塑料模具课程设计-小线圈骨架模具设计.doc

机电工程学院课 程 设 计 说 明 书 课程名称 塑料模具设计 题目名称 小线圈骨架模具设计 学生学院 材料科学与工程学院 专业班级 高分子科学与工程一班 学 号 2013 学生姓名 指导教师 赵辉 2015年12月24日目录1 任务书11.1 课程设计的内容11.2 课程设计的要求与数据11.3 课程设计应完成的工作12 塑件的工艺分析22.1 塑料零件图及说明、要求：22.2 材料性能22.3 成型特性及条件33 注射机的选择43.1 注射成型工艺参数43.2 结构工艺性43.3 零件体积及质量估算43.4 初选注射成型机的型号和规格54 模具基本结构设计64.1 模具型腔排列方式的确定64.2 模架的选择和a、b板厚度的确定64.3 模具分型面的选择64.4 注射模浇注系统设计74.5 确定型腔、型芯的结构及固定方式84.6 确定顶出机构类型84.7 确定导向机构（本模具采用导柱导向机构）84.8 排气机构84.9 模具冷却系统的确定94.10 模具材料95 校核计算105.1 注射量的校核105.2 锁模力的校核105.3 模具闭合高度的校核105.4 模具的开模行程校核105.5 注射机压力的校核106 模具工作部分设计计算116.1 型腔与型芯的设计：116.2 成型零部件的尺寸计算：116.3 脱模力的计算127 设计小结14参考文献15error! no text of specified style in document.1 任务书1.1 课程设计的内容塑料模具设计课程设计的设计内容是根据本任务书指定的塑料制品，分析该制品成型工艺性，设计注射成型该产品的模具，根据制品的要求及所设计的模具尺寸等选择成型注射机，撰写设计说明书。1.2 课程设计的要求与数据1) 在规定时间内独立完成自己的设计任务； 2) 及时了解有关资料，作好准备工作，充分发挥自己的创造性；3) 要求计算准确，结构合理，图面整洁，图样和标注符合国家标准；4) 设计说明书要求表达清楚，句子流畅，书写工整，插图清晰整齐。1.3 课程设计应完成的工作1) 对任务书指定的塑料零件进行工艺分析及工艺计算。并确定模具结构。 2) 根据模具的结构和尺寸选择使用的注塑机型号； 3) 设计塑件的注射成型模具，计算各成型零件尺寸，校核主要零件的强度硬度；4) 绘制所设计模具的装配图和零件图；5) 撰写设计计算说明书，并装订成册（a4纸约20页）。 2 塑件的工艺分析2.1 塑料零件图及说明、要求：该塑件产品材料为聚酰胺1010（pa1010），厚度为1.5mm，各处壁厚均为1.5mm精度等级为5级精度，制品要求外观表面光泽、无杂色，生产批量大量。零件图如下： 图2.1 塑料零件图2.2 材料性能 pa1010材料是半透明，轻而硬表面光亮的结晶形白色或微黄色坚韧颗粒，无毒，无味，密度为1.031.05g/cm3。pa1010俗称尼龙1010，塑胶原料是由癸二酸经缩聚制得的。将癸二酸和癸二胺以等摩尔比溶于乙醇中，在常压75下进行中和反应，生成尼龙1010盐。尼龙1010盐的反釜中，在240-260、1.2-2.5mpa下缩聚制得尼龙1010。缩聚可分间歇法和连续法。亦可用精制的癸二胺与癸二酸的等摩尔比的水溶液直接缩聚而制得聚合物，然后经挤带、冷却、造粒而制得尼龙1010粒料。 尼龙1010成本低、经济效果好，相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低，耐寒性比尼龙6好，机械强度高，广泛用于机械零件和化工、电气零件，耐油性、耐磨性和自润滑性好，熔体流动性好，脆性转化温度低（约在-60），尼龙1010同时具有优越的延展性和优良的常温和低温冲击性能。材料还具有较好的电气绝缘性和化学稳定性。不溶于大部分非极性溶剂，如烃、脂类、低级醇等。耐霉菌、细菌和虫蛀性能强。 不足之处是尼龙1010熔体温度范围较窄，一般为34。在高于100时长期与氧接触逐渐呈现黄褐色，且机械强度下降，特别是在熔融状态下与氧接触极易热氧化降解。鼓风干燥温度905 干燥时间约45h、真空干燥温度855，一般最好选择真空干燥工艺，避免热氧化变色。