塑料模具设计.doc

常州信息职业技术学院项目实施报告 课程名称：塑料模具设计基础项目名称：支柱注塑模具设计与制造学生姓名：朱候林 徐正伟 张勇所在班级：模具103所在组别：第19组院系名称：机电工程学院设计时间：2011年12月目 录1、塑件的工艺性分析11.1塑件的原材料分析21.2塑件的尺寸精度分析21.3塑件的表面质量分析21.4塑件的表面质量分析22、注射机的选择32.1计算塑件的体积和质量32.2确定模具型腔数量32.3选择注射机32.4制定注射成形工艺参数33、模具结构设计43.1分型面的选择43.2型腔布局43.3确定模具总体结构类型53.4成型零件设计53.5选择标准模架63.6浇注系统83.7推出机构103.8温度调节系统103.9排气系统104、注射机的校核104.1最大注射量104.2注射压力104.3锁模力114.4安装部分尺寸115、装配图零件图115.1装配图11项目一：支柱注射模具设计1、塑件的工艺性分析塑件名称：支柱（如图1-1，1-2所示）生产批量：10万件材料：ABS未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT5图1-1支柱二维图图1-2支柱三维图 塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的结构工艺性分析，其具体分析如下。1.1塑件的原材料分析本塑件采用品种为ABS的工程塑料，颜色为白色。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，它将PS、SAN、BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。成形特点如下： 无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度、3小时。 宜取高料温、高模温，但料温过高易分解(分解温度为>270度)。对精度较高的塑件，模温宜取5060度，对高光泽、耐热塑件，模温宜6080度。 如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 如成形耐热级或阻燃级材料，生产37天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 1.2塑件的尺寸精度分析此塑件有5个尺寸标注公差，分别是17+0.2、44+0.36、50-0.64 、24-0.24 、4+0.24、，按标准GB/T14486-1993中17+0.2、50-0.64、4+0.24为MT5级精度，属于一般精度；44+0.36、24-0.24为MT3级精度，属于高精度。1.3塑件的表面质量分析塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。1.4塑件的表面质量分析此塑件为回转体壳类零件，腔体深24mm。壁厚均匀3mm，大于最小壁厚要求。总体尺寸50×24，属于小型塑件。侧壁无斜度，由于高度较小，可以顺利脱模。塑件顶面内圆角R1.5，外圆角R3，可以提高模具强度、改善熔体的流动情况和便于脱模。通过以上分析可知，此塑件可采用注射成形生产。又因产量为100,000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。2、注射机的选择2.1计算塑件的体积和质量经UG软件测得塑件的体积V=15.805cm3，ABS的密度为1.051.08g/cm3 ，则质量M=15.805×1.05=16.60g。2.2确定模具型腔数量塑件的生产批量为100,000件，属于大批量生产，且塑件精度要求不高，因此，应采用一模多腔，为使模具尺寸紧凑，确定型腔数目为一模两腔。2.3选择注射机根据公式Vmax(n·Vs+Vj)/K式中 Vmax注射机的最大注射量（cm3） n型腔数量 Vs塑件体积（cm3） Vj浇注系统凝料体积（cm3） K注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8已知n=2，Vs=15.805cm3，估计Vj =5 cm3则Vmax（2×15.805+5）/0.8=45.76cm3查附录表，初步选择注射机XS-ZY-125。明确注射机的规格参数：最大注射量：125cm3注射压力：120MPa最大开模行程：300mm模板尺寸：428mm×458mm锁模力：900kN模具厚度：最大300mm、最小200mm 拉杆空间：290mm×260mm 喷嘴尺寸：圆弧半径R12mm、孔直径4mm定位孔直径：100mm顶出形式：两侧顶出，孔径10mm，孔距120mm。2.4制定注射成形工艺参数查附录表，ABS的注射成形工艺参数如下：温度（）喷嘴温度：180190 料筒温度：前段200210，中段210230，后段180200模具温度：5070压力（MPa）注射压力：7090保压压力：5070时间（S）注射时间：35保压时间：1530冷却时间：1530成形周期：40703、模具结构设计3.1分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在盒盖的下底面处，如图1-3所示。图1-3 分型面3.2型腔布局由于采用一模两腔模具结构，型腔间隔15mm布置。图1-4 型腔布局3.3确定模具总体结构类型由于塑件结构比较简单，且表面没有特殊要求，考虑到模具结构简单，优先采用两板模结构，即总体结构类型为单分型面注射模。3.4成型零件设计结构设计 图1-5 型芯结构形式图1-6 型腔结构形式型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。型芯结构简单，选择通孔台肩式，其为最常用的方法。其结构形式见图1-5。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为装拆方便，选通孔台肩式。其结构形式见图1-6。工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。查附录表，可知ABS的收缩率Smin=0.3%，Smax =0.8%，则其平均收缩率 Scp=(Smin+Smax)/2=(0.3%+0.8%) /2=0.55%44+0.36型芯径向尺寸：lM=(lSlSScp3/4) z=(4444×0.55%+0.36×3/4) (0.36/4)=44.51-0.09 40+0.36型芯高度尺寸 hM=(hS+hSScp+2/3) z =(40+40×0.55%+2/3×0.36) (0.36/4) =40.18-0.0650-0.64型腔径向尺寸: LM=(LS+LSScp3/4) + =(50+50×0.55%3/4×0.64)+(0.64/4) =49.79+0.1617+0.2型芯径向尺寸 lM=(LS+LSScp3/4)- z =(17+17×0.55%+3/4×0.2)- (0.2/4) =17.24-0.0524-0.24型腔深度尺寸: HM=(HS+HSScp2/3) + =(24+24×0.55%2/3×0.24) +(0.24/4) =23.97+0.06 型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式矩形型腔，查相关知识表，已知矩形型腔内壁短边50mm，则型腔壁厚S1=910 mm，模套壁厚S2=1522mm。