塑料PE漏斗模具设计.pdf
目录目录前言前言1 1、塑件工艺分析、塑件工艺分析1.11.1 原材料分析原材料分析1.21.2 塑件的结构，精度，质量分析塑件的结构，精度，质量分析1.2.1 公差等级选择1.2.2 表面粗糙度和光滑度1.2.3 壁厚1.2.4 孔的设计2 2、成型设备的选择与模塑工艺参数确定、成型设备的选择与模塑工艺参数确定2.12.1 确定制品的型腔数和成型方法确定制品的型腔数和成型方法2.22.2 计算制品的体积，质量及制品的正投影面积计算制品的体积，质量及制品的正投影面积2.32.3 预选注塑机型号预选注塑机型号2.42.4 拟定制品成型工艺参数拟定制品成型工艺参数3 3、模具结构方案确定、模具结构方案确定3.13.1 选择分型面选择分型面3.23.2 型腔的布置型腔的布置3.33.3 浇注系统的设计浇注系统的设计3.3.1 浇注系统的主要组成3.3.2 浇注系统的设计原则3.3.4 分流道的设计3.3.5 浇口设计3.43.4 脱模方式及开模行程的计算脱模方式及开模行程的计算3.4.1 选择脱模方式3.4.2 开模行程计算4 4、塑件主要零件尺寸设计、塑件主要零件尺寸设计4.14.1 型腔尺寸计算型腔尺寸计算4.1.1 型腔径向尺寸计算4.1.2 型腔深度尺寸计算4.24.2 型芯尺寸计算型芯尺寸计算4.2.1 径向尺寸计算4.2.2 型芯高度尺寸计算4.2.3 中心距的计算4.2.4 型腔侧壁和地板厚度计算4.34.3 其他零件设计及尺寸其他零件设计及尺寸5 5 参考资料参考资料结论结论致谢致谢（所有值均采用近似值计算）（所有值均采用近似值计算）摘要：摘要：漏斗作为人们的日常生活用品，只要满足一般力学性能即可，但对塑件表面的光亮度，着色性能，以及工作面的光滑度有一定的要求。此次所设计的模具，主要针对中小型企业的小批量生产，模具设计主要针对塑料材料的性能，注塑机的选择，成型面的选择，浇口的设计，行腔的确定以及成型零件的尺寸设计，为防止模具充模缺陷，在漏斗嘴处特开设三个通气槽，保证产品的质量。凹模为动模板，型腔采用整体加工的方法，保证了模具的力学性能和使用寿命。型芯固定在定模板上，从节约材料和方便加工的角度考虑，采用组合式型芯，然后通过固定板固定。关键字：关键字：漏斗 型芯 模具AbstractAbstract：Funnel as the peoples daily necessities, required to meet the generalmechanical properties, but the plastic surface brightness and colorability, therearecertain requirements.The mold was designed mainly for the small and mediumenterprises for the small batch production, mold designare mainly aimed at theplasticmaterial properties , injection molding machine model selection , formingsurface of choice , gate design and the design dimensions offormingsurface .In order to prevent mold filling defects . at the mouth of the funnel to open threeventilation slots to ensure the product quality. , in order to ensure the mechanicalproperties and service life of the mold , lineupon the moving platenchamber.Core fixed to the fixed template, think about to save the material and processconvenient , combinedcore was been used ,and then , fixed in thetemplate .Keywords :Keywords : funnelmoldcore前言前言因为塑料具有良好的成型加工性能、丰富的原材料来源和金属及木制品无法相媲美的方便和实用性能，塑料制品在生活中得到了广泛的应用，近些年来，随着电火花成型加工及各种新型的加工方式的出现和新型材料的研制，促进了模具的发展，伴随着计算机辅助设计（CAD） 和辅助工程 （CAE） ， 模具设计的速度大幅提升， 模具的设计质量也得到了大幅的提高，模具朝着高效率、自动化、大型、精密和长寿命的方向发展。