罩的注塑模具设计说明任务书.doc

罩的注塑模具设计说明任务书目录 设计题目1一:塑件的工艺性分析21、塑件的原材料分析22、塑件的结构工艺性分析33 : 塑件的尺寸精度分析 34: 塑件表面质量分析4二: 成型设备选择与模塑工艺规程编制4 1:计算塑件的体积42: 注塑机的初步选择43: 塑件模塑成型工艺参数的确定54: 填写模塑工艺卡6三: 注射模的结构设计71: 分型面的选择72: 型腔数目的确定及型腔的排列83: 浇注系统的设计84: 型芯、型腔结构的确定125: 推件方式的选择146: 侧抽机构14四: 注射模设计尺寸计算141: 成型零件尺寸计算142: 抽芯机构零件设计与计算163: 模板尺寸设计19五: 冷却系统的设计201、动模模镶件的冷却202、定模镶件的冷却20六:注射机有关参数的校核21七:模具零件的配合关系22模具的工作原理及特点23 设计小结25参考文献25圆盖注塑模设计 前 言： 随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 本次课程设计的主要任务是塑料圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体结构，通过此次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。 塑件立体图形 :2 塑件的工艺分析2.1 塑件原材料分析由于PP主要有如下特点：成白色蜡状，无毒，透明；有着极低的密度（0.890.92 ），固质量很轻，是大品种塑料中最轻的一种；化学稳定性好，在室温下溶剂不能溶解，且有着优良的耐化学药品性和耐；耐热性好，其最高使用温度达150oC，最低使用温度达-15oC；电性能优异，耐高频电绝缘性好，在潮湿环境中也具有良好的电绝缘性；有着优异的力学性能，包括拉伸强度、压缩强度和硬度，突出的刚性和耐弯曲疲劳性能；PP比PE容易发生热、光氧化，耐气候老化性差，必须添加抗氧剂或紫外线吸收剂；耐抗冲击性能较差，尤其是低温冲击性差，对缺口十分敏感；PP的结晶性能导致制品的不透明性。此外，聚丙烯的屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度等都高于聚乙烯，其拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，绝缘性能好，能耐弱酸、弱碱。但是，聚丙烯在氧、热、光的作用下极易降解老化，所以必须加入防老化剂。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别高。聚丙烯成型加工时收缩率较大，易导致成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺陷。2、 塑件的结构工艺性分析: 从图纸上分析,该塑件的外形为回转体,壁厚均匀,都为3.5mm,且符合最小壁厚要求. 塑件型腔较大,有尺寸不等的孔,如: 6-16,它们均符合最小孔径要求.3 、塑件的尺寸精度分析:该塑件的未注公差按it14级公差要求,其余 公差要求按制件的制件图所示公差要求 塑件的外形尺寸: 内形尺寸: 孔尺寸: 空心距尺寸: 4、 塑件表面质量特点分析：该塑件为工业用圆盖塑料,对其表面质量没有什么高的要求,粗糙度可取Ra3.2um ,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求,所以内外表面的粗糙度都3取Ra3.2um.结论:该塑件可采用注射成型加工,且加工性能较好二、成型设备选择与模塑工艺规程编制 1、计算塑件的体积:v=126cm2、 注塑机的初步选择 塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量.注射容量以容积( )表示时,塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量,其关系是: 式中 - 塑件与浇注系统的体积( ) - 注射机注射容量( )0.8- 最大注射容量利用系数 根据塑件的原材料分析,查相关手册得知该塑件的原材料所需的注射压力为60-100 ,由于塑件的尺寸较大,型芯较多,所以选择较大的注射压力 .模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按下式: 式中 - 塑件成型是所需的压力( ) - 所选注射机的额定注射压力( )模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系式如下: 式中 - 模具型腔压力,取45MPa - 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积( ) - 注射机额定锁模力(N)再根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构,由以上数据,相关资料初选螺杆式注塑机:XS-ZY-250.它的注射容量为250 ,注塑压力为130MPa,锁模力为1800KN,均满足以上条件. 