注塑模课程设计说明书(共21页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 课程设计说明书题 目：盘形塑件注塑模具设计学 号：姓 名：娄照君班 级：2011级（2）班专 业：材料成型及控制工程指导教师：王金芳学 院：机械工程学院答辩日期：2011年 月 日专心-专注-专业摘 要注射成型是将粉状塑料从注射机料斗送人已加热的料筒，经过热熔融后，受柱塞或螺杆的推动，熔融塑料通过料筒前端的喷嘴快速注入闭合塑模中，经冷却定型或加热定型后，开启模具取出制品。此次课程设计主要包括塑件在模具中的成型位置的确定，分型面和型腔数量的确定，浇注系统和浇口的设计，成型零件的设计，脱模机构的设计，冷却系统的设计和模架的选择。协调好各个零件之间的装配关系，用UG造型，用CAD绘制装配图和零件图。整理和编写课程设计说明书。关键词：注射机；模具；注射成型目 录第1章 塑件的成型工艺析························································ 4 1.1 塑件的分析··························································· 4 1.2 ABS的性能分析······················································ 4 1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数········································ 5第2章 拟定模具的结构形式·············································· 6 2.1 分型面位置的确定······················································ 6 2.2 型腔数量和排列方式的确定············································· 6 2.3 注射机型号的确定···················································· 6第3章 浇注系统的设计··················································· 8 3.1 主流道的设计······················································ 8 3.2 分流道的设计····················································· 9 3.3 浇口的设计······················································· 10 3.4 校核主流道的剪切速率·············································· 11 3.5 冷料穴的设计及计算················································ 11第4章 成型零件的结构设计及计算········································11 4.1成型零件的结构设计············································ 11 4.2成型零件钢材的选用··········································· 12 4.3成型零件工作尺寸的计算········································· 12 4.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算·····································13第5章 模架的确定······················································14 5.1各模板尺寸的确定··················································· 14 5.2模架各尺寸的校核··················································· 14第6章 排气槽的设计·················································· 14第7章 脱模推出机构·················································· 15 7.1推出方式的确定······················································ 15 7.2推出方式的确定······················································ 15 7.3校核推出机构作用在塑件上的单位压应力································ 15 7.4推出杆的计算·························································15第8章 冷却系统的设计··················································16 8.1冷却介质···························································· 16 8.2冷却系统的简单计算···················································16 8.3型芯和型腔冷却水道的设置·············································17第9章 导向和定位结构的设计············································18参考文献·······································································18 附录 装配图第1章 塑件的成型工艺分析1.1 塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件壁厚2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型，如图1-1所示。 图1-1 盘形塑件（2）精度等级 该塑件的精度等级为5级（3）脱模斜度 ABS属无定型塑料，成型收缩率较小，因此取该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为301°1.2 ABS的性能分析(1)使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零（2）成型性能1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件2）吸湿性强。含水量应小于0.3%（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3）流动性中等。溢边料0.04mm左右。