塑料模设计说明书(325).doc

广东工业大学课程设计任务书题目名称瓶盖塑料模具课程设计学生学院材料与能源学院专业班级姓 名学 号一、课程设计的内容模具成型工艺及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。具体工作量按第三点执行。二、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。三、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设计注射成型塑件的模具，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，完成1.5-2张零号图纸的工作量；5编写设计计算说明书，用本校设计说明书专用纸书写（约20页）并装订成册。 四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期11 布置塑料成型模具设计任务2 了解设计目的，任务要求，进度安排准备设计资料，工具.教1-3146月28日2工艺计算，选择成型设备，拟定设计方案教1-2086月28-29日3设计成型模具结构；包括浇注系统设计、分型面选择、顶出结构设计、冷却系统设计，绘制模具装配图（手工绘图）教1-2086月30-7月2日4绘制模具所有零件图（包括标准件）教1-2087月5-6日5撰写设计计算说明书教1-2087月7-8日6答辩教1-3117月8日下午-9日上午7修改错误，提交全部设计资料教1-3117月9日五、应收集的资料及主要参考文献1齐晓杰主编.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社,2005.50-782张留成等编著.高分子材料基础.北京:化学工业出版社,20013自编.塑料成型工艺及模具设计课程设计指导书.4自编. 塑料模具设计资料5王鹏驹、张杰主编.塑料模具设计师手册.北京:机械工业出版社，20086吴宗泽主编.机械零件设计手册.北京:机械工业出版社,2003.117罗河胜.塑料材料手册.广州:广东科技出版社发出任务书日期： 2010年06月 28日 指导教师签名：计划完成日期： 2010年 07月 09 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：设计内容计算及说明结果塑料零件图及说明、要求一、塑件的工艺性分析1.1、材料性能1.2、材料成型特性及条件1.3、注射成型工艺参数1.4、结构工艺性1.5、零件体积及质量估算二、初选注射成型机的型号和规格三、确定模具基本结构和模具结构设计3.1、模具型腔排列方式的确定3.2、模架的选择和A,B板厚度的确定3.3、模具分型面的选择3.4、注射模浇注系统设计3.5.、确定型腔、型芯的结构及固定方式3.6、确定顶出机构的类型及固定方式3.7、确定导向机构3.8确定排气机构3.9、确定冷却系统3.10、确定模具材料四、校核计算4.1注射量的校核4.2.、锁模力的校核4.3、模具闭合高度的校核4.4、模具的开模行程校核4.5、注射机压力的校核4.6、模具安装部分的校核五、有关模具工作部分设计计算5.1、型腔与型芯的设计5.2成型零部件的尺寸计算5.3、脱模力的计算5.4、 推杆强度校核六、总结七、参考资料塑料零件图及说明、要求：材料为LDPE，精度等级为8级精度，技术要求见图纸图1 塑料零件图设计说明过程一、塑件的工艺分析 1.1、材料性能 LDPE，低密度聚乙烯，塑料中产量最大的一种塑料，特点是质软、无毒、价廉、加工方便。是一种典型的结晶型高聚物密度是0.910.93g/ cm3，吸水率0.01,收缩率是1.5%3.6%，熔点105C125C，抗拉屈服强度时719MPa，耐腐蚀性、电绝缘性优良，可以氧化改性，1.2、材料成型特性及条件 1.2.1、LDPE是一种结晶料，吸湿性小，流动性极好，流动性对压力敏感，成形时宜用高压注射，料湿均匀，填充速度快，保压充分。不宜用直接浇口，内应力增大，注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。1.2.2、收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲，冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并且有冷却系统。1.2.3、加热时间不宜过长，否则会发生分解，烧伤。1.2.4、软质塑件有较浅的凹槽时，可强行脱模。1.2.5、可能发生熔体破裂，不宜与有机溶剂接触，防止开裂。1.3、注射成型工艺参数（见表236，塑料模具设计资料，第33页）预热和干燥温度：7080C料筒温度前段170209C，后端140160C喷嘴温度150170C模具温度3555C注射压力60100MPa成型时间高压时间05S保压时间1560S冷却时间1560S成型周期40100S说明料斗干燥1.4、结构工艺性 1.4.1、 零件壁厚比较均匀，为11.5 mm，大于塑件的最小壁厚0.8 mm，注射成型时应不会发生填充不足现象。 1.4.2、该塑料制件厚度只有1mm，支撑面小，不需侧抽心，中间有凸圆环，故采用以推板推出为主、推管与推板组合推出的脱模方式。1.4.3、考虑塑件的尺寸不是很大，为了提高生产率，采用一模四腔；为了使接座的底面平整，采用侧浇口的浇注系统。 1.5、零件体积及质量估算1.5.1、单个塑件 体积V= 2.14 cm3（利用UG软件分析所得），质量m0.922.141.97g1.5.2、4个塑件和浇注系统凝料 总体积V总22.42 cm3，总质量m总20.63 g。二、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28cm3。投影面积Az3.1420-3.14(3.53.5+15.515.5-8.5)1130.4cm2。