塑料壳体注塑模具设计（全套图纸）(23页).doc

-塑料壳体注塑模具设计（全套图纸）1026010306成绩塑料成型工艺及其模具设计说明书全套图纸加153893706.指导教师姓名 学 生 学 号学 生 姓 名学生专业班级材料成型2班 目录1. 塑件的工艺分析41.1塑件的成型工艺性分析41.1.1 塑件材料PS的使用性能51.1.2 塑件材料PS的加工特性51.2 塑件的成型工艺参数确定62 模具的基本结构及模架选择62.1 模具的基本结构62.1.1 确定成型方法62.1.2 型腔布置62.1.3 确定分型面72.1.4 选择浇注系统82.1.5 确定推出方式82.1.6 选择成型设备82.2 选择模架.102.2.1 模架的结构.102.2.2 模架安装尺寸校核11 2.2.3 冷料穴的设计.13 2.2.4 浇口的设计.14 2.2.5 浇注系统凝料体积计算.15 2.2.6 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核.16 2.3 选择模架.18 2.3.1 模架的结构.18 2.3.2 模架安装尺寸校核.183 模具结构、尺寸的设计计算193.1 模具结构设计计算193.1.1 型腔结构193.1.2 型芯结构193.1.3 模具的导向结构193.2 模具成型尺寸设计计算203.2.1 型腔径向尺寸203.2.2 型腔深度尺寸213.2.3 型芯径向尺寸213.2.4 型芯高度尺寸223.2.5 中心距尺寸223.3 模具加热、冷却系统的计算233.3.1 模具加热233.3.2 模具冷却234 模具主要零件图23 4.1 型腔固定板零件图23 4.2 型芯固定板零件图245 排气系统的设计246 模具总装图.257 参考文献.28 塑料注射模具设计与制造实例通过一个典型的塑料制品，介绍了从塑件成型工艺分析到确定模具的主要结构，最后绘制出模具图的塑料注射模具设计全过程。1. 塑件的工艺分析1.1塑件的成型工艺性分析塑件图产品材料：PS塑件尺寸：如图所示塑件要求：1.塑件不允许有裂纹和变形缺陷。 2.脱模斜度301°。 3.未注圆角R0.1。1.1.1 塑件材料PS的使用性能电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性耐水性，化学稳定性良好，强度一般，但质脆，易产生应力脆裂，不耐苯.汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件。1.1.2 塑件材料PS的加工特性l 无定形料，吸湿小，不须充分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力.流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型。l 宜用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔.变形。l 可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大，顶出均匀.塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热。1.2 塑件的成型工艺参数确定查手册得到PS塑料的成型工艺参数：适用注射机类型 柱塞式密度 0.98 1.10g/cm3；收缩率 0.3 0.6 % （0.5%）；预热温度 60C° 75C°，预热时间 5h ；料筒温度 后段140C°160C°，前段170C°190C°；模具温度 32C° 65C°； 注射压力 60 110 MPa ；成型时间 注射时间15 35s ，高压时间0 2s ，冷却时间 15 45s ，总周期40 80s。2 模具的基本结构及模架选择2.1 模具的基本结构2.1.1 确定成型方法塑件采用注射成型法生产。使用点浇口成型。2.1.2 型腔布置塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。所以应使用多型腔注射模具。所以模具采用一模四腔、双列直排,推件板推出,流道采用平衡式。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。其布置如图所示。2.1.3 确定分型面 塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，分型面I,分型面II都不利于脱模，所以根据塑件结构形式分型面选在III上如图.这样的选择使塑件便于取出，塑件大部分外表面光滑，同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图所示的分型面。分型面选择2.1.4 选择浇注系统塑件采用点浇口成型。2.1.5 确定推出方式选择推板推出机构完成塑件的推出。2.1.6选择成型设备注射机型号的确定：（1） 注射量计算 =0.98 1.10g/cm3 V塑=24745.70*2mm3=24.75*2cm3 M塑=V塑=24.75 ×1.04g*2=25.74*2g=51.48g（2） 系统凝料体积的初步估算 V总=V塑（1+0.2）×4=24.75*2 ×1.2 ×4cm3 =118.8cm3 *2=237.6（3） 选择注塑机 由V总=237.6cm3 再由式V公=V总/0.8=95.04cm3 查表初选公称注射量为104cm3 。 注射机型号为XS-ZY-125 其有关参数为：理论注射量 ：104 cm3 ； 注射压力 ： 150MPa ；合模形式 ：液压机械合模力 ：900kN ；模具厚度 ： 200 300mm ；移模行程 ： 300mm ；喷嘴球半径 ：12 mm ；喷嘴口直径 ： 3.5mm ；拉杆空间 ：260 ×360mm 。（4） 注塑机相关参数的校核 1.注射压力的校核 PS的注射压力为60110MPa 取P=100MPa 该注射机的公称注射压力P公=150MPa，注射压力安全系k=1.251.4取k=1.25则 Kp=1.25×100=125<150MPa=P公所以注射剂注射压力合格 2.锁模力校核 a .塑件在分型面上的投影面积A塑则 A塑= 60*80-2*R2=60*80-2*3.14*36=4573.92mm2 b.