橡塑制品设计及成型模具课程设计说明书

1课 程 设 计 报 告 书题目：用于注射台阶端盖的成型模具设计学 院 机械与汽车工程学院 专 业 材料成型及控制工程 学生姓名 缪震洲 学生学号 201130180352 指导教师 麻向军 课程编号 131109 课程学分 2 起始日期 2014/6/23 2教师评语教师签名：日期：成绩评定备注3目录一、选题背景 .4二、方案论证 .42.1 设计说明 .42.2 设计任务 .52.3 设计流程 .5三、过程论述 .53.1 塑件分析 .53.2 拟定模具的结构形式和初选注射机 .63.3 浇注系统设计 .103.4 成型零件的结构设计及计算 .143.5 模架的确定和标准件的选用 .193.6 脱模推出机构的设计 .223.7 冷却系统的设计 .243.8 合模导向机构的设计 .25四、结果分析 .25五、课程设计总结 .27参考文献 .284用于注射台阶端盖的成型模具设计一、选题背景塑料工业是一门新兴，是随着石油工业发展应运而生的。塑料制品在工业中的应用日益普遍，这是由于他们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料密度小，质量轻，大多数塑料与钢材、铝材等金属材料比起来，在同样的体积下，塑料制品要比金属制品轻的多。此外，塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也比较好。通过模具设计可以加深对模具的认识，使我们对专业知识有了更进一步的了解，清楚注塑模具设计的基本思路，注意到设计中的细节问题。二、方案论证(设计理念)2.1 设计说明：台阶端盖如图 1 所示，采用 PP 作为原料。图 1 台阶端盖技术要求：1） 塑料不允许有变形、裂纹；2） 脱模斜度 301；3） 未注圆角 R2R3；4） 壁厚处处相等；5） 未注尺寸公差按所有塑料的高精度级查取。52.2 设计任务：拟定成型工艺，正确选用成型设备，根据塑件技术要求，提出模具结构方案。正确确定成型零件的结构形状、尺寸及技术要求。装配图 1张 (A0 或 A1) ，成型零件工作图： 45 张 (凸模、凹模、型芯等 )，采用CAD 软件绘图， 1 张手工绘图，设计说明书一份。2.3 设计流程如图 1 所示。材料分析以及塑件分析注塑机型选择 浇注系统设计推出机构设计模架选择 成型零部件设计冷却系统设计合模导向机构设计图 2 设计流程图三、过程论述3.1 塑件分析3.1.1 所用材料 PP 为全同结构，具有高度的结晶性。部分特性如下表 1 所示。表 1 PP 特性表熔点 T /m分解温度T /d成型收缩率 成型温度/ 密度 / gcm-3176 350 1.0-2.5% 160-220 0.913.1.2 成型特性：(1)成型收缩率：1.0-2.5% 成型温度：160-220；(2)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；(3)流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形；(4)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。料温低温高压时容易取向，模具温度低于 50 度时，塑件不光滑，易产生熔接不6良，流痕，90 度以上易发生翘曲变形；(5)塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。3.1.3 注塑工艺：表 2 注塑工艺表项目 PP注塑机类型 螺杆式螺杆转速/（r/min） 3060喷嘴形式 直通式喷嘴温度/ 170190料筒前段温度/ 180200料筒中段温度/ 200220料筒后段温度/ 160170模具温度/ 4080注射压力/MPa 70120保压力/MPa 5060充模时间/s 05保压时间/s 2060冷却时间/s 1550成型周期/s 401203.1.4 塑料制件分析。应用 proE 作出三维图，并求得相关参数。图 3 制件三维图 图 4 制件参数3.2 拟定模具的结构形式和初选注射机3.2.1 分型面位置的确定7如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于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，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：(1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。(2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。(3) 保证塑件的精度要求。(4) 满足塑件的外观质量要求。(5) 便于模具加工制造。(6) 对成型面积的影响。(7) 对排气效果的影响。根据结构要求以及设计原则，制品分型面设计如图 5 所示。图 5 制品分型面示意图3.2.2 型腔数量和排位方式的确定型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步确定为一模两腔的结构形式。型腔排列形式的确定 采用平衡对称分布，如图 6 所示。