模具设计-飒飒.doc

武汉工程大学塑料模具设计课程设计说明书课题名称：一模两腔侧浇口顶板顶出肥皂盒底模具设计 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 飒飒 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间： 2014年 至 一、课程设计的任务或学年论文的基本要求二、进度安排三、参考资料或参考文献指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日四、课程设计（学年论文）摘要（中文）五、课程设计（学年论文）摘要（英文）六、指导教师评分评价内容具 体 要 求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。10实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文） 15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。5综合评语指导教师签字： 年 月 日七、答辩记录记录人（签字）： 年 月 日答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 年 月 日课程设计（学年论文）总评成绩：（指导教师评分80%+答辩成绩20%）摘要 根据模具设计的任务书选取聚丙烯（PP）作为原料设计一模两腔侧浇口顶板顶出肥皂盒底注射模具的设计。从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的选择设计。最终设计成为单分型面模具结构。关键词：注射模具设计、一模两腔、侧浇口、肥皂底盒、顶板顶出Abstract 第一章 绪论引言：肥皂盒是生活中常见的塑料制品。其样式各异，所用材料也有多种，本次设计的主要目的是设计一种用于大批量生产肥皂底盒的注射模具。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。世界经济高速发展的同时全球制造业蓬勃发展，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。模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要的地位。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零件都是要依靠模具来成型的。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工方法所不能比拟的。在市场规模上，我国模具企业创新能力大幅提高，技术水平向专、精、优、强方向发展，涌现出许多高技术水平的精密冲压模具和新技术，从而推动行业进一步优化升级，模具产销量均已居国际前列，逆差进一步下降，产业发展势头迅猛。我国的模具行业近年将在持续快速增长的同时，呈现以下特点：产品继续向着更加大型、精密、复杂及经济快速的方向发展，技术含量将不断提高，制造周期不断缩短，冲压件加工模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化和自动化方向发展，企业将进一步提升各方面的综合实力和核心竞争力。第二章 塑件成型工艺分析2.1 塑件工艺结构分析该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求。所以在注射成型生产时，只要工艺参数控制得当，是比较容易成型的。本次设计肥皂底盒所选择的原材料是聚丙烯（PP），查资料可知在没有特殊要求的时候精度按MT6查取公差。如下图2.1为肥皂底盒三视图：图2.1 肥皂底盒三视图2.2 聚丙烯（PP）成型性能首先其原料易得，产量大。其次聚丙烯吸水性小，熔融状态下的流动性和耐热性能比聚乙烯好。聚丙烯的力学性能优异，其弯曲强度和拉伸强度接近于聚苯乙烯。2.3 聚丙烯（PP）注射成型工艺参数表2.1 PP加工条件参数取值范围选取值密度（g/)0.900.910.91收缩率（%）1.02.51.75注射机类型螺杆式螺杆转（r/min)306050喷嘴形式直通式温度/170190180料筒温度/前段180200180中段200220210后段160170165模具温度/408050注射压力/MPa7012080保压压力/MPa506055注射时间/s055保压时间/s206025冷却时间/s155030成型周期/s40120602.4 塑件参数表2.2 塑件参数材料密度（g/)壁厚（mm）体积（）质量（g）0.912.027.224.484.5 注射机选型 一次注射所需注射量为。，根据注射量选择注射机要求：20%注射机最大注射量所需注射量80%注射机最大注射量注射压力能满足聚丙烯注射要求。综合考虑选择XS-ZY-125型注射机，其相关参数见下表2.3：表2.3 XS-ZY-125主要参数额定注射量/cm125注射压力/MPa120注射行程/mm115锁模力/kN900最大开合模行程/mm300模具最大厚度/mm300模具最小厚度/mm200喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔半径/mm4拉杆空间/mmmm动定模板国定尺寸/mmmm428458第三章 分型面和浇注系统的设计3.1 分型面的确定从模具结构及成型工艺角度出发，依据自身特点，并结合分型面的设计原则，由分析得，该产品的分型面为产品的最大轮廓处，即产品的中间最大外轮廓处。由于选择侧浇口，则选用单分型面，如图3.1：图3.1 分型面3.2 浇注系统的设计3.2.1 主流道设计主流道的形状和尺寸影响熔体的流动速度及填充时间，在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为2 6。本次课程设计中模具锥角取4。1）主流道小端直径 d = 4.5mm2）主流道的球半径 SR = 13mm3 球面配合高度为 3 5 取 3（mm）。4）主流道长度L，L =55mm5）主流道锥角一般应在2 6，取 = 46）主流道大端直径 D = d+2Ltg（/）8.14mm根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图3.2所示：图3.2 主流道3.2.2 浇口套设计由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计在浇口套内。浇口套按照外观的不同分为：A型、B型、C型、D型、E型等，常用的是A、B、C三种型号。这里使用A型，由于采用的是有托浇口套，故用定位圈配合固定在定模座板上，采用H7/m6过渡配合。