塑模支撑盘设计说明书

精品文档 1欢迎下载 塑料模具课程设计说明书塑料模具课程设计说明书 汽车工程学院 汽车工程学院 模具设计与制造模具设计与制造 设设 计计 题题 目 目 塑料支撑盘塑料支撑盘 学学 号 号 设设 计计 人 人 指指 导导 老老 师 师 精品文档 2欢迎下载 前前 言言 塑料模具课程设综合实训是在具备了机械制图 公差与技术测量 材料及热处理 机械设计基础 机械制造技术 塑料模具设计 机械与自动化 数控加工技术等必要 的基础知识与专业知识的基础上进行的 本次课程设计课题来源于生产实际 应用广泛 但成型难度相对较难 模具结构 相对复杂 对我们初学模具设计的学生是一个很好的考验 它能加强对塑料模具成型 原理的理解 同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力 本次设计以支架注塑模具为主线 综合了成型工艺分析 模具结构分析 最后是模具 的设计计算等一系列模具设计的所有过程 能很好的达到学以致用的效果 在设计该 模具的同时总结了以往模具设计的一般方法 步骤 模具设计中常用的公式 数据 模具结构及零部件 把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来 所谓学 以致用 在设计中除使用传统方法外 同时使用了 AutoCAD UG 等软件 由于实际经验和理论技术有限 设计的错误和不足之处在所难免 希望各位老师 和同学批评指正 精品文档 3欢迎下载 目目 录录 前 言 2 1 塑件的工艺分析 5 1 1 塑件的成型工艺性分析 5 1 2 塑件的结构工艺性 6 1 2 1 塑件的分析 6 1 2 2 塑件的尺寸精度分析 6 1 2 3 塑件的表面质量分析 6 1 3 明确塑件生产批量 6 2 注射机型号的选择与校核 6 2 1 估算塑件的体积和质量 6 2 2 注射机的工艺参数如下表 7 2 3 注射机参数校核 8 3 确定模具结构及模架选择 9 3 1 确定成形方法 9 3 2 确定型腔数量及布局形式 9 3 3 分型面的设计 10 3 3 1 分型面的设计原则 10 3 4 浇注系统的设计 11 3 4 1 浇注系统的形式 11 3 4 2 主流道的设计 11 3 4 3 分流道的设计 12 3 4 4 浇口设计 13 3 5 脱模机构设计与选择 13 3 5 1 脱模推出机构的设计原则 13 3 5 2 塑件推出的基本方式选择 14 3 5 3 确定脱模方式 14 3 6 选用标准模架 14 4 成型零件的结构设计 15 4 1 凹模设计 15 4 2 凸模的结构设计 15 4 3 结构与辅助零部件设计 15 4 3 1 导柱的设计 15 4 3 2 导套的设计 16 5 模具结构尺寸的设计计算 16 5 1 型腔尺寸的计算 17 5 2 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 18 6 冷却系统 19 7 模具的特点和工作原理 19 7 1 模具的特点 20 7 2 模具的工作过程 20 8 填写工艺卡片 20 附图 21 设计小结 26 精品文档 4欢迎下载 1 1 塑件的工艺分析塑件的工艺分析 1 11 1 塑件的成型工艺性分析塑件的成型工艺性分析 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物化学和物理特性 ABS 是由丙烯腈 丁二烯和 苯乙烯三种化学单体合成 每种单体都具有不同特性 丙烯腈有高强度 热稳定性 及化学稳定性 丁二烯具有坚韧性 抗冲击特性 苯乙烯具有易加工 高光洁度及 高强度 从形态上看 ABS 是非结晶性材料 三中单体的聚合产生了具有两相的三 元共聚物 一个是苯乙烯 丙烯腈的连续相 另一个是聚丁二烯橡胶分散相 ABS 的 特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子结构 这就可以在产品设计上具 有很大的灵活性 并且由此产生了市场 上百种不同品质的 ABS 材料 这些不同品质 的材料提供了不同的特性 例如从中等 