塑料勺注塑模设计说明书.doc

摘要本文以塑料勺为对象，详细介绍其注射模设计过程。设计中主要运用proe和AUTOCAD软件，根据制件的零件图进行零件的三维造型，并对该模型进行工艺分析，该塑件为壳体，浇注系统设计过程中，采取一模两腔侧浇口设计，并对成型零件进行了必要的计算和结构设计。采用龙记大水口标准模架，提高了设计效率。最后通过Autocad完成工程图的制作，设计中综合考虑了各方面的因素。关键词：塑料勺，注射模，proe，侧浇口目 录引 言32.塑料制品工艺分析43. 塑料的成型特性及工艺参数54. 注塑设备的选择64.1 计算塑件的体积和重量64.2 确定型腔数选择注塑机74.3注塑机基本参数75. 成型零件尺寸的计算76. 型腔壁厚的确定127. 浇注系统137.1 分型面的选择137.2 浇口套的选用147.3 分流道的布置147.4 浇口的设计158 . 脱模机构的设计与合模导向结构设计168.1脱模结构设计168.2合模导向机构的设计169. 排气系统和温度调节系统的设计179.1 排气系统179.2 温度调节系统的设计1710. 注射机有关工艺参数的校核1910.1注射量的校核1910.2锁模力的校核1910.3注射机安装模具部分的尺寸校核2011. 绘制装配图20结 论22参考文献22引 言80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速为13%，2003年我国模具工业产值为375亿，至2007年我国模具总产值约为525亿元，其中塑料模约35%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表盘等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。2.塑料制品工艺分析根据老师所给零件图纸绘制产品造型和导出cad图纸如图所示：图2 产品3. 塑料的成型特性及工艺参数HDPE(高密度聚乙烯):HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性。HDPE(高密度聚乙烯) High density polyethylene 7密度：0.9410.965g/熔料温度：220280料筒恒温：220模具温度：2060注射压力：具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80140MPa（8001400bar）；一些薄壁包装容器除外可达到180MPa (1800bar)保压压力：收缩程度较高，需要长时间对制品进行保压，尺寸精度是关键因素，约为注射压力的3060背压：520MPa（50200bar）；背压太低的地方易造成制品重量和色散不均注射速度：对薄壁包装容器需要高注射速度，中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品螺杆转速：高螺杆转速（线速度为1.3m/s）是允许的，只要满足冷却时间结束前就完成塑化过程就可以；螺杆的扭矩要求为低计量行程：0.54D（最小值最大值）；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量 28mm，取决于计量行程和螺杆直径回收率：可达到100回收收缩率：1.22.5；容易扭曲；收缩程度高；24h后不会再收缩（成型后收缩）4. 注塑设备的选择4.1 计算塑件的体积和重量体积：根据其造型所以我们可以测出其大致体积：V体=6566mm图4-1 体积测量4.2 确定型腔数选择注塑机根据以上所计算的结果，由于制件的大小和客户要求采取一模两腔，可决定设备型号、规格。注射机的额定注射量为V（额）每次的注射量不超过它的80%，V（注）=265661.2=157580.8V（额）V（注）=15758 V（额）20注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。4.3注塑机基本参数根据以上计算以及模具总高度和模具设计与制造简明手册表2-40选择注射机XS-ZY-60螺杆式注射机，其参数如下：项目XS-ZY-60结构形式立理论注射容量/cm360螺杆（柱塞）直径/mm35注射压力/Mpa150锁模力/KN600拉杆内间距/mm440340移模行程/mm260最大模具厚度/mm340最小模具厚度/mm10喷嘴球半径/mm12喷嘴口孔径/mm45. 成型零件尺寸的计算为了计算简便起见,规定凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为负。该塑件的材料PE是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。查手册得的收缩率为1.2%4.0 %,故平均收缩率为 2.6%。基本尺寸精 度 等 级公 差 数 值-公差数值表5.9-11精度等级表,精度尺寸的选用2-3、5类别塑件种类建议采用的精度等级高精度一般精度低精度PE根椐塑件的要求，由以上两表可查得：该塑件可按精度等级为级精度选取。此产品采用4级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：型腔凹模径向尺寸计算：（相关公式参见塑料制品成型及模具设计第79-80页）(一)、型腔径向尺寸的计算：L+z =（1+Scp）LS-3/4+z L凹模径向尺寸（mm）LS塑件径向公称尺寸（mm）Scp塑料的平均收缩率（）塑件公差值（mm）z 凹模制造公差（mm）由：LS1=12 mm LS2=35 LS3=50又查表知级精度时塑件公差值 1= 0.18mm 2= 0.26mm 3= 0.28mm 实践证明：成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/31/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/31/4。