锁模力FP（nAz + Aj）20（41130.4+640）103.2 kN。从实际注射量应在额定注射量的20%80%之间考虑，查表3-1（塑料模具设计资料，第48页）,选择XS-ZY-60型号的注射机。 XS-ZY-60注射机参数如下：注射容量60cm3锁模力：500 kN注射压力122Mpa柱杆距离：190300（mmmm）喷嘴球半径12mm喷嘴孔直径4mm模板行程180mm模具最大厚度300mm模具最小厚度200mm柱塞直径38mm顶出行程 140 mm三、确定模具基本结构和模具结构设计3.1、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，本模具采用一模四腔，呈对称分布，如下图。各部分尺寸已标在图中。图2 塑件排样图3.2、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A4-250315-20-Z2 GB/T12556.1-1990（塑料成型工艺与模具设计，第226页）。确定A、B板厚度：A板布置了冷去水管和浇注系统分流道还有凹腔，该板厚度主要考虑冷去水管的布置，取A板厚度HA为32mm。B板主要是布置型芯，考虑到型芯的固定，还有导柱的固定，厚度选20mm。根据表4-28（塑料成型工艺与模具设计，第227页），选定标准模架为 A4-250315-20-Z2 GB/T12556.1-19903.3、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。经分析，该塑件圆周方向上无侧凹，成型时不必采用侧向外抽芯。由于该塑料制件厚度总体有8mm，且接座面厚度有1mm，采取用推杆与推件板组合推出的脱模方式，分型面设计如下图：图3 塑件分型面设计图设计分析：型腔由凹槽组成，主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。开模时定动模分开，冷却料在拉料杆作用下，先把冷料跟定模分开，定动模分开一定距离后，塑件通过推杆与推件板组合推出推出。 3.4、注射模浇注系统设计3.4.1、主流道的设计根据设计资料查得 XS-ZY-60型注射机喷嘴的有关尺寸为：注射机喷嘴直径d1=4mm；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=13mm；小(上)端面直径d=4.5mm。图4 主流道设计（塑料成型工艺与模具设计，第114、233页） 如图4所示 另外，为了便于将冷凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为：24。经换算得主流道大（下）端直径D=10mm。3.4.2、 冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成形性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴（冷料井）。冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。 本模具冷料穴设置在主流道的末端，采用Z形冷料穴，与拉料杆相通，便于将浇注系统冷凝料和A板分开。 图4 主流道3.4.3、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，本模具选用截面为半圆形的分流道，只设在定模一侧。分流道宽度同主流道直径，高为h=4mm，长度见零件图。（塑料成型工艺与模具设计，第115,233页）图5 分流道3.4.4浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，它的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料，以保证充填实，确保制品质量。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的主要作用有如下几点： 熔体充模后，首先在浇口处凝结，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流；熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；易于切除浇口尾料；对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇口还能用以控制熔接痕的位置。根据塑件的成型、外观要求及型腔的排列方式，并便于冷凝料的自动脱落，并使塑件外观质量好，在塑件的接座平面保持平整，在侧面进料设浇口比较合适理想。考虑到LDPE材料的流动性极好，为了保持塑件的外观要求，浇口尺寸设计为L=1 mm，h=1mm，b=2mm，与分流道用圆弧连接。（塑料成型工艺与模具设计，第126页）3.4.5、浇口套设计根据注射机定模板中心孔尺寸，选取定位直径为55mm的浇口套，浇口套公称直径为20mm（相关尺寸见塑料模具设计资料表2118，I型，第257页）。3.5、确定型腔、型芯的结构及固定方式3.5.1、型腔、型芯结构设计 为了便于热处理和节约优质模具钢，型腔和型芯采用整体镶块式结构；为了便于合模，型芯整体制造成异形镶件。3.5.2、固定方式 型腔和型芯均通过套板用台阶方式固定，中间小型芯用螺塞固定形式固定在动模3.6、确定顶出机构类型及固定方式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。本模具选用推杆一次顶出机构顶出塑件。3.6.1、推杆数量及结构形式 由于推板推出，推件板中设置有四根螺钉作为推杆与推件板连接，直径为16mm。固定方式是通过加工成台阶形状，由推板固定板和支撑板压紧固定。3.6.2、复位装置设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆机构。因为弹簧复位机构不可靠，所以在此处选用推件板复位。