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塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书 设计题目：打火机外壳设计 设 计 者: 黎康康专 业: 模具设计与制造班 级: 072074136设计时间: 2010.7.01课程设计任务书设计题目：PS塑料打火机外壳（付图一张）设计内容：装配图一张，成型零件图一张，结构零件图一张，说 明书一份（1015页）设计时间：2010年6月28日至7月11日要 求： 1制图要符合国标准，试图要表达清楚 2尺寸标注要统一，集中，有序，完整 3零件名称，图号，材料牌号，热处理，硬度要求， 图形比例，定形尺寸，定位尺寸，尺寸公差，技术 要求，粗糙度，必须标全合理。 4说明书要按要求格式编写，要有条理，论述要正确， 文字通顺、工整。图表、符号、翻译等内容要正确 无误。 一计过程时间安排6月28日 借资料（手册、图册、书记等设计用书）6月29日6月30日 分析任务书（了解塑料制品的用途、工作要求、塑料制品形状、尺寸 精度、表面粗糙度、技术要求、生产数量、年限；查找塑料的各种性能， 如:化学性能、物理机械性能、成型工艺性、塑件的结构工艺性等；确定分型 面.确定成型设备并查出各种技术参数、分析浇口位置、顶出位置等，同时要 对各种参数进行校核，对成型零件尺寸计算及厚度的刚度、强度计算，从而 确定出 设计方案）。7月1日7月3号 画装配草图，方法是：边分析，边设计，边画图，边修改，反复交叉 进行（有条件的可用CAD或CAM软件分析） 7月4日 7月6日 画装配工作图，要求：制图要显示出所有零件的装配关系及位置装配 图上只标注模具外形总体尺寸与导柱，导套，主浇道衬套等的装配尺寸及代号， 并且写上装配技术要求。（一张，0号或1号图纸） 7月7日7月9号 绘制零件图：方法是：先绘制装配图，后拆装配图，拆零件图的顺序， 先内后外，先复杂后简单，先成行零件，后结构零件。要求：零件图要用国标 绘制，零件图要标上定形尺寸，定位尺寸，尺寸公差，粗糙度，技术要求等。7月10日7月11号 编写及打印说明书（A4纸10 15，格式见附录），交回课程设计二 设计参考资料（1） 参考书 1塑料模具设计指导 主编 齐晓杰 东北林业大学出版社 2塑料成型工艺及模具设计 主编 屈华昌 机械工业出版社 3塑料成型模具 主编 申开智 中国轻工业出版社 4塑料注射磨具设计使用手册 主编 宋玉恒 中国轻工业出版社 5塑料注射模设计102例（北京）国防工业出版社 6塑料注射磨具零件标准及术语 GB4169.111 北京 国家技术监督局（2） 杂志 1模具技术 2模具工业 3模具制造（3） 网址 1中国模具网www.M 2中国模具工业信息网 3中国学术期刊 中文 设计内容：装配图一张，成型零件图一张，结构零件图一张，说 明书一份（1015页）设计时间：2010年6月28日至7月11日摘要针对打火机外壳要求防水、耐摔、耐压、耐热的特点，提出采用聚苯乙烯制作打火机外壳上盖的注射成型工艺和模具设计方案；通过对打火机外壳结构进行分析总结，结合聚苯乙烯的化学物理性能，设计了成型工艺卡和注塑机型号，再通过对成型部件，排气系统，温度调节系统，推出机构和导向机构的设计计算。采用梯形浇道进行进浇。经生产实践证明。该模具结构设计合理，满足成型工艺要求，脱模动作可靠，制品质量好。Requirements for lighter shell waterproof, impact, pressure, heat characteristics, about the use of polystyrene production lighter shell roof and mold injection molding process design; by lighter shell structure are summarized, and combined with polystyrene chemical physical properties, design and injection molding process card model number, and then by molding parts, exhaust system, temperature control system, introduction agencies and institutions oriented design and calculation. Were poured into the trapezoidal runner. The production proved. The mold structure designed to meet the requirements molding process, mold release and reliability, product quality. 关键词：注射模 聚苯乙烯 目 录一、编制塑件成型工艺卡5二、塑件成型工艺分析与设计1. 塑件原材料特性62. 塑件原材料成型性能63. 塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析64. 塑件成型方法确定7三、塑件成型模具设计5. 型腔的数量和布置76. 选择注塑机型号及其参数77. 注塑机有关参数校核88. 浇注系统选择和设计89. 成型部件的设计计算1010. 塑料模具的力学设计1111. 排气系统的设计1112. 温度调节系统设计.1313. 推出机构设计.1514. 导向机构设计.1515. 模具设计心得体会.1616. 