注塑模具課程說(shuō)明書(shū)

1、注塑模具課程設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)題目：聚苯乙烯（PS）針線盒殼體注塑模設(shè)計(jì)專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化模具設(shè)計(jì)方向班 級(jí)：機(jī)模091姓 名：齊 非摘 要 隨著中國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，中國(guó)的模具制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。而注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料的成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是針線盒殼體的注塑模具設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較，最終設(shè)計(jì)出一整套模具。本設(shè)計(jì)利用了UG軟件對(duì)塑件進(jìn)行了實(shí)體造型，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)，模具成型部分的結(jié)構(gòu)，頂出系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核。如此設(shè)計(jì)出

2、的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合。針對(duì)針線盒殼體的具體結(jié)構(gòu)，該模具設(shè)計(jì)為三板模點(diǎn)澆口的形式。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)鞏固了專業(yè)知識(shí)，熟識(shí)了相關(guān)軟件的運(yùn)用，拓寬了視野，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)了一定的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；注塑成型；針線盒殼體目 錄第一章 塑件分析.11.1塑件描述及設(shè)計(jì)要求.11.2塑件批量.11.3塑件體積和質(zhì)量計(jì)算.2第二章 注塑機(jī)的確定.2第三章 模具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算.43.1凹模工作尺寸計(jì)算.43.2凸模工作尺寸計(jì)算.5第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).54.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).54.2模具工作過(guò)程描述6第五章 注塑機(jī)參數(shù)校核.135.1最大注塑量校核.135.2鎖模力校核.1

3、35.3模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核.145.4開(kāi)模行程校核.145.5型腔壁厚、底板厚度校核.145.6模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì).15參考文獻(xiàn).17致謝.17第一章 塑件分析1.1 塑件描述及設(shè)計(jì)要求 圖1.1 圖1.2如圖所示為塑件的三維立體圖和二維工程圖。該產(chǎn)品是用于裝放針線的日常用品，因此該塑件要具有透光性、熱穩(wěn)定性、電絕緣性等特性。固本次設(shè)計(jì)選取的材料聚苯乙烯PS。1.1.1 塑件的分析 外形尺寸 該塑件壁厚為1mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不長(zhǎng)，適合于注射成型。 精度等級(jí) 該產(chǎn)品沒(méi)有特殊的表面要求和配合要求，屬于一般精度，選定公差等級(jí)為MT6。 脫模斜度 PS屬于非晶體材料，常用

4、成型收縮率為0.5%，選擇該塑件上型芯和型腔的統(tǒng)一脫模斜度為2°。1.1.2 PS的性能分析（1）.使用性能：聚苯乙烯（PS）是透明的、非晶體材料。具有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、透光性（透光率為88%-92%），電絕緣性（是目前最理想的高頻絕緣材料）以及很微小的吸濕傾向。能夠抵抗水、稀釋的無(wú)機(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。(2).成型性能PS的流動(dòng)性能極好，成型加工容易。易著色，裝飾性能好。典型的PS收縮率在0.4%-0.7%之間，常用收縮率為0.5%。PS質(zhì)地硬而脆，塑件由于內(nèi)應(yīng)力而易開(kāi)裂。它的耐熱性低，只能在不高的溫度下使用，易老化。PS性脆易開(kāi)

5、裂，設(shè)計(jì)恰當(dāng)合理的頂出脫模結(jié)構(gòu)，防止因頂出力過(guò)大或不均勻而導(dǎo)致制品開(kāi)裂。PS有很微小的吸濕傾向，通常不需要干燥處理。如果需要干燥處理，建議干燥條件為80、2-3小時(shí)。1.2 塑件批量該產(chǎn)品市場(chǎng)需求量大，為大批量生產(chǎn)。由于該塑件要求批量大，所以模具采用一模四腔結(jié)構(gòu)。1.3 塑件體積和質(zhì)量計(jì)算 塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖，近似計(jì)算塑件體積V=14.8cm³，查手冊(cè)聚苯乙烯密度=1.05g/cm²，故塑件質(zhì)量m=4×V=61.78g。第二章 注塑機(jī)的確定2.1 由公稱注塑量選定注塑機(jī) 塑件的總體積為，總質(zhì)量為61.78g；流道凝料 (流道凝料的體積是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)手冊(cè)查的來(lái)

