(论文)塑料模具课程设计最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

塑料模具课程设计目录任务书-3引 言 -4一塑料制品的工艺性分析 -51.1分析制品原材料工艺性-51.2分析制品的结构,尺寸精度及表面质量-6二注射机型号的初步拟定-62.1塑件体积和质量的计算-62.2初步选择注射机的型号与规格-6三分型面设计-73.1分型面位置选择原则与计算-7四浇注系统的设计-8 4.1浇口位置的选用与尺寸计算-8 4.2排气系统设计-9五成型零件设计及力学计算-9 5.1成型零件的结构及力学计算-10 5.2成型零件工作尺寸计算-11 5.3型腔壁厚确定-15 5.4模架的选择-15六导向与定位机构的设计-16 6.1导向机构设计-16七脱模机构的设计-177.1推出机构的设计-177.2复位机构的设计-177.3浇注系统凝料脱模机构-187.4弹簧脱模机构设计-19八温度调节系统的设计-198.1冷却装置的设计原则-198.2冷却装置的设计-19 九注射机的校核-21 9.1最大注射量的校核-219.2注射压力的校核-229.3锁模力的校核-229.4开模行程的校核-229.5安装参数的校核-22 十加工工艺卡-23 十一结束语-24十二参考文献目录-25 模具设计课程设计任务书 课题名称：PA1010压圈注射模具设计 塑件图： 设计要求：1. 绘制成型该塑件的注射模具总装图（A1图1张。应标注主要尺寸,公差配合及零件序号，编写标题栏，零件明细表及技术要求等）2绘制该注射凹模，凸模零件图一套（标注尺寸、公差及表面粗糙度，编写技术要求）3编写模具设计课程设计说明书一本（按规定格式编写）4将说明书和图样装订成册（按A4尺寸装订） 引言设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的尼龙-PA，PA聚酰胺、也称尼龙，是一大类酰胺型聚合物的统称。最常见的有PA6、PA66、PA1010。最近，随着IT业的发展，一种新型的聚酰胺PA46的使用量剧增，它用于代替LCP（液晶聚合物）生产电脑上的插件。由于PA具有良好的机械性能，韧性好、抗冲击、耐磨、自润滑、阻燃、绝缘等特点，所以被广泛用于汽车、机械、电子、仪表、化工等多个领域，如齿轮、滑轮、轴承、叶轮、衬套、容器、刷子、拉链等。PA6、PA66、PA46都属脂肪族聚酰胺，是线性聚合物，其分子结构中有极强极性的酰胺基，所以具有高度的结晶能力。PA制品的性能依赖于其结晶形态及结晶度。而加工条件对结晶形态和结晶度有影响，加工条件不同，PA制品的结晶变化可达40%，制品冷却慢，结晶度高，且形成较大尺寸的结晶形态。吸水性对其结晶度也有影响。另外，PA在加工过程中由于流动、剪切作用会产生一定程度的取向，导致制品性能的各向异性，沿取向方向的强度优于非取向方向，取向也有利于结晶过程的进行，在模具设计时要考虑这个因素。既然是链状结构，那塑料在加工时的收缩率的方向也是和聚合物的分子链在应力作用下取向性以及收缩有关，在流动方向上的收缩药比起垂直方向上的收缩大。产品收缩也同制品的形状、浇口热胀冷缩、温度、保压时间、内应力等因素有关。通常书上提供的收缩率范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构及确定注塑时温度、压力的大小和取向性。一般产品如果没有芯子支撑，收缩相应要大些。塑料注射模具基本分为定模和动模两大部分。在注射机的注射头一边的带浇口的为动模，定模一般由浇口头、定模座板、模板组成，简单模具业可以不用靠板，直接用厚一些的模板就行。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换模具，不用自己抛光。有些特殊模具浇口套可以钻出来或用锥度线割成。部分吧模具必须在定模脱模时，还得加上定模脱模机构。动模的结构一般为模板、动模靠板、脱模机构和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，不分模具还要增加弹簧以实现自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等。当为宜产品设计模具时，首先要设定模具的基本结构尺寸以备料，来加快模具的制造速度。发杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。