分型面8图 6 型腔排列示意图模具结构形式的初步确定 本模具设计为一模两腔，推出机构初选推杆推出方式，因本塑件较大，在每个塑件上作用四根推杆，确保制品在推出过程中不变形不损坏。浇注系统设计时，流道采用平衡式，浇口的位置选在分流道延长线上，直接与型腔相连，这样便于塑料流动。动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。综上分析可确定采用单分型面注射模。3.2.3 注射量型号的确定注射量的确定塑件体积： 39.5cmV塑塑件质量： =0.9159.93=54.54g 塑 塑浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 0.2 倍-1 倍来估算。由于本次设计采用的流道简单且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 0.3 倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔料的总体积为： 328.159.23. cmnV塑 料总选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为： 38.15cm总由参考文献1式（4-18） 。根据以上378.194.0/8215.0/ cmV总公计算，初步选择公称注射量为 250，又根据模具厚度的考虑，选择 注射剂型号为 SZ-250/125 的卧式螺杆注塑机，其主要技术参数见表 3。9表 3 注射机技术参数指标 参数 指标 参数理论注射容积/3 270 最大成型面积/3 500螺杆直径/mm45 移模行程/mm360注射压力/MPa160 最大模具厚度/mm550螺杆转速/（r/min ）10200 最小模具厚度/mm150注射时间/s 2 拉杆空间/mm 415415塑化能力/(g/s)18.9 顶出力/kN 70kN注射速率/(g/s)110 推出形式/mm中心及两侧推出合模力/kN 1250 锁模形式 双曲肘喷嘴球半径/mm15 喷嘴口直径/mm4定位孔直径/mm160 模板尺寸/mm 598520注射机相关参数的校核注射压力校核。查参考文献1表 4-1 可知，PP 所需注射压力为70120MPa ,这里选用 100MPa 的注射压力，注射机的公称压 =160MPa,注射压公P力安全系数 k =1.251.4,这里取 1.4,则：1=1.4100=140MPaP ，所以注射机注射压力合格。01P公锁模力校核。塑件在分型面上的投影面积114 44 5=12716.54mm塑A22浇注系统在分型面上的投影面积 ，即浇道凝料在分型面上的投影面积浇A数值，可以按照多型腔模具的统计分析来确定。 是每个塑件在分型面上浇 浇的投影面积 的 0.2-0.5 倍。由于本设计的流道较简单，分流道相对较短，因塑此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取 =0.2 。浇 塑塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则1.212716.54=30519.70mm2.1n塑塑浇总 ）（ AA模具型腔内的胀型力 F ，则:胀F =A P =30519.7035=1068.19kN胀 总 模10式中，P 是型腔的平均计算压力值。P 是模具型腔内的压力，通常取注射压模 模力的 20%-40%，大致范围为 28Mpa-56Mpa。对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PP 属于低黏度的塑料且塑件有精度要求，故 P 取 35Mpa。模由表 2 可知该注射机的公称锁模力 F =1250kN，锁模力安全系数 k =1.11.2锁 2这里取 1.1，则取,所以注射机锁模力 k F =1.11068.19=1175kNF ，满足要2胀 锁求。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。3.3 浇注系统设计3.3.1 主流道的 设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1. 主流道 设计要点1）为便于将 凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成锥形，其锥角 =26 。内壁 表面粗糙度 一般为 Ra=0.8。2）为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主流道进口处应制成球面凹坑，其球面半径为 R 2 =R 1 +(1 2)mm,凹入深度 3 5mm。3) 为了物料 的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径 r=13 mm。4) 主流道长 度 L 应尽量短，否则将增加主流道凝料，增大压力损失，一般主流道长度由模具结构和模板厚度所确定，一般不大于 60mm，粗取 L=50mm 计 算 。5) 因主 流道 与塑料熔体 反复接触， 进口处与喷 嘴反复碰撞 ，因此，常 将主流道设 计成可拆卸的 主流道衬套， 用较好的钢材制造并进行热处理， 一般选用 T8、 T10 制造 ， 热处理硬度为