塑料端盖注塑模具课程设计设计说明书.docx

目录产品图2一、塑料制品成型特性工艺分析21、塑件成型特性的分析22、塑件的结构工艺性分析23、HIPS的注射成型参考条件3二、塑料注射成型模具设计31、初定模具结构3三、注射机型号的确定41、塑件体积和质量的计算42、浇注系统凝料体积计算53、塑件注射一次所需塑料HIPS的体积和质量54、塑件和浇注系统在分型面上投影面积55、选择注射机56、注射机有关参数的校核6四、浇注系统的设计61、主浇道的设计62、分浇道的设计93、浇口的设计104、冷料穴的设计11五、成型零件的设计111、成型零件的结构设计112、成型零件钢材的选用123、成型零件工作尺寸的计算12六、模架的确定151、A板的厚度152、B板的厚度153、C板的厚度16七、再次校核注射机的有关参数161、模架尺寸与注射机拉杆内间距校核：162、模具高度与注射机闭合高度关系的校核163、开模行程校核：17八、排气系统的设计17九、顶出机构的设计17十、模具温度调节系统设计181、加热系统182、冷却系统18十一、模具草图20十二、参考文献23产品图一、塑料制品成型特性工艺分析1、塑件成型特性的分析 HIPS为乳白色不透明颗粒。密度为1.05g/cm3，熔融温度150180,热分解温度300。溶于芳香烃，氯化烃，酮类和酯类。能耐许多矿物油，有机酸，盐，碱，低级醇 及其水溶液，不耐沸水。HIPS是最便宜的工程塑料之一。2、塑件的结构工艺性分析（1）外形尺寸 该塑件壁厚为3mm，壁厚均匀，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性好，适合注射成型。 （2） 精度等级 每个尺寸公差不一样，按实际公差进行计算，未注小孔公差尺寸按照MT5来计算，查塑料注射模具设计实用手册表3.5得小孔4精度公差为0.18。 （3） 脱模斜度 HIPS成型性能良好，成型收缩率较小范围在0.003到0.006之间，取平均收缩率为0.0045，脱模斜度选择1。3、HIPS的注射成型参考条件查塑料材料手册P22页可得：注射压力：100KPa 注射周期：6070s 模具温度：4060二、塑料注射成型模具设计1、初定模具结构（1） 选择分型面通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图一所示。图一 分型面（2） 确定型腔的数量及排列方式塑件粗糙度要求不高，且大批量生产，可采用一模四腔。该塑件有一个通孔和四个均布的小孔，制件体积小，考虑到制件的精度及表面质量，应将小孔的成型放在凹模中与凹模板直接加工。对通孔应选择小型芯镶在大型芯中以保证孔的位置精度。由于塑件中心有较深的孔，故使用推管和顶杆推件。型腔排列方式采用平衡式布置，即采用H行分浇道。可实现各型腔的均匀进料和同时充满型腔。如图二所示。图二 型腔分布图（3） 模具结构形式的确定塑件中有较长的孔型部位和塑件本身就是一个稍大的孔型件，故采用顶杆和推管同时推件，由上述所分析可以确定，模具采用一模四腔，双列直排；顶杆和推管同时推件；分流道采用H形平衡式；浇口可以采用侧浇口，比较方便加工以及降低模具制造成本。故采用龙记公司大水口CI-3540-A80-B90-C100注射模。三、注射机型号的确定1、塑件体积和质量的计算用UG建立塑件模型，进行分析得：塑件体积：=26.60塑件质量：=1.0526.60=27.93g2、浇注系统凝料体积计算查塑料模具设计指导P59页可得：浇注系统凝料体积可按照塑件体积的0.6倍计算，由于采用一模四腔，故浇注系统凝料体积：=40.6=63.843、塑件注射一次所需塑料HIPS的体积和质量体积：=4+=426.60+63.84=170.24质量：=1.05170.24=178.752g4、塑件和浇注系统在分型面上投影面积流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在模具设计之前是个未知量，根据多型腔模具的统计分析，是每个塑件在分型面上投影面积的0.20.5倍，因此可用0.35nA来进行估算.=/4=4415.63故=4（1+0.35）=23844.38查塑料成型模具设计表4-2得：模腔平均压力q=250kg/cm故锁模力F=q10N/kg=23844.3825010N/kg=596.12KN5、选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，查塑料模具设计指导P185页选择SZ250/1250型卧式注射机，其参数如下：螺杆直径45mm，理论注射量270g，注射压力160MPa，锁模力1250KN，模板行程360mm，锁模形式：双曲肘，模具厚度max=550mm,min=150mm，移模形程360mm，喷嘴球半径15mm，喷嘴口直径4mm，拉杆内向距 415mm415mm。