参考文献.1717. 模具总装图和零件图.18绪论1塑料成型模具在加工工业中的地位塑料成型所用的模具称为熟料成型模，是用于成型熟料制件的模具，它是型腔模的一种类型。目前，熟料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民日常生活的各个领域，因此，对塑料模具生产不断向前发展起着推动作用。现代塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。其中，塑料成型模具的质量最为关键。要求塑料模具能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造角度，要求结构合理、制造简易、成本低廉。模具是决定最终产品性能、规格、形状机尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型制件质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定性环节。随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展，塑料制件的应用快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。2塑料模具的现状从塑料模具的发展状况看，中国的模具产品的10大类46个小类中，塑料模具占模具总量的40左右。如今，塑料在家电、汽车、电子、电器、通讯等产品中得到迅速而广泛的应用，在此进程中，塑料模具在整个模具产业中的比重将占到半壁江山，塑料模具在进出口中的比重更高达5060。据专家预测分析，今年进口模具依然以与汽车和家电配套大型的注塑模具、为集成电路配套的塑封模具、为电子信息产业和机械包装配套的多层、多腔、多材质、多色、精密度高的塑料模具为主；与此同时，中低档塑料模具出口将上升30左右。中国模具进口主要来源于日本、中国台湾、韩国等，出口货源和进口目的地以广东、上海、北京、江苏居多，而中国塑料模具出口目的地比较分散，主要是输往中国香港地区，其中不少为转口贸易。3塑料成型模具的发展趋势目前为止，我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿命以及塑料成型设备的自动化程度和精度等方面已经有了长足的进步。从塑料成型模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，实践与制造大致有以下几个方面的发展趋势。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。一编制塑件成型工艺卡塑件成型工艺卡工艺参数规 格工艺参数规 格预热和干燥温度t：6075成型时间/s注射时间1545时间s: 2h保压时间03料筒温度t/前段140160冷却时间1560中段160170总周期40120后段170190螺杆转速n/(r/min )48喷嘴温度t/160170后处理方法红外线灯，烤箱模具温度t/3265温度t/70注射压力p/Mpa60110时间s/h24二 塑件成型工艺分析与设计1.Ps特性1.1化学与物理特性电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,.强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂. 比重:1.05克/立方厘米. 成型收缩率:0.6-0.8%. 成型温度：170-250.1.2典型应用范围 适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.。1.3注塑模工艺条件1) 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥建议干燥条件为80C、23小时。2) 熔化温度：180280C。对于阻燃型材料其上限为250C。 模具温度：4050C。 注射压力：200600bar。 3) 注射速度：建议使用快速的注射速度。 4) 流道和浇口:可以使用所有常规类型的浇口。典型用途 产品包装，居家用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。 2.塑料原料特性2.1无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成. 2.2宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.2.3可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热3.塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析3.1结构分析：从零件图上分析，零件整体外形是距形的壳体，具有一定的工艺圆角与脱模斜度。总体尺寸为中小型，塑件成型性良好；尺寸要求较低；外观质量要求比较高，光滑平整，无熔接痕、飞边、凹痕缺陷，而塑件内部没有较高的粗糙度要求；中间有一挡板，底部有一圆孔，内表面脱模斜度.如下图所示:3.2尺寸精度：该塑件的精度为6级，精度要求较低。3.3表面质量分析：表面要光洁，不能有裂纹。 3.4零件颜色：颜色为深绿色 。 4.塑件成型方法确定综上所述，该塑件的结构比较简单，而且壁厚均匀，成型工艺性好，可以采用注射成型方法生产。 三塑件成型模具设计1. 根据有关手册查得=1.05g/cm3。塑件的质量为7g. 