塑料模具设计.doc

目录一.工艺分析11.1塑料件的原材料分析11.2塑件结构和尺寸精度及表面质量11.3塑件注塑工艺参数的确定4二模具基本组成机构设计52.1分型面的确定52.2型腔数目的确定52.3注射机的初定62.4浇注系统的设计72.5成型零件的结构尺寸设计92.6模架的设计122.7排气槽的设计162.8脱模机构的设计162.9导向与定位机构的设计19三模具相关参数的校核193.1注射压力的校核193.2锁模力的校核193.3模架尺寸的校核20四结论24五参考文献24一.工艺分析1.1塑料件的原材料分析ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性，密度为106gcm3左右。ABS具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色ABS具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上用来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库，冰箱衬里、管道、电机外壳，仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。此外，ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、家用电器外壳、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。ABS的主要性能指标见表1表1密度/(g/cm3)1.02-1.08屈服强度/MPa50比体积/(cm3/g)0.86-0.98拉伸强度/MPa38吸水率/（%）0.2-0.4拉伸弹性模量/MPa1400熔点/(C)130-160抗弯/MPa80计算收缩率（%）0.4-0.7抗压强度/MPa53比热容/ (J/(g)1470弯曲弹性模量/MPa14001.2塑件结构和尺寸精度及表面质量该塑件的结构总体形状为凹形，结构较为简单，见图1-4所示，图1为四面对齐和图2为绕一固定轴旋转的装配图，组成包括两凹形盖和一螺钉。.肥皂盒盖为日用品，表面精度要求一般采用五级精度（MT5），其它尺寸无公差要求，一般可采用八级（MT8）或九级精度（MT9）。从塑料的壁厚上来看，四周壁厚始终为2mm，顶部为3mm，均匀一致。该塑件表面较为光滑，表面粗糙度Ra一般选择0.8。图1塑料件四面对齐 图2 塑料件绕一固定轴旋转图3塑料件1图4塑料件2图5塑料件装配体三视图1.3塑件注塑工艺参数的确定由于ABS塑料的吸湿性强，含水量应小于0.3%，因此成型前必须充分干操，要求表面越光泽的塑件应要求越长时间的预热干燥。注射过程中，塑件在注射机料筒内经过加热，塑件达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。塑件成型后处理阶段，处理介质为水和空气，处理温度为60-75C，处理时间为20s左右。注射工艺参数：查表3-1得注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min料筒温度（C）：后部为150-170 中部为165-180 前部为180-200喷嘴温度（C）：170-180模具温度（C）：50-80注射压力（MPa）：60-100成型时间：注射时间+冷却时间+其他时间+保压时间=1.8+30+8.2+20=60s综上过程参数的确定仍为初定，在稍后的过程中可根据实际情况做适当调整，保证实际模具的可行。二模具基本组成机构设计2.1分型面的确定通过对塑件结构的分析，分型面应该选在截面轮廓面积最大处，且有利于开模取出塑件，因而将分型面选在塑件的底平面初，见图3红色处。图6分型面选择2.2型腔数目的确定肥皂盒上盖属于日常用品，结构简单，市场需求量一般，对模具要求简单，经济廉价，因此我们可确定模具型腔数位二个，既简单又经济。2.3注射机的初定2.3.1注射量的计算通过三维软件建模设计计算得（取ABS塑料的密度为1.06 g/cm3）塑件体积：V塑=11132.635 mm3 +11706.443 mm3=22839.078 mm3塑件质量：m塑=V=228391.06=24.2g2.3.2浇注系统凝料体积的初步估计计算由于塑件简单，浇注系统简单，凝料按照经验取为塑件体积的0.2倍。故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：V总= V塑（1+0.2）=24.21.21=29 cm32.3.3选择注射机根据上一步计算得出一次注射模具型腔的塑料总体积为29cm3，由式4-18得：V总/0.8=29/0.8=36.3cm3.根据以上初步计算，初选标称注射量为104的XS-ZY-125，基本性能参数见表2表2额定注射量/cm3104模具最大厚度/mm300螺杆直径/mm30模具最小厚度/mm200公称注射压力/MPa150模板尺寸/mm注射行程/mm160拉杆空间Mm260360螺杆转速/(r/min)30合模方式液压机械注射时间/s1.8推出形式（mm）两侧推出（230）注射方式螺杆式电动机功率/kW11锁模力/kN900喷嘴球半径/mm18最大成型面积/cm2360喷嘴孔直径/mm4最大开模行程/mm300定位圈直径/ mm1002.4浇注系统的设计浇注系统一般由主流道，分流道，浇口，冷料穴四个部分组成，所须设计的零件主要有主流道浇口套，定位圈，冷料穴，拉料杆，浇口，分流道。根据所设计的塑件初步选择浇口的方式为直接浇口，浇口直接开在塑件上侧中心处。直接浇口的截面形状为圆形，优点是截面形状简单，易于加工，且由于是单型腔模，熔体直接流入型腔，压力损失小，进料速度快，成型比较容易，通用性强，材料选择45号钢。由于选择直接浇口，无需设计冷料穴，拉料杆，分流道，在本塑件设计中，用螺钉将主流道浇口套固定在定模板上即可，也无需定位圈的设计。