盒盖注塑模模具设计-塑料模课程设计说明书.doc

哈 理 工 荣 成 学 院塑料模课程设计说明书题 目： 盒盖注塑模模具设计 院、 系： 荣成学院 材料工程系 专 业： 模具 11-1 姓 名： 孙 友 富 学 号： 1130330122 指导教师： 完成时间： 2013 年 08 月 30 日哈理工荣成学院塑料模课程设计任务书学生姓名： 学号：学 院：荣成学院 专业：模具10-x任务起止时间： 2013 年 08 月 19 日至 2013 年 08 月 30日课程设计题目：课程设计工作内容与日程：根据给定的零件结构、使用特性、已知条件等，进行完整的注塑模具设计。设计内容应包括：零件的工艺分析、注塑机的选择、模具结构及尺寸设计、模具材料选择、模具及注塑机校核等。设计过程应有理有据，在适当的地方应配有图例说明。日程安排如下：8.19 零件分析、查阅资料，确定模具关键结构方案8.19-8.21 塑件工艺分析及编制塑件成型工艺卡8.21-8.26 模具结构确定及相关尺寸计算8.26-8.29 总装图及非标零件图计算机绘图8.29 -8.30 设计说明书撰写及答辩资料：指导教师意见： 签名：年 月 日系主任意见： 签名：年 月 日目 录第1章 塑件工艺分析11.1 设计任务11.2 塑件工艺分析11.2.1 材料工艺性分析21.2.2 尺寸精度工艺性分析2第2章 模具结构设计32.1 模具总体方案确定32.23第3章 模具材料及其热处理方案设计43.143.24第4章 模具及注塑机的校核54.154.25第5章 模具总装图6参考文献7千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 塑件工艺分析1.1 设计任务1. 课程设计目的 培养学生对具体设计任务的理解和分析能力； 培养学生编制塑料成型工艺规程的能力； 培养学生设计塑料模具的能力； 培养学生能绘制标准模具装配图及非标零件图的能力；2. 课程设计要求 查阅有关资料，了解模具技术的发展方向，做好设计准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性； 树立正确的设计思想，综合考虑模具经济性、实用性、可靠性等要求，严肃认真地进行模具设计； 要求相关的工艺计算准确，编制的塑料成型工艺规程合理； 要求模具各零件结构设计有据可依，要依托公式计算或经验推导； 要求模具结构合理，图面整洁，图样及标注符合国家标准；1.2 塑件工艺分析1.2.1 材料工艺性分析如图1-1盒盖所示：图1-1 盒盖考虑到材料的美观及其实用性，所以选择聚丙烯(PP塑料)作为材料。它是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔.凹痕，变形。冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，留痕，90度以上易发生翘曲变形。塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。1.2.2 尺寸精度工艺性分析塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，可按MT5级塑件精度查取公差值（详见附录1 GB/T14486-1993）。带尺寸公差图略塑件为玩具盒盖，要求外观美观、无斑点、无熔接痕、表面粗糙度可取Ra1.6,塑件内部没有较高的粗糙度要求。1.2.3 塑料结构工艺性分析此塑件为壳体类零件，腔体深大约40mm，壁厚1mm，总体尺寸适中，塑件成型性能较好。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为2mm，最小处为1mm，壁厚差为1mm，较为均匀。要求成型后轮廓清晰，成型它的模具工作零件可用数控雕铣机加工。1.3 成型设备的计算(1) 计算塑件的体积 根据零件的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的体积为：V1=8101.12mm3。 生产中，每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的(0.21)倍，考虑到流道较长，初步估算流道的体积V2=V1=8101.12mm3。 一次注射所需要的塑料总体积V= 2V1+ V2=24303.36 mm3。(2) 计算塑件的质量查相关手册，pp的密度为=0.910-6kg/ mm 3塑件与浇注系统的总质量为M=V*=21.87g(3) 选用注射机根据塑件形状，取一模两件的模具结构，可初步选用的注射机为：XSZ60 型注塑成型机，该注塑机的各参数如下表1-1所示：表1-1 注塑机参数表技术参数 数值额定注射容量/ 60螺杆（柱塞）直径/ 38注射压力/MPa 122锁模力/KN 50最大注射面积cm2 188移模行程/ 360最大模具厚度/ 200最小模具厚度/ 70模板行程/mm 180喷嘴圆弧半径/mm 12喷嘴孔孔径/mm 第2章 模具结构设计2.1 模具总体方案确定1. 分型面的选择分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。a) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。c) 保证塑件的精度要求。d) 满足塑件的外观质量要求。e) 便于模具加工制造。f) 对成型面积的影响。g) 对排气效果的影响。h) 对侧向抽芯的影响。主要有以下几种分型面形式：平面分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，互垂直分型面，为操作简单，节约经济，选用平面分型面。分型面应选择在塑件截面最大处，且有利于成型的部位，保证塑件质量，该零件分型面如图所示：图2-1 分型面2. 型腔数量的确定及型腔的排列该塑件采用一模两腔成型，型腔布置在模具中间，有利于与浇注系统的排列和模具平衡 图2-2型腔排布图2.2 浇注系统的设计1主流道设计及主流道衬套结构选择。主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。其设计要点：a) 主流道设计成圆锥形，其锥角可取26，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工时应沿道轴向抛光。b) 主流道凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径R1大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm；一般d=2.55mm。c) 主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=13mm。d) 主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。e) 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度5357HRC。冷料穴 课本62根据设计手册查得XSZ60型注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴前端孔径d04mm；喷嘴前端球面半径：R012mm。根据模具主流道与喷嘴及RR0+(12)mm及d=d0+(051)mm，取主流道球面半径R13mm，小端直径d45mm。主流道衬套的结构如图2-3所示：图2-3 主流道衬套a) (2)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，为了便于加工起见，分流道开在动模板上，截面形状为半圆形，取R=4 mm。