查相关知识表，由公式，L/b=73/50=1.46 则a=0.4680 ，已知p=50MPa， b=50mm，=300MPa，带入公式t (ap/ )0.5 b = (0.4680×50/300)0.5×50=14mm3.5选择标准模架此设计中模架标准采用GB/T12556.1-1990塑料注射模中小型模架。（参见附录。）确定模架组合形式采用推板推出机构，定模和动模均由两块模板组成，则应选择A4型。计算型腔模板周界（如图1-7所示）长度L=20105015501020=175宽度N=2010501020=110图1-7 型腔模板周界选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，N=110最接近于标准尺寸125，则选125×L；然后从L系列标准尺寸中选择接近于L= 175的200。最终确定的模架规格为125×200。确定模板厚度A板（定模板），用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用通孔台肩式，则A板厚度等于型腔镶块厚度，型腔镶块厚度=型腔深度+底板厚度=2418=42，选取标准中A板厚度HA=50mm。B板（动模板），用来固定型芯，采用通孔台肩式，B板厚度=（0.51）型芯高度，型芯高度24mm，则B板厚度HB在1224之间，标准化取HB=50mm。C板（垫块），形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度推杆固定板厚度塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。此模架推杆垫板厚度=16mm，推杆固定板厚度=12.5 mm，塑件推出距离=型芯高度+（510）=24+10=34mm，则C板厚度=1612.534=62.5，选标准Hc=63mm。选定模架模架标记：A1-1820-A50-B50-C63 GB/T12556.1-1990如图1-8所示。图1-8 标准模架检验模架与注射机的关系模具外形尺寸200×180拉杆空间260×290，适合。最大模具厚度300 模具厚度204 最小模具厚度200 ，合理。开模行程=2412.510=46.5 最大开合模行程300，合理。 3.6浇注系统型腔布局为一模两腔，塑件结构简单，因此，采用简单而常用的浇口形式侧浇口。浇注系统组成为主流道、分流道、浇口。主流道圆锥形，锥角a=3°，表面粗糙度Ra0.63m。主流道进口端直径D1=4.5mm，长度L由装配决定，完整尺寸见附录浇口套零件图。设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图1-9所示。图1-9 浇口套分流道选用常用的梯形截面分流道，长度取13mm，截面上底边长 = =1.5mm。查表常用梯形截面分流道推荐尺寸，取b=4mm，H=3mm，下底边长a=3b/4=3×4/4=3mm。图1-10 分流道截面尺寸浇口采用侧浇口，查表矩形侧浇口基本尺寸，已知材料为ABS，塑件壁厚1.5mm，简单塑件，则浇口厚度h=（1.21.4）mm，取h=1.2mm。宽b=(310) h,取b=3h=3×1.2=3.6mm。长度L=(0.72)mm，取L=1mm。图1-11 浇口截面尺寸浇注系统详细结构见图1-12。 图1-12浇注系统3.7推出机构采用推板推出机构，其优点是作用面积大，推出力大，脱模力均匀，运动平稳，塑件上无推出痕迹。注意事项：导柱长度要足够，以保证推出塑件时推板留在模具上。推板与型芯的间隙为0.5mm，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可防止推板因偏心而溢料。由于塑件高度较小，型腔深度不是很大，且非软质塑料，不容易形成真空，因此不必设置引气装置。3.8温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（16.6g）、薄壁（3mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。此模具设计中采用人工冷却，冷却系统设计如图1-14所示。图1-13 冷却水道3.9排气系统由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.020.03mm ，不必设排气槽。4、注射机的校核4.1最大注射量已知VsVj=15.805×2+5=36.61，Vmax=125，K取0.8，则KVmaxVsVj，适合。4.2注射压力已知P注= 7090 MPa，P公 =120MPa，则P公P注，适合。4.3锁模力已知Pq=2040MPa，A分=3.14×(50/2)2×232 =1994.5mm2。F锁=900kN，则Pq A分=40×1994.5=79780N=79.78kN。显然F锁Pq A分 ，适合。4.4安装部分尺寸喷嘴圆弧半径R12浇口套圆弧半径R13喷嘴孔直径4主流道小端直径4.5定位孔直径100定位圈外径100 拉杆空间260×290模具外形180×200最小模厚200模具厚度204最大模厚3004.5开模行程开模行程=2412.51036.5最大开模行程300则最大开模行程开模行程，适合。4.6推出机构两侧顶出，孔径10mm，孔距120mm。5、装配图零件图5.1装配图尽可能按1:1比例绘制，视图表达清晰合理（剖视动模方向视图）， 整体性为主（过模具中心的阶梯剖），辅以局部性（局部剖或虚线），明细表、技术要求或使用说明书写完整，标注模具外形尺寸（合模状态）、重要的装配尺寸。如图1-15所示。5.2零件图绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图，符合机械制图国家标准。如图1-161-21所示。图1-15 装配图图1-16 型腔镶块技术要求： 料：CrWMn热处理：HRC5358图1-17 型芯技术要求：材料：CrWMn热处理：HRC5358图1-18 浇口套技术要求： 料：T8A热处理：HRC5357图1-19 定位圈技术要求：材料：45钢热处理：HRC4550图1-20 定模座板技术要求：材料：Q235钢