注塑模課程設(shè)計(jì)說明書

塑料成型加工與模具

課程設(shè)計(jì)學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：材料成型與控制工程班級(jí)：08406012學(xué)號(hào)：0840601226姓名：許慶磊指導(dǎo)教師：2012年01月06日任務(wù)書-、任務(wù)與要求（1） 給定形狀比較簡(jiǎn)單塑件，獨(dú)立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備；（2） 合理選擇模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件圖的技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案，并使之結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。（3） 正確地確定模具成型零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及技術(shù)要求；（4） 所設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造工藝性良好，能高效、優(yōu)質(zhì)、可靠地生產(chǎn)，且模具使用壽命長(zhǎng)，造價(jià)便宜。（5） 課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周，設(shè)計(jì)中要完成以下工作：模具裝配圖1張（A1或A2）成型零件圖2?4張制品圖1張?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算說明書（10?20頁）二、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)主要內(nèi)容一、塑件成型工藝分析1、 塑料性能分析本塑件材料為聚丙烯，代號(hào)為PP。聚丙烯的主要特點(diǎn)是密度小，約為0.9g/cm3。它的力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及硬度等，均優(yōu)于低壓聚乙烯，并有很突出的剛性，耐熱性較好?？稍?00°C以上使用。若不受外力，則溫度升到150。。也不變形?；旧喜晃?，并且有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，除對(duì)濃硅酸、濃硝酸外，幾乎都很穩(wěn)定。高頻電性能優(yōu)良，且不受溫度影響，成形容易。缺點(diǎn)是耐磨性不夠高，成形收縮率較大，低溫呈脆性。熱變形溫度亦較低。可做各種機(jī)械零件，如法蘭、齒輪、接頭、泵葉輪、汽車零件，化工管道及容器設(shè)備。并可用于制造襯里，表面涂層、錄音帶，醫(yī)療儀器及手術(shù)儀器等。2、 成型工藝分析PP的吸濕性很小，因此成型前不需要干燥處理。PP的抗氧化能力很低，因此在塑化時(shí)應(yīng)加入抗氧化劑。粒狀PP在注射機(jī)料筒內(nèi)進(jìn)行加熱塑化，達(dá)到流動(dòng)后由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、冷卻五個(gè)階段，盡量縮短保壓時(shí)間。PP的成型條件如下:注射成型機(jī)類型螺桿式收縮率1.0?2.0%（塑件壁厚t=3mm）預(yù)熱溫度80?100°C預(yù)熱時(shí)間1?2h模具溫度40?80C注射壓力80?120MPa料筒前段溫度200?220C料筒中段溫度180?200C料筒后段溫度160?180C注射時(shí)間0?5s高壓時(shí)間20?60s冷卻時(shí)間20?90s總周期50?160s螺桿轉(zhuǎn)速48r/min（注：以上數(shù)據(jù)來自《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》）3、塑件結(jié)構(gòu)分析塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，如下圖所示，此塑件的尺寸無精度要求，為自由尺寸，均按MT6級(jí)精度取公差值。表面粗糙度沒有特別要求。此塑件外型如下，總體尺寸不大不小，塑件成型性能良好。圖1二、塑件分型面位置的分析分型面應(yīng)選擇在塑件截面最大處，盡量取在料流末端，利于排氣，保證塑件表面質(zhì)量。該塑件的最大截面在尺寸L處，如圖1所示。所以分型面設(shè)置在尺寸L處符合模具的開模要求，避免了在塑件表面留下分型線的痕跡。另外塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的包緊力足以保證塑件留在動(dòng)模一側(cè)，使得產(chǎn)品的推出并無太大阻礙。考慮塑件收縮率的問題，可設(shè)置脫模斜度和表面粗糙度解決。三、塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，模具結(jié)構(gòu)為單型腔模具，型腔設(shè)置在模具中心，所以不存在排列問題。