個方面展開設(shè)計計算的，在滿足設(shè)計要求的前提下，并且進(jìn)行優(yōu)化，使的各零件既滿足載荷要求，又使得其尺寸最小，所占空間也大大減少，并且節(jié)約大量制造成本，在使用過程中也真正體現(xiàn)了實(shí)用性.。目錄 設(shè)計

3、題目1一:塑件的工藝性分析21、塑件的原材料分析22、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析33 : 塑件的尺寸精度分析 34: 塑件表面質(zhì)量分析4二: 成型設(shè)備選擇與模塑工藝規(guī)程編制4 1:計算塑件的體積42: 注塑機(jī)的初步選擇43: 塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定54: 填寫模塑工藝卡6三: 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計71: 分型面的選擇72: 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列83: 澆注系統(tǒng)的設(shè)計84: 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定95: 推件方式的選擇11四: 注射模設(shè)計尺寸計算121: 成型零件尺寸計算133: 模板尺寸設(shè)計14五: 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計141、動模模鑲件的冷卻152、定模鑲件的冷卻16六:注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核17七:

4、模具零件的配合關(guān)系17模具的工作原理及特點(diǎn)18 設(shè)計小結(jié)19參考文獻(xiàn)20.前言隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的高速發(fā)展，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”。可見模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)

5、的首要任務(wù)。在工業(yè)產(chǎn)品中，一個設(shè)計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計成卡裝結(jié)構(gòu)，所帶來的效果是明顯的，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已經(jīng)很廣泛的采用。它在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。注塑模具與其它機(jī)械行業(yè)想比，有以下三個特點(diǎn)：第一，模具不能像其它機(jī)械那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在機(jī)電市場上買到。模具制造不可能形

6、成批量生產(chǎn)，即模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，重復(fù)加工的可能性越小。因此，模具的制造成本較高。第二，因?yàn)樽⑺苣＞呤菫楫a(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價格等因素之外，很重要的一點(diǎn)就是需要盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊定訂制的模具來說，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，其加工過程集中了機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應(yīng)多工種的要求，這種技術(shù)工人對模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述，模具制造存在成本高，要求制造周期短，技術(shù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，目前，

7、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機(jī)的應(yīng)用，這些問題得到了很大的改善。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主(約占整個模具周期的l/3)，不僅效率低，且工人勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。國外在模具生產(chǎn)中，計算機(jī)輔助設(shè)計與輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)已得到十分成功的應(yīng)用。三維造型和型腔的數(shù)控加工都是由計算機(jī)輔助軟件完成的，它大幅度的縮短了模具的生產(chǎn)周期，提高工作

8、效率。德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家在模具設(shè)計制造領(lǐng)域仍處于國際領(lǐng)先水平，他們的一些先進(jìn)的模具方面的技術(shù)被許多發(fā)展中國家，甚至是其它發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)采用。亞洲以日本和韓國模具技術(shù)水平最高，其它國家與之還有較大的差距，不過他們也正在以驚人的速度發(fā)展著，國家之間的交流會使之發(fā)展更快。本課題是關(guān)于塑料玩具螺旋槳的注塑模具設(shè)計。要求運(yùn)用所學(xué)知識,能很好的對注塑模具進(jìn)行設(shè)計.達(dá)到熟練的掌握注塑模具的設(shè)計知識,并能對注塑模具設(shè)計有更高層次的認(rèn)識的目的。該課題的設(shè)計要求通過基于現(xiàn)代CAD技術(shù)的注塑模設(shè)計,在設(shè)計過程中掌握模具設(shè)計的一般規(guī)律,對于運(yùn)用現(xiàn)代CAD技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計進(jìn)行研究和應(yīng)用,完成塑料玩具螺旋槳注

9、塑模具設(shè)計. 所設(shè)計塑料玩具螺旋槳模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質(zhì)量要求,使用時安全可靠,便于維修,在注塑成型時要有較短的成型周期,成型后有較長的使用壽命,具有合理的模具制造工藝性.選擇注塑模型腔進(jìn)行加工分析,用數(shù)控加工進(jìn)行編程加工。本課題要解決的主要問題是玩具螺旋槳注塑模具工藝方案的擬定和玩具螺旋槳注塑模具的設(shè)計。注塑模具設(shè)計總體思路如圖1-1所示設(shè)計前的準(zhǔn)備確定成形工藝選擇成形設(shè)備擬定總體結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計計算、繪制總圖及零件圖1.準(zhǔn)備設(shè)計所需的技術(shù)資料2.了解塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.了解塑料的成形性能，計算塑件的重量和體積2.選擇成形設(shè)備、了解設(shè)備的性能、規(guī)格、特點(diǎn)1.確定模具結(jié)構(gòu)形式2.確定模具的主要