材料溶解于强极性溶剂，如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等应避免长期接触。材料的吸湿性和蠕变性也较大，可加入稳定剂（碱金属溴盐，亚磷酸酯）润滑剂及填料（人玻璃纤维）降低。2.3 成型特性及条件 （1）pa1010吸水率大于成型水分允许含量（0.1%左右），高温易氧化变色，因此加工前应进行干燥处理。一般最好选择真空干燥工艺，避免热氧化变色。（2）pa1010熔体温度范围较窄，一般为34。适合注射成型、挤出成型和吹塑成型，注射成型时喷嘴必须加热保温，料筒温度应选比熔点稍高。（3）pa1010粘度低，流动性能好，冷却硬化快，较低压力下既能成型大多数制品，可用于注射最小壁厚达0.45mm的薄壁复杂产品。（4）pa1010成型后收缩率达一般为23%,应对制品尺寸进行修模，并在冷却上给予充分时间。3 注射机的选择3.1 注射成型工艺参数注射剂类型： 柱塞式干燥： 8595，预干燥45h温度: 料桶后端190210料桶中端200220料桶前端210230喷嘴 200210模具 2040压力: 注射压力6080mpa时间: 注射时间 2090s 保压时间 05s冷却时间20120s成型周期45220s螺杆转速: 48r/min说明: 料斗干燥3.2 结构工艺性 （1）该零件总体形状为矩形，在上、下两端各有一个凸翼，其厚度为1.5mm，各处壁厚均为1.5mm（2）该塑料中间部分为矩形柱，模具设计时须设置侧向分型抽芯机构（3）考虑塑件的尺寸不是很大，为了提高生产率，采用一模两腔；并且用侧浇口，用拉料杆使浇注系统冷凝料拉断、顶出脱落，以利于生产自动化。（4）零件表面及内腔要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电介质，没有其他特别的表面质量要求 3.3 零件体积及质量估算（1）、单个塑件 体积v5.51cm3（利用ug软件分析所得），质量m5.510.92=5.06g（2） 两个塑件和浇注系统凝料 总体积v总16.53cm3，总质量m总15.2 g。3.4 初选注射成型机的型号和规格由公式41 （塑料成型工艺与模具设计，第107页）可得注射机最大注射量20.7 cm3。 料筒内应还有比vg/0.3=69 cm3 大才能保证注塑机不停地正常运行查表240（塑料模具设计资料，第48页）,选择sxzy125型号的注射机。 sxzy125注射机参数如下：理论注射量：125cm3锁模力：900kn螺杆直径：42mm公称注射压力：119mpa柱杆距离：260290（mmmm）定位圈尺寸：直径100mm喷嘴球半径：r12mm模板行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最小厚度：200mm4 模具基本结构设计4.1 模具型腔排列方式的确定根据材料的尺寸形状及成型性能要求，本模具采用一模两腔，呈对称分布，如下图。 图4.1 塑件排样图4.2 模架的选择和a、b板厚度的确定由图1的塑件形状尺寸、各成型板的厚度要求，并考虑注射机的最大装模厚度，可参考标准模架180250a2（塑料模具设计资料，第141页）。确定a、b板厚度：a板布置了冷去水管和浇注系统主流道，该板厚度主要考虑塑件高度和冷去水管的布置，取a板厚度ha为15mm。b板其厚度主要考虑嵌入型芯的高度，以及抽芯滑块的高度。选b板厚度hb为50mm。 4.3 模具分型面的选择经分析，该塑件表面质量无特殊要求。但是在绕线的过程中，两端凸翼与工人的手指接触较多，因此两端应自然形成圆角，此外，该零件高度为14mm，且垂直于轴线的截面形状比较简单，可选用如下图所示的水平分型方式，即可降低模具的复杂程度，减少模具的加工难度，又便于成型取件。分型面设计如下图：图4.2 塑件分型面设计图设计分析：型芯由组合滑块组成，流道设在定模一侧，分流道采用半圆形流道。分型面分开，拉料杆将冷凝料拉出留在动模一侧；开模一定距离后，当推板推出时，推动型芯滑块推出并抽芯，塑件与浇注系统靠自重落下。