同时，大型的、高精度和大注射量的注塑机的出现，使塑料制品的产量和精度得到了大幅的提高。塑料漏斗作为日常生活的必需品，只需满足一般的力学性能即可，但是对制品的着色性能和表面光亮度有一定的要求。简洁实用和美丽的外观是未来市场的要求和发展趋势，但个人认为目前市场对漏斗的需求处于一个动态平衡的过程，所以此次的模具设计也主要针对中小型企业的中小批量的生产。在模具设计过程中，因为漏斗为薄壁制品，充模面积较大，可能因为排气问题，导致制品表面出现气孔，银丝，灰雾，表面轮廓不清或行腔不能完全充满的弊病，因为在漏斗嘴处开设三个排气孔。考虑到主流道的长度和浇口的位置，将型芯固定在定模上，将行腔开设在动模板上。型芯采用组合式型芯，从而减轻加工难度和节省材料，但是，却影响了加工的精度。1 1、塑件工艺分析、塑件工艺分析1 11 1 原材料分析：原材料分析：考虑到塑件的综合力学性能，选用 LDPE 为塑件注射成型原料，聚乙烯为目前卫生性能最好的高分子材料，具有良好的耐寒性和较高的热导率，并且具有优良的化学稳定性和具有惰性的低表面能，黏附性差。同时，聚乙烯的耐老化性能突出，柔顺性好，耐冲击，耐蠕变性差，吸水率较低（小于 0.01%） ，加工前不需要干燥。聚乙烯还具有较高的结晶度，成型收缩率较大，使得尺寸精度难以控制，造成较大的内应力，因此需要增大保压时间。LDPE 性能指标：密度（g/cm3）结晶度/%熔点/oc伸长率/%拉伸强度冲击强度/相对硬度/Mpa（kj/m）65-85108-126100-50010-3020-5411.21.2 塑件的结构，精度，质量分析塑件的结构，精度，质量分析漏斗总高度为 80mm， 制件的最宽处为 115.7mm， 且漏斗的工作面形状为锥形， ， 成型工艺较好，容易脱模。1.2.11.2.1 公差等级选择公差等级选择漏斗为日常生活用品，选用一般精度，公差等级为：MT6，尺寸公差值为 1.28mm。1.2.21.2.2 表面粗糙度和光滑度表面粗糙度和光滑度内外表面均取 Ra=0.2um,光滑度为81.2.31.2.3 壁厚壁厚1.2.41.2.4 孔的设计孔的设计根据所给参考图，孔径 =6mm，距边缘的距离为 7mm，符合设计要求。2 2、成型设备的选择与模塑工艺参数确定、成型设备的选择与模塑工艺参数确定2.12.1 确定制品的型腔数和成型方法确定制品的型腔数和成型方法采用普通螺杆注射机注射成型，取型腔数为：42.22.2 计算制品的体积，质量及制品的正投影面积计算制品的体积，质量及制品的正投影面积 （所有值均采用近似值计算）（所有值均采用近似值计算）说明：因为制品形状不规则，故采用近似值计算，漏斗敞口出和漏斗嘴处，近似为两个圆柱环的体积和面积计算。塑件体积 V13浇注系统体积 V2=4480 mm3一次浇注所用的总体积 V=4V1+ V2 mm333塑件的质量 m=4V1=57.06g (= )2所需锁模力：F=0.1PA （P 取 25Mpa）2.32.3 预选注射机型号预选注射机型号选用立式注射机，由上面计算可知，每次实际需要塑料体积3，锁模力为 F=177.3KN，且模具的厚度为 340mm，所以选用国产 SZ-100/60 型塑料注射机，理论注射容积 100。所选注塑机参数：螺杆直径/mm35螺杆转速/(r/min)注射压力/MPa150锁模力/KN600锁模形式移模行程/mm260注射速率/（g/s）最大模具厚度/mm340喷嘴口直径/mm4最小模具厚度/mm10喷嘴球头半径/mm12柱杆内间距/mm440 x3402.42.4 拟定制品成型工艺参数拟定制品成型工艺参数塑料名称注射成型机类型密度（g/cm3）预热温度/ OC时间/h喷嘴温度/ OC模具温度/ OC注射压力/MpaLDPE螺杆式70-801-2170-18040-7040-80加料段压缩段均化段注射时间高压时间冷却时间总周期螺杆转速（r/min）料筒温度/OC成型时间/s130-140160-170170-21015-600-315-6040-130803 3、模具结构方案确定、模具结构方案确定3.13.1 选择分型面选择分型面分型面确定要求：a、应选在制品的最大外形尺寸处，同时还应选在能使制品留在动模上，方便脱模；b、不能影响外观，保证制品表面精度和外观质量要求；c、便于浇口进料，利于成型，易排气；d、便于模具加工制造；e、有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯，利于型芯或型腔结构的装卸和保证其强度；f、有利于嵌件，活动弹簧和弹性活动螺纹型芯的安装；g、将同心度要求高的部分放于分型面的同一侧，以保证同心度；h、轴芯机构要考虑轴芯距离因此按照上述要求，分型面选在于注塑机开模方向垂直，且位于塑件断面轮廓最大的地方，为动模和定模的相交面，且有同心度要求的同心部分全在动模部分。