塑料模具課程設計B1結構件

1、課 程 設 計 課程名稱_塑料成型工藝及模具設計課程設計_題目名稱_結構件B1課程設計 專業(yè)班級 模具1101 _學 號_學生姓名_ _指導教師_ _2014年 06 月 26 日目 錄第一章 任務與要求1.1課程設計目的31.2課程設計任務31.3課程設計要求4第二章 塑料制品工藝分析 2.1塑件產品成型特性52.2塑件結構性能分析 2.2.1塑件的尺寸精度. 8 2.2.2塑件的表面質量.92.3初選注射機.9第三章 模具設計3.1選擇分型面 103.2確定型腔數目123.3設計澆注系統(tǒng)，安排型腔排列123.4冷卻系統(tǒng)設計163.5脫模方式及設計173.6確定型腔和型芯結構及固定方式183

2、.7模具型腔壁厚的確.223.8模具與注射機有關尺寸校核.24 第一章 任務與要求11 課程設計的目的塑料成型模具課程設計是在修完專業(yè)課程高分子材料科學和塑料成型工藝及模具設計及其他的一些相關課程之后，進行的一個實踐性教學環(huán)節(jié)。目的在于加深對本專業(yè)主干課程塑料成型工藝及模具設計課程的理解，更好掌握該課程的知識要點。要求通過本課程設計的訓練，掌握以下知識和技能：1掌握各種常用塑料成型基本原理及工藝特點，能夠分析判斷成型工藝的合理性，根據塑料成型的特點進行一般塑料制品的工藝設計。2掌握塑料成型模具的設計程序，熟悉塑料注射成型模具的幾種典型結構，掌握各種成型模具的結構特點及設計計算方法，獨立完成設計

3、一套具有一定復雜程的塑料模具。3了解塑料成型模具的制造、裝配要求。4了解塑料成型模具的試模、驗收方法和標準，了解塑料成型模具的使用環(huán)境和要求，了解塑料制品在成型加工過程常出現的一些缺陷，初步培養(yǎng)分析塑料制品在成型加工過程出現常見缺陷所產生的原因。 5能夠熟練使用有關設計手冊和參考資料。12 課程設計的任務1對任務書指定的塑料零件進行工藝分析及工藝計算。并確定模具結構。 2根據模具的結構和尺寸選擇使用的注塑機型號； 3設計該塑件的注射成型模具，計算各成型零件尺寸，校核主要零件的強度硬度；4繪制所設計模具的裝配圖和零件圖，完成1.5張零號圖紙的工作量；5編寫設計計算說明書，用本校設計說明書專用紙書

4、寫（約25頁）并裝訂成冊。13 設計要求1.在規(guī)定時間內獨立完成自己的設計任務； 2.及時了解有關資料，作好準備工作，充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性；3.要求計算準確，結構合理，圖面整潔，圖樣和標注符合國家標準；4.設計說明書要求表達清楚，句子流暢，書寫工整，插圖清晰整齊。第二章 塑料制品工藝分析2.1 塑件產品成型特性結構件材料為聚氯乙烯，簡稱PVC。PVC材料分軟質PVC和硬質PVC，硬質PVC（未加增塑劑）具有良好的機械強度、耐候性和耐燃性，可以單獨用做結構材料。符合塑件作為結構件的要求，故選用硬質PVC。硬質PVC為熱塑性材料，密度為1.351.45gcm3。硬PVC的抗拉強度為3550MPa，

5、壓縮比為2.3，拉伸彈性模量為2.44.2*103。力學性能強度高，電氣性能良好，耐酸堿力極強，化學穩(wěn)定性好，但軟化點底。產品的成型特性： （1）無定形料，吸濕小，流動性差.為了提高流動性,防止發(fā)生氣泡,塑料可預先干燥。模具澆注系統(tǒng)宜粗短，澆口截面宜大，不得有死角，模具須冷卻，表面鍍鉻；（2）由于其腐蝕性和流動性特點，最好采用專用設備和模具。所有產品須根據需要加入不同種類和數量的助劑；（3）極易分解，在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解，分解時逸出腐蝕，刺激性氣體，成型溫度范圍小；（4）采用螺桿式注射機噴嘴時，孔徑宜大，以防死角滯料，好不帶鑲件，如有鑲件應預熱。2.2塑件結構性能分析2.2.1