3、 塑件模塑成型工艺参数的确定 pp注射成型工艺参数见下表,试模时,可根据实际情况作适当调整 工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度t/: 80-95 成型时间/s注射时间 0-5时间 /h: 4-5保压时间 15-30 料筒温度t/ 后段 150-170冷却时间 15-30中段 165-180总周期 40-70前段 180-200螺杆转速n/( )30-60喷嘴温度t/ 170-180 后处理 方法 红外线灯 烘箱 模具温度t/ 50-80温度t/ 70注射压力p/Mpa60-100时间 /h2-4三、注射模的结构设计 注射模结构设计主要包括: 分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、侧抽芯机构的设计、模具结构零件设计等内容.1、分型面的选择 该塑件为工业用圆盖塑料,对其表面质量没有什么高的要求,只要求外径没有明显的斑点及熔接痕.在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件,有以下几种方案: 其一,选塑件大端台阶处作为分型面,如图(a)所示;选择这种方案, 塑件留定模,这样增加了塑件的脱模难度,或者增加辅助机构,先实行侧抽再分型使塑件留动模,这就增加了模具结构的复杂程度;亦或者采用型腔分成四瓣式,但这样也加大了模具的制造难度.其二,将塑件大端朝上,如图b所示,采用这种方案,塑件留定模,但定模板需加工一个深3.5mm的型腔.其三,选塑件大端底平面作为分型面,如图c所示,采用这种方案,也会出现第一种方案的缺点,塑件留在定模等.其四,以大端底平面为分型面,大端朝上,如图(d)所示,塑件留动模,塑件的脱模容易实现,且模具的加工相对以上方案简单,方便.所以,通过对以上几种分型面的考虑以及塑件的外观的要求,选择大端底平面作为分型面的(d)方案较合适.2、型腔数目的确定及型腔的排列 由于该塑件采用一模一件成型,所以,型腔布置在模具的中间.这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡.3、浇注系统的设计 (1)主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 根据手册查得XS-ZY-250型注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴球半径:R =18mm喷嘴孔直径:d = 4mma、主流道尺寸 主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为 ，流道表面粗糙度 ，小端直径 比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取锥角a=4mm，小端直径比喷嘴直径大 。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为 (现取为 )，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大 。浇口套与模板间配合采用 的过渡配合 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为5mm。b、主流道衬套的形式 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，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位 圈单独分开两种(下图为后者)，由于注射机的喷嘴球半径为18mm，所以浇口套的为R22mm。 C、主流道衬套的固定 因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为125mm，内径35.5mm。具体固定形式如下图所示： (2)分流道的设计 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关.该塑件的体积比较大但形状并不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用多点进料的方式,缩短分流道的长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证.从便于加工的方面考虑,采用截面形状为半圆形的分流道.查有关的手册,选择R=4mm. 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 (3)浇口设计 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 a. 浇口形式的选择 由于该塑件外观质量要求不高,浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观,同时,也应该尽量使模具结构简单.根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置,可选的浇口形式有几种方案,如下:盘形浇口 特点: 主要用于圆筒形制品或中间有孔的制品,它可使进料均匀,在整个圆周上进料的流速大致相同,空气容易顺序排出,同时避免了侧浇口的型芯对面的熔接痕,但是浇口凝料去除困难,需要切削加工或冲切法去除.点浇口 特点: 点浇口是一种断面尺寸很小的浇口,当物料通过时产生很高的剪切速率,这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的.点浇口在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序.