分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长160mm。a) 分流道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为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。b) 分流道布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式, 如图2-1所示。3、 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，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。a) 浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口： 浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。 浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。 浇口之压力损失大，必须高之射出压力。 浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。b) 浇口位置的选用模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，如图（6）所示。通常要考虑以下几项原则： 尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。（c）浇口尺寸的确定点浇口直径d=0.146n=0.98mm点浇口长度取1mm图（5）点浇口c) 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。5、浇口套的设计根据GB/T 4169.19-2006塑料注射模模零件 第19部分，浇口套示意图如下：图（6） 浇口套D=20mm；D1=35mm；D2=40mm；L=80mm浇口套 2080 GB/T 4169.19-20066、定位圈因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为150mm，内径31.5mm。根据GB/T 4169.18-2006塑料注射模具零件 第18部分，定位圈示意图如下： 图(7) 定位圈根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸：D=100mm D1=35mm h=15mm材料：45钢定位圈 100 GB/T 4169.18-2006d) 排气的设计排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。1.1 模具冷却系统计算冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热量,使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内,并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通,无滞留部位.1.冷却回路所需的总面积计算冷却回路所需总表面积可按下式计算 式中： 冷却回路总表面积，()单位时间内注入模具中树脂的质量，；单位质量树脂在模具内释放的热量，值可查表；冷却水的表面传热系数，；模具成形表面的温度，;冷却水的平均温度， 。 ABS成形时放出的热量故 冷却水的表面传热系数可用下式计算 冷却水的表面传热系数， 冷却水在该温度下的密度，；冷却水的流速，；冷却水孔直径,与冷却水温度有关的物理系数， 值查表7.1表4-6 水的值与其温度的关系平均水温/5101520253035404556值6.166.607.067.507.958.408.849.289.6610.05故 2. 冷却回路的总长度计算冷却回路总长度可用下式计算 式中 冷却回路总长度，;冷却回路总表面积，;冷却水孔直径，。故 确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2时，水孔直径可取1014。本模具取10 。所以由模具的长度可知需要排布8根水道才满足冷却水道长度要求。图4-7 冷却水道排布图示意图3.冷却水体积流量计算塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可由公式计算： 式中 冷却水体积流量， ; 单位时间注射入模具内的树脂质量，;单位质量树脂在模具内释放的热量，;冷却水比热容，;冷却水的密度， 冷却水出口处温度，冷却水入口处温度， 。11当注射成形工艺要求模具温度在80以上时，模具必需有加热装置，由于PP注射成形工艺要求模具温度在4080，因此模具中不用设置加热装置即可满足需要。1、导柱导向机构设计要点 小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。 直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。 导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。 导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。 为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角， 导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。 应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。 对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩短滑配面。2、带头导柱GBT 4169.4-2006 塑料注射模零件 第4部分：带头导柱示意图如下： 图(10) 带头导柱根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸：D=40mm；D1=45mm；h=10mm；L=200mm；L1=80mm材料：T10A带头导柱 4020080 GBT 4169.4-20063、带头导套根据GB/T 4169.3-2006塑料注射模具零件 第3部分：带头导套示意图如下：图(11) 带头导套根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸：D=40mm；D1=55mm；D2=61mm；D3=41mm；L=100mm；h=8mm；R=4mm材料：T10A带头导套 40100 GB/T 4169.3-2006 1.2 拉料杆的形式选择拉料杆可分为球形拉料杆、z形拉料杆和薄片式拉料杆，根据对各种拉料杆的对比分析和对本模具成型特点考虑用z形拉料杆。图4-6 z形拉料杆尺寸及形状图拉料杆的材料为T8，进行热处理时头部硬度为HRC50-55,配合部分粗糙度为Ra0.8um。1.3 导向机构设计当动定模合拢后就构成了型腔，为了保证动定模合拢时的导向机构合模导向机构。合模导向机构在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合拢时，都有一个唯一的准确方位，从而保证型腔的正确形状；二是导向作用，引导动定模正确闭合，避免凸模式型芯先进入型腔