10、結(jié)構(gòu)3.繪制模具結(jié)構(gòu)草圖1.成形零件的設(shè)計及尺寸計算2.結(jié)構(gòu)件的設(shè)計及尺寸確定3.結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、模具安裝尺寸的校核4.繪制總圖及零件圖圖1-1模具設(shè)計思路圖本課題要達(dá)到的預(yù)期效果：a. 外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷； b.結(jié)構(gòu)合理；c.鑲拼簡單，加工簡便； d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。零件名稱:玩具螺旋槳生產(chǎn)批量:中小批量材料:丙烯腈 丁二烯 苯乙烯(ABS)未注公差按MT3級精度塑件工程圖和三維圖（圖一）： 一、 材料分析ABS樹脂是具有較高沖擊韌性和力學(xué)強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，乃化學(xué)性及電性能良好，線性結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型，使用溫度小于70，穩(wěn)定性比較好，機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性，但耐熱性

11、較差，吸水性較大，成型性能很好，成型前原料要干燥，引用范圍廣泛，如電器外殼，汽車儀表盤，日用品，齒輪，凸輪，泵葉輪等。密度為1.021.05，熔點(diǎn)130-160ABS選用注射機(jī)類型螺桿式；螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）3060；噴嘴形式直通式；噴嘴溫度/180190；模具溫度/5080；料筒溫度/前段 200210中段 210230； 注射壓力/MPa7090；后段 180200保壓力/MPa5070；注射時間/s35；保壓時間/s 1530；冷卻時間/s1530；成型周期/s4070。二、工藝性分析1） 該塑料件材料為ABS，收縮率為0.30.8%，生產(chǎn)批量為10萬件。2） 該塑料件尺寸較小，一般精

12、度等級，為了便于設(shè)計模具，把制件做成如圖1所示，達(dá)到制件要求。3） 為了滿足制品的要求采用側(cè)澆口。4） 為了方便加工和熱處理，型腔與型芯采用整體式結(jié)構(gòu)。三、確定型腔數(shù)目根據(jù)塑料件的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用一模兩件。按照圖1所示尺寸近似計算：塑料件體積：Vs1.18cm3塑料ABS的密度為1.021.05g/cm3單件塑料件重量：m=1.18×1.05=1.17 g四、型腔、型芯工作部位尺寸確定查表6-4ABS收縮率為0.30.8%。平均收縮率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%型腔徑向尺寸： Lm =Ls+ LsScp%-3/4 Ls塑料件外型徑向基本尺寸的最大尺寸(mm

13、)塑料件公差(mm)z模具制造公差，取1/35 Lm1 =Ls+ LsScp%-3/4 =5+5×0.55%-3/4×0.34 =5.30 R3 Lm2 =Ls+ LsScp%-3/4 =3+3×0.55%-3/4×0.32 =3.02 15 Lm3 =Ls+ LsScp%-3/4 =15+15×0.55%-3/4×0.20=15.90 SR5.4 Lm3 =Ls+ LsScp%-3/4 =5.4+5.4×0.55%-3/4×0.32=5.45 MM 型腔深度尺寸：Hm =Hs+ HsScp%-2/3 Hs塑料件外

14、型高度基本尺寸的最大尺寸(mm) 2.4Hm =Hs+ HsScp%-2/3 =2.4+2.4×0.55%-2/3×0.32=2.54 型芯高度尺寸：hm =hs+ hsScp%+2/3 hs塑料件內(nèi)型高度基本尺寸的最小尺寸(mm) SR4.5hm =hs+ hsScp%+2/3 =4.5+4.5×0.55%+2/3×0.32=4.75五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計1) 確定分型面的位置根據(jù)塑料件圖1分析可知，分型面應(yīng)選在截面最大處及葉片處。 2) 確定澆口形式及位置為了提高制件的表面質(zhì)量，采用側(cè)澆口，澆口尺寸與位置如圖2所示。 側(cè)澆口可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算a1=(0.