图示（分型面为凸模和凹模的相接触的面）3.23.2 型腔的布置型腔的布置因为型腔可自行选择，所以我选择一模四腔，为了保证各型腔同时充满，且尽可能减少浇道的长度，四个型腔对称布置。图示3.33.3 浇注系统的设计浇注系统的设计3.3.13.3.1 浇注系统的主要组成：浇注系统的主要组成：主流道 分流道 内浇口 冷料穴3.3.23.3.2 浇注系统的设计原则：浇注系统的设计原则：a、考虑塑料的流动性，保证流体流动顺利，快，不紊乱；b、避免熔体正面冲击小直径型芯和脆弱的金属嵌件；c、一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放在一模内；d、进料口的位置和形状要结合塑料的形状和技术要求确定；e、流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料；3.3.33.3.3 注浇道的设计注浇道的设计主浇道垂直分型面， 为便于冷凝料的拔出， 设计成具有 20-4o的锥角的圆锥形， 内壁有 Ra=0.4um以下的粗糙度，注射机喷嘴的直径为 4mm，注射机的喷嘴球头半径为 12mm，主流道小端直径比注塑机喷嘴半径约大 0.5-1mm，取小端直径 =4.5mm，大端直径取比分流道深度大 2mm，故大端直径为 5mm，流道为圆锥形，流道长度去 7mm。图示3.3.43.3.4 分流道的设计分流道的设计设计要点：a、L 较长时，末端设冷料井； b、分流道常设在动模上，若设在定模板上，使用拉料杆; c、分流道布置，尽量几何对称，锁模重心重合； d、分流道与交口连接小，斜面圆弧过渡。考虑到模具加工的方便及材料的性能，采用梯形断面分流道，且取：w=4mm,h=4mm,3x=w=3mm。4图示分流道在动模板上，不需要设冷料井。3.3.53.3.5 浇口设计浇口设计浇口选用小浇口中的边缘浇口，以便机械加工和保证加工精度，浇口位置选在凸耳的边缘，且浇口深度： h=1.5x0.6=0,9mm：材料系数，PE 取 0.6浇口宽度：w=A=2.1mm30图示3.43.4 脱模方式及开模行程的计算脱模方式及开模行程的计算3.4.13.4.1 选择脱模方式：选择脱模方式：该模具开模后，塑件留在动模一侧，制品表面锥度较大，模具结构简单，易于脱模。3.4.23.4.2 开模行程计算：开模行程计算：所选注塑机为双曲轴注塑机，最大开模行程与模厚无关。所以：SH1+H2+5-10=80+70+80+5=235mm4 4、塑件主要零件尺寸设计、塑件主要零件尺寸设计塑件高度为 80mm，公差等级为MT6，公差为1.26mm，即=1.26mm，材料收缩率为1%-5%，制造模具选用 45Cr 调制钢，制造公差等级选 IT64.14.1 型腔尺寸计算：型腔尺寸计算：4.1.14.1.1 型腔径向尺寸计算：型腔径向尺寸计算：LM=（1+smas）Ls-01其中：取 为模具制造公差，即=0.315mm4所以计算可得：+型腔最大处直径：LM（ 15%）x851.2600.31587.990mm型腔最小处直径：LM（ 15%）x141.2600.31513.440mm4.1.24.1.2 型腔深度尺寸计算：型腔深度尺寸计算：Hm=(1+smas)Hs-0其中：Hm 为凹模深度尺寸（mm） Hs 为制件高度尺寸（mm） 为凹模制造公差所以：HM（ 15%）x801.2600.31582.740+4.24.2 型芯尺寸计算：型芯尺寸计算：4.2.14.2.1 径向尺寸计算：径向尺寸计算：LM=(1+smin)LS+ 0-Z11LM:型芯径向尺寸 -Z：型芯制造公差（取Z =）55型芯最大处直径：LM=(1+1%)x85+ 0- 0-型芯最小处直径：LM=(1+1%)x（14-1.5x2）+ 0- 0-4.2.24.2.2 型芯高度尺寸计算：型芯高度尺寸计算：HM=(1+smin)HS+ 0-z所以：HM=(1+smin)HS+ 0-Z=(1+1%)x80+ 0- 0-凸耳上有一个小圆孔，采用安装在定模板上的成型芯成型：故：小型芯径向尺寸：LM=(1+1%)x6+ 0- 0-小型芯高度尺寸：HM= (1+1%+ 0- 0-Z4.2.34.2.3 中心距的计算：中心距的计算：LM=(1+scp)LS2LM：中心距 LS：制品中心距scp平均收缩率（取 3.5% ）Z：模具制造公差Ls取小型芯中心到大型芯中心的距离：60mm中心距尺寸：LM=(1+3.5%)x600.252+24.2.44.2.4 型腔侧壁和地板厚度计算：型腔侧壁和地板厚度计算：型腔为圆锥形型腔，型腔采用整体式的加工方法，所以校核敞口最宽处的侧壁即可，取值为 386Mpa。