点浇口的另一个优点是,它很容易向模腔多点进料,浇口位置选择灵活,对于单腔模和多腔模均适用.因此点浇口能实现模具自动化生产,生产效率高.但是本模具点浇口需开设在型芯内部，型芯高度较高，点浇口长造成塑料压力损耗大，影响塑料顺利充模，因此本模具不适合用点浇口.轮辐式浇口 特点:它是中心浇口的一种变异形式.采用几股料进入型腔,缩短流程,去除浇口时较方便, 浇口的回头料较少,模具结构简单,但有浇口痕迹.综合以上,对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较,由于塑件的尺寸及表面精度要求不高,从模具的制造及结构考虑,确定成型该塑件的模具采用轮辐式浇口的形式.b、浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 1.尽量缩短流动距离。 2.浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3.必须尽量减少熔接痕。 4.应有利于型腔中气体排出。 5.考虑分子定向影响。 6.避免产生喷射和蠕动。 7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8.注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，进浇点如上图(轮辐式浇口)所示，进浇点的分流道开型芯台阶上。4、型芯、型腔结构的确定 型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构. 整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模(如上图a),其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹.当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多.整体式结构适用于形状简单的中小型塑件.整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式(如上图b),再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用.这种凹模结构的好处是:a、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小.b、节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作.C、易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行.d、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期.根据该塑件的外形分析,模具的动、定模都是由凸、凹模组成,由于塑件的大部分拐角都有圆弧过度,所以为便于模具的加工和减少熔接痕,把凸凹模作为整体式.由于该塑件尺寸较大,最大可达 166mm,形状虽不复杂,如采用整体式型腔,加工后,对于一块大的板来说热处理变形较大,且浪费贵重材料,所以采用整体嵌入式凹模.而各小型芯采用镶拼式,并采用台阶固定方式安装在模具的各个部位上.5、推件方式的选择 根据塑件的形状特点,模具的侧抽芯机构及大部分型芯在动模部分.开模后,塑件留在动模的型腔内,并包裹着中间的型芯,其推出机构可选择推杆推出和推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难;推杆推出简单,推出平稳可靠,虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但作为工业用的圆盖表面质量没什么要求.从以上分析得出:该塑件可采用推杆推出机构,推杆的位置设置如下: 6、侧抽机构 该塑件侧壁上有四个 5mm的孔,它垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具中脱落.因此,成型侧壁四小孔的型芯必须做成活动的型芯,即设置侧向抽芯机构.该塑件能考虑的抽芯机构有斜滑块抽芯机构和滑块、斜销抽芯机构.根据塑件的结构分析,若采用斜滑块抽芯机构需将型腔分为四瓣,并且得将型腔与型芯分开,这使得结构不合理,故选择滑块、斜销抽芯机构.四、注射模设计尺寸计算 1、成型零件尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算.查有关手册得ABS的收缩率为Q=0.40.7,故平均收缩率为 =(0.4+0.7)/2=0.55;根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取塑件公差的1/4,即 已知条件: 平均收缩率为 =0.0055,模具模具的制造公差取 类别 零件图号 塑件尺寸 计算公式 型腔及型芯工作尺寸 型腔的计算 件23动模镶件 件30定模镶件 型芯的计算 件24、27、29 件25 件22 侧型芯 孔心距 2、抽芯机构零件设计与计算 (1)抽芯距的计算 其中:h为侧孔深度,(23)mm为抽芯安全系数.(2)斜导柱设计 a、斜导柱的结构 见下图所示,斜导柱的断面为圆形,其固定形式与合模导柱类似的台肩固定,只是由于倾斜安装而台肩轴被削去一部分.