浇注系统在分型面上投影A浇 由A浇=0.20.5A塑，取A浇=0.2 A塑 c . A总=（A浇+A塑）×n（腔数） =4×1.2×4573.92mm2=21954.816mm2 d.模具型腔内的胀形力 P模=P注射（0.20.4）=3060MPa，取30N F胀=A总P模=21954.816 ×30N=658.644kN 由于F锁=900N，k=1.11.2，取k=1.2 则kF胀=1.2×658.644kN=790.37kN<F锁 所以注射剂锁模力合格2.2 浇注系统的设计2.2.1 主流道的设计 1、 主流道尺寸（1） 主流道长度：取L0=30mm。（2） 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=8mm（3） 主流道大端直径：D=d+L0tan=6.6mm（式中取4°）。（4） 主流道球面半径：SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=12+2=14mm。（5） 球面的配合高度：h=35mm，取h=5mm。（6） 浇口套总长L=L0+h=30+5=35mm。2、 主流道的凝料体积 V主=L（R主2+r主2+R主r主）/3=30×（4.52+6.62+4.5×6.6）×3.14/3=2936.21mm33、 主流道当量半径 Rn=(4.5+6.6)/2=5.55mm4、 主流道浇口套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件,对材料要求严格,因而模具主流道部分常设计可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套,浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。由于该模具主流道较长,定位圈和衬套设计成分体式较宜,其定位圈结构尺寸如下图主流道浇口套的固定 主流道浇口套的固定形式如图5、冷料穴的设计1)主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出,所以冷料穴直径稍大于主流道大端直径.采用Z形头冷料穴,很容易将主流道凝料拉离定模,如图所示主流道凝料体积Q主= h/12(D2+Dd+d2)=40/12(6.52+6.5×3.5+3.52) =809mm2=0.8cm3主流道剪切速率校核 由经验公式 v=3.3qv/Rqv=q主+q分+q塑件=0.8+4×25.28+0.58=102.5cm2Rn=（3.5+6.5）/2/2=0.25cm 主流道剪切速率偏小主要是注射量小，喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。1、主流道冷料穴的设计：采用半球形，半径为5mm。2、分流道冷料穴的设计：在定模板上分流道端部加长1.5倍H，约为7.5mm。2.2.2 分流道的设计1、 分流道的布置形式分流道布置有多种形式，但是需要循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模具版面尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。应采用平衡式分流道。分流道布置形式2、分流道长度第一级分流道 L1=50mm第二级分流道 L2=15mm3、分流道的形式.截面尺寸以及凝料体积为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。工程设计中常用梯形截面，加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失.流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸，即 B=0.2654式中，B-梯形大底边的宽度 m-塑件的质量（g），为26.5g根据塑料模具设计手册表4-9，取B=4 H=2/3B=2.67mm 取H=3mm 从理论上L2,L3分流道可以L1截面小1/10,但为了刀具的统一和加工方便,在分型面上的分流道采用一样的截面.4、分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63µm-1.6µm，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔体表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处Ra=0.8µm。 5、凝料体积分流道长度 L=（50+8×2+1×2）×2=136mm分流道截面积 A=（3+4）/2×3=10.5mm2凝料体积 V分=136×10.5=1428mm3=1.428cm36、分流道剪切速率校核采用经验公式 r =3.3q/R 3=3.3×101.12/(3.14×0.253)=6801式中 q=1/t=4×25.28=101.122.2.3 浇口的设计 本设计采用点浇口，浇口截面积通常为分流道截面积的0.07倍0.09倍，浇口长度为0.5mm0.75mm。浇口尺寸的确定由经验公式=0.6×0.206×=4.2mmN为塑料系数，为0.6，A为型腔表面积，k=0.206，t=0.752.5。根据塑料模具设计指导表2-6点浇口推荐尺寸，浇口先取1.4mm，在试模时根据填充情况再进行调整。流道尺寸如图所示：2.2.4 浇注系统凝料体积计算1、 主流道与主流道冷料井凝料体积 =611.71+75.23=686.942、 分流道凝料体积梯形分流道凝料体积=4107.5mm3圆锥形分流道凝料体积 =2（278.16+276.49）=1109.30mm33、 浇口凝料体积 浇口凝料体积很小，可取为0。4、 浇注系统凝料体积 5903.74mm3=5.9cm3 =5.9+24.75=30.65cm3 该值小于前面对浇注系统凝料的估算（约为59.40cm3），所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。