注塑模具课程设计说明书罩盖.doc

课程设计说明书题目： 塑料罩盖注塑模设计 院系：机 械 工 程 系专业：材料成型及控制工程姓名： 导师： 时间： 2011年9月13日 目 录一、设计课题2二、塑件成型工艺性分析32.1.塑件工艺分析32.2.ABS性能分析32.3.ABS塑料的成型加工4三、拟定模具的结构形式51分型面位置的确定52型腔数量和排列方式的确定6四、浇注系统的设计8 1、主流道的设计 9 2、分流道的设计 10 3、浇口的设计 11 4、校核主流道的剪切速率 11 5、冷料穴的设计和计算 12五、成型零件的结构设计和计算 121、零件的结构设计 122、成型零件的尺寸及动模垫板厚度的计算 14六、模架的确定 15七、排气槽的设计 16八、脱模推出机构的设计 17九、冷却系统的设计 17十、导向与定位结构的设计 18十一、总装配图和零件图的绘制 19结 论 20一、设计课题罩盖，结构如图所示。大批量生产。材料ABS。二、塑件成型工艺性分析2.1 塑件工艺分析（1） 外形尺寸 该塑件壁厚为3mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太大，适合与注塑成型。（2） 精度等级 公差要求等级较低，能够完成。（3） 脱模斜度 ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小。2.2 ABS性能分析1 一般性能         ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。      ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为3438mN/cm。      ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。2 力学性能         ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。3热学性能        ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70107（85左右），制品经退火处理后还可提高10左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在40时仍能表现出一定的韧性，可在 -40到85的温度范围内长期使用。热分解温度270以上4电学性能  ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。5环境性能         ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。2.3 ABS塑料的成型加工ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。    ABS的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS的吸水性较高，吸水率:   0.2%0.7%,加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为80-85，24小时；对特殊要求的制品（如电镀），则需70-80，10-18小时(水分控制在0.2%以下)。    ABS制品在加工中易产生内应力，如应力太大或制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体方法是制品置于70-80的热风循环干燥箱内2-4小时，再冷却到室温即可。ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最广，挤出法次之。注塑模工艺条件:注射温度：180 270（适宜加工温度范围220250）；（注塞式机，炉温维持在180230；螺杆机，炉温维持在160220）模具温度：一般模温6585，生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求7080，动模温度要求5060.（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：采用较高的注射压力。注射速度：中高速度。料量控制：每次注射量仅达标准注射量的75%ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。ABS典型注射工艺条件工艺参数 通用型 高耐热型 阻燃型后部 180-200 190-200 170-190料筒温度 中部 210-230 220-240 200-220前部 200-210 200-220 190-200 喷嘴温度 180-190 190-200 180190 注射压力MPa 7090 85120 60100 螺杆转速（r/min） 3060 3060 2050 模具温度 50 70 6085 5070 三、拟定模具的结构形式1分型面为位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模却取出塑件的底平面上。如图：2型腔数量和排列方式的确定（1）型腔数量的确定 该塑件为大批量生产，可采用一摸多腔的结构形式。同时考虑到塑件尺寸，模具结构尺寸的大小关系，以及各种成本费用的关系，初步定位一摸两腔的结构形式。（2）型腔排列形式的确定 多腔模式尽量采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的位置对称。由于该设计采用的是一摸两腔的布置，故采用直线对称排比。如下图：(3) 模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计属于一摸两腔，对称直线排列，采用推模板推出的结构形式。浇注系统设计时，流到采用对称平衡式，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。由上综合分析可知，选用带脱模板的单分型面注射模。