为了保持较高精度选1/4。由于： z= 1/4 得： z1=1/40.18=0.045 mm z2=1/40.26=0.065 mm z3=1/40.28=0.07 mm 则： L1+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+2.6%）12-3/40.18+0.045 =11.952+0.045 mmL2+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+2.6%）35-3/40.26+0.065 =35.715+0.065 mmL3+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+2.6%）50-3/40.28+0.07 =51.09+0.07 mm(二)、型腔深度尺寸的计算：凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法： H+z =（1+Scp）LS-2/3+ zH凹模深度尺寸（mm）z凹模深度制造公差（mm）其余符号同上由：HS1=1.5mm HS1=20mm 取级精度时1=0.12mm 1=0.22mm 由z=1/4得： z1=0.03 mm z1=0.055 mm 则：H1+z =（1+Scp）LS-2/3+z =（1+2.6%）1.5-2/30.12+0.03 =1.459+0.03 mmH1+z =（1+Scp）LS-2/3+z =（1+2.6%）20-2/30.22+0.055 =20.37+0.055 mm(一) 型芯径向尺寸的计算运用平均收缩率法：Lz =（1+Scp）LS+3/4 zL 型芯径向尺寸（mm）z 型芯径向制造公差（mm）其余符号同上由：LS1=47mm 取级精度时1=0.28 mm 由z=1/4得：z1=0.07mm 则：L1z =（1+Scp）LS+3/4z =（1+2.6%）47+3/40.280.07 =48.4320.07 mm(二) 型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法： Hz =（1+Scp）LS+2/3zH型芯高度尺寸（mm）z型芯高度制造公差（mm）其余符号同上由：H1=18.5mm 取级精度时 1=0.2 mm 由z=1/4得：z1=0.05 mm 则：H1z =（1+Scp）LS+2/3z =（1+2.6%）18.5+2/30.20.05 =19.110.05 mm6. 型腔壁厚的确定塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前常用的计算方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，但塑料模具要求既不许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不许刚度不足而变形过大的情况，因此要求对强度和刚度加以考虑。对于型腔主要受到的力是塑件熔体的压力，在塑件熔体的压力作用下，型腔将发生内应力及变形。如果型腔侧壁和底壁厚度不够。当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔发生强度破坏，与此同时，刚度不足则发生弹性变形，从而产生溢料现象，将影响塑件成型质量，所以模具对刚度和强度都有要求。但是，实践证明，模具对强度和刚度的要求并非同时兼顾，对大型腔，按刚度条件，对小型腔则按强度条件计算即可。（在本设计中按强度条件来计算），定模型腔的示意图如图所示：图6型腔7. 浇注系统7.1 分型面的选择分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。外表质量：分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，方便脱模，制件留在动模边：从制件的推出装置设置方便考虑。包紧力大的，芯应设在动模边而将凹模放在定模边包紧力小且不能确切判断留向的将型芯和凹模的主要部分都设在动模边对型芯无包紧力，对凹模粘附力较大的，将粘附力较大的设在动模边同心度要求：要求同心的部分放在模具分型面的同一侧。当分型面作为主要排气面时 料流的末端应在分型面上以利排气。塑料勺模具设计的分型面设计如图所示：图7-1 分型面7.2 浇口套的选用主流道是浇注系统中从注塑机喷嘴与模具的部位开始，到分流道为止的塑件熔体的流通通道。在注塑机上，主流道垂直分型面。为了使凝料从其中顺利推出，需设计成圆锥形，锥角为2060，表面粗糙度Ra0.8m,主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注塑机及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆。一般采用碳素工具钢即T8A、T10A等。把它热处理到5357HRC。取主流道的球面半径为16mm.浇口套大体结构示意图如图所示：图7-2 浇口套7.3 分流道的布置分流道是指主流道末端与浇口之间的通道。