图3.3 浇口套3.23 定位圈的设计 定位圈是标准件，外径100mm,内径36mm,选用B型，由螺钉将其紧固模具面板上，浇口套与定位圈之间采用H9/h9间隙配合。设计结果如图3.4：图3.4 定位环3.2.4 冷料穴与拉料杆设计由于本模具设计的是采用顶板顶出，所以采用球形拉料杆如下图3.5：图3.5 冷料穴和拉料杆3.2.5 分流道设计 由于该模具为一模两腔的结构，必须设计分流道。常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失。这里采用半圆形分流道两侧总长为，如下图3.6和3.7： 图3.6分流道 图3.7 分流道截面图3.2.6 浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大，浇口的主要作用为：1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2）易于切除浇口凝料；3）对于多型腔的模具，用以平衡进料；浇口结构尺寸可由经验公式可知，浇口深度 h = 0.5 2.0mm，取h=1.5mm；长度L=25 mm，取L=2mm；宽度b=4mm。设计结果如下图3.8：图3.8 浇口第四章 成型零件的设计计算4.1 型腔与型芯的结构 肥皂底盒尺寸较小，且形状较简单，型腔加工容易实现，可采用整体式结构。整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不宜发生变形等优点。 而型芯为整体镶嵌式，整体镶嵌式型芯可以节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气的实施。如图4.1：图4.1 型腔与型芯4.2 型腔与型芯的尺寸计算 由于原料是聚丙烯（PP），其收缩率为1%2.5%之间 。型腔与型芯的尺寸按照平均值法计算故可以得到平均收缩率为：1.75%。计算结果如表3.1：表3.1 型腔与型芯尺寸计算类型模塑件尺寸公差（MT6）塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔径向尺寸=0.74=0.64型芯径向尺寸=0.74=0.64高度和深度尺寸=0.35=0.31第五章 结构零件的设计5.1 顶出机构的设计本设计要求为顶板顶出，根据塑件模具中的分布，设计了2根顶杆。顶杆设计要求：1.通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm；2.推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象；3.推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。顶杆长度根据具体的标准模架选定后确定，设计结果如图5.1：图5.1 顶杆5.2 合模导向机构设计在模具进行装配或者成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件制件准确对合，以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免损坏型腔和型芯。导向机构能够承载一定的侧向力保证模具的正常工作。合模导向机构主要有导柱导向和锥面导向两种。本次模具设计的导向机构为直导套导向。设计结果如图5.2图5.2 导向机构5.3 加热冷却机构设计本次模具设计所选用的原料聚丙烯的注射成型所需模温为50，所以不需要加热系统，只需要设计冷却系统即在型腔周围布置直径为的冷却水道，如图5.3：图5.3 冷却水道5.4 排气机构设计为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利的排到模外。如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外，气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此模具设计要考虑型腔排气问题。本次设计的模具，由于型腔尺寸较小，可以利用推板、活动型芯以及活动镶件的部位与模板的配合间隙进行排气，排气间隙取0.03mm。5.5 标准模架的选择根据模具结构形式、型腔数目、塑件尺寸、冷却水道的分布等因素，查有关资料，选择的标准模架型:模架为BI-3335-A35-B35-C90，宽度为350。如图5.4：图5.4 标准模架 每块板材均需要很高的强度，因此均选用A3钢。第六章 注塑机相关参数的校核6.1 最大注射量的校核注射量的校核公式是： 式中，W公注射机的公称注射量，cm； W注每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总和，cm。 塑件及浇注系统的总体积为66 cm，小于注塑机的理论注射量125cm，故满足要求。6.2注射压力的校核塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型，喷嘴形式、塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。对于粘度较大的塑料以及形状细薄、流程长的塑件，注射压力应取大些。注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需要的注射压力。注射压力的校核公式为：PmaxKP0式中 Pmax注射机的额定注射压力，Mpa； P0注射成型时的所需用的注射压力，Mpa；K安全系数。KP0=1.380=104（Mpa）Pmax=120（Mpa），满足要求。6.3锁模力的校核 注塑时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开。为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注射机必须提供足够的锁模力。 锁模力的校核公式为FAP式中，F注射机的额定锁模力，N； A制件和流道在分型面上的投影面积之和，mm； P成型压力，MPa；将数据带入公式得： ，满足要求。6.4 模具开模行程的校核当注射机采用液压和机械联合作用的合模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程所决定，此时注射机的最大开模行程与模具厚度无关。因此模具开模行程的校核公式为H模=H1+H2+（510mm）H注式中，H模模具的开模行程，mm； H注注射成型机移模行程，mm； H1制件的推出距离，mm； H2包括流道凝料在内的制品的高度代入数据得：H模=40+65+10=115mmH注=300mm，满足要求。结论：选取XS-ZY-125型螺杆式注射成型机完全符合本模具的使用要求。6.5 模具闭合高度的校核模具闭合高度的校核公式为HminH闭Hmax由数据可求得：模具的闭合高度H闭=295mm，而注射成型机的最大模具厚度