15、140.20)a1=(0.140.20)0.5mmd澆口直徑(mm)塑料件在澆口處的壁厚(mm)A型腔表面積(mm2)3) 主流道的形狀及尺寸主流道設(shè)計成圓錐型，其錐角為2º6º，內(nèi)壁粗糙度為Ra取0.4µm.六、選用模架1) 型腔強(qiáng)度和剛度的計算型腔、型芯均采用整體式，因此型腔強(qiáng)度和剛度按整體式來計算。由于計算較麻煩，可參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。2) 初選注射機(jī) 注射量 該塑料件單件重為m1.17 g澆注系統(tǒng)重量的計算可根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 Vj0.214cm3粗略計算澆注系統(tǒng)的重量：mjVj×=0.214×1.05=0.225g總體

16、積： V塑件=1.17+0.225=1.395cm3總重量： M=1.395×1.05=1.46g滿足注射量 V機(jī) V塑件/0.80 V塑件/0.80=1.46/0.80=1.825cm3V機(jī)額定注射量(cm3)；V塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和(cm3)。 注射壓力 P注P成型查表6-5ABS塑料成型時的注射壓力P成型=7090 鎖模力 P鎖模力PFP-塑料成型時型腔壓力，ABS塑料成型時型腔壓力為30Mpa； F-澆注系統(tǒng)和塑料件在分型面上的投影面積和（mm2）。PF=30×3.14×20=37680N=37.68KN根據(jù)以上分析、計算，查表6-24初選注射機(jī)型

17、號為：XSZ30。注射機(jī)XSZ30有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：最大開合模行程S 160mm模具最大厚度 180mm模具最小厚度 60mm噴嘴圓弧半徑 12mm噴嘴孔直徑 2mm動定模板固定板尺寸 250mm×280mm 3)選標(biāo)準(zhǔn)模架根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查表 選用：MB FUTABA Type SC GB/T12556.1-1990定模板厚度： A=30mm 動模板厚度： B=30mm墊塊厚度： C=60mm 模具厚度： H模=20+30+30+60+20=160mm模具外形尺寸為：180×190×160mm七、校核注射機(jī) 1

18、) 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核由于在初選注射機(jī)和選用標(biāo)準(zhǔn)模架時是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因數(shù)選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核，已符合所選用的注射機(jī)要求。2) 開模行程的校核 注射機(jī)最大開模行程S S2h件+h澆+(510)h件塑料制品高度(mm)；h澆澆注系統(tǒng)高度(mm)。2h件+h澆+(510)=2×5+45+(510)=6065mm故滿足要求。3) 模具在注射機(jī)上的安裝從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，所以所選用注射機(jī)規(guī)格滿足要求。八、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計1) 推件力的計算推件力 Ft=Ap(µcosa-sina)+qA1

19、A塑件包絡(luò)型芯的面積(mm2)；p塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×1071.2×107Pa；脫模斜度；q大氣壓力0.09Mpa；塑料件對鋼的摩檫系數(shù),約為0.10.3；A1制件垂直于脫模方向的投影面積(mm2)。A=4x3.14x4.52128 mm2Ft=128×1.0×107×(0.2×cos2°-sin2°)/106+0.09××202238N2) 確定頂出方式根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，故采用推桿推出。如圖3所示。頂桿3mm，選用GB/T4169.11984選用十根根3mm推桿，均勻地分

20、布在螺旋槳的五個葉片上。九、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計由于制品平均壁厚為2mm，制品尺寸較小，確定隨模具冷卻。故設(shè)冷卻系統(tǒng)，動定模同時設(shè)有冷去系統(tǒng)，如下圖4十一、排氣系統(tǒng)的設(shè)計由于制品尺寸較大，利用分型面間隙排氣。十二、模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用1) 內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)倪x用 4×M10 四個用于緊固下模座板、墊塊和型芯固定板。所以上模座板的四個螺釘選用M10×85 GB/T70.1-2000。材料均選用45。如圖5所示。 8×M6 主要用于緊固推桿固定板與墊板。這四個螺釘選用M8×16 GB/T70.1-2000。另外四個用于緊固冷卻水道的橡膠圈M6x16 GB/T70.1-2000；材料選用45。如圖6所示 4×M10 主要用于緊固墊圈與澆口套。這四個螺釘選用M5×10 GB/T70.1-2000。材料選用45。如圖7所示。2) 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 導(dǎo)柱、導(dǎo)套主要