此副模具采用半圆形的截面形状，此副模具选分流道的截面积为D=6mm,由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料的熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度Ra要求比较高，一般取1.6um左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必须遵循以下两方面的原则，即一方面排列紧凑，缩小模具板面的尺寸，一方面流程尽量短，锁模力力求平衡，该模具采用平衡式的分流道。图7-3 分流道7.4 浇口的设计设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。一般要满足以下原则：(1) 尽量缩短流动距离。(2) 浇口应开设在塑件的壁厚。(3) 必须尽量减少或避免产生熔接痕。(4) 应有利于型腔中气体的排除。(5) 考虑分子定向的影响。(6) 避免产生喷射和蠕动。(7) 不在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口。(8) 浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。该模具设计中浇口的形式设计为矩形。8 . 脱模机构的设计与合模导向结构设计8.1脱模结构设计塑件冷却后由于有少量的收缩，塑件会紧抱在型芯上，所以在脱出产品时不像冲压件那么可以自动脱落。这样，我们必须设计推出机构将塑件顶出，推出机构设计时我们考虑的是要使塑件各部分受力均匀，在此设计中，由于采用了一模二腔的结构，模具开模时，在注塑机的作用下，动模部分向开模方向运动 运动到一定位置，注塑机的顶出装置作用在推杆座板上，推杆座板推动推杆将产品顶出模外，推杆的设计如图。图8-1 推杆8.2合模导向机构的设计导向机构主要包括导柱、导套，主要作用是在动模与定模合模时保证型芯和型腔的精确定位。导向零件应合理地均匀分别在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据模具的形状和大小，一副模具一般采用2到4根导柱。在此设计中采用了4根导柱。加工个导柱、导套孔时，应将定模板、推件板、动模板合在一起，一次性加工出来，以保证孔的同心度，然后再在定模板、动模板上加工沉头孔。9. 排气系统和温度调节系统的设计9.1 排气系统ABS料在熔化时，会产生气体，所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气，如果在型腔中不及时排除干净，可以会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度，还可能造成塑件碳化或烧焦。注射成型时的排气可采用如下四种方式排气：1 利用配合间隙排气；2 在分型面上开设排气槽排气；3 利用排气守排气；4 强制性排气；该模具是采用利用配合间隙排气。其间隙值约为0.030.05mm.它常用于中小型的简单模具。 9.2 温度调节系统的设计冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期及提高塑件质量。一般在型腔，型芯等部位设置合理的冷却水路，通过调节冷却水流量和流速来控制模温。冷却水孔开孔的原则：（1）冷却水孔的数量应尽可能的多，直径应尽量大；（2） 每个冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在015mm范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般保持在812mm。（3）水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。（4）冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件的强度。（5）水管接头应设在不影响操作的一侧注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有重要影响。模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面：1、改善成形性 2、成形收缩率 3、塑件变形 4、尺寸稳定性 5、力学性能 6、外观质量。当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关系。生产效率主要取决于冷却介质（一般是水）的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键。经过以上分析我们可以设计运水道如图所示（虚线示意位置为水道位置）：图9-2 水道10. 注射机有关工艺参数的校核每副模具都只能安装在与其相适应的注塑机上进行生产，因此模具设计与所用的注塑机关系十分密切。在设计模具时，应校核注塑机的一些技术参数10.1注射量的校核 根据模具设计与制造简明手册可知：塑件的体积应小于注射机的注射容量，其公式按下式校核： 0.8=0.860=48式中：塑件与浇注系统的体积总和 注射机的注射量（） 0.8最大注射量的利用系数经估计算得：V（注）=26566.51.2=15759.6所以=15.8 pF=730KN 故合格10.3注射机安装模具部分的尺寸校核 喷嘴尺寸：喷嘴尺寸与浇口套相适应，浇口套是根据喷嘴尺寸来设计的； 定位环尺寸：定位环高度10mm，直径100mm（与定位孔相配合）；模具厚度：Hmin=10mmHm=195Hmax=340 合格 11. 绘制装配图运用Auto CAD软件，按照上述几章设计的尺寸，绘制模具装配总图及各零件图。总装配图按照0#图纸绘制，零件图则按照3#等图纸绘制。图样幅面应符合国家(GB4457.1-84)标准。先绘制装配草图，经指导老师认可，才进行正式图的绘制。绘图过程中严格按照国标制图标