现在的模具要基本要进行热处理，提高模具的硬度、刚度、使用寿命。在热处理前，先对模板进行初步加工：钻好导柱孔、回位孔、型腔孔、螺丝孔、浇口套孔、拉料孔等，铣好流道、型腔，有些模具还应铣好斜导盒等。现在的普通精密模具的模板一般用Cr12、Cr12Mov和一些专业模具钢，Cr12等硬度不能太高，在HRC60度时经常开裂，模板的常用硬度一般为HRC55度左右。芯子的硬度可在HRC58以上。如果材料为3Cr2W8v，制造后再氮化处理表面硬度，硬度应在HRC58以上，氮化层应越厚越好。浇口直接关系到塑件的美观，浇口设计部合理，容易产生缺陷。在没有任何阻挡的情况下很容易产生蛇形流。对于要求高的产品，还应设计排气孔、排气槽等。一塑料制品的工艺性分析图为压圈塑料制品图，材料采用PA1010尼龙。 制品图（单位/mm） 1.1分析制品原材料工艺性（1）塑件的原材料分析化学名称：尼龙1010、聚奎二栈奎二胺及纤维英文名称：PA from Sebacicdiamine and sebacic acid比重：1.041.05g/cm 成型收缩率(%)：1.01.5尼龙(Nylon,Polyamide,简称PA)是指由聚酰胺类树脂构成的塑料。此类树脂可由二元胺与二元酸通过缩聚制得，也可由氨基酸脱水后形成的内酰胺通过开环聚合制得，与PS、PE、PP等不同，PA不随受热温度的升高而逐渐软化，而是在一个靠近熔点的窄的温度范围内软化，熔点很明显，熔 点：215-225。温度一旦达到就出现流动。尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色（或乳白色）或微黄色、透明或半透明的结晶性树脂，它容易被著成任一种颜色。作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万。它们的密度均稍大于1，密 度：1.14-1.15gcm3。拉伸强度： 600Mpa。伸 长 率： 30%。弯曲强度： 90.0Mpa 。缺口冲击强度：(KJm2) 5。尼龙的收缩率为1%2%. 需注意成型后吸湿的尺寸变化。吸水率 100% 相对吸湿饱和时能吸8%.使用温度可40105之间。熔 点：215-225。合適壁厚2-3.5mm. PA的机械性能中如抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变，所以水相对是PA的增塑剂，加入玻纤后，其抗拉抗压强度可提高2倍左右，耐温能力也相应提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在无润滑下不停操作，如想得到特別的润滑效果，可在PA中加入硫化物。尼龙主要用于汽车工业,电气电子工业,交通运输业,机械制造工业,电线电缆通讯业,薄膜及日常用品.制造各种轴承,齿轮,圆齿轮、凸轮、伞齿轮、输油管,储油器,保护罩,支撑架,车轮罩盖,导流板,风扇,空气过滤器外壳,散热器水室,制动管,发动机罩,车门把手.轴承、齿轮、滑轮泵叶轮、叶片、高压密封圈、垫、阀座、衬套、输油管、贮油器、绳索、传动带、砂轮胶粘剂、电池箱、电器线圈、电缆接头各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、耐油密封垫片、耐油容器、外壳、软管、电缆护套、剪切机、滑轮套、牛头刨床滑块、电磁分配阀座、冷陈设备、衬垫、轴承保持架、汽车和拖拉机上各种输油管、活塞、绳索、传动皮带，纺织机械工业设备零雾料，以及日用品和包装薄膜等。等。还有包装用带、食品用薄膜（熟食用的高温薄膜和清凉饮料用的低温薄膜）的产量也相当大（2）塑件的尺寸精度分析表1 塑件主要尺寸的公差要求部位尺寸尺寸公差内形尺寸4023外形尺寸303512321PA1010压圈塑件的注射成型工艺参数（表）工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度1216成型时间/s注射时间2090时间4h保压时间05料筒温度/后段190210冷却时间20120中段200220总周期45220前段210230螺杆转速/(r/min)48喷嘴温度/220210 后处理方法油、水、盐模具温度/4080温度/1690100注射压力/MPa40100时间/h4保压压力收缩程度较高，需要长时间对制品进行保压，尺寸精度是关键因素，约为注射压力的3060背压520mpa（50200bar）；背压太低的地方易造成制品重量和色散不均注射速度对薄壁包装容器需要高注射速度，中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品螺杆转速高螺杆转速（线速度为1.3m/s）是允许的，只要满足冷却时间结束前就完成塑化过程就可以；螺杆的扭矩要求为低1.2分析制品的结构，尺寸精度及表面质量1结构分析。