6、塑件的尺寸精度產品塑件的尺寸精度無特殊要求，所有尺寸都為自由尺寸，聚氯乙烯（PVC）可采取建議精度 8級。按 MT8 精度查取公差 ，塑件上主要尺寸的公差見塑件標注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸5000.64890-1.00580-0.74970-1.00300-0.502.50-0.2內形尺寸82.5+0.5045+0.64084+ 1.000孔尺寸3+0.2 006.5 6.5+0.280孔間距尺寸1818±0.1936±0.289±0.142.1.2 塑件表面質量分析 塑件為結構件，在使用上只要求一般的配合精度，但是表面精度要求高，外表面粗糙度Ra：1.6m，故比

7、較難實現。由以上分析可見，該零件結構屬于簡單構件,結構工藝性合理,不需要對制件的結構進行修改。塑件的尺寸精度要求不高,對應的模具零件的尺寸加工容易保證。注射時,在工藝參數控制得較好的情況下,制件的成型要求可以得到保證。2.3初選注射機因為塑件是大批量生產，且生產的精度要求不高，故采用一模兩腔的設計方式(1)注射量的計算：通過UG建模分析，塑件的體積V為7108.3732 mm3，塑件的質量: m= =1.38×7108.3732 = 9.952 g(=1.38g/cm3)此時流道凝料的體積未知，可按塑件質量的0.6倍進行估算，所以注射量為: m總=1.6×nm=1.6

8、15;2×9.952 = 31.85 g V總=1.6×nV=1.6×2×7108.3732= 22746.79 mm3（2）選擇注塑機：根據上面計算的注射量和鎖模力，可選用國產XS-ZY-60 序號主 要技術參數參 參數值1 1最大 注射量/cm3125602 2注射 壓力/MPa60 1223 3鎖模力/kN5004 4動 、定模版最大安裝尺寸/（mm×mm）330×4405 5最 大模具厚度/mm30070250666最小 模具最大開距/mm2003807 7最大 開模行程/mm300180 第三章 模具設計3.1 分型面及其澆

9、注系統(tǒng)的設計分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關，我們常見的形式有五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。分型面的選擇原則主要如下： （1）符合塑件脫模：為使塑件能從模具內取出，分型面的位置應設在塑件斷面最大尺寸的部位。 （2）分型面的數目和形狀：通常只采用一個與開模運動方向相垂直的分型面。確定分形面應以模具制造及脫模方便為原則。 （3）型腔的選擇：盡量防止形成側孔和側凹，以

10、避免采用較復雜的模具結構。 （4）確保表面質量：分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面，避免影響塑件的外觀質量;將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側。以確保塑件的同軸度;要考慮減小造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。 （5）有利于塑件脫模：由于模具的脫模機構通常設置在動模一側，故盡可能使開模后塑件留在動模一側。 （6）考慮側向軸拔距。一般機械式分型 抽芯機構的側向軸拔距都較小，因此選擇分型面的時應將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，即將短軸拔距作為側向分型或抽芯。并注意將側抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。 （7）鎖緊模具的要求：側向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應將

11、投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小較小的方向作為側向分型面。 （8）有利于排氣。當分型面作為主要排氣渠道時，應將分型面設計在塑料的流動末端，以利于排氣。 （9）模具零件易于加工。分析分型面，有以下3個方案：方案一： 單分型面注射模：型腔在動模模上，主流道設在定模一側，分流道設在分型面上，利用斜滑塊分型推出。開模時塑件連同流道內的凝料一起留在動模一側。動模上有頂出機構，用以頂出塑件和流道內的凝料?？赡艿臐部谛问接校褐苯訚部?、側澆口、扇形澆口。 方案二： 單分型面注射模：半邊型腔在動模上，半邊型腔在定模，主流道設在定模一側，分流道設在分型面上，利用斜導柱測抽芯孔。開模時塑件連

