小油壺蓋注塑模設(shè)計(jì)說明書

1、注塑模具課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級：材料111班 姓 名：辛明明 學(xué) 號：201106094 指導(dǎo)老師：李麗華 日 期:設(shè)計(jì)任務(wù)書塑件名稱：小油壺蓋 塑件材料：ABS 中小產(chǎn)量 未注圓角R3塑件簡圖： 在設(shè)計(jì)之前，學(xué)生已具備機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測量、機(jī)械原理及零件、模具材料及熱處理、模具制造工藝、塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)等方面必要的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，并已通過金工和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。做過注射成型實(shí)驗(yàn)：韌步了解塑料的成型工藝和生產(chǎn)過程，熟悉多種塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： (1)獨(dú)立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。 (2)合理地選擇模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件圖的技術(shù)要求，提出模具

2、結(jié)構(gòu)方案，并使之結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。必要時(shí)可根據(jù)模具設(shè)計(jì)和制造的要求提出修改塑件圖紙的意見，但必須征得設(shè)計(jì)者或用戶同意后方可實(shí)施。(3)正確地確定模具成型零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及其技術(shù)要求。(4)所設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造工藝性良好，造價(jià)便宜。(5)充分利用塑料成型優(yōu)良的特點(diǎn)，盡量減少后加工。 (6)設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)能高效、優(yōu)質(zhì)、安全可靠地生產(chǎn)，且模具使用壽命長。目錄第1章塑件成型工藝性分析1.1塑件結(jié)構(gòu)特征分析 41.2ABS塑料的性能分析 41.3成型工藝過程及參數(shù) 41.4塑件分型面位置的分析和確定 51.5塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定5第2章 注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核2.1注射量的

3、計(jì)算 72.2選擇注射機(jī) 72.3注射機(jī)參數(shù)的校核 7第3章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算3.1主流道的設(shè)計(jì) 83.2分流道的設(shè)計(jì) 83.3澆口的設(shè)計(jì) 93.4冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì)9第4章成型零件設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 104.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 104.3成型零件鋼材的選用 104.4推出方式的確定 104.4模架的選取 11第5章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1冷卻介質(zhì) 125.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 12設(shè)計(jì)總結(jié) 14第1章 塑件成型工藝性分析1.1塑件結(jié)構(gòu)特征分析1.1.1外形尺寸：該塑件壁厚為3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型。1.1.2精

4、度等級：未注尺寸按等級公差MT7計(jì)算，并對尺寸按入體原則標(biāo)注。1.1.3脫模斜度：凸、凹模斜度均取1.2ABS塑料的性能分析1.2.1優(yōu)點(diǎn):（1）綜合性能較好、沖擊強(qiáng)度較高、化學(xué)穩(wěn)定性、電性能良好。ABS塑膠制品。（2）與有機(jī)玻璃的熔接性良好、制成雙色塑件、且可表面鍍鉻、噴漆處理。（3）有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級別。（4）流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)、比PMMA、PC塑膠原料等好、柔韌性好。（5）ABS塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好 的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。（6）ABS樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和 烴類溶劑，

5、而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。1.2.2缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性比較差。ABS塑膠原料注塑工藝ABS的流動(dòng)性介于PS與PC之間，其流動(dòng)性與注射溫度和壓力都有關(guān)系，其中注射壓力的影響稍大，因此成型時(shí)常采用較高的注射壓力以降低熔體粘度，提高充模性能。塑料的處理ABS的吸水率大約為0.2%-0.8%，對于一般級別的ABS，加工前用烘箱以80-85烘2-4小時(shí)或用干燥料斗以80烘1-2小時(shí)。對于含PC組份的耐熱級ABS，烘干溫度適當(dāng)調(diào)高至100，具體烘干時(shí)間可用對空擠出來確定。1.2.3指標(biāo): 無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱?。密度為：1.051.18g/cm3收縮率：

6、0.4%0.9%彈性模量值為0.2Gpa泊松比為0.394吸濕性<1% 熔融溫度217-237。 熱分解溫度>250。1.3成型工藝過程及參數(shù)1.3.1注射成型過程：（1）成型前的準(zhǔn)備:對ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)。進(jìn)行干燥和預(yù)熱，控制水分在0.3%以下。（2）注射過程: 塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可分為沖模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。（3）塑件的后處理:塑件成型后要進(jìn)行退火處理。1.3.2注射成型的工藝參數(shù)注射機(jī)： 螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/(r.min-1): 3060； 料筒溫度（）：前段200210；中段