四、注射機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核1、注射量的計(jì)算通過proe三維軟件，計(jì)算出塑件的體積為:V'=377061mm塑件的質(zhì)量為：m塑二pV塑=0.9x377.061=339.355g另外，流道凝料可按塑料體積的0.3陪來估算，則V=1.3V'=1.3x377061=490179..3mm3塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需脹型力的計(jì)算由于該塑件為單型腔模具，根據(jù)塑件形狀得知塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A為A=nd2/4=6358.5mm2脹型力：F長(zhǎng)=AP刑=6358.5mm2x15MPa=95377.5N其中P刑=15MPa（查《塑料成型加工與模具》表5-1得）初選注射機(jī)PP的吸濕性很小，因此成型前不需要干燥處理。PP的抗氧化能力很低，因此在塑化時(shí)應(yīng)加入抗氧化劑。粒狀PP在注射機(jī)料筒內(nèi)進(jìn)行加熱塑化，達(dá)到流動(dòng)后由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、冷卻五個(gè)階段，盡量縮短保壓時(shí)間。根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和脹型力的值，選用型號(hào)為XS-ZY-500的注射成型機(jī)。其具體參數(shù)如下：標(biāo)稱注射量/cm3665注射壓力/MPa196注射方式螺桿式螺桿直徑65mm鎖模力/KN3500模板最大行程/mm700模板最大厚度/mm450模板最小厚度/mm300推出形式中心液推出噴嘴球半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm6定位圈尺寸/mm1004、注射機(jī)的校核、注射量的校核為保證成型過程順利進(jìn)行，模具需要實(shí)際注射量應(yīng)該小于或等于某注射機(jī)標(biāo)稱注射量的80%，即：nV塑+V澆<0.8V標(biāo)式中n為型腔個(gè)數(shù)；％為單個(gè)塑件容積；V澆為澆注系統(tǒng)的容積。代入數(shù)據(jù)得：1.3x377061=490179..3mm3<0.8x655000=524000mm3結(jié)論：滿足要求。、注射壓力的校核為保證成型過程順利進(jìn)行，注射機(jī)的標(biāo)稱注射壓力/標(biāo)應(yīng)大于塑件成型所需的注射壓力P。查《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得PP料的注射壓力為(80?130)MPa。0又 P0=(80—120)MPa<P標(biāo)=196MP^所以符合要求。、鎖模力校核注射機(jī)的標(biāo)稱鎖模力必需大于塑件的脹型力即：七〉F脹。根據(jù)前面的數(shù)據(jù):F鎖=3500KN>七=165KN結(jié)論：符合要求。、開模行程的校核確定該塑件采用單分型面模具。要求注射機(jī)的最大開模行程大于模具實(shí)際開模所需的開模距離。因XS-ZY-500是具有液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程與模具厚度無關(guān)。所以對(duì)于單分型面注射模而言，模具所需的開模行程為：H=H1+H2+(5-10)=60+80+(5-10)=(145?150)mm<700mm結(jié)論：符合要求。綜上所述，注射機(jī)滿足本塑件的使用要求。五、成型零部件工作尺寸的計(jì)算此塑件的尺寸無精度要求，為自由尺寸，均按MT7級(jí)精度取公差值。且塑件各類尺寸均為不受模具活動(dòng)部分影響的A類尺寸。單位：mm采用單向負(fù)偏差標(biāo)注的尺寸iABCD尺寸90807476.7公差2.101.801.801.80采用單向正偏差標(biāo)注的尺寸iEFHG尺寸602064.6440公差1.540.881.541.14查塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)知，對(duì)于PP塑件，取收縮率，卬二2%。型腔徑向尺寸計(jì)算公式：、=[(1+S「L-站]普因?yàn)樗芗木容^低，所以取型腔制造公差5z=1/4A，磨損量5c=1/12△，x=2/3。則型腔徑向各尺寸計(jì)算如下：尺寸1：A=[(1+S)A-2:3xA]+5z=[1.02x90—2:3xA]2.i0+4mm0=90.4o.525mm0尺寸2：C=[(1+S)C—2:3xA]+々=[1.02x74—2:3xA]1.80+4mm0=74.280.45mm0尺寸3：D=[(1+S)D—2:3xA]+5z=[1.02x76.7—2:3xA]1*4mm0=77.0340.45mm0TOC\o"1-5"\h\z型芯徑向尺寸計(jì)算公式：I=[(1+S)/+xA]o,取型芯制造公差8=1/4A,m cp -O Zx=2/3o則型芯徑向各尺寸計(jì)算如下： ’尺寸4：F=[(1+5)F+2/3xA]o

