塑料成型模具课程设计-提手2注塑模具设计.doc

课 程 设 计课程名称 塑料成型模具课程设计题目名称 提手2注塑模具设计 学生学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2013 年 01 月 08 日广东工业大学课程设计任务书题目名称学生学院专业班级姓 名学 号一、课程设计的内容要求学生根据由指导教师提供的塑料制品图纸，在规定时间内，独立地完成该制品的注塑模具设计工作，并向指导教师提交设计图纸和设计说明书。 二、课程设计的要求与数据1、注塑制品的注塑工艺分析：制品体积计算、主要的成型尺寸计算等。2、注塑机选择、审核。3、塑料模具结构设计。三、课程设计应完成的工作1、编写塑料模具课程设计说明书，要求：1520页，包括封面、目录、英文摘要等。2、绘制塑料模具总装配图。3、结构零件图纸的绘制四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1完成注塑制品的注塑工艺分析、注塑机选择、审核、绘制塑料模具总装配草图并交由指导教师审核。大学城2绘制塑料模具总装配图及结构零件图纸大学城3编写塑料模具课程设计说明书、塑料模具课程设计答辩大学城五、应收集的资料及主要参考文献 1、注塑模设计 成都科大 2、注塑模设计手册 机械工业出版社3、塑料模具课程设计指导书 材料成形专业自编。发出任务书日期：2012年 12 月 24 日 指导教师签名：李思良计划完成日期： 2013 年 01 月 04 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目 录1. 封面 12. 课程任务书 23. 目录 44. 中英文摘要 55. 塑件的工艺分析 6 1-1.塑件材料分析 6 1-2.塑件壁厚分析 7 1-3.塑件表面分析 76. 注塑机的选择和参数校核 7 2-1.零件体积和质量计算 8 2-2.模具型腔的确定 8 2-3.注塑机的选定 8 2-4.塑料成型工艺参数 107模具结构分析 11 3-1.标准模架的选择 11 3-2.型腔的数量和布置 11 3-3.模架尺寸的计算 12 3-4.模具分型面的选择 138. 模具零部件的设计 14 4-1.主流道的设计 14 4-2.主流道衬套设计 14 4-3.浇口设计 14 4-4.凹模设计 15 4-5.推出机构设计 16 4-6.冷却系统设计 18 4-7.模具导向机构设计 189. 塑料模具制造技术要求 1910. 设计小结 2111.参考文献21摘要：随着塑料加工行业的发展，人们的生活越来越离不开塑料制品了，种类繁多的塑料制品也给我们的生活带来了极大地方便。本课程设计的提手就是一个结构简单，但方便实用的塑料制品。这个课程设计主要是关于提手的模具设计。整个过程包括模具的结构分析、工艺分析以及零件的设计及计算。同时还要根据制品的具体情况选择合适的注塑机和注塑机成型参数。AbstractWith the development of the plastics processing industry, more and more peoples lives can not be separated from the plastic products, a variety of plastic products has brought us great convenience. The curriculum design of the handle is of a simple structure, but is convenient and practical plastic products.The curriculum design is mainly on the handle of the mold design. The whole process includes die structure analysis, process analysis and parts of the design and calculation of. Also according to the products of specific selection of injection molding machine and injection molding machine parameters.设计内容计算及说明结果产品简介材料分析壁厚分析表面分析制品体积和质量计算型腔的选定注塑机选定注塑机参数校核工艺参数模架设计型腔设计模架尺寸计算分型面选择主流道主流道衬套浇口凹模推件杆冷却系统导柱和导套制造要求心得体会六、塑料模具制造技术要求：七、设计小结八、参考文献一、塑件的工艺分析产品简介：提手器是一种新型实用家庭日用工具，购物时可以多袋并挂，减轻手部的负荷，拎上再多的购物袋也不累。产品采用高强度HEPE塑料制作，结构简单，手感良好，美观潇洒，安全耐用，而且携带方便。表1 产品设计要求产品名称产品材料精度要求生产批量生产方式提手2HDPESJ1372-788级大批量注射成型1-1.塑件材料分析:HDPE英文名称为“High Density Polyethylene”。是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。