从塑料制品图可见，该制品结构简单，没有测向凹槽或凸台，因此，模具设计时不必考虑侧向分型与抽芯机构，零件总体为圆桶，轮廓尺寸大小为高21mm直径20mm,属结构较简单的小型零件。2. 尺寸精度分析。由图可知，未注公差尺寸，采用本标准8级精度公差。从制品厚度上来看，制品平均壁厚为3.5mm,较均匀，有利于零件的成型。3. 表面质量分析，该零件表面质量要求不高，注射时只要控制好相应的各项工艺参数，比较容易达到要求。二. 注射机型号的初步拟定 2.1塑件体积和质量的计算 1. 利用proe软件进行三维实体建模，并可直接通过软件进行分析，查询到塑件体积： V塑= 9.5cm，投影面积S=845.46cm 2.计算塑件的质量根据塑料，查得PA1010的密度：1.041.05 g/cm3,所以=1.05 g/cm3，根据塑件形状及尺寸，采用一模一腔的模具结构。故单件制品的质量为 m=1.059.5=10.0g2.2 初步选择注射机的型号与规格 根据计算的制品体积及质量来确定主设计的型号和规格，为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，即 W总=W总/0.8 式中：W机注射剂最大注射量（g或cm3）； W总制品成型时所需的塑料总量（g或cm3）； 该制品总体积：V总=13.2cm3 总质量：W总=V=13.9g 产品的重量为14g,因在生产中，实际注射射量应在额定注射量的80%以内，所以应该选择额定注射量在17.5g以上的机型。所以根据国内常用的注塑机型，我们初步选用XSX60。注射压力P=122Mpa，锁模力Fs=500kN，拉杆空间s=190300mm注射机的有关参数 XSX60型注射机的主要参数注射量60cm3定位孔直径55mm最大开模行程S180mm喷嘴球头直径24mm最大装模高度Hmax200mm喷嘴孔直径4mm最小装模高度Hmin70mm中心顶杆直径50mm模板最大安装尺寸330 440 mm顶出行程0-150mm三、分型面设计 3.1选择分型面 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，因此在选择分型面如上图 1.因为该塑件是圆桶状不易采用直接浇口注射，所以采用盘形式浇口，采用单型面，分型面选为 产品最大轮廓处，如上图： 四浇注系统的设计1，主流道设计主流道横截面形状通常采用比表面积（表面积与体积之比）最小的圆形截面。在卧式或立式注射机用模具中，为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成锥形，其锥角a=13，内壁粗糙度Ra小于0.4um，球面凹坑半径比喷嘴球头直径大（0.51mm），小端直径D应大于机床喷嘴直径d约0.51mm，通常D取36mm。主流道长度有定模板厚度确定，一般L不超过60mm。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，另一端与型腔相连的一段带有锥度的流动通道。形状结构如图所示，由于注射机喷嘴孔直径为4mm，喷嘴前端球面半径为12mm，根据模具主流道与喷嘴mm的关系，可取主流道球面半径为13mm,小端直径为4.5mm，经换算主流道大端直径为8.5mm，为了使溶料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径为5mm的圆弧过渡2 ，分流道设计 本塑件的形状比较简单，溶料填充型腔比较容易，根据产品是形状以及经念选用截面形状为半园形分流道，查设计手册相关表得R=4mm3, 浇口设计模具设计时，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，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。根据以上的条件，选用中心浇口中的盘形浇口，如下图4.冷却系统的设计：由于制品的平均厚度为3.5mm，制品尺寸又较小，确定冷却水孔直径为6mm。