7、210230； 后段 180200；噴嘴溫度（）： 180190 直通式模具溫度（）： 5070； 注射壓力（MPa）：7090；保壓壓力（MPa）：5070；成型時(shí)間（s）： 注射時(shí)間35； 保壓時(shí)間1530； 冷卻時(shí)間1530； 成型周期4070；1.4塑件分型面位置的分析和確定通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開模取件的底平面上，其位置如下圖所示。1.5塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定1.5.1型腔數(shù)目的確定塑件結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)用途推測批量較大，故采用一模四腔結(jié)構(gòu)形式。1.5.2排列方式的確定考慮到塑件自動(dòng)脫螺紋，所以采用一模四腔，平衡布置，兩行兩列矩形排布。這樣模具尺

8、寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率較高，塑件成本較低。 第2章 注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核2.1注射量的計(jì)算：2.1.1塑件的體積：15.134cm32.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積：澆注系統(tǒng)的凝料可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算，一般取塑件體積的0.21倍。此次選取塑件體積的0.5倍。V澆=7.567cm3一次注入模具型腔熔料的總體積為:V總=(15.134+7.567)×4=90.804cm32.2選擇注射機(jī)：根據(jù)V總=90.804cm3，根據(jù)公式V公= V總/0.8=113.505cm3初步選擇額定注射量為125cm3的螺桿式注射機(jī)。型號為：XS-ZY-125理論注射容量/cm3125最大成型面積/

9、cm2320螺桿直徑/mm42最大開合模行程/mm300注射壓力/MPa120模具最大厚度/mm300注射行程/mm115模具最小厚度/mm200注射方式螺桿式噴嘴圓弧半徑/mm12鎖模力/kN900噴嘴孔直徑/mm42.3注射機(jī)參數(shù)的校核2.3.1鎖模力的校核： (nA1+Aj)Fn 878.99KN900KN 符合要求。2.3.2模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核:澆口套球面尺寸：澆口套內(nèi)主流道始端的球面必須比注射機(jī)噴嘴頭部球面半徑略大一些。取SR=14mm第3章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算3.1主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射噴嘴注射的熔體導(dǎo)入分流道或

10、型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開模是主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。3.1.1主流道的尺寸:（1）主流道的長度：小型模具應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中取50mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.51)mm=(4+1)mm=5mm（3）主流道大端直徑：8.5mm ,式中（4）主流道球面半徑：=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+(12)mm=(12+2)mm=14mm 。（5）球面配合高度：h3mm5mm，取h3mm。（6）主流道的平均半徑：3.1.

11、2主流道澆口套： 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為5357HRC。3.1.3主流道的凝料體積： 3.2分流道的設(shè)計(jì)3.2.1單邊分流道的長度：由于塑件較小，所以取單邊分流道的長度為L=40mm。3.2.2分流道的形狀與尺寸：常用分流道形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式，U形分流道加工較容易，且熱量損失與壓力損失均不大，所以選擇U形截

12、面。U形截面分流道的寬度b可在510mm內(nèi)選取，取b=6mm半徑R=0.5b=3mm，深度h=1.25R=3.75mm 斜角取10° 3.2.3凝料體積:分流道的長度=440=160mm 。分流道截面積=。凝料體積=160×18.822 =3011.523.2.3分流道在分型面上的布置形式：由于塑件在模具內(nèi)呈兩行兩列矩形分布，所以分流道采用平衡式輻射狀布置。3.2.4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迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不能太低，一般取Ra=1.6，這可增加外層料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱

13、層。 3.3澆口的設(shè)計(jì)此處采用側(cè)澆口。因?yàn)檫@類澆口加工和修整方便，應(yīng)用廣泛，普遍適用于塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性較強(qiáng)。由于澆口截面小，去除澆口較容易，且不留明顯痕接。澆口的長度l=0.82.0mm，取1.5mm。側(cè)澆口寬度和側(cè)澆口深度尺寸計(jì)算 mm h=（0.60.9）§=1.21.8mm 取1.6mm由于澆口體積較小，所以澆口凝料的體積忽略不計(jì)。 3.4冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì) 冷料穴一般設(shè)置在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。此次設(shè)計(jì)僅有主流道冷料穴。由于采用推件板推出機(jī)構(gòu)，故采用與球

14、頭形拉料桿匹配的冷料穴。 第4章成型零件設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算 4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。由材料的參數(shù)可知，ABS的收縮率為0.4%-0.9%，所以平均收縮率=0.75%塑件尺寸公差按照MT7級計(jì)算。查表得 公差=0.021mm 模具制造公差去塑件公差的1/3.凹模深度尺寸計(jì)算公式為: =cm4.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算凸模是成型制品的內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。本例設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凸模。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件包緊力較大，所以設(shè)在動(dòng)模部分。 模具的制造

