连接座注塑模模具设计.doc

哈尔滨理工大学课程设计说明书题 目： 连接座注塑模模具设计学 院： 材料科学与工程学院专 业： 材料成型及控制工程（模具）班 级： 材型10-2姓 名： 张龙龙学 号： 指导老师： 石连升时 间： 2013年12月15日目 录前言4一、 零件工艺性分析5二、注塑模的结构确定6三、模具设计的有关计算11四、模具调节温度设计14五、模具闭合高度的确定16六、注塑机有关参数的校核16七、绘制模具总装图17总结18参考文献18引 言注塑模具课程设计比较全面的训练，其意义在于为以后的设计工作打基础，培养学生在设计过程中严肃认真、刻苦钻研、一丝不苟、精益求精的态度，使其在设计思想、方法和技能等各方面均获得锻炼和提高。经过一学期对塑料模具整体结构和细节的学习和了解，为了更进一步的了解模具制造和加工，利用所学模具知识设计一套简单的注塑模具，来巩固所学模具知识。通过完成模具课程设计，综合应用和巩固模具设计课程以及相关课程的理论基础和专业知识，系统地掌握产品零件的成型工艺分析、模具结构设计的基本方法和步骤、非标准模具零件的设计等模具设计基本方法。 同时，学会准确运用技术标准和资料，培养了认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的工作态度，强化了质量意识和时间观念，从而形成了从业的基本职业素质。第二部分： 模具设计实例一、零件工艺性分析工件为图1所示的落料冲孔件，材料为ABS，尺寸精度为4级,生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：技术要求：表面光亮无划伤痕迹1：塑件的原材料分析 塑件的材料采用工程塑料ABS,属热塑性塑料，是由丙烯腈,丁二烯和苯乙烯组成的三不共聚物。本身耐热性和溶性比HIPS佳,且具有光泽性。由于丙烯腈的腈基极性较强,所以冲击强度,拉伸强度及塑料件的表面硬度均较HIPS佳。综合物理-力学性能更是优良。ABS树脂为浅黄色粒状或珠状树脂,熔融温度为217-237,热分解温度为250以上,无毒,无味,吸水率低,具有优良的综合物理-力学性能,优异的低温抗冲击性能,尺寸稳定性,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,不溶于大部分酸类溶剂,而容易溶于醛酮,脂和某些氯化氢中。ABS树脂热变形温度较低,不透明,可燃,耐侯性较差,其成型性能较好,流动性好,成形收缩率较小(通常为0.3-0.8%),比热容较低,在料筒中塑化效率高,在模具中凝固较快,成型周期短,但吸水性较大,成形前必须充分干燥,可在柱塞式或螺杆式卧式注射机上成形。2：塑件结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为长方体，在宽度方向的一侧有一个凸台，零件壁厚均匀。因此，设计时可采用单个分型面抽芯机构。3：尺寸精度分析 制件尺寸选用尺寸精度4级（GB/T144861993）,零件的尺寸精度中等，对应的模具相关零件的尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚来看，壁厚较均匀，有利于制件的成型。4：表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。5：计算塑件的体积和重量 计算塑件的体积：=15285.6641mm3计算塑件的重量：根据设计手册可查得工程塑料ABS的密度为=1.03g3，故塑件的重量为：=15140.0094×1.03g= 15594.21g采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸、注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为 XS-ZY-125型。额定注射量：125；螺杆（柱塞）直径:42mm；注射压力： 120MPa；注射行程：115mm；注射方式:螺杆式；合模力：900 KN；最大开模行程：300 mm；模具最大厚度：300mm；模具最小厚度：200mm；6：塑件注塑工艺参数的确定 查找附录H和参考工厂实际应用的情况，增强ABS的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度选用160 中段温度t选用170前段温度选用190； 注塑压力：选用 100MPa（相当于注塑机表压 35kgf）； 注塑时间：选用 25s； 保 压：选用 72MPa（相当于注塑机表压 25kgf）； 保压时间：选用 4s；冷却时间：选用 20s。二、注塑模的结构设计：1：分型面选择 制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。选择分型面的原则是：脱出塑件方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量,无损塑件外观、设备利用合理。所以，模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。故选用下图所示的分型方式较为合理。这样有利于成型后，塑件的脱模。2：确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模一件，即模具需要一个型腔。3：浇注系统设计 主流道设计： 直浇口式主浇道呈截锥体,主浇道入口直径d应大于注射机喷嘴直径1左右。主浇道入口的凹坑球面半径R应大于注射机喷嘴球头半径约2-3。锥孔壁粗糙度Ra0.8,主流道锥角为2°-4°过大的锥角会产生湍流或涡流,卷入空气。