此模具在动定、模镶块上均开设单层式冷却回路形式，分别对动、定模进行水冷却，冷却水路布置如下图虚线所示。5.冷料穴的设计为防止注射机喷嘴处的冷料头和最先进入模具的低温熔体进入型腔，影响制品质量，此模具中，在主流道下方和分流道转弯处均设置了冷料穴。6.排气系统的设计 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。五成型零件设计及力学计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。5.1成型零件的结构设计1、凹模结构设计凹模是成型产品外形的主要部件。 其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。对于该塑料，采用整体式结构。2、型芯结构设计 对于该塑料，采用组合式。腔型芯与模板做成组合结构形式。5.2成型零件工作尺寸计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定： 塑件的公差塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。 模具制造公差实践证明，模具制造公差可取塑件公差的，即z=（），而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z”,型芯尺寸不断减小则取“-z”， 模具的磨损量实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的 ，对于大型塑件则取 以下。另外对于型腔底面（或型芯端面），因为脱模方向垂直，故磨损量c=0。 塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。查表得塑料的收缩率为1.0%1.5%。取1.25%。 模具在分型面上的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是0.020.1mm。1、外型尺寸（mm） 本塑件由于未标公差，所以采用IT8等级，查等级公差表得相关偏差， 类别模具零件名称制品尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔的计算凹模3535.3332.72型芯的计算型芯2322.64根据塑料平均收缩率法计算型腔，型芯的工作尺寸（见下表），其中PA1010收缩率查附录，取（1.01.5）%的中间值为1.25%，取。 型腔型芯壁厚的确定主要应该考虑以下因素，1. 模具在成型时模具的强度和刚度是否足够。2. 模具机构的设置是否有空间。3. 要保证冷却水路便于好设计，并保证冷却水路能冷却型形面，模具面的合理要求。详见凹模零件图。5.4模架的选择5.4.1确定模架的大小 确定模架的大小时我们首先要结合产品及模具结构，画出模具在分型面的平面尺寸，然后选用与此相同的标准模架。根据塑料尺寸，选取模具的外形尺寸为156156179，所以我们选取标准模架，因此确定设计型芯为组合式，凹模为整体式，选用直身（H型）模架。5.4.2模具闭合高度的确定 因选模架HASCO，查模架表确定。定模板厚度：A=22mm，动模板厚度：B=22mm，垫片厚度：C=27mm,凸凹模厚度:E=102.推件板厚度：D=6mm。因而模具的闭合高度： H=A+B+C+D+E=22+22+27+6+102=179六导向与定位机构的设计6.1导向机构设计1. 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动定模之间的开合模导向脱模机构的远动导向。锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。2,导向机构的设计原则a导向零件应合理均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位。b根据模具的形状和大小，一副模具一般需要23个导柱。c为了便于塑料制品脱模，导柱通常安装于定模或动模。d当上模板与下模板采用合模并加工时，导柱装配处直径应与导套外径相等。e为保证分型面很好地接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。