6、注射机有关参数的校核（1） 按照注射机的最大注射量校核型腔的数量查塑料模具工程师手册P2-56页得：n(0.8-1.05)/=(0.8270-63.841.05)/27.93=5.33，因此采用一模四腔合理。（其中是注射机的最大注射量）（2） 注射压力的校核查塑料模具设计指导表2-1得，HIPS所需的注射压力=120MPa，注射压力安全系数取K=1.3,故注射压力K=1201.3=156MPa。因此注射压力校核合格。（3） 锁模力的校核锁模力Fq10N/kg=1.2596.12KN=715.344KN，而F=1250KN。故锁模力校核合格。（其中为锁模力安全系数，取1.2）四、浇注系统的设计1、主浇道的设计（1）主浇道的结构设计主浇道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴喷出的熔体导入分浇道或型腔中。主浇道的形状为圆锥形，3的圆锥孔，以便于熔体的流动和开模时主浇道凝料的顺利拔出。材质选用优质钢45钢，并淬硬处理，但是硬度低于注射机喷嘴。（2） 主浇道的尺寸设计圆锥孔小径：d=喷嘴口直径+（0.51）=4+（0.51）=4.55mm，取5mm浇口套端面凹球面半径：=注射机喷嘴球半径+（0.51）=15+1=16mm浇口套端面凹球面深度：=（35），取=3mm。主浇道的长度：由于采用龙记公司大水口CI-3540-A80-B90-C100注射模模架，结合实际选择80mm长度的浇口套，然后再进行加工到78.5mm，因此主浇道长度L=78.5mm。主浇道大端直径：D=d+2（L+17）tan=5+295.5tan(3/2)=10.0mm。（3）主浇道的浇口套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严。因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，此处采用45钢，局部热处理，SR16mm球面硬度为3845HRC。查塑料模具工程师手册P2-39页表2.1-26得浇口套 1680 GB/T4169.19-2006，见下图所示，然后再加工成符合的上述的尺寸。图三 浇口套相应查塑料模具工程师手册P2-39页表2.1-25选出定位圈：定位圈 100 GB/T4169.18-2006，采用45钢，热处理硬度为2832HRC。其尺寸如下图所示：图四 定位环2、分浇道的设计（1） 分浇道的布置形式采用H形平衡式分浇道，排列紧凑、平衡，易于加工。如下图所示：图五 分浇道（2） 分浇道长度第一级分浇道长度：=47.5mm第二级分浇道长度：=13mm（3） 分浇道形状、截面尺寸设计分浇道设置在分型面上动模一侧，采用梯形截面，方便加工，截面利于物料流动。采用塑料成型模具设计表4-4得聚苯乙烯的分浇道直径范围是3.510mm，取HIPS的分浇道直径为6mm，查塑料模具设计师手册P2-32页可得梯形分浇道的断面形状尺寸：=6mmh=12/3，取h=1/2=3mm=13/4，取=1/2=3mm如下图所示：图六 分浇道截面形状（4） 分浇道表面粗糙度内表面不必很光滑，Ra=1.6m即可，目的是使流料外层在摩擦阻力作用下流动小些，形成冷却皮层，利于对熔融塑料的保温。3、浇口的设计（1）浇口形式根据外部特征，外观表面质量要求较高，采用矩形侧浇口，易去除浇注系统凝料而不影响塑件外观，开模时浇口自动断开，几乎不留浇口痕迹。（2）浇口尺寸计算查塑料成型工艺及模具设计P104页得：侧浇口的厚度h，宽度b可按照经验公式确定：H=nt=0.63=1.8mmB=nA/30=0.68729.985/30=2.18mm，取b=2mm浇口长度：l=1.52.5mm，取2mm。式中,h侧浇口深度（mm）； b浇口宽度（mm）； A塑件外表面面积； t塑件厚度（平均厚度约为3mm）； n塑料系数，查的n=0.6 （3） 浇口位置设置在分型面上。4、冷料穴的设计（1） 主浇道冷料穴采用Z型拉料杆式装置，由冷料穴和Z型拉料杆组成。冷料穴尺寸：直径大于主浇道大端直径，长度约为主浇道大端直径（10.0mm），因此冷料穴直径采用10mm，长度采用10mm。（2） 分浇道冷料穴在分浇道尾部加长5mm作为分浇道的冷料穴。五、成型零件的设计1、成型零件的结构设计（1） 型腔根据模具结构和塑件分析，采用整体嵌入式凹模，以便塑件尺寸精度高，外形美观，且这种形式适用于此类中小型塑件成型。其外形结构如下图所示：图七 型腔（2） 型芯根据模具结构和塑件分析，设计为整体嵌入式，但是中间成型通孔型芯单独设计。如下图所示：图八 型芯2、成型零件钢材的选用塑料端盖属于大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性应良好，凹模和凸模应选用硬度较高的Cr12MoV，淬火硬度为5862HRC，以保证较高的使用寿命。3、成型零件工作尺寸的计算4个小孔4未注公差按照精度MT5来计算，其它尺寸按照各自公差来计算。成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。