15、公差為塑件公差的1/3凸模深度尺寸計(jì)算公式為: 公差=0.021mm =cm凸模徑向尺寸計(jì)算公式為: 公差=0.025mm =mm4.3成型零件鋼材的選用 根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20（美國牌號）。對于成型塑件內(nèi)螺紋的螺紋型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼Cr12MoV。4.4推出方式的確定根據(jù)塑件的成型特點(diǎn)，確定模具型腔在定模部分。模具的型芯在動(dòng)模部分。塑件成型開模后，塑件和型芯一起留在動(dòng)模一側(cè)。該塑件有螺紋

16、孔，螺紋部分是由螺紋型芯成型的，由于成型塑件的塑料有很好的彈性，可以采用強(qiáng)制脫模的方式，但需要較大的脫模力，故采用脫模板推出機(jī)構(gòu)。4.4模架的選取 根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計(jì)算出凹模嵌件所占的平面尺寸為158x158mm,又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置等，再同時(shí)參考小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式，可確定模架序號及結(jié)構(gòu)。4.4.1小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式：塑件在分型面上的投影寬度須滿足：；塑件在分型面上的投影長度須滿足：。式中，是推板寬度（mm）；是復(fù)位桿在長度方向的間距（mm）；是復(fù)位桿直徑（mm）。根據(jù)上式求得=158mm，=158mm。參照模具設(shè)計(jì)大典，可確定選用模

17、架序號為3號（），模架結(jié)構(gòu)為A4型。4.4.2模架各尺寸：A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為28mm，凹模嵌件深度35mm，又考慮在模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需要留出足夠的距離，故A板厚度取50mm。B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取50mm。C板（墊塊）尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（510）mm=28+16+20+（510）mm=6974mm，初步選定C為80mm。經(jīng)上述尺寸的計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定為模架序號為3號，板面為模架結(jié)構(gòu)形式為A4型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸為：。4.4.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的確定：該塑件的要求精度不算高，塑件形狀，型腔分布對稱，無明顯單邊注射傾

18、向，可采用模架本身所帶的導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，在動(dòng)模板、脫模板、定模板間使用4對導(dǎo)柱，導(dǎo)柱的長度要確保推件板推出塑件不脫落，在定模板與定模座板間采用2對導(dǎo)柱，保證了澆注系統(tǒng)凝料方便取出，定位精度高。導(dǎo)柱直徑d=25mm 推桿直徑d=10mm 推桿固定板厚20mm 導(dǎo)柱導(dǎo)套的形式第5章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1冷卻介質(zhì)本次設(shè)計(jì)的材料為ABS，查表得成型溫度為200-270，模具溫度為40-80，所以選用常溫水進(jìn)行冷卻。5.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算塑料制品的體積：。塑料制品的質(zhì)量 : 平均壁厚為2-4mm，所以水孔直徑可取1012mm，取10mm。5.2.1冷水的體積流量公式為： qv 冷卻介質(zhì)的體積流量，q 單位

19、時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，KJ/kg； c 冷卻水的比熱容J/（kg.k)； 冷卻介質(zhì)的密度，； 1 冷卻介質(zhì)的出口溫度，；取60 2 冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度，；取20M 單位時(shí)間(每小時(shí))內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，Kg/h； 設(shè)每分鐘兩次，得M = 2×60×0.073kg/min = 8.76kg/h查表得單位時(shí)間內(nèi)ABS在模具中釋放的熱量為q=4×105J/kg冷卻水的比熱容為：c=4.2×10³ J/（kg)冷卻水的密度：=1000kg/m3 =0.00045.2.2冷卻水在管道內(nèi)的流速V 公式10-161得：=0.51 m/s式中 V 冷卻介質(zhì)的流速，m/s； qv 冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/s；d 冷卻水管的直徑，mm。5.2.3冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 由表11-4 得，用插值法求的取 =10.25。 = = 3716.3W/(m2·K) 式中 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)； 冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，kg/m3； v 冷卻介質(zhì)在圓管中的流速，m/s； d 冷卻水管的直徑，m。5.2.4冷卻水管總傳熱面積：A= 0.013m2 式中 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)，W/(m2·K)m 模具成型表面溫度， 。 w冷卻水的平均溫度，。5.2.5冷卻管道總長度:由