4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时表面呈白色横迹（3）ABS的主要性能指标 其性能指标见表1-1所示 表1-1 ABS的性能指标密度/g·cm1.021.08屈服强度/MPa50比体积 0.860.98拉伸强度/MPa38吸水率（%）0.20.4拉伸弹性模量/MPa1.410熔点/ 130160抗弯强度/MPa80计算收缩率（%）0.40.7抗压强度/MPa53比热容/J·（kg·）1470弯曲弹性模量/MPa1.4101.3 ABS的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程 1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔进行成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6075，处理时间为1620s。（2）注射工艺参数 1）注射机成型：螺旋式，螺杆转数为30r/min。 2）料筒温度（）:后段150170； 中段165180； 前段180200。 3）喷嘴温度（）：170180。 4）模具温度（）：5080。 5）注射压力机（MPa）: 60100。 6）成型时间（s）: 30(注射时间取1.6.冷却时间20.4，辅助时间8)第2章 拟定模具的结构形式2.1 分型面位置的确定通过对塑件的结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2-1 所示。 图2-1 分型面2.2 型腔数量和排列方式的确定 （1）型腔数量的确定 该塑件采用的精度等级为5级，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。 （2）型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图2-2所示。 （3）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。注射系统设计的时，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板。由上综分析可确定选用带脱模板的但分型面注射模。2.3 注射机型号的确定（1）注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得塑件体积： 塑件质量： 式中，。（2） 注射系统凝料体积的初步估算 注射系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和塑件体积之和）为 （3）选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量，并结合式。根据以上的计算，初步选定公称注射量为100，注射机型号为SZ-60/40，其主要技术参数见表2-1。表2-1 注射机主要技术参数理论注射量/ 100 移模行程/mm 260 螺杆柱塞直径/mmV注射压力/MPa35 最大模具厚度/mm340150 最小模具厚度/mm10锁模力/kN600喷嘴球半径/mm12拉杆内间距/mm喷嘴口孔径/mm 4(4) 注射机的相关参数的校核1）注射压力校核。查表可知，ABS所需注射压力为80110MPa，这里取1.4，这里取，则 ，所以，注射机注射压力合格。2）锁模力校核 a、塑件在分型面上的投影面积 b、浇注系统在分型面上的投影面上的投影面积，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。由于本流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取=0.2。c、塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则=d、模具型腔内的胀型力，则 =式中，是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围是2540MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故取35MPa。 查表2-1可知该注射机的公称锁模力,锁模力安全系数为1.11.2，这里取1.2，则 =1.2=1.2=557.215kN，所以，注塑机锁模力合格。 对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 第3章. 浇注系统的设计3.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴处射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和冲模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。（1）主流道尺寸 1）主流道的长度：小型模具应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。 2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=(4+0.5)mm=4.5mm 3）主流道大端直径：d=d+24）主流道球面半径：注射机喷嘴球头半径+（12）mm=(12+2)mm=14mm5）球面的配合高度：h=3mm（2）主流道的凝料体积（3）主流道当量半径 。（4）主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为5055HRC，如图3-1所示。3.2 分流道的设计（1）分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（2） 分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度取35mm,如图3-2所示。（3）分流道的当量直径 因为该塑件的质量，依据式子，分流道的当量直径为 （4）分流道截面形状 常采用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用圆形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。（5）分流道截面尺寸 由于该塑件的分流道截面形状是圆形的，所以该分流道截面积为 （6）凝料体积 1）分流道的长度=35。 2）分流道截面积 3）凝料体积 （7）校核剪切速率 1）确定注射时间：查表可得，可取t=1.6s 2）计算分流道体积流量：。 3）根据书中式子可得剪切速率 （8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取2.5即可，此处取。另外，脱模斜度一般在5°10°之间，这里取脱模斜度为8°。3.3 浇口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求高，采用一模两腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。塑件轮毂和外周有4条肋板相连，而浇口正对其中一块肋板，有利于向轮毂和顶部填充。 （1）侧浇口尺寸的确定 1）计算侧浇口的深度。查表可知，侧浇口的深度h计算公式为 式中，t是塑件壁厚，这里t=3mm；n是塑料成型系数，对于ABS，其成型系数n=0.7。 在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，以便在今后模拟时发现问题进行修模处理，并根据查表推荐的ABS侧浇口的厚度为1.21.4mm，故此处浇口深度h取1.3mm。 2) 计算侧浇口的宽度。 查表可知从侧浇口的宽度B的计算公式为 式中，n是塑料成型系数，对于ABS其n=0.7；A是凹模的内表面积（约等于塑件的外表面积）。3）计算侧浇口的长度。根据查表可知，侧浇口的长度一般选用0.72.5mm，这里取=0.7mm。 （2）侧浇口剪切速率的校核 1）计算侧浇口的当量半径。由面积相等可得，由此矩形浇口的当量半径。 2）校核浇口的剪切速率a、确定注射时间，查表得t=1.6s；b、计算浇口的体积流量：。