12、同流道內的凝料一起留在動模一側。動模上有頂出機構，用以頂出塑件和流道內的凝料。適合的澆口形式有：點澆口、直接澆口、側澆口等。該類模具采用的側抽芯機構一般是斜導柱在定模，滑塊在動模。 該制件為結構件，要求外表光滑，無痕跡?？蛇x用的澆口形式有點澆口和潛伏式澆口、護耳式澆口，其中側澆口潛伏式澆口去除澆口留下的痕跡可選在加強肋上，對塑件外觀無任何影響，但澆口的制造較為復雜；由于塑件材料流動性差，用點澆口會出現澆不滿的現象，且一般采用結構復雜的三板模；護耳式澆口需要的注射壓力較高，成型后去除耳槽比較麻煩；斜導柱的抽芯距離過長不合理。綜上，選擇方案一，單分型面注射模，側澆口，采用斜滑塊抽芯推出。3.2確定

13、型腔數目該塑件的精度要求不高，屬小型塑件，且形狀簡單，又為大批量生產，初定為一模兩腔的模具形式，3.3設計澆注系統(tǒng)，安排型腔排列型腔的排列方式采用平衡性較好的I型排列，其布置方式如下圖所示：為了保證塑件表面質量要求，選擇側澆口成型，澆口位置安排在塑件圓環(huán)處，模具選用單分型面注射模。(1)澆注系統(tǒng)選擇和設計所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成。該塑件采用中心進料，重疊式澆口澆鑄主流道的設計主流道尺寸(如圖所示)噴嘴孔直徑d0=3.5mm

14、噴嘴前端球面半徑SR0=12mm根據模具直流到與噴嘴的關系得到:主流道的進口端球面半徑為： SR=SP0+（12）=12+（12）=13mm主流道進口端球孔直徑 d=d0+0.5=3.5+0.5mm,取d=4mm主流道錐角取:為了便于將凝料從主流道中撥出，其斜度取24°。（2)分流道的設計該塑件的體檢比較小，形狀比較簡單，壁厚均勻，但塑料流動性差，可見采用單點進料的方式?？刹捎米畛Ｓ玫陌雸A形分流道。查教材塑料模具設計指導書與資料匯編表9-6和表9-7，選取分流道橫截面形狀及其相應直徑尺寸，在此取半圓形分流道直徑D=6mm，深度t=3mm。分流形狀如圖所示。分流道的布置：為了讓分流道要

15、能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使凝料熔體盡快地分配到各型腔，因此，采用如下圖所示衡式分流道結構：（3）澆口的設計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質量影響很大。澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據經驗確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道截面積的 3%9%，截面形狀常為矩形或圓形，表面粗糙度 Ra 不低于 0.4。澆口設計一般有一下原則： 澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。 澆口應設在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮。 澆口的位置選擇應有利于型腔中氣體的排除。 澆口的位置應選擇

16、在能避免制品產生熔合紋的部位。 對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式，以避免型芯受沖擊變形。 不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設置澆口。由于塑件的外觀表面質量要求比較高，所以澆口的位置和大小應以不影響塑件的外觀質量為前提。同時，也應盡量使模具結構更簡單，根據對該塑件結構的分析，并結合一確定的分型面位置，懸著如圖1-1所示的重疊式澆口進料方式。根據塑件外觀質量的要求以及型腔的安放方式，進料位置設計在塑件底部。3.4冷卻系統(tǒng)設計塑料模具可以看作是一種熱交換器，如果冷卻介質不能及時有效地帶走必須帶走的熱量，不能實現均一的快速冷卻，則在一個成型周期內就不能維持熱平衡，會式塑件內部產生應力而導

17、致產品變形或開裂，從而就無法進行穩(wěn)定的模塑成型。因此，設置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期提高生產效率最有效的方法。所以，應根據塑件的形狀壁厚及塑料的品種，設計與制造出能實現高效的冷卻回路 。 冷卻機構設計應按照以下幾條原則設計： 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡 冷卻水孔的數量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。 澆口處加強冷卻。 應降低進水與出水的溫差。 合理選擇冷卻水道的形式。 合理確定冷卻水管接頭位置。 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構發(fā)生干涉現象。 綜上所訴，決定采用水冷卻，凹模冷卻水道采用環(huán)繞型腔布置的兩層式冷卻