f各导柱，导套（导向孔）的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。 根据制件。选择带头导柱，由于塑件属中型模具。中小型模具导柱直径约为模板亮直角边之和的1/201/35。国标规定导柱头为截锥形，截锥长度为导柱直径的1/3。半锥角1015。导柱直径d尺寸范围为12mm63mm。选用时，其直径约为模板宽度B的0.060.1。导套采用I型带头导套。根据（GB 4169.384和GB 4169.48及塑料注射模中小型模架标准的尺寸组合表，导柱导套设计图如下 导柱图 导套图 七脱模机构的设计7.1推出零件的设计 本塑料采用推件板推出机构，推板的设计要求:推件板推出几机构不必另设复位机构，在合模过程中，推件板依靠合模力的作用回到初始位置。推件板的特点是：在制品的整个周边进行推出，因此脱模力大而且均匀，运动平稳，无明显的推出痕迹。但推件板推出机构在使用中药处理好个关键问题，即推件板和型心之间的摩擦与咬合和熔体渗入推件板与型心间隙中的问题。直杆式推板根据（GB4169.184），设计如图： 推板图7.2复位机构的设计 采用复位杆复位，其作用是在合模时将脱模机构回复到原始位置。 7.3浇注系统凝料脱模机构流道凝料的脱模方式，这里采用二板式脱模，点浇口时料的浇注系统能够利用开模动作实现塑件与流道凝料的自动分离，同时利用塑件对凸模的包紧力将塑件与流道凝料拉断。7.4弹簧脱模机构设计 其结构特点是在定模侧的两块模板之间设置压缩弹簧，开模时弹簧驱动定模定模型腔板分开一定距离，限位之后，动模与之分开取出零件。主流道长度有定模板厚度确定，一般L不超过60mm。取25mm。所以限位板空隙取30mm。如图 八温度调节系统的设计 8.1冷却装置的设计原则1.在满足冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提下，冷却回路数尽量多，冷却通道孔径尽量大。2.冷却通道的布置应合理。3.冷却回路应有利于减少冷却水进，出口水温单位差值。4.冷却回路结构应便于加工和清理。8.2冷却装置的设计 跟据材料制品,查表得模具温度2060，取40。假设该注射机的产量为14kg/h。用常温（20）的水作为模具冷却介质，其出口温度为27，并且冷却水在通道内呈湍流状态，模具宽度L=156mm。采用直流式。1 冷却介质质量的计算塑料注射模冷却时所需要的冷却水量（体积）可按下式计算 V=nmh/60Cpl(T1-T2)式中 V所需冷却水的体积。m3/min； m包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量，kg； n每小时注射的次数； l冷却水在使用状态的密度，kg/m3； Cp冷却水的比热容，j/kg. ； T1冷却水出口温度，；T2冷却水入口温度，；h从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止，塑料所放出的热焓量，j/kg。查表得640kJ/kg。V=3.66 10(m3/min)2.求冷却水孔直径 根据体积流量，查表，取冷却水孔直径d=mm。冷却水孔孔数取个。由于塑件壁厚均匀，所以冷却水的布置如图 3. 冷却回路布置 根据塑件形状及其所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，由于凸模采用组合式，本注射机冷却回路设计在凸模内。如图 九.注射机的校核9. 1 注射机注射量的校核查表得型注射机最大注射量0.8%=48g，本模每次所需塑料的总质量约为13.9g。能满足要求。9.2注射压力的校核 注射压力校核的目的是校验注射机的最大注射压力能否满足塑料制品成型的需要。因此，注射机的最大注射压力P应稍大于塑料制品成型所需要的注射压力P0。型注射机额定注射压力是122 Mpa，而PA1010成型时的注射压力为40100 Mpa,故能满足要求。9.3锁模力的校核 注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。F=500 kN,而型腔内的塑料经过注射机的喷嘴和模具的浇注系统后，其压力损失很大。故 =（301256）N=113.7 kN因此锁模力满足9.4开模行程的校核 由于采用双分型面注射模，开模行程按下式校核： SH1+H2+(510)mm。塑件脱模距离H1通常等于模具型芯高度，取92.8mm，H2为塑件高度，取34mm。S查表得270mm。还要加上22m