r.p R2+r2所以：max=()ER2-r25Mpar: 内半径，取值 85mm：伯松比 取值 0.25 内半径增长量 取值 0.04由上式可以推出：1R=rErpE1rp2.1X105X0.0410.2585X25所以 R=85X=112mm52.1X10 X0.040.25185X25所以 S=R-r=112-85=27mm3861=85x1按强度理论计算：S=r2P3862X25底板厚度计算：maxPr4 0.74XES3S：底板厚度 mm r：圆环形支座内半径44Pr25X14所以由上式可以推出：s 30.7430.74X 4.40mm5E2.1x10 X0.043(3)Pr按最大应力做强度校核：max28S22所以S 1.22pr21.22X25X14386 3.94mm按照上述强度和刚度理论校核，去塑件最薄处壁厚 S27mm，底板厚度 S4.40mm4.34.3 其他零件设计及尺寸其他零件设计及尺寸考虑到型腔的强度， 刚性和安装螺钉， 导柱和开冷却水槽的位置， 取型腔的规格为： 371x340 x80定模型芯固定板推板：320 x340 x10推板固定板：320 x340 x20采用 20 的导柱4.44.4 注射机有关工艺参数的校核注射机有关工艺参数的校核结构类型：卧式注射机可行33注射量：理论注射量 100 cm 66.2 cm可行注射压力：150Mpa工件成型是所需的 40-80Mpa可行移模行程：260mm开模行程 235mm可行最大模具厚度：340mm模具合模厚度 310mm可行最小模具厚度：10mm模具合模厚度 310mm可行拉杆内间距：440mmx340mm可行注射机类型：螺杆式（35mm） ，能满足工作要求可行注射机类型：螺杆式（35mm） ，能满足工作要求可行上面几项校核均符合，所以初选注射机 SZ-100/60 型塑料注射机可行。参考资料参考资料1塑料成型模具 第二版申开智主编中国轻工业出版社2塑料制品及成型模具设计邹继强编著清华大学出版社3塑料模具设计李秦蕊主著西北工业大学出版社4互换性与测量技术基础第三版王伯平主编机械工业出版社5塑料材料与助剂徐思婷主编天津大学出版社结论结论此次课程设计是对本课程所学知识和相关专业知识的一个巩固和综合利用。设计开始，分析产品综合性能，确定选用注射材料，以及根据注塑量和模具设计情况，选择相应的注射机。其次是分型面的选择，模具结构和尺寸的设计，这些都是对所学知识额一个综合运用。因为没有规定确定的型腔数目，所以型腔是自由选择的，我的设计主要针对中小型企业的小型批量生产，所以设计的是一模四腔。结构比较简单，且容易脱模，但是，因为把型芯设计在定模上，增加了主流道的长度，使浇注系统所占体积较大，在一定程度上，造成了材料的浪费。其次，四个型腔全在动模上，采用的是整体式加工，虽然节约了材料，但是对加工造成了一定的难度，且尺寸精度不好控制，影响了模具的精度。另外，为了使融料能充满型腔，避免由排气引起的质量问题，在漏斗嘴处开设三个通气槽，这在一定程度上影响了制品的美观。致谢致谢从拿到设计题目，到6 月 20 号的第一次和老师探讨，再到今天设计接近尾声，十几天已经过去了，一个看似简单的设计，却弄得我焦头烂额，只能往它兴叹。在设计过程中，因为注射机选择不对，浇口选择不对，成型零件的尺寸设计，我曾几次重新回过头去重做。到今天，也只弄出一个稍微能行的通的设计方案。虽然难题重重，但是只要认真翻阅资料，查看课堂笔记，和同学一起探讨，所有问题，虽谈不上豁然开朗，但是知道如何继续下手。这次的设计，或许内容不是完全正确，但是我很享受整个课程设计的过程，因为这次设计，我是认认真真的，自己动手完成的。每一个数据都是在经过思考后做出的选择，因为在设计过程中，一个数据的不符合，就只有回过头去，找出问题，重新计算。公式的选择计算，再到使用公式编辑器编辑，然后敲打在 word 文档中，倒是一个考验人耐性的过程。我发现，课程设计，不仅仅是对所学知识的一个检验，更是对一个人的细心程度和耐性的考验， 当然，通过此次设计，让我更加懂得我们学工科的人，学知识不是为了讲一堆理论就好，而是应该懂得如何把他们应用在实际生活中。在此次设计中，感谢XXX 老师抽出时间，为我指导和讲解，正是因为刘老师的讲解，我很多迷惑才得以解开！此致敬礼课程设计说明书课程设计说明书题目：系别：学科专业：高分子材料与工程专业学生：指导教师：PE 塑料漏斗模具设计材料工程系太原工业学院年 7 月 2 日 2011