6、估算，塑件越大，則比例可取的越小)固凝料體積為：，實(shí)際注塑量為: 。根據(jù)實(shí)際注塑量應(yīng)小于注塑機(jī)額定注塑量的80%來(lái)計(jì)算：注塑機(jī)的公稱注塑量應(yīng)為。2.2 由鎖模力選注塑機(jī)鎖模力F脹型力80%脹型力=制品投影面積A型腔壓強(qiáng)P=421.6KN鎖模力F=421.680%=527KN根據(jù)注射量和鎖模力的計(jì)算可初步選用的注射機(jī)為:SZ-630/3500型螺桿式注塑機(jī)，該注塑機(jī)的參數(shù)如下表2.1所示： 理論注射量634拉桿內(nèi)間距545485螺桿直徑58最大模具厚度500注射壓力3500最小模具厚度250鎖模力3500噴嘴球半徑SR18開(kāi)模行程490噴嘴口孔徑3第三章 模具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算3.1凹模工作尺寸計(jì)算本

7、設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出PS的成型收縮率為0.5%，模具的制造公差取z=/3。凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模深度有關(guān)，其厚度參考文獻(xiàn)1表6-1,。由于本產(chǎn)品型腔深度為51.8（50），所以取鑲件鋼厚B（各型腔之間的鋼厚）=A（型腔至內(nèi)模鑲件邊之間的鋼厚）=40mm。根據(jù)型腔布局，初步估算工件長(zhǎng)寬為310×310。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，確定為大型模具。動(dòng)模板、定模板的長(zhǎng)、寬尺寸在內(nèi)模鑲件長(zhǎng)寬基礎(chǔ)上加120mm,然后取模架的標(biāo)準(zhǔn)值為450mm×500mm。型腔內(nèi)型尺寸：= = 型腔深度尺寸：= = 、

8、凹模厚度的計(jì)算 凹模厚度與制品及制品在分型面上的投影面積有關(guān)。根據(jù)UG計(jì)算的投影面積S=38.61cm²<200 cm²,參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)值取凹模厚度A=70cm。在此基礎(chǔ)上加30mm，確定定模板厚度為100mm。3.2凸模工作尺寸計(jì)算參考文獻(xiàn)1圖6-34，凸模厚度B=型腔深度+封料尺寸+鋼厚=2.5+10+14=26.5mm。由于模架尺寸為450mm×500mm，參考文獻(xiàn)1表6-2，選定凸模鑲件厚度為30mm。在此基礎(chǔ)上加上40mm，確定動(dòng)模厚度為70mm。型芯外形尺寸：= = 型芯深度尺寸：= = 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1 分型面的確

9、定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)工藝性及精度，嵌件的位置塑件的推出，排氣等多種因素的影響。固在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合考慮，一般分型面選擇遵循以下一些原則：1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；2) 有利于脫模盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模側(cè)；3) 保證塑件的精度要求，表面質(zhì)量要求；4) 方便模具制造；5) 分型面選擇有利于排氣。除了上述原則外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小以避免接近或超過(guò)所選用注射機(jī)最大注射面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。如圖4.1所示： 圖4.14.1.2 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì)針線盒殼體的設(shè)計(jì)為一模四腔，為了保證產(chǎn)品外觀完整性，經(jīng)過(guò)分析決