无味、无臭、无毒的本色柱状或扁圆状颗粒，硬度、拉伸强度、蠕变性、耐磨性能、化学稳定性较好，具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。成型特性及条件：1）结晶型形材料，吸湿性小，一般不需烘干，但为了提高流动性，防止发生气泡则宜先干燥。2）流动性好，流动性对压力变化敏感。3）塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。 表二 HDPE各项成性参数项目单位数值密度g/cm30.9410.965平均相对分子量730折射率%1.54结晶度%8595吸水率%0.03熔融温度125136熔体流动速率g/10min0.14.0绍尔刚度D6070拉伸强度MPa21381-2 .塑件壁厚分析:从塑件的壁厚来看,塑件竖直方向壁厚是都40mm。水平方向的厚度是40mm，壁厚都很均匀，故选择从侧向方向进浇。1-3.塑件的表面质量分析塑件为结构件，在使用上只要求一般的配合精度，要求表面没有缺陷、毛刺外，没有特别和表面质量要求，故比较容易实现。由以上分析可见，该零件结构属于简单构件,结构工艺性合理,不需要对制件的结构进行修改。塑件的尺寸精度要求不高,对应的模具零件的尺寸加工容易保证。注射时,在工艺参数控制得较好的情况下,制件的成型要求可以得到保证。二、注塑机的选择和注塑机参数校核2-1零件体积和质量的计算计算塑件的质量和体积是为了确定型腔数和选用注塑机该产品材料为HDPE，查资料得知其密度范围为0.9410.965（g/cm3),这里取0.95。利用Pro/E软件，可以得出单个产品的体积为V=21.87cm3，质量为m=20.78g。2-2模具型腔的确定一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。由上分析，初步选定型腔数为2，根据：额定注塑量=型腔数制品体积（1.21.3）/0.8则：额定注塑量=221.871.25/0.8=68.25cm3考虑到一次注塑量不超过最大注塑量的80%，则最大注塑量为 Vg=85cm32-3注塑机的选定考虑制件的质量中等,可采用一模两件的模具结构,结合制件的外型尺寸,注射时所需压力和标准注射机等情况,初步选用注射机为:XS-ZY-125。 表3 XSZY125注塑机参数额定注塑量125cm3最大成型面积320mm2柱塞直径42mm工程注塑压力119Mpa动定模板尺寸370370锁模力900kN定位圈尺寸直径100mm喷嘴球半径12mm喷嘴孔径4mm最大开模行程300mm模具最大厚度300mm模具最小厚度200mm顶出中心孔径50mm顶出两侧孔径22mm顶出两侧孔距230mm（1） 注塑量的校核：流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6被来估算。从上述分析中确定为一模两腔，所以浇注系统凝料体积为V2=2V10.6。该模具一次注射所需塑料HDPE如下：体积：V=221.87+221.870.6=78.73 cm378.73cm3125cm3该注塑量小于注塑机的额定注塑量，故注塑量符合（2） 锁模力的校核：所需锁模力计算：F锁pA公式中：p熔融型料在型腔内的压力，查模具成型工艺可知道该产品p=4050MPa A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和其中：A=1278+2450+1/33.143838=3647mm2pA=503647=182.350kN，故F锁=900kNpA故锁模力满足要求（3） 动定模版尺寸校核经计算，设计的动定模尺寸为：B=250mm； L=320mm （计算过程见P）该注塑机模板的最大尺寸为370mm370mm，故符合要求（4）模具闭合高度的校核表4 设计模具的尺寸定模底板25mm定模板32mm动模板32mm推板32mm支架80mm动模底板25mm模具闭合高度=25+32+32+32+80+25=226mm 模具最小厚度226mm模具最大厚度故，设计的模具厚度符合要求（5） 开模行程的校核模具开模行程应满足：SmSz其中：Sz为最大开模行程，查注射机XS-ZY-125型，Sz=300mm； Sm为模具的开模行程；因为 Sm=H1+H2+(510)mm=44+80mm=124mm其中：H1为塑件推出行程，取44mm； H2为包括流道凝胶在内的塑件高度，取80mm所以 SmSz ，XS-ZY-125满足其开模行程2-4.塑料成型工艺参数查阅塑料模具设计资料第22页，可得到成型的工艺参数表5 工艺参数工艺参数取值范围预热和干燥温度/70-80时间/h1 料筒温度后部/140-160中部/180-200前部/180-190 成型 时间高压时间/s0-5保压时间/s15-60冷却时间/s15-60成型周期/s40-140喷嘴温度/150-170注射压力/MPa80-130螺杆转速/(r*min-1)28模具温度/30-60三、模具结构分析3-1.标准模架的选择该制品的结构比较简单，形似一个工字，不需要侧抽芯，所以可以采用单分型面模具，动模和定模为两块模板，然后用推杆脱模机构推出脱模。模架结构如下图所示： 3-2.型腔的数量和布置确定模具型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑料件精度确定和经济性确定。本零件主要从经济性确定。