本模具推件板中设置有四根螺钉作为推杆与推件板连接，直径为16mm。固定方式是通过加工成台阶形状，由推板固定板和支撑板压紧固定。3.6.3、顶出机构的导向 推杆通常装配在顶出板和顶出固定板之间。顶出板在顶出过程中的导向是十分重要的。否则，推杆会变形或折断。由于推板顶出，利用模架上的导柱导套进行导向，所以不用设计另外的导向机构。3.6.4、拉料杆的设计分型时将浇注系统冷凝料拉断，使其留定模一侧，必须使用拉料杆，此处选拉料杆选取Z型拉料杆，公称直径10mm。（相关尺寸见塑料模具设计资料表2119，第258页）3.6.5、顶出距离 本模具中，为确保定出时塑件能完全脱离动模，顶出距离是L=8mm3.7、确定导向机构 3.7.1、导柱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。3.7.2、导柱的布置 导向零件的作用：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间一定的方向和位置，导向零件要承受一定的侧向力，起导向和定位作用。为确保动模和定模只按一个方向合模，采用等直径导柱的不对称布置。为保护型芯不受损坏，导柱设在动模一侧。3.8、确定排气机构排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种：1)、利用排气槽；2)、利用型芯、镶件、推杆等配合间隙；3)、对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。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的间隙排气。3.9、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，成型时要控制模温在3555,具体措施是布置冷却水管。冷却水管直径8mm。图6 冷却系统3.10、模具材料型腔、型芯等非标准模具零件的材料为T8A、T10A、Cr12、Cr12MoV，淬火加低温回火硬度55HRC，或45钢，热处理硬度240HBS，或P20、优质P20（预硬塑胶模具钢）、S136、S316H（镜面塑胶模具钢）。 各种模板、垫板、固定板、支承块、压紧块、推板、挡块等选材。材料：45钢，热处理后硬度200HBS；或材料Q235钢，正火。四、校核计算4.1、注射量的校核所需的注射机的注射量为V=v/0.8=28/0.8=3560 满足要求，初选注射机合适。4.2、锁模力的校核投影面积Az3.1420-3.14(3.53.5+15.515.5-8.5)1130.4cm2。锁模力FP（nAz + Aj）20（41130.4+640）103.2 kN。初选注射机锁模力F=500KN远大于所需的锁模力103.2kN，满足要求，初选合适。4.3、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H230mm;初选的注射机XS-ZY-60，=200mm，=300mm满足要求，初选合适。4.4、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=180 mm,Sm为模具的开模行程,Sm=H1 H25108851026Sz=180 mm，所以初选的注射机满足要求。4.5、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，122MPa，满足要求。4.6模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为250mm315mm ，XS-ZY-60型注射机模板最大安装尺寸为190mm300mm，故能满足模具安装要求。综合验证， XS-ZY-60注射机完全满足此模具的注射要求。五、有关模具工作部分设计计算5.1型腔与型芯的设计考虑到该模具结构的特点，直接在定模上加工出腔，型腔的结构如下图7所示： 图7定模型腔型芯设计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，采用台阶式，采用车床加工,与动模的配合按H7/f6的配合,其结构如图8： 图8 型芯 5.2、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=2.5%。塑件要求的公差等级为8级，一般模具工作部分的精度要比塑件高23级，故取工作部分的公差等级为5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。成型零件各部分尺寸计算如下：图9型腔尺寸图中代号尺寸A140.8 0+0.20A210.05 0+0.20A30.350+0.20A47.950+0.20 图10型芯尺寸图中代号尺寸B139.150-0.20B26.350-0.20B37.3750-0.20B41.910-0.20B517.690-0.205.3、脱模力的计算由塑料成型工艺与模具设计P161公式460可得脱模力F=2ESLcos (f-tan)/(1-)k2+0.1A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=0.90103MPa； S塑料平均成型收缩率，由前面已知S=2.5%； 塑件对型芯的包容长度，由塑件高度可知7mm; 塑件与型芯之间的静摩擦系数，常取为0.10.2，这里取0.1 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，现取=30； 塑料的泊松比,查资料得知0.33； 其中，把以上代入公式，可求得 F482KN500KN。5.4、 推杆强度校核推杆即螺钉材料为45钢，查冲压工艺及模具设计课程设计指导书第76页附录6可知其拉伸许用强度为。 =4482/(43.14256)= 0.60MPa245MPa 安全。六、总结经过一周的课程设计，我基本上了解了模具设计的思想