根据设计手册查得XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：0=4mm； 喷嘴前端球面半径：0 = 12mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系 R = RO +（12）mm d = d0 +（0.51）mm取主流道球面半径R = 13mm；取主流道的小端直径d =4.5mm。经换算得主流道大端直径D=8.5mm；可在主流道出料端设计半径r=1.5mm的圆弧过渡。 分流道设计：分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了方便加工起见，选用截面形状为半圆形的分流道，查表5-3取R=4mm ：浇口的设计浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是：1使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。2型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口的设计与塑件形状,断面尺寸，模具结构，注塑工艺条件（压力）及塑料性能等因素有关。浇口截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增料流速度，快速冷却封闭，便于与塑件分离，以及浇口残痕最小等要求。根据上面的要求，我采用侧浇口形式。在侧浇口进入或连接型腔的部位，应用圆角以防劈裂。故侧浇口初选尺寸为1mm×0.8mm×1.2mm(b×L×h),试模时修正。：导柱的选择导柱的选择直形导柱和阶梯形导柱的前端都设计为锥形，便于导向。两种导柱都可以在工作部分带有贮油槽。带贮油槽的导柱可以贮存润滑油，延长润滑时间。直形导柱用于塑件生产批量不大的模具，可以不用导套。阶梯形导柱用于塑件大批量生产的模具，或导向精度要求高，必须采用导套的模具，装在模具另一侧的导套安装孔可以和导柱安装孔采用同一尺寸，一次加工而成，保证了严格的同轴，本模具采用有肩导柱I型导柱直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所选导柱直径也应愈大。除了导柱长度按模具具体结构确定外，导柱其余尺寸随导柱直径而定。本模具导柱选用I型，直径为25mm。选用d=25mm,L=100mm,L1=32mm有肩导柱。：导套的选择导向孔可带导套，也可不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论带导套或不带导套的导向空，都不应该设计盲孔，盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合。带导套的模具应采用阶梯形导柱。导套长度取决于含导套的模板厚度，其余尺寸随导套导向孔直径而定。本模具选用 d=25mm,L=40mm带肩导套。：排气系统的设计塑料熔体注入模腔的同时,必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体,排气系统是注塑模设计的重要组成部分。排气不良有很多危害:增加熔体充模流动的阻力,使型腔不能充满,会使塑件棱边不清在制品上呈现明显可见的流动痕和熔合缝,其力学性能降低滞留气体使塑件产生银纹,气孔,剥层等表面缺陷型腔内气体受到压缩后产生瞬间局部高温,使塑件熔体分解变色,甚至炭化烧焦由于排气不良,降低了充模速度,增长了注塑成型周期.常用的排气系统设计方法:分型面排气拼接裂缝利用烧结块冷料井排气槽.对于小型模具可利用分型面排气，本模具的分型面位于塑料溶体流动的末端，易于排气。4：推出机构设计 该零件采用推件板推出机构推杆位置、推杆形状尺寸及推杆数量等的确定推杆位置、推杆形状尺寸如图所示：由该模具结构确定推杆的数量为6。推杆安装固定及配合推杆直径d与推件板上的推杆孔采用H8/f7间隙配合，推件板进行淬火处理，硬度HRC>50。推杆的材料为T8，且工作端配合部分的表面粗糙度Ra<0.8； 推出机构导向设计推杆导套的结构形式及尺寸如图所示：5：成型零件结构设计 ：凹模的结构设计 本模具采用一模两件的结构形式，凹模拟采用整体式结构，分流道和浇口均设在凹模上。 ：凸模结构设计 三、模具设计的有关计算：成型零件工作尺寸计算时采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得工程塑料（ABS）的收缩率为Q=0.3%-0.8%，故平均收缩率为Qcp=(0.3+0.8)%/2=0.55%,模具制造公差取m=1/41/5。；：型腔和型芯工作尺寸计算 按平均收缩率计算模具成型零件工作尺寸 型腔径向尺寸 型芯径向尺寸 型腔深度尺寸 型芯高度尺寸 中心距 ：型芯尺寸的计算 =；= ：型腔尺寸计算 = = ：凹模型腔侧壁计算成型零件的工作尺寸，要保证所成型塑料制品的尺寸。而影响塑料制品尺寸和公差的因素相当复杂，如模具的制造误差及模具的磨损；塑料成型收缩率的偏差及波动；溢料飞边厚度及其波动；模具在成型设备上的安装调整误差、成型方法及成型工艺的影响等。成型零件的工作尺寸计算，要考虑塑料制品的尺寸公差，所成型塑料的收缩率、溢料飞边厚度、塑料制品脱模、模具制造的加工条件及可达到的水平等因素。由于大尺寸模具主要存在刚度问题，要防止模具过大的弹性变形，因此须先确定许用变形量，用刚度条件式进行壁厚和底板厚度设计计算，再用强度条件进行校核，设计最终达到强度和刚度条件都满足。 1凹模侧壁计算： 按强度计算 故 ： 按刚度计算：2底板厚度计算：按刚度计算：按强度计算：由刚度和强度计算公式得,模板结构尺寸S和T应取刚度和强度计算值中的大值。