c、计算浇口的剪切速率：由式可得：，则 = 该矩形浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率 上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积太小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道的剪切速率。 （1）计算主流道的体积流量 （2）计算主流道的剪切速率 主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。3.5 冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料干匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。 第4章 成型零件的结构设计及计算4.1成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模。（2）凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯只有一个，因塑件包紧力较大，所以设定在动模部分。4.2成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件外表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢Cr12MoV。4.3成型零件工作尺寸的计算采用平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算，未标注公差的按MT5计算。（1）凹模径向尺寸：尺寸转换， （2）凹模高度尺寸：尺寸转换HS=11=mm（3）凸模径向尺寸： mm（4）凸模高度尺寸4.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算（1）凹模侧壁厚度按刚度计算： W=h凹模侧壁是采用嵌件，为结构紧凑，这里凹模嵌件单边厚度选15mm。由于型腔采用直线，对称结构布置，故两个型腔之间壁厚满足结构设计就可以了。型腔与模具周边算模板平面尺寸选用260mm×105mm,它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全满足强度和刚度要求。（2）动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在230mm×350mm这个范围之内，垫块之间的跨度大约大约为230mm-11mm-11mm=208mm。单件型芯所受压力的面积为两个型芯的面积动模垫板刚度计算许用变形量故定模垫板可按照标准厚度取32mm。第5章 模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为112mm×264mm，又考虑凹模最小壁厚，导柱、导套的布置，选用FuTABA-S,sc型，型号为2540。5.1各模板尺寸的确定（1） A板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度为11mm，又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需留足够的距离，故A板厚度取30mm。（2） B板尺寸B板是型芯固定板，按模架标准板厚取50mm。（3） C板尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=11+20+16+（510）=58mm，初步选定C板厚度为60mm。5.2 模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核该模具设计的尺寸。1.模具平面尺寸260mm×105mm<260mm×360mm(拉杆间距)，校核合格。2.模具高度尺寸190mm,170mm<190mm<360mm,校核合格。3.模具的开模行程S=H1+H2+(510)mm=11+11+(510)<280mm(开模行程)校核合格。第6章 排气槽的设计利用推杆的配合间隙，分型面和型芯之间的间隙排气。第7章 脱模推出机构7.1 推出方式的确定本塑件采用推杆推出，一个塑件设有4根推出杆。7.2 脱模力的计算型芯脱模力的计算：因为,所以此次视为厚壁圆筒塑件。 7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力推出面积：(抗压强度)合格7.4 推出杆的计算材料选用45钢 取4mm推出杆校核 校核合格第8章冷却系统的设计8.1冷却介质ABS属中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别为200和6080。所以模具温度初步选定为60，用常温水对模具进行冷却。8.2冷却系统的简单计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W1）塑料制品的体积2）塑料制品的质量 3）塑件壁厚为2mm,取冷却时间t冷=9.3s，注射时间t注=1.6s，脱模时间t脱=8s，则注射周期：。由此每小时注射次数：4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：（2） 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量QsABS的单位热流量Qs的值的范围在（310400）kj/kg之间，故取Qs=370kj/kg。（3） 计算冷却水的体积流量qv设冷却水道入水口的水温为=22，出水口的水温为=25，取水的密度=1000kg/m3，水的比热容c=4.187kj/(kg·)。则根据公式可得：（4）确定冷却水路的直径d 当qv=0.m3/min时，查表可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=8mm。（5）冷却水在管内的流速v （6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h 因为平均水温为23.5，查表得f=0.67，则有（7） 计算冷却水通道的导热总面积A（8）计算模具所需冷却水管的总长度L （9）冷却水路的跟数设每条水路的长度为l=350mm，则冷却水路的根数为 取1跟由上述计算可以看出，一条冷却水道对于模具来说显然是不合适的，因此需要根据具体情况加以修改。为了提高生产效率，型芯和型腔都应得到充分冷却。8.3 型芯和型腔冷却水道的设置在型芯和型腔上各设置4条冷却水道，具体的冷却水道布置如 所示。第9章导向和定位结构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。其作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。又因为本模具成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可直接采用模架本身所带的定位结构。参考文献王卫卫.材料成型设备.北京：机械工业出版社，2010.叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，2007.冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具设计与制造简明手册（第二版）.上海：上海科学技术出版社.塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册（第二版）.北京：机械工业出版社，1999