10、定將澆口位置設(shè)在針線盒殼體底部面處，并在此處設(shè)置點(diǎn)澆口，從此進(jìn)行澆注。在注塑模具中，澆注程序一般由主流道，分流道，澆口，冷料穴組成。主流道的澆口套的結(jié)構(gòu)。使用注射機(jī)時(shí)定位孔直徑為125mm與澆口套下部尺寸相差較大，所以選用定位圈與澆口套分離的結(jié)構(gòu) 。SZ-630/3500注射機(jī)的注射部分噴嘴球頭半徑為18mm,噴嘴直徑為3mm 澆口套的設(shè)計(jì)如圖4.2所示 圖4.2澆口套的材料選HPM1碳素工具鋼淬火處理HRC37-43 定位圈的設(shè)計(jì)定位圈的外徑取170mm厚度取15mm. 定位圈的材料選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼不需要熱處理。 圖4.3 定位環(huán)4.1.3 主流道設(shè)計(jì)方式主流道一般位于模具中心線上，它與注

11、射機(jī)噴嘴的軸線相重合，主流道的大小直接影響熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。連接座模具的主流道呈錐形，由澆口套內(nèi)錐孔形成。主流道尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得SZ-630/3500型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下: 噴嘴前端孔徑d0=3mm 噴嘴前端球面半徑R0=18mm 為了使凝料能順利拔出主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑d。D=d+(0.51)mm=3+0.5=3.5mm 主流道的半錐角通常為1°2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流卷入空氣;過(guò)小的錐角使凝料脫模困難還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大此處的錐角選用2°,經(jīng)換算得主流道大端直徑D=9.7mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道可在主流道出

12、料端設(shè)計(jì)半徑2mm的圓弧過(guò)渡。4.1.4 分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與交口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此分流到設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過(guò)程中壓力盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔，且流動(dòng)阻力小，降溫少，并且能將熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。對(duì)于棉簽盒模具從壓力損失方面考慮，分流道截面采用半圓形設(shè)計(jì)，設(shè)在定模板和拉料板之間。主分流道的形狀及尺寸對(duì)于三板模，為了便于加工及凝料脫落，分流道設(shè)置在A板和拉料板之間。分流道盡可能的短，且少?gòu)澱?，便于注射成型過(guò)程中最

13、經(jīng)濟(jì)地使用原料和注塑機(jī)的能耗，減少壓力損失和熱量損失。蔣飛流道設(shè)計(jì)成直的，加上冷料穴總長(zhǎng)為179mm。分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外側(cè)塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度并不要求很低，一般取左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。分流道的布置形式分流道在分型面上的不知與前面所訴型腔排列密切相關(guān)，有多重不同的布置形式，應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列接湊，縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)澆口的成型要求

14、及型腔的排列方式，選用點(diǎn)澆口較為合適。點(diǎn)澆口一般開(kāi)設(shè)在模具的A板頂面上，從制品的頂部進(jìn)料。點(diǎn)澆口的截面形狀為圓形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修正，在制品的外表面留有很小的澆口痕跡，因?yàn)樵撝萍笸庥^質(zhì)量，又是中小型制品的一模四腔結(jié)構(gòu)，所以可以采用點(diǎn)澆口。 在點(diǎn)澆口的三個(gè)尺寸中，以澆口的高度Y最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時(shí)間和型腔內(nèi)熔體的補(bǔ)縮程度。澆口寬度X的大小對(duì)熔體的體積流量的直接的影響，澆口長(zhǎng)度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的條件下以短為好一般選L為0.50.8mm。 對(duì)于中小型制品側(cè)澆口高度Y=0.6mm，澆口寬度X=2mm，長(zhǎng)度L=0.6mm。冷料穴與拉料釘?shù)脑O(shè)計(jì) 在完成一次注

15、塑循環(huán)的間隔，考慮到注射劑噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注塑機(jī)料筒以內(nèi)約10-25mm的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這是才打到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料流動(dòng)性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對(duì)較冷的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)已接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)和型腔，把這一用來(lái)容乃注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴成為冷料穴。冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其直徑與主流道打斷直徑相同或略大一些，深度約為5-6mm。本模具中冷料穴的具體位置和形狀如圖所示：圖4.4 冷料穴對(duì)于依靠推推板脫模的模