试制或小批量时，宜取单型腔或少型腔，大批量时采用多型腔。而根据材料的尺寸及成型性能要求，本模具采用一模两腔，即一次注射成型两个塑料制件。当所有的型腔不在同一个时间注满时，是得不到尺寸正确和无力性能良好的塑料件的。为此，必须对浇注系统进行平衡，采用如下图所示的型腔分布，使所有的型腔在同一时刻充满。该平衡浇注系统的特点是：从分流道到浇口及型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件都完全相同。 3-3.模架尺寸的计算型腔到模仁边的距离为a，a=0.2l+17，通常取25 30mm.型腔之间布置的流道b可取2540mm，一般取30mm由上图可知：B0=w+2a=78+231=140mm L0=2a+2l+b=231+270+28=230mm查表可知，党B0为140mm时，B取250mm，LK取45mm根据L=L0+2LK，则L=230+245=320mm根据以上数据可以确定模架规格尺寸即：B（模宽）L（模长）=250mm320mm查阅塑料模具设计资料，则可以选取250L的模座作为参考标准。3-4.模具分型面的选择模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不紧关系到塑件的正常成型和脱模具,而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。分型面的选择原则1）分型面应选择在制品的最大截面处,无论塑件以何方位布置型腔,都应将此作为首要原则；2）有利于保证制品的外观质量,分型面上型腔壁面稍有间隙,熔体就会在塑件上产生飞边；3）尽可能使制品留在动模一侧,因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行；4）有利于保证制品的尺寸精度；5）尽可能满足制品的使用要求；6）尽量减少制品在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力；7）长型芯应置于开模方向,当塑件在相互垂直方向都需设置型心时,将较短的型心设置在4侧抽芯方向,有利于减小抽拔距离；8）有利于排气；9）有利于简化模具结构,应尽量避免侧向分型或抽芯；10）在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。对于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面如下：四、模具零部件的设计4-1.主流道的设计根据所选注塑机，则：主流道小端尺寸d=注塑机喷嘴尺寸+（0.51）=4+0.5=4.5mm主流道半径为SR=喷嘴球面半径+（12）=12+2=14mm4-2.主流道衬套设计由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。如下图： 模具浇口套主流道小端直径d=4.5mm模具浇口套主流道球面半径为R=14mm将主流道设计成圆锥形，斜度取404-3.浇口设计浇口位置与数量对制品质量影响很大，选择浇口位置时应遵循如下原则：1）浇口应设在能使型腔的各部位、各角落同时充满的位置；2）浇口应开设在塑件较厚的部位，以使熔料从厚断面移入薄断面，以利于补料；3）浇口应设在有利于排除型腔中气体的部位；4）口应设在避免塑件表面产生熔合纹的部位；5）对于带有长型心的模具，浇口应设置在能使进料沿型心轴向均匀进行，以免型心被熔体冲击而变形；6）浇口的设置应避免熔体的断裂；7）浇口的设置应不影响塑件的外观；8）浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。根据制品实际情况，由于采用一模两腔，而且塑件尺寸比较少，不会出现充料不足的情况，因此确定采用侧浇口，浇口开在流道中线线上。4-4.凹模的设计因为制品结构较简单，所以设计成镶块式凹模，其特点是牢固不易变形，塑件无拼缝痕迹，适用于形状较简单的塑件。具体情况如下图所示：4-5.推出机构的设计（1）脱模推出机构的确定注射成形每一循环中，塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构，称为脱模机构，也常称为推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。既首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。 （2）脱模推出机构的设计原则制品推出（顶出）是注射成形过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则：1)结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度，且推出机构应尽量设置在动模一侧；2)保证制品不因推出而变形损坏； 3)机构简单动作可靠； 4)保证良好的制品外观； 5)尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。本制品设计成推杆脱模机构 推杆是推出机构中最常见的一种形式。由于推杆加工简单、安装方便、维修容易、脱模效果好，因此在生产中广泛运用，但是，因为他与塑件接触面积一般比较小，设计不当易引起应力集中而顶穿塑件或使塑件变形，因此当用于脱模斜度小和脱模阻力大的管状或箱类塑件时，应增加推杆数量，增大接触面积。