3.、注射机型号的确定（1） 注射量的计算 设计分析计算得塑件体积：V塑=41.5cm³塑件质量：m塑=V塑=35.6x1.02=42.33g式中可取1.02g/cm³(2) 浇注系统凝料的体积初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不确定值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。V总= V塑（1+0.2）x 2=85.4cm ³(3) 选择注塑机 总质量V总= V塑（1+0.2）x 2=85.4cm ³ 并结合式子 则有：V总/0.8=85.4/0.8=124.525 cm ³。.根据以上计算量，初步选定公称注射量160 cm ³，注射机型号SZ-160/100卧式注射机，详细参数下表：表 SZ-160/100型注射机主要技术参数理论注射量/ cm ³160移模行程/mm325螺杆柱塞直径/mm40最大模具厚度/mm300V注射压力/Mp150最小模具厚度/mm200注射速率/g.s-1105锁模形式双曲肘塑化能力/g.s-145模具定位孔的直径/mm125螺杆转速/r.min-10200喷嘴球直径/mm12锁模力/km1000喷嘴口孔径/mm3拉杆内间距/mm345x345（4） 注射机的相关参数的校核1） 注射压力校核 查表可知，HIPS所需要的注射压力为80110Mp,这里取p0=100Mp,该注射机的公称注射压力P公150Mpa,注射压力安全系数k1=1.251.4，这里取k1=1.3,则：k1 p0=1.3x100=130<p公，所以，注射机注射压力合格。2） 锁摸力校核 塑件在分型面的投影面积A塑，则A塑=30214.4mm² 浇注系统在分型面的投影面积A浇，是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍。由于本例流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可适当取小一点。取A浇=0.2A塑 塑件和浇注系统在分型面的总投影面积A总，则A总=n(A塑+ A浇)=7234.6mm ² 模具型腔内的胀力F胀，则F胀= A总x P模=253.21KN式中，P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔的内压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540Mpa.ABS属于中等粘度塑料，故取35Mpa.该注射机的公称锁模力F锁=1000KN，锁模力的安全系数k2=1.11.2，则k2 F胀=1.2F胀=1.2x253.21=303.85< F锁,所以注射机锁模力合格。四、浇注系统的设计1、主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，设计要点如下：为使凝料能从其中顺利拔出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角=2°4°，对于流动性较差的塑料可取=3°6°。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8m。在本设计中，考虑到所采用的材料PC加工性能较好，所以取=4°。主流道长度：50mm.主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.50.1）mm=3.5mm主流道大端直径：d=d+2L主tan7mm,式中=2°主流道球面半径：SR0=注射机的喷嘴球头直径+（12）mm=14mm球面的配合高度：h=3mm。主流道的凝料体积V主=1.12cm ³主流的当量半径Rn=2.625mm在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，本设计采用的是L=50mm由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道加工成可拆卸的主流道衬套（浇口套），便于用优质钢材进行加工和热处理。本设计中采用的衬套材料为T8A钢，淬火5055HRC，2、分流道的设计（1） 分流道的布置形式 在设计时应考虑尽力减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要减少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 由于分流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可尽量选小一点。单边分流道长度可取35mm.(3) 分流道当量直径 D=3.8mm(4) 分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形等。本设计采用梯形截面，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) 分流道的截面尺寸 设梯形的下底宽度为x 底面圆角半径为R=1，设梯形的高位h=3.5mm,则该梯形的截面积为A=(x+x+2x3.5tan8°)h/2=(x+3.5tan8°)x3.5再根据该面积和当量直径4.4mm的面积相等，可得(x+3.5tan8°)x3.5=D²/4=3.14x4.4²/45mm(6)凝料体积分流道长度L=35x2=70mm分流道截面积A=4.5x3.5=15.75mm²凝料体积V=LxA=70x15.75=1102.5mm³(7)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Ra1.252.5um 此处Ra1.6 .另外，其脱模斜度一般在5°10°之间，这里取脱模斜度为8°。3、浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。本模具采用侧浇口（如图4.3）设计。