4.4 注射模浇注系统设计（1）主流道的设计根据设计资料查得xs-z-30型注射机喷嘴的有关尺寸为：注射机喷嘴直径d1=2mm；喷嘴球半径r1=12mm。根据模具主流道球面半径r=r1+（12）mm及小端直径d=d1+(0.51)mm，故取主流道球面半径r=14mm；小(上)端面直径d=2.5mm。（塑料成型工艺与模具设计图4浇注系统冷凝料另外，为了便于将冷凝料从主流道中拔出，将主流道设计成锥形，其斜度为：3。经换算得主流道大（下）端直径d=4.5mm。（2）、冷料穴的设计冷料穴设置在主流道的末端，采用z形的冷料穴，便于将浇注系统冷凝料和a板分开。（3）分流道的设计分流道的形状及尺寸，应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。多型腔通常要设置分流道。为了便于制造、加工，本塑件形状简单对称，熔料填充型腔比较容易，根据型腔的排列方式，可知分流道长度较短，为便于加工起见，选截面形状为梯形的分流道，根据制件壁厚，形状和体积等，初步确定梯形尺寸b14mm，h2.5mm，r1mm.（塑料成型工艺与模具设计，第233页）（4）浇口设计根据塑件的成型、外观要求，型腔的排列方式及模具结构，并便于冷凝料的自动脱落，并使塑件外观质量好，在塑件上留下的痕迹小等特点，拟选侧浇口较为理想，可使模具结构简单，浇口易去除，且不影响塑件外观。设计时考虑壁厚为1.3处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构上采用镶拼式型腔，型芯，有利于填充，排气。采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为b1mm,l0.8mm,h0.6mm,试模时修正。（塑料成型工艺与模具设计，第126页）（5）定位环及浇口套设计根据注射机定模板中心孔尺寸，选取定位环直径为 100mm（相关尺寸见塑料模具设计资料表2138，第270页）；浇口套公称直径为 25mm（相关尺寸见塑料模具设计资料表2118，第257页）。4.5 确定型腔、型芯的结构及固定方式（1）型腔结构设计 型腔以镶嵌块形式固定在定模上，一模两腔。 （2）型芯结构设计、固定方式 为了便于热处理和节约优质模具钢，型芯采用整体镶块式结构，加工成台阶形状。型芯如零件图所示。4.6 确定顶出机构类型顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内；若塑件需留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构。本模具采用组合型芯，斜滑块在抽芯的同时顶出塑件。4.7 确定导向机构（本模具采用导柱导向机构）（1）导柱导套结构形式 为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的技术经济效益，使用有肩导柱，导套也使用有肩导套。（2）导柱的布置和要求 导向机构对于塑件模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时具有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安排在动模或者定模一边均可，通常导柱设定在主型芯周围，要求导柱长度必须比型芯端面必须比型芯端面的高度高出68mm。并具有硬而耐磨的表面。4.8 排气机构 该零件结构简单，且热塑性塑料模具排除的气体量比较少，利用模具分型面之间以及滑块与型芯之间的缝隙排气。4.9 模具冷却系统的确定 因塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为310），成型时要控制模温在5080,具体措施是布置冷却水管。冷却水嘴采用伸入型腔的形式，以防止液体泄漏。冷却系统布置见装配图。4.10 模具材料型腔、型芯、镶块等非标准模具零件的材料为45钢，热处理硬度180200hbs。各种模板、垫板、固定板、支承块、压紧块、推板、挡块等选材。材料：20钢，热处理后硬度360400hbs。