m cp -6=[1.02x20+2/3xO.88]omm(—0.88)：4=2O.99omm-0.22尺寸5:H=[(1+S)H+2/3xA]o

m cp -6=[1.02x64.64+2/3xl.54]omm(—154)+4=66.96omm-0.385尺寸6：TOC\o"1-5"\h\zG=[(1+5)G+2/3xA]o

m cp -6=[1.02x40+2/3x1.14]o mm(-1.14)-4=41.56omm-0.285型腔深度尺寸計(jì)算公式：H=[(1+S)H-xA]+5,取&=1/3A,x=l/2o則m cp 0 Z型腔的深度為：尺寸7：B=[(1+S)B-l-2xA]+5z

m cp 0=[1.02x80—1；2xA]i-8o^3mmo=80.70.60mmo型芯的高度尺寸計(jì)算公式：h=[(1+S)/z+xA]o,取8二1/34x=l/2o則m cp -O Z型芯的高度為： ’尺寸8：E=[(1+S)E+1:2xA]0§=[1.02x60+1:2x1.54]0]二mm=61.97。mm-0.513六、 澆注系統(tǒng)的形式的選擇及工藝參數(shù)的校核1、主流道的設(shè)計(jì)本塑件型腔的深度較大，屬于體積較大的深殼體塑件，對(duì)塑料熔體形成較大阻力，適合使用直接澆口。使用直接澆口可以增大澆口橫截面積，減少流動(dòng)阻力，有助于排氣及消除熔接痕，并且其強(qiáng)大的保壓補(bǔ)縮能力更容易保證塑件的完整成型。另外，塑件底部平整度的要求不高，所以直接澆口留下的冷凝料對(duì)塑件的使用要求影響較小。于是本塑件采用直接澆口。為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對(duì)接處溢料，主流道與噴嘴的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)成半球形凹坑，凹坑深度為H=3?5mm，其球面半徑SR應(yīng)比注射機(jī)噴嘴頭球面半徑大1~2mm；主流道小端直徑比噴嘴大0.5~1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。已知已選的機(jī)臺(tái)噴嘴孔直徑為6mm，噴嘴球半徑為18mm，則主流道小端直徑為7mm，球面半徑為20mm，凹坑深度取H=5mm。為了減少對(duì)塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料，主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)加工小于等于Ra0.63rm。主流道的圓錐角設(shè)得過小，會(huì)增加主流道凝料的脫出難度；設(shè)得過大，又會(huì)產(chǎn)生湍流或漩渦，卷入空氣，所以，通常=2。?4。。本塑件主流道的圓錐角取3。。主流道大端呈圓角過渡，圓角半徑r=1?3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。本塑件主流道大端圓角半徑取r=1.5mm。在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡能短，一般取L<60mm，過長(zhǎng)則會(huì)增加壓力損失，使塑料熔體的溫度下降過多，從而影響熔體的順利充型。L根據(jù)模板的厚度而定。初選L=50mm。為了便于加工和縮短主流道長(zhǎng)度，襯套和定位圈分開設(shè)計(jì)，主流道長(zhǎng)約等于模板厚度。襯套如下圖所示材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC?57HRC。七、 成型零件剛度及支承板厚度計(jì)算該模具的凸、凹模均采用整體式。底板厚度t=，3生=5mm4[a]側(cè)壁厚度s=Pr"=1.11mm[。]H八、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須有順序的排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱分解而產(chǎn)生的氣體；若不及時(shí)的排出氣體塑件會(huì)因填充不足而出現(xiàn)氣泡或表面輪廓不清。一般模具采用間隙配合進(jìn)行排氣，也可以在分型面上開設(shè)排氣槽進(jìn)行排氣。根據(jù)實(shí)際情況并考慮成本，本模具直接利用分型面排氣，并且推件板與型芯的配合間隙輔助排氣。九、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈與注射機(jī)相配合，是模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn)單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所帶的定位機(jī)構(gòu)。十、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于塑件形狀較為簡(jiǎn)單，本模具計(jì)劃選用推件板推出機(jī)構(gòu)來完成塑件的推出。推件板推出機(jī)構(gòu)又稱頂板頂出機(jī)構(gòu)，他有一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿所組成。這種推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且推出力大，頂出力也均勻。塑件在推出時(shí)所受到的變形比較小，推出也比較可靠。為了減少推出過程中推件板和型芯的摩擦，應(yīng)在推件板和型芯間留有0.20?0.25mm的間隙（原則上應(yīng)不摩擦型芯）。推出機(jī)構(gòu)工作時(shí)，推件板除了與型芯作配合外，還依靠與推件板用螺釘相連的推桿進(jìn)行支撐與導(dǎo)向。這種推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，推板在推出過程中也不會(huì)掉下。推件板和型芯的配合精度為H7/f7?H8/f7的配合。卜一、模架的選擇1、各模板尺寸的確定由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，在根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為A3型、模架尺寸為315mmx355mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。A板尺。A板是定模型腔板，塑件高度為80mm，型腔最小底板厚度為5mm,考慮到直澆口的長(zhǎng)度等因素，故A板厚度取97mm。B板尺寸。是型芯固定板，考慮力學(xué)穩(wěn)定性及模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離，故B板厚度按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取32mm。C板(墊塊)尺寸。墊塊二推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+(5?10)mm=(60+20+15+5?10)mm=100?105mm，初步定C板厚度為100mm。模架高度H H=32+97+20+32+100+32=313mm經(jīng)上述尺寸計(jì)算，模架已經(jīng)確定，模架結(jié)構(gòu)形式為A3型標(biāo)準(zhǔn)模架，其外形尺寸為：長(zhǎng)x寬x高=315mmx355mmx313mm。2.模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)來校核該模具設(shè)計(jì)的尺寸。模具高度尺寸426mm，300mm<313mm<450mm(模具的最小厚度和最大厚度)，校核合格。模具的開模行程S=H1+H2+(5?10)mm=60+80+(5?10)=145?150<700mm，校核合格。十二、模具開合模動(dòng)作過程模具裝配試模完畢之后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，基本工作過程如下.對(duì)塑料PP進(jìn)行烘干，并裝入料斗。清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。合模、鎖緊模具。對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。注射過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。脫模過程。開模時(shí)，由于塑件對(duì)型芯的包緊力式塑件留在動(dòng)模一側(cè)。開模到一定距離后，推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，推板在注射機(jī)頂桿的作用下，帶動(dòng)推桿和推件板動(dòng)作。隨著推件板的推出，塑件進(jìn)而從動(dòng)模上的型芯中脫出。最后將塑件取出。塑件的后處理。切掉塑件上的澆注系統(tǒng)凝料，對(duì)塑件進(jìn)行調(diào)濕處理。十三、裝配圖與成型零件圖總裝配圖