推杆结构如下图： 制品采用最常见的直杆式圆柱形推杆，因为制品比较不规则，所以需要用到26根同等规模的推杆。推杆与推杆孔的配合精度为H7/f7。如下图所示： （图中圆圈部分为推杆顶出位置）4-6.冷却系统的设计制品的厚度比较小，对于比较低的模芯，可用单层冷却回路开设在制品周围。设计时应注意到周边密封，防止漏水。（圆圈部分为冷却水道截面）4-7.模具导向机构的设计为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套定位，初定采用正装式带头导柱，导套采用带头的形式。在设计导柱和导套时和应注意以下几点：a、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。b、导柱的长度比型心端面的高度高出68mm，以免型心进入凹模时与凹模相碰而损坏；c、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，长采用20号低碳钢经渗碳0.50.8mm，淬火4855HRC，也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理，导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m。d、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。e、导柱设在动模一侧，可以保护型心不受损坏，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配形式。f、一般导柱的滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分的配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。g、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。h、导柱的直径应根据模具的大小而决定，也可参考标准模架的数据。对以上各个条件的综合考虑，本设计中采用了四根导柱，其布置为不等直径导柱对称布置。该模具导柱安装在动模固定板上设置导套，这无论是从加工的角度，还是从经济的角度都是比较合理的。导柱结构如下图所示： 五、塑料模具制造技术要求模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：（1）组成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。（2）组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求（3）模具的功能必须达到设计要求（4）为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。5-1加工要求（1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴合，局部间隙不大于0.02mm（2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.3mm圆角（分型面及结合面除外）。当不允许有圆角时，应在图样上注明。（3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804，其孔按H13，轴按h13，长度按J14。（4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的5级。（5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。（6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。（7）导柱(直导柱、台肩导柱)其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（8）导套（直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。5-2装配要求（1）顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持齐平，允许推杆端面高出型面不大于0.1mm。（2）注射模的复位杆，其端面应与模具分型面齐平，允许低于分型面不大于0.03mm。（3）型芯、凸模等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在装配后与其配合的零件齐平。（4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。（5）凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。（6）需保持同轴的两个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使各配合零件能顺利装卸，活动自如。（7）模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