斜导柱导向部分可以做成半球型或锥台形,但应注意锥台的斜角须大于斜导柱的倾斜角,以避免斜导柱工作长度部分已脱离滑块的孔之后,斜导柱头部仍对滑块有驱动作用. b、斜导柱倾角a确定 斜导柱的倾角a是决定斜导柱抽芯机构工作实效的一个重要的因素.a的大小关系到模具所需开模力的大小及斜导柱所受弯曲力的大小,有关系到斜导柱的工作长度、抽芯距及开模距离长短.a的取值一般在1520间,根据塑件的侧抽孔的深度,即抽芯距的大小,由于抽芯距较小为6mm,所以可取较小的倾角,取a为17 c、斜导柱直径的确定 斜导柱主要承受弯曲力,而对斜导柱的直径的确定一般按经验来取,由于塑件的侧抽型芯孔较小,侧抽力不大,所以取斜导柱的直径为16mm.(3)滑块与导滑槽的设计 a、侧型芯与滑块的连接形式 根据塑件的形式分析,侧型芯与滑块应做成组合式,然后装配在一起,这样可以节约优质钢材,且加工及维修更换方便. 为了保证型芯的强度和固定方便,将型芯嵌入滑块内的部分加粗,再用销钉固定.侧型芯与滑块的链接形式如下: b、滑块的导滑形式 根据模具型芯的大小,以及各自的使用情况,滑块与导滑槽的常用配合形式各不相同,总的要求是在抽芯过程中,保证滑块运动平稳,无上下窜动和卡滞现象,为此对滑块与导滑槽之间有两处位置要求间隙配合,一是在滑块的侧面处,另一是在滑块被压紧的台肩面处.经过对滑块导滑形式的考虑,若采用整体式的导滑槽,会使导滑槽的加工增加难度,所以考虑采用组合式的导滑槽结构,导滑槽部分敞开,便于制造加工,保证其精度和硬度,其组合式图形如下图所示: c、滑块定位装置的设计 为了保证斜导柱在和模中再次准确可靠地进入滑块的斜孔内,必须使滑块在开模停留在抽芯的终止位置,且不可任意滑动,因此,滑块必须设置定位装置.常用的定位装置有定距螺钉、弹簧、挡块组合和活动定位钉(或钢球)、弹簧、螺塞组合等的定位装置.由塑件的外形,模具的四方均有侧抽,所以四周都必须采用滑块定位装置,且采用定距螺钉、弹簧、挡块的组合定位装置.其结构如下: d、楔紧块的设计 楔紧块的楔角a: 楔紧块的楔角a必须大于斜导柱的斜角a,这样当模具打开开始抽芯时,楔紧块才能为滑块的移动让位,否则,斜导柱无法带动滑块抽芯一般取a= a + ( 23)楔紧块的形式:在制品成型过程中,侧型芯和滑块会受到高压塑料的推力作用,有时这种推力相当大,若由斜导柱承受,则因斜导柱为细长杆件,受力后容易变形,是不可靠的.因此,必须设置楔紧块来可靠地锁紧滑块.根据模具的结构及塑件的形状,确定侧向力不大,所以采用贴附形式,楔紧块紧贴模板侧面由销钉及螺钉固定,其形式如下图: 3、模板尺寸设计 (1)凹模板设计 塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压,如果侧壁或底板的强度不足,则可能产生开裂,如果强度不足,则可能产生过大的变形,造成溢料,使脱模困难,型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种,一般情况下,大尺寸型腔刚度不足是主要问题,应按刚度条件计算,小尺寸型腔强度不足是主要问题,应按强度条件计算.根据制件的尺寸分析,本制件的成型型腔属于较大尺寸,所以应按刚度来计算,而型腔采用的是整体嵌入式,根据型腔的材料和经验,型腔的壁厚为1719mm,模套壁厚4550mm考虑到要在凹模镶件上直接开设水道,所以将镶件的壁厚增加至了33mm,根据塑件的外形,在镶件上要挖出一个深42 mm的型腔,所以底板的厚度应考虑到在加工过后结构上的合理以及淬火的变形,所以设置镶件的厚度为80mm,根据型腔底部的计算公式: 所取的底部厚度满足计算公式值,所以确定凹模镶件的长宽均为212mm,厚度为80mm.由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸:o动模板: o定模板: o垫板: o支承板: o垫块: o动模座板: o定模座板: o推板: o推杆固定板: 五、冷却系统的设计 1.动模模镶件的冷却 在动模模镶件的周围钻两排孔,并用螺塞堵住不接水嘴的孔,有与塑件的壁厚较厚,为3.5mm,所以型芯出也需要冷却,因此在型芯中间开设一个孔,并用喷流水管对其进行喷流冷却,其结构如下图: 1.定模镶件的冷却 其冷却水道如下图所示: 在成型凸模部分按圆周钻六个孔,再用隔板隔开.六、注射机有关参数的校核 模具闭合高度的确定与校核 (1)模具闭合高度的确定 动模座板 、垫块 、支承板 、动模板 、定模板 、垫板 、定模座板 模具高度: (2)模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为: , XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为 ,故能满足模具的安装要求.由于XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为 ,最大厚度 ,即模具闭合高度满足 的安装条件.所以, XS-ZY-250型注射机满足模具安装要求.(3)模具开模行程校核 经查资料注射机XS-ZY-250型的最大开模行程 ,满足下式计算所需的出件要求: 综上:根据计算及经验d得出结论XS-ZY-250型注射机能够满足使用要求。七、模具零件的配合关系:1、导柱和导套 2、浇口套与模板 3、斜导柱抽芯机构 4、推杆推出机构 5、复位杆 6、成型镶件 八、模具的工作原理及特点:特点:根据制品的形状为圆盘形,小端部分上有较多的型芯,且侧面壁上也有四个直径为5mm的孔,所以制品的脱模需要设置侧型芯;模具采用整体嵌入式,这样避免贵重材料的浪费以及便于加工成型;由于制品的表面质量没什么要求,所以采用