主流道的长度L主应小于60mm，初取L主=45mm,球面的配合高度h=3mm由表2得，注射机喷嘴孔直径为4mm，而根据实际使用注塑机的尺寸d=为2.7mm确定，则主流道小端直径d=注射机喷嘴孔直径+（0.5-1mm）约为3mm主流道大端直径由式tan=（D-d）/2L得：d=d+2(L主-h)tan=5.93mm（=2）取6mm取主流道球面半径：SR0为15mm图7,8,9,10为浇注系统的设计图 图7主流道衬套三维图 图8定位圈三维图图9主流道浇口套平面图图10定位圈平面图2.5成型零件的结构尺寸设计凹模的设计为整体式凹模，凸模的设计为整体式凹模。材料选Cr12MoV由表4-15和表2-3，2-4得，塑件的精度等级为MT5，成型零件的尺寸计算方法如下：凹模径向尺寸公式：LM=（1+Scp）*ls-x*+z凹模深度尺寸公式：HM=（1+Scp）*Hs-x*+z凸模径向尺寸公式：lM=（1+Scp）*ls+x*- z 凸模深度尺寸公式：lM=（1+Scp）*ls+x*-z中心距尺寸公式：LM=（1+Scp）*ls 0.5zLM HM lM指工作尺寸，ls Hs指基本尺寸，Scp塑料平均收缩率，查表1-2取0.0055，z指制造公差，取尺寸公差的1/6。x为系数，取0.6，单位均为mm。凹模径向尺寸：ls1=500.37=50.37-0.74 ls2=500.37=50.37-0.74LM1=（1+0.0055）*50.37-0.6*0.74+0.123=50.203+0.123mmLM2=（1+0.0055）*50.37-0.6*0.74+0.123=50.203+0.123mm凹模深度尺寸: HM=10 0.16=10.16-0.32HM=（1+0.0055）*10.16-0.6*0.32+0.053=10.024+0.053mm凸模径向尺寸: ls1=460.32=45.68+0.64 ls2=460.32=45.68+0.64lM1=（1+0.0055）*45.68+0.6*0.64- 0.107=46.315-0.107 lM2=（1+0.0055）*45.68+0.6*0.64- 0.107=46.315-0.107 凸模深度尺寸: HM=7 0.14=6.86+0.28HM=（1+0.0055）*6.86+0.6*0.28- 0.047=7.066-0.047 图11 凸模平面图图12凸模三维图图13凹模二维图图14凹模三维图2.6模架的设计2.6.1模架的选择塑件的基本尺寸为50mmX50mmX10mm由经验公式4-67,4-68知塑件在分型面上的投影宽度W满足：W=W2-10塑件在分型面上的投影长度L满足：L60mm,查表4-38得，W2=73，对应模架的宽度W=125mm,复位杆直径d=12mm。lt172mm,所对应的模架长度为200mm。为了安全可靠，选择A2型标准模架，W*L=180*2006.2各模板尺寸的确定 A板尺寸的确定，由于定模座板的厚度H1=21mm，主流道浇口套的长度L定为45mm，塑件高度为10mm，则A板的厚度应该为HA45-21=24mm取A板厚度标准值为25.5mm凸模固定板厚度H3已知为24.5mm。凸模垫板的厚度的确定，凸模垫板与所选模架的两个垫块跨距L有关，L=200-32-32=116mm。由表4-20知，p=25i=25*（0.45*1160.2+0.001*116）=0.032mm由表4-19知，凸模垫板的厚度T满足：T=0.54*（p*A/(E*L1*p)）1/3=0.54*116*(35*8974.5/（21000*200*0.032）)1/3=38.58mm由于经验值偏大，选择T标准值为32mm。垫块的厚度：由表4-38知垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5-10mm）=10+15+14+10=49mm，取标准值为60mm经过上述计算，初步确定为A2模架，180*200*183mm（宽，长，高）各模板的零件图和立体图如下图15-图26所示。图15动模座板平面图图16动模座板三维图图17垫板图18垫板三维图图19定模座板平面图图20定模座板三维图2.7排气槽的设计该塑件由于结构简单，因此不需设计额外的排气系统，气体会从分型面和型芯的间隙中排出。2.8脱模机构的设计本塑件采用推杆推出机构，即会有三个组成零件，推杆，推板，推杆固定板。如图20-图25所示。图21脱模机构平面图图22脱模机构三维图图23推板平面图图24推板三维图图25推杆固定板平面图图26推杆固定板三维图2.9导向与定位机构的设计注射模的导向机构用于动定模之间的开合模导向机构导向和脱模机构的运动导向。本模具结构简单，定位精度不高，采用模架本身自带的定位结构导向，选择直径为16mm的带头导柱和带头导套进行导向与定位，由于为标准件，无图。三模具相关参数的校核3.1注射压力的校核查表4-1知，ABS塑料所需的注射压力为80-110MPa，取P为100MPa，该注射机的公称注射压力为150MPa，折射压力安全系数为K1=1.3.则：K1*P = 1.3*100 = 130150MPa所以，注射机注射压力合格。3.2锁模力的校核如图28所示：塑件与浇注系统在分型面上的投影面积A，则A=4900mm2模具型腔内的胀型力F账，则F账=P*A=4900*35172KN查表4-2，得中等粘度的塑料如ABS注射时型腔的平均压力为35MPa。锁模力安全系数K2为1.2,则K2* F账=1.2* F账=1.2*172=2061000KN故，注射机锁模力合格。3.3模架尺寸的校核模具平面尺寸为180*200300*440。模具最小厚度70mm模具高度尺寸193mm模具最大厚度200mm。模具的开模行程S=H1+H2+(5-10mm)=20+21+10=51180mm则，模架校核合格图28注塑模具爆炸图图29注塑模具装备图图30注塑模具截面剖视图（一）图31注塑模具截面剖视图（二）图32注塑模具俯视图（一）图33注塑模具俯视图（二）图34注塑模具三维剖视图四结论经过这一段时间的塑料模具的设计，让我对模具设计方法有了大致的了解，也巩固和学习了大量的专业知识，收获很大。针对本次塑件肥皂盒上盖的的注塑模具设计总结如下：此设计采用单