综上记得长度方向上s=27mm 厚度方向上h=9mm单型腔板尺寸B×L×H=88×154×54 双型腔板尺寸B×L×H=176×154×54；按标准选择标准模板L×B×H=200×200×63 GB/T 4169.81984垫块尺寸： 200×40×63；定模座厚为25mm四、模具调节温度设计 1、冷却系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。2、冷却时间的确定在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：式中，a 塑料热扩散系数 （m2/s）； S 制品壁厚 （mm）；现我们根据已知条件知道ABS的TS=260，TM=80，TE=120，而塑件的厚度为3mm：3、冷却系统设计原则、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。、浇口处加强冷却。、应降低进水与出水的温差。、合理选择冷却水道的形式。、合理确定冷却水管接头位置。、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。4、冷却系统的结构形式根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷 却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。5、冷却系统的计算由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，ABS的单位质量成型时放出的热量为300KJ400KJ/Kg。放出热量为60×1.05/1000×350KJ=22.05KJ其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。五、模具闭合高度的确定 在支承与固定的零件的设计中，根据经验确定：定模座板：H1=25mm；凹模型腔板:H2=63mm；推件板：H3=20mm；动模板:H4=25mm；支承板:H5=32m；垫板:H6=63；动模座板:H7=25mm。 因而模具的闭合高度： H= H1+H2+H3+H4+H5+H6=25+63+20+25+32+63+25=253mm六、注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为200mm×200mm×253mm。XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸为428mm×458mm，故能满足模具的安装要求。由上述计算模具的闭合高度H=253mm，XS-ZY-125型注塑机所允许模具的最小厚度H min=200mm，最大厚度H max=300mm，即模具满足 H min H H max 的安装条件。经查资料XS-ZY-125型注塑机的最大开模行程S =300mm， 对于单分型面模具注塑模 SH1+H2+（510） S48mm式中：H1制品所用的脱模距离；H1=46mm H2制品高度；H2=46mm锁模力校核：高压塑料熔体刚充满模具型腔时会产生沿开模方向的张模力，该张模力大小等于塑件和浇注系统在分型面上投影面积，乘以分型面上模腔的平均计算压力q,模具锁模力必须大于张模力，才能防止分型面上产生溢边，保证塑件在深度方向的尺寸精度，因此，FKAq 其中F为注射机的额定锁模力 A为塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积（cm2） q为分型面上模腔的计算压力（N/cm2） K为安全系数通常取1.11.2q通常为注塑压力的一半 q=Po/2=50Mpa A=(100×18+96)×2+17×3×2+4=39cm2 F=50×1.2×3.9KN=21.45KN900KN。经验证，XS-ZY-125型注塑机能满足使用要求，故可采用。七、绘制模具的总装图总 结本次模具课程设计让我系统巩固了大学两年的学习课程，通过本次设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。从2011年10月28日开始历经2周的时间，系统的巩固了如机械制图、机械设计基础、工程材料、模具设计基础以及加工工艺等专业课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，克服了一个又一个的困难，使我的课程设计日趋完善。课程设计虽然很辛苦，但是在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独立设计的能力，使我受益匪浅，我相信这些经验对我以后的工作一定大有益处。最后，再次感谢各位老师特别是我的指导老师在这一段时间给予无私的帮助和指导，并向他们致意深深的敬意，以后到社会上我一定努力工作，不辜负他们给予我的知识和对我们寄予的厚望！参考文献1. 塑料模具设计师指南唐志玉主编。国防工业出版社， 1999.62. 塑料注塑模结构与设计杨占尧主编。清华大学出版社， 2004.93. 实用模具设计与制造手册许发樾主编。机械工业出版社，2000.10 4. 模具标准应用手册许发樾主编。北京机械工业出版社， 1994.10 5. 模具设计与制造简明手册冯炳尧主编。上海科学技术出版社，1998.76. 机械制图寇世瑶主编。高等教育出版社， 2004.77.典型实用模具图册王一梅主编。江苏科学技术出版社，1995.88.塑料成型工艺与模具设计，屈华昌主编，机械工业出版社。