2.2.5 浇注系统各截面流过熔体的体积计算1、流过浇口的体积：VG=V塑=24.75cm32、流过分流道的体积： VR=V塑+(V锥+V梯）/2=24.75+(1.109+4.108)/2=27.36cm3 3、流过主流道的体积： VS=2VR+V主=2×27.36+0.687= 55.40cm32.2.6 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核 1、确定适当的剪切速率 主流道、分流道 点浇口最大剪切速率（塑料模具设计指导表2-8） G=4×104s-1 2、确定体积流率q 主流道体积流率qs: 取s=2×103s-1，Rs=2.775mm=0.278cm； =33.73cm3/s 浇口体积流率qG：RG为点浇口半径 =10.77cm3/s 3、注射时间（充模时间）的计算 模具冲模时间： 单个型腔冲模时间： 注射时间： 据塑料模具设计指导表2-3可知，t注射机公称注射量以内的最短注射时间1.6s，故所选时间合理。 4、校核各处剪切速率 浇口剪切速率： 合理 分流道剪切速率： 合理 ，Rn为分流道截面积的当量半径，从前面计算可知Rn=0.446cm。 主流道剪切速率： 合理 分析：从上面计算结果得知，浇口处剪切速率基本达到极限值，在试模时若存在有成型问题，可调整注射速率（延长注射时间）来达到要求。2.3 选择模架 2.3.1 模架的结构 塑件型腔平面尺寸为140mm×260mm，模板有效使用面积140W3-10，260L2-D2（复位杆直径）-30；求得W3140+10=150，查塑料模具设计指导表7-4得W3=150，因此W=250，D2=20。 L2260+D2+30=260+20+30=310，查表7-4选L2=348，因此得L=400，故所选模架为W×L=250×400，DB型模架。2.3.2 模架安装尺寸校核 1、最大与最小模具厚度校核：模具总高度为290+0.5（分型面间隙）=290.5mm，最小模具厚度为200mm，最大模具厚度为300mm，故符合要求。 2、开模行程校核：开模行程H=H1+H2+a+(510)mm<S=300mmH1为塑件的推出距离（脱模距离），取25mm，H2为塑件的高度，为25mm，a为取出浇注系统凝料的必须长度，取110mm。带入值计算H=25+25+110+（510）=165170mm<300mm，符合要求。3、模架尺寸与注射机拉杆内间距校核：注射模外形尺寸应小于注射机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具宽度或模具高度至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注射机的工作台面上。选定模架为300mm×400mm，但外形尺寸为260mm×360mm，不利于装入注射机，但模具高度为290.5mm，高度方向小于360mm，吊入后旋转90º即可安装。所以外形尺寸符合要求。3 模具结构、尺寸的设计计算3.1 模具结构设计计算3.1.1 型腔结构型腔由定模板、中间板、动模板和滑块共四部分组成。定模板、中间板和滑块构成塑件的侧壁。定模板中心开有冷却水孔，用来强制冷却工件和型芯。3.1.2 型芯结构型芯由动模板上的孔固定。型芯与动模板配合，增加模具寿命。另外，这种配合可以减少动模板在运动时与型芯之间的磨损。3.1.3 模具的导向结构为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套导向定位。中间板上装有导套，推出时，导套在导柱上运动，保证了中间板板的运动精度。定模座板上装有导柱，为动模板的运动导向。3.2 模具成型尺寸设计计算取PS的平均成型收缩率为0.45 %，塑件未注公差按照塑料成型工艺与模具设计表3.1中MT5级精度公差值选取。3.2.1 型腔径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1)60.02-00.03 1=0.03mm =（0.003+0.006）/2=0.0045 =（1+0.0045）×60.020.75×0.03mm =60.27mm2）80.20mm =（1+0.0045）×80.200.75×0.30mm =80.34mm3)20 mm20.22mm(据材料成型工艺与模具设计表3.1取=2*0.22=0.44) =（1+0.0045）×20.220.75×0.44mm =mm3.2.2 型腔深度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。mm =（1+0.0045）×25.02×0.03mm =25.11mm3.2.3 型芯径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）44.98mm =（1+0.0045）×44.980.75×0.02mm =45.17mm2） mm =（1+0.0045）×740.75×0.05mm =74.30mm3.2.4 型芯高度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。25mm24.75mm(据材料成型工艺与模具设计表3.1取=2*0.25=0.50) =（1+0.0045）×24.75×0.50mm =24.53mm3.2.5 中心距尺寸（350.30）mm=（35+35*0.0045）±=（35.16±0.10）mm3.3 模具加热、冷却系统的计算3.3.1 模具加热 一般生产PS材料塑件的注射模具不需要外加热。3.3.2 模具冷却模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。型腔的冷却是由在定模板上的两条10mm的冷却水道完成4. 模具主要零件图4.1 模具型腔固定板4.2模具型芯固定板零件图型芯固定板零件图5.排气系统及温度调节系统的设计排气系统：由于制品尺寸较小，在实际生产过程中，考虑到经济效益，采用模具分型面间的空隙或者利用模具零件间的配合间隙进行自然的排气。冷却系统：塑件在固化是每分钟释放的热量： Q=WQ1=1.2VsQ1=1.2×55.40×1.0×350=60.34kj/min冷却水的体积流量： 取d=8mm，冷却水在管道内的流速： 冷却水总传热面积： 冷却管道的孔数：6 模具总装图 总装图 主视图 俯视图 侧视图 明细栏7.参考文献1、 塑料成型工艺与模具设计/屈华昌主编.-修订版.-北京：高等教育出版社.2007.8（2011.12重印）2、 塑料模具设计指导/伍先明等编著.-3版.北京：国防工业出版社,2012.1-第 23 页学生学号