16、具常用塔形拉料釘，工作時(shí)將一級(jí)分流道于二級(jí)分流道交界處將凝料拉出型腔口套。拉料釘固定在面板上其形狀如圖所示： 圖4.5 凝料4.1.5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時(shí)，都有一個(gè)唯一的準(zhǔn)確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過(guò)程中承受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 4.1.6 復(fù)位桿復(fù)位零件，為了使推出元件合模后能回到原來(lái)的位置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，推出機(jī)構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧，對(duì)于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮，選用復(fù)位桿推出機(jī)構(gòu)。 推出機(jī)構(gòu)針

17、對(duì)針線盒殼體，其內(nèi)部有一高出的平的凸臺(tái)，為保證制品平衡推出，選用推桿推出。推桿的截面大部分為圓形，不用設(shè)置止轉(zhuǎn)，制造、修配方便，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活，推桿損壞也便于更換，因此選用推桿推出。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用水冷的方式進(jìn)行冷卻，即在模具型腔周?chē)O(shè)冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需模溫。根據(jù)塑料制品的形狀及其所需冷卻溫度的要求，結(jié)合冷卻裝置的設(shè)計(jì)要求，對(duì)冷卻水道的布局進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，由于材料收縮率較大，應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置冷卻水道，可抑制收縮，防止變形，塑件屬薄壁塑件，水道開(kāi)設(shè)在型腔上，可采用豎向排列。由于塑件屬于深型腔件，這里

18、選用型腔冷卻水路，能較好地對(duì)制件進(jìn)行冷卻。當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面最好距離相當(dāng)，但當(dāng)壁厚不均勻時(shí)，厚處冷卻水道到型腔表面的距離則應(yīng)近一些，間距也可以適當(dāng)減小些，一般水道孔邊至型腔表面距離為10-15mm。4.2模具工作過(guò)程（動(dòng)作原理）描述 圖4.6第五章 注塑機(jī)參數(shù)校核5.1最大注塑量校核注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量80%，所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)0.8V機(jī)V制件+V澆道注塑機(jī)的最大注射量V機(jī)=634cm3V總= V制件+V澆道=97.3 cm30.8V機(jī)=0.8×125 cm3

19、=507 cm360 cm3所以，滿足要求。5.2 鎖模力校核F鎖P模AP模熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（80130 Mpa*80A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計(jì)算為16866mm2F鎖注塑機(jī)的額定鎖模力F鎖P模A=68Mpa×16866 mm2=1149KN 所以選定的注塑機(jī)為：3500（KN） 滿足條件。5.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核模具各模板的厚度分別為： H1上模座60mm H2拉料板40mm H3定模板100mm H4動(dòng)模板65mm H5墊塊120mm H6下模座 35mm 模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 =426mm 注塑機(jī)允許的最小模

20、具厚度Hmin=250mm 所允許的最大模具厚度Hmax=500mm 即模具滿足Hmin426mmHmax的安裝條件。注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距為545 485，所選模架為4550，符合設(shè)計(jì)要求。5.4 開(kāi)模行程校核經(jīng)查資料SZ-630/3500型注射機(jī)的最大開(kāi)模行程S=490mm S制品推出的最小距離度+制品及澆注系統(tǒng)凝料總高度+(5-10)mm =167mm 滿足要求。所以注射機(jī)的開(kāi)模行程足夠，由以上的驗(yàn)證可知型注射機(jī)能滿足使用要求故可采用。 5.5 型腔壁厚、底板厚度校核最小型腔壁厚 =5.1mm=6.34mm結(jié)合書(shū)中給定的經(jīng)驗(yàn)值，型腔的設(shè)置最終確定如圖所示：圖5.15.6 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25。 冷卻回路孔直徑的確定確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無(wú)論多大的模具，水孔直徑不能大于14mm,否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來(lái)確定。平均壁厚為1.5mm時(shí)，直徑可取58mm，平均壁厚為2mm時(shí)，直徑可取610mm，平均壁厚為4mm時(shí)，直徑可取1012mm，平均壁厚為6mm時(shí)，直徑可取1014mm。此次設(shè)計(jì)，壁厚大部分為mm，所以選擇冷卻水孔直徑為