（1） 凹模径向尺寸的计算S塑件的平均收缩率。塑件的外径尺寸。x修正系数。塑件的公差值（随塑件尺寸公差变化）。制造公差，取/5。对于75尺寸：其中X=0.75，=0.3+0.2=0.5对于71尺寸：其中X=0.75，=0.2+0.1=0.3对于16尺寸：其中X=0.5，=0+0.1=0.1（2） 凹模型腔高度尺寸的计算对于20尺寸：其中=0.1+0.1=0.2，X=2/3对于5尺寸：其中=0.1，X=2/3对于3尺寸：其中=0.52，X=0.5（3） 型芯径向尺寸的计算对于65尺寸：其中=0.2+0.1=0.3，X=0.75对于10尺寸：其中=0.1，X=0.5对于4个4小孔，按照精度MT5查塑料注射模具设计实用手册表3.5得：X=0.5，=0.52（4） 型芯高度尺寸的计算对于30尺寸：其中=0.2-0.1=0.1，X=0.75（5） 中心尺寸计算对于H尺寸：（6）型腔侧壁厚度 该型腔侧壁厚,因其直接为定模板，可按整体式圆形型腔，公式7-481得： 式中 p 型腔内压力，MPa，一般为20-50MPa； R 型腔内半径，为35.5mm； h 型腔深度，为20mm； 型腔材料的许用压力，160MPa； H 型腔外壁高度，30mm。代入数据得： 考虑到导柱、冷却水道的长度和安装尺寸，预定的30mm显然满足上述尺寸，完全可以满足强度和刚度条件。六、模架的确定根据型腔布局可看出，型腔嵌件尺寸分布为220230,故采用龙记公司大水口CI-3540-A80-B90-C100注射模模架模架1、A板的厚度A板定模型腔板，塑件高度为25，制作嵌块时需要留25mm作为固定和保证强度，另外在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，取30mm。因此A板的厚度=25+25+30=80mm。2、B板的厚度B板是型芯嵌块的固定板，且根据经验可以知道B板厚度要至少比A板厚5mm，这里取厚10mm，因此B板厚度为=80+10=90mm。3、C板的厚度C板就是指模具垫块，查塑料模具设计指导P65页垫块厚度有如下的计算公式：考虑到市场上模具龙记公司的标准垫块多采用100mm，故采用100mm。七、再次校核注射机的有关参数1、模架尺寸与注射机拉杆内间距校核：该套模具模架的外形尺寸为400mmX400mm而注射机拉杆内间距415mmX415mm，符合要求。2、模具高度与注射机闭合高度关系的校核 式子中H模具的闭合高度；注射机的最小闭合高度；注射机的最大闭合高度。 该套模具高度H=342mm,符合要求。3、开模行程校核：本模具采用单分型面，因此有：注射机最大开模行程（mm）；塑件脱模所需顶出距离（mm）；塑件高度(mm)。注射机最大开模行程为360mm22mm+30mm+（510）mm=57mm62mm，所以开模行程合格。八、排气系统的设计本模具属于小型模具，排气量很少，因此不单独开设排气槽。塑件采用侧浇口进料，熔体经过塑件底部充满型腔，塑件有一个10孔，它们的配合间隙可以作为气体排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象，同时气体会随着分型面间隙排出。九、顶出机构的设计考虑到塑件有长度为30的10孔，脱模力较大，因此采用推管推出，并且一个塑件采用4根6顶杆顶出，确保塑件顺利脱模。顶杆端面应和型腔在同一平面，且没有轴向串动，顶杆与顶杆孔的配合采用H8/f8，其配合间隙不大于HIPS塑料的溢料间隙0.05mm（查塑料成型工艺及模具设计表6-5），以免产生飞边。推管内径与型芯配合，外径与模板配合，此处推管与型芯配合采用H8/f8。十、模具温度调节系统设计1、加热系统由于模具温度要求在4060，又是小型模具，因此无需加热装置。2、冷却系统 冷却介质冷却介质有水和压缩空气，但用冷却水较多,因为水的热量大，传热系数大，成本低。决定用水冷却，即在模具型腔周围开设冷却水道。查塑料制品成型及模具设计P237页可以得到：塑件成型温度在260280，取中间值270。 冷却系统的简单计算A塑件固化每小时释放的热量由塑料制品成型及模具设计表4-25查得单位热流量Q1 = (2.8-3.5)102KJ/kg，又 Q = WQ1式中 W 单位时间(每分钟)内注入模具的塑料质量，Kg/min；设每分钟两次，得：W = 2178.7510-3kg/min = 0.358kg/minQ = 0.3583.15102 =112.77KJ/min = 6.8103KJ/hB冷却水的体积流量 = = 3.8710-3m3/min式中 qv 冷却介质的体积流量，m3/min； q1 单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kj/min； 冷却介质的密度，kg/m3； 1 冷却介质的出口温度，； 2 冷却介质的进口温度，。C冷却水管直径查塑料成型工艺及模具设计表9-1可得：为使冷却水处于状态，取d = 6mm。D冷