5 校核计算5.1 注射量的校核所需的注射机的注射量v=16.53cm 注射机最大注射量vz=125 cm 满足要求，初选注射机合适。5.2 锁模力的校核当高压塑料熔体充满型腔时，会产生很大的压力，使模具沿分型面涨开。这个涨力，等于塑料制品和浇注系统在分型面上的投影之和乘以型腔内熔体的压力，应小于注塑机的锁模力。fzkpa=450kn初选注射机满足要求5.3 模具闭合高度的校核安装模具的厚度应满足： h 。设计的模具高度h208mm;初选的注射机xs-zy-125， ， 满足要求，初选合适。5.4 模具的开模行程校核模具的开模行程应满足：smsz其中：sz为注射机的最大开模行程，初选设备参数中可知sz=300 mm,sm为模具的开模行程,sm=h1 h251059+1851089sz=300 mm，所以初选的注射机满足要求。5.5 注射机压力的校核注射机压力应满足：。其中：为注射机的最大注射压力， 为成型塑件所需的注射压力。该注射产品属于中小型制品，取100mpa，由初选的注射机的参数可知，119mpa，满足要求。综合验证，xs-zy-125注射机完全满足此模具的注射要求。6 模具工作部分设计计算6.1 型腔与型芯的设计：考虑到该模具结构的特点，在镶块上加工型腔，型腔的结构见零件图。结合塑件材料性能要求和模具结构及排气等方面，并考虑加工，型芯采用台阶式，采用车床加工,与b板的配合按h7/m6的配合,其结构及相关尺寸见型芯零件图。6.2 成型零部件的尺寸计算：由塑料模具设计资料表216查得ldpe的平均收缩率为s=3.3%。塑件要求的公差等级为7级。根据对塑件尺寸公差分析，修正系数取1/2,模具的制造公差取z=/3。查塑料模具设计资料表217,第18页,得各个。成型零件各部分尺寸计算如下：（1）型腔径向尺寸：am1z =(1+s)as1-x+/3 =(1+3.3%)56-1/20.92+0.92/3 =57.4+0.31am2z =(1+s)as1-x+/3 =(1+3.3%)52-1/20.92+0.92/3 =53.3+0.31bm1-z = (1+s)bs1+x-/3 =(1+3.3%)48+1/20.80-0.80/3 =50.00-0.27（2）型腔成型部分的深度：hm1z=(1+s)hs1-2/3+/3 =(1+3.35%)8.5-2/30.40+0.40/3 =8.5+0.130hm2z =(1+s)hs2-2/3+/3 =(1+ 3.3%)7.5-2/30.40+0.40/3 =7.5+0.130（4）型芯成型部分的高度bm2-z = (1+s)bs2+x-/3 =(1+3.3%)50+1/20.80-0.80/3 =52.10-0.27bm3-z = (1+s)bs2+x-/3 =(1+3.3%)54+1/20.92-0.92/3 =56.20-0.31bm3-z = (1+s)bs2+x-/3 =(1+3.3%)2+1/20.32-0.32/3 =2.20-0.11（4）型芯成型部分的高度：hm1-z=(1+s)hs1+2/3-/3 =(1+3.3%)1.5+2/30.32-0.32/3 =1.80-0.11hm2-z=(1+s)hs1+2/3-/3 =(1+3.3%)6.5+2/30.40-0.40/3 =35.510-0.33（5）中心距部分：cm z/2 (1+s)csz/2=(1+3.3%)4 0.12/2=4.1 0.066.3 脱模力的计算分析塑件，得平均壁厚=2mm，平均直径d=53mm，则/d=0.030.05为薄壁塑件。由塑料成型工艺与模具设计p161公式460可得脱模力。式中：e塑料的弹性模量 ，查塑料模具设计资料第15页表2-16可知e=0.810mpa 型芯的平均半径d/2=26.5mm； s塑料平均成型收缩率， s=3.3%； 塑件对型芯的包容长度，由塑件高度可知6.5mm; k无因次系数，k=1 塑件与型芯之间的静摩擦系数，常取为0.10.2，这里取0.15 是模具型芯的脱模斜度，查塑料模具设计资料第19页表2-19可知型芯脱模斜度为2045， 现取 =30 塑料的泊松比,查资料得知0.33 a塑件型芯在脱模方向上的投