18、回路，；大型芯冷卻采用直通式管道冷卻，在型芯上開始兩個深空，孔內插入導流板，與開在動模支撐板的橫向管路形成循環(huán)冷卻回路。冷卻水道的直徑為6mm，分別在定模鑲塊和動模型芯上設置，在定模鑲塊上設置兩層冷卻水道，在動模型芯上采用直通式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。3.5脫模方式及設計由于塑件基本對稱切無側向壓力，所以采用直導柱導向便可滿足合模導向及閉模厚的定位。 根據環(huán)狀塑件壁薄的形狀特點，其推出機構可采取頂針推出和推桿推出。其中頂針機構頂出塑件，推桿機構直接推出冷料井。(1)頂出距離根據斜滑塊型腔上的限位槽，頂出距離大概是22cm。（2）脫模力根據教材式（4-58）圓環(huán)形塑件斷面的脫模力 計算脫模力A-塑件在分

19、型面上的投影面積mm2；r是型芯的平均半徑；E是塑料的彈性模量（MPa）；l是塑件對型芯的包容長度（mm）；是模具型芯的脫模斜度；是塑件的泊比；經計算，結構件的脫模力為1992.49 N。3.6確定型腔和型芯結構及固定方式模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分

20、型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結 構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 （1）型腔結構設計： 型腔又稱凹模，它是成型塑件外輪廓的零件。常有有以下幾種結構形式：整體式型腔、組合式型腔、拼塊組合式型腔，從各方面分析我選擇整體式，整體式型腔直接在型腔板上加工，有較高的強度和剛度，在使用中不宜發(fā)生變形。由于該塑件結構簡單，形狀也簡單中心對稱，型腔加工容易實現，故可采用鑲塊式結構。如下圖 （2）型芯結構設計： 型芯（即凸模）是成型塑件內表面的成型零件，通?？煞菫檎w式和組合式兩種類型。這里采取了組合式，因為

21、可以節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內部的大型芯裝在動模板上， 該塑件的成型尺寸均按平均值法計算，查有關手冊得PS得收縮率為0.3%0.6%，故平均收縮率S=(0.3+0.6)%/2=0.45%，根據塑件尺寸公差要求，模具制造公差取1/3，磨損偏差為尺寸公差1/6，即： 類別模具 塑件尺寸計算公式 工作尺寸 型腔 計算徑向 深度 型芯 計算徑向 深度 孔 中心距 3.7模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本套模具是采用鑲拼式的，因此可用鑲拼式矩形型腔壁厚計算公式來確定型腔側壁厚度 S 型腔底板厚度T。（1）型腔側壁厚度 S 的計算 按照剛

22、度條件計算 式中： c 查相關資料的 c=0.93； p 型腔內最大壓力，可取注射成型的 25%50%，取 p=45MPa； h 型腔深度 h =30mm； E模具鋼的彈性模量，一般中碳鋼 E=MPa 預硬化模具鋼E=MPa； 模具鋼度計算許用變形量，PS 屬于中粘度，查資料得 0.4。 按照強度計算 式中： p=45MPa； h=30mm； 抗彎截面系數，查相關資料得 1.08； =300MPa。 根據以上強度、剛度的驗證計算，得出型腔的壁厚要求為 （2）型腔底板厚度 S 的計算 按照剛度條件計算 式中： 由決定，經查資料的=0.0251 p 取 45MPa； b 型腔深度為 58mm； E

23、 取 MPa。 按照強度計算 式中： 型腔的長度與寬度比，查資料得為 0.4872； P 型腔內最大壓力，取 45MPa； b 型腔寬度 b=58mm； 模具強度許用應力 。 綜上計算驗證得型腔底板厚度 。3.8模具與注射機有關尺寸校核3.8.1 鎖模力校核 鎖模力是指注射機的合模機構對模具所能施加的最大壓緊壓力。注射機鎖模力的校核公式為 F> kpA,式中 F 指注射機鎖模力，查手冊得所選注塑機鎖模力為 900kN； k 為壓力損耗系數，一般取 1.11.2； p 為型腔內熔體壓力，本塑件 p=45MPa； A為塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具 A=1.1642。 計算得 kpA=1.15x1.1642x=602 KN故注射機的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。 3.8.2 安裝尺寸的校核 本套模具采用 2535 型標準模架，模架的外形尺寸為300mm，模具閉合高度H=25+50+25+30+35+8