其特点是浇口截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。（1） 侧浇口尺寸的确定浇口深度。h=nt=0.7x3=2.1mm式中，t是塑件的壁厚，这里t=3mm;n塑件成型系数，对于ABS其系数为n=0.7.工厂设计时，浇口深度常常先取小值，故此处浇口深度为1mm.(2) j计算浇口宽度 B=2.4cm。（3）计算侧浇口长度。 取0.7mm.4、校核主流道的剪切速率计算主流道的体积流量q主=（V主+V分+nV塑）/t=(1.12+1.1+2x35.6)/1.6cm³/s=45.8cm³/s-1计算主流道的剪切速率R主=3.3q主/(R³)=3.3X45.8X10³/(3.14X2.625³)S-1=2.67X10³S-1主流道内的熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5x10²5x10³s-1之间，所以，主流道的剪切速率校验合格。5、冷料穴的设计和计算冷料穴位于主流道的正对面的动模板上，其作用就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杆匹配的冷料穴。开模是，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。五、成型零件的结构设计和计算1、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，本设计采用整体式凹模。（2） 凸模结构设计 凹模是成型塑件的内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种。通过分析知，该塑件有两个，一个是成型零件的内表面的大型芯，因塑件包紧力较大，所以设在动模部分；另一个是成型零件的中心轴孔内表面的小型芯，设计时将其设在定模部分，同时有利于分散脱模力和简化模具结构。如图所示：大型芯模嵌件小型芯凹模嵌件2、成型零件的尺寸及动模垫板厚度的计算（1）凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布局，模架初选200mmx355mm的标准模架。S=(3ph4/2E)1/3=12.03mm式中，p型腔压力 E是弹性模量；h=W,W是影响变形的最大尺寸，h=30mm；许用变形量=0.023mm（2） 动模垫板的厚度的计算 模架选用200mmx355mm的范围内，垫板之间的跨度大约为100mm。那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即T=0.54L(PaA/EL1)1/3=34.78mm动模垫板的刚度计算许用变量，=25x0.00129=0.032mm;L两个垫板之间的距离，约120mm;L1动模垫板的长度 355mmA两个型芯投影到动模板上的面积。单件型芯所受压力的面积为A1=D²/4=3316.63mm²两个型芯的面积A=2xA1=6633.25mm²对于此动模板得计算尺寸相对与小型模具来说还可以在小点，可以增加两个支撑柱来进行支撑，故可以近似得到动模板厚度Tn=1/(n+1)4/3X34.78=13.8mm故动模板可按标准厚度取34mm.六、成型零件的结构设计和计算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的平面尺寸为115mmX271mm,又考虑凹模壁厚，导柱，导套的布置等。选用模架序号为5号（W×L=200mm×355mm）,模架结构为A4。各板的尺寸如图所示：模具各尺寸的校核1）模具平面尺寸200mm×355mm<345mm×345mm，校核合格。2）模具高度尺寸264mm,200mm<264mm<300mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。3）模具的开模行程S=H1+H2+(510)mm=8590mm<325mm(开模行程)校验合格。七、排气槽的设计该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经过塑件下方的台阶及中间的肋板充满型腔，顶部有一个19mm小型芯，其配合间隙可作为气体排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象。同时，底面的气体会产生推杆的配合间隙、分型面和型芯与脱模板之间的间隙向外排出！八、脱模推出机构的设计本塑件采用脱模板、中心采用推杆的综合推出方式。脱模板推出时为了减少脱模板与型芯的摩擦，设计中在用脱模板与型芯之间留出了0.2mm的间隙，并采用锥面配合，可以防止脱模板因偏心而产生溢料，同时避免了脱模板与型芯产生摩擦。九、冷却系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所散发的热量。ABS属于中等粘度材料，其成型温度和模具温度分别为200和5080。所以，模具温度初步选定为50，用常温水来进行冷却。冷却水管道布置如图：动定模水道布置十、导向与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。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是利用导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动定模之间的精密定位。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定位结构。十一、总装配图和零件图的绘制经过上述一系列的计算和绘制，把设计结果用总装配图来表示模具的结构，图详见装配图和零件图。主视图左视图结 论本模具结构方案解决了成型零件、合模导向机构、侧抽芯机构、推出机构、排气系统、冷却系统等的设计，满足了生产该产品的质量要求和工艺要求。本模具设计从经济、效率综合进行考虑，其结构设计简单，采用了标准模架，降低了成本，缩短模具生产制造周期，节省了产品推向市场的时间，提高了经济效益。但在设计过程中，对浇注系统和模温控制还是主要依据经验分析。