根据塑件形状及尺寸采用一模二件考虑外形尺寸，对塑件及材料的分析及注塑时所需的压力情况，参考模具设计手册出初选柱塞式注射机：XS-Z-60。该注塑机的参数如表1-3所示： 表1-3 注塑机的参数额定注射量/cm60螺杆直径/mm38注射压力/Mpa122注射行程/mm170注射方式柱塞式锁模力/KN500最大成型面积/cm130最大开合模行程/mm180模具最大厚度/mm200模具最小厚度/mm70喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm4动定模固定板尺寸/mm330x440拉杆空间/mm190x300合模方式液压-机械顶出方式中心顶出2.注射机有关参数的校核2.1型腔数量的校核由注射机的额定注射量校核模具的型腔数量：型腔数目校核合格式中为Vj注系统凝料和飞边所需的体积Vz为每个塑件的体积Vg为注射机的额定注射量2.2注射压力的校核 注射压力校核合格式中K为注射压力安全系数一般为锁模力的校核锁模力校核合格K 为锁模力安全系数，一般取1.11.2其它尺寸的校核只有待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。1浇注系统的设计计算1主浇道衬套设计计算1.1选材：主浇道衬套选用T8A，热处理后硬度为53-57HRC，衬套长度与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出分型面。衬套与定模之间的配合采用H7/m6，内壁粗糙度Ra=0.4。1.2尺寸计算已知SR1 = 18mmSR2 = SR1 +（ 1 2 mm，取SR2 = 20mmd = d+ ( 0.5 1 )mm，取d = 6mmh = 3 5mm，取h = 3mmR1 = 3 5mm，取R1 = 4mmR2 = 1 3mm，取R2 = 2mm= 2- 6，取= 4，则d2 = 11.6mm，L = 80mm（极限偏差+0.3），D = 50mm，H = 20mm（极限偏差h9），d3 = 25mm（极限偏差n6）。2分流道设计计算2.1型腔和分流道布置：取型腔数n = 4，采用平衡式布置。2.2分流道截面形状设计：分流道断面形状用梯形。流道不宜抛光，取表面粗糙度Ra=1.7.其断面尺寸比列为h = ( 1 2/3 ) w，x = 3/4 w。经验值w = 4 12mm，取w = 6mm，则h = 4mm，x = 4.5mm。2.3分流道尺寸设计计算：分流道的长度L可根据分流道截面直径d或等效直径dd有关的曲线图来确定。因为dd = 4.68mm，差得L = 31mm。3浇口设计计算浇口直接与塑件相连，把塑料引入型腔。其断面形状有圆形，矩形等。常见浇口形式有十种，本处采用点浇口。其尺寸为L = 2/3 L1 = 50mm (L1为主浇道长度)h = 0.5 1.2 mm,取h = 0.7mm，d = 0.7mm= 10- 30，取= 20R1 = 1.5 3 mm，取R1 = 2mm2成型零件尺寸计算模具的成型尺寸是指型腔上直接用来成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔与型芯的深度或高度尺寸等。本处按平均收缩率计算成型尺寸。1.材料选用及脱模斜度：材料为20Cr，渗碳（0.8 1.2 mm）+ 淬火 + 回火处理。，。脱模斜度为12.型腔尺寸计算2.1因为，已知=13.8mm，查表知=0.07mm，故。2.2因为，已知，查表知故。 2.3. 因为（易俢浅），已知查表知，故。2.4因为（易修短），已知,查表知。故。3.型芯尺寸计算3.1因为，已知，；，查表知，故，。3.2因为（易修浅），已知，；，；查表知，故，。3.3因为（易修长），已知，；，查表知，故。 3.4因为，已知，查表知，故。3塑料模具的力学设计1锁模时接触压应力的校核计算1.1注塑压力作用下型腔壁厚和底板厚度的计算将型腔看作矩形型腔，已知20Cr的弹性模量，许用应力（材料在模具工作温度下的屈服强度；安全系数，由于接触压力过大会在模板上产生压痕或凹陷，难以修复，因此将安全系数取为7），型腔内塑料成型压力，型腔侧壁长度，型腔深度，底板受压长度，底板宽度，则：1.1.1侧壁厚度计算 按刚度计算时 ，取按强度计算时 ，取综上，取侧壁厚1.1.2底板厚度计算 按刚度计算时 ，取按强度计算时 ，取综上，取底板厚1.2型芯支撑板厚度计算型芯支撑板制造用钢为45，其弹性模量，。如图，已知， ，按刚度计算时 按强度计算时 综上，取型芯支撑板厚。 4排气系统的设计此塑件为小型逆件，可利用推杆、活动型芯与模板之间的间隙排气，其间隙为。5温度调节系统的设计1、冷却系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却.2、冷却系统设计原则1) 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。2) 应降低进水与出水的温差。3) 合理选择冷却水道的形式。4) 合理确定冷却水管接头位置。5) 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。6) 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。3、冷却系统的结构形式根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。其结构如下图所示：冷却系统 5、冷却系统的计算由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，PS的单位质量成型时放出的热量为