到高等的抗冲击性 从低到高的光洁度和高 温扭曲特性等 ABS 材料具有超强的易加工性 外观特性 低蠕变性和优异的尺寸 稳定性以及很高 的抗冲击强度 注塑模工艺条件 干燥处理 ABS 材料具有吸湿性 要求在加工之前进行干燥处理 建议干燥条件 为 80 90C 下最少干燥 2 小时 材料温 度应保证小于 0 1 熔化温度 210 280C 建议温度 245C 模具温度 25 70C 精品文档 5欢迎下载 模具温度将影响塑件光洁度 温度较低则导致光洁度较低 注射压力 500 1000bar 注射速度 中高速度 典型用途 汽车 仪表板 工具舱门 车轮盖 反光镜盒等 电冰箱 大强度工具 头发烘干机 搅拌器 食品加工机 割草机 等 电话机壳体 打字机键盘 娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车 等 1 21 2 塑件的结构工艺性塑件的结构工艺性 1 2 11 2 1 塑件的分析塑件的分析 从零件图上分析 该零件总体形状为回转体 在一个直径为 55mm 高为 16 mm 的圆柱中间有一个直径为 16mm 高为 24mm 右侧有一个小孔直径为 5mm 高为 2 5mm 然后留壁厚 2 5mm 该塑件形状比较简单 因此 模具采用两板式结构 1 2 21 2 2 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析 该塑件所有尺寸的精度为 MT5 级 对塑件的尺寸精度要求不高 对应的模具 相关零件的尺寸可以保证 从塑件的壁厚上来看 塑件的所有壁厚均匀 均为 2 5mm 有利于塑件的成型 1 2 31 2 3 塑件的表面质量分析塑件的表面质量分析 由实际用途可知 对该塑件表面没有什么要求 故比较容易实现 综合以上分析 注射时在工艺参数控制的好的情况下 零件的成型要求 就可以得到保证 1 31 3 明确塑件生产批量明确塑件生产批量 该塑件要求大批量生产 2 2 注射机型号的选择与校核注射机型号的选择与校核 2 1 估算塑件的体积和质量估算塑件的体积和质量 1 塑件质量 体积计算 塑料制件体积 V塑 13 6cm3 塑料制件质量 6 1304 1 VM 塑 14 14 mm 2 浇注系统凝料体积的初步估算 可按塑件体积的 0 6 倍计算 由于该模具采用一摸两腔 所以 浇注 系统凝料体积为 V浇 2V塑 0 6 2 13 6 0 6 16 32cm3 精品文档 6欢迎下载 3 该模具一次注射所需的材料为 体积 V 2V塑 V浇 43 52cm3 质量 M V P 1 04g cm3 04 1 52 43 g26 45 初选 XS ZY 60 型注射机 2 22 2 注射机的工艺参数如下表 注射机的工艺参数如下表 2 32 3 注射机参数校核注射机参数校核 1 注塑量的校核 选择注射机时 必须使得在一个注塑成型周期内所需注塑的塑料熔体的容量或 者质量在注塑机的额定容量的 80 以内 序号主要技术参数项目参数数值 1 额定注射量 cm3 60 2 注射压力 3 cmN 12200 3 最大注射面积 2 cm 130 3 锁模力 KN 500 4 动 定模模板最大安装尺寸 mm mm 490X330 5 最大模具厚度 mm 200 6 最小模具厚度 mm 70 7 模板最大行程 mm 180 7 最大开模行程 mm 380 8 喷嘴前端球面半径 mm 12 9 喷嘴孔径 mm 4 10 喷嘴移动距离 mm 120 9 顶出行程 mm 24 10 顶出力 mm 精品文档 7欢迎下载 V总 0 8V注 式中 V注 注射机最大注射容量 cm3 V总 成型塑件与浇注系统体积总和 cm3 系数 0 8 最大注射容量的注射系数 代入数据得 V 注 V 总 0 8 43 52 0 8 54 4cm3 所以注射机符合注射容量和质量的要求 2 注射压力的校核 注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能负满足塑料制品成型的需要 注射机的最大注射压力应略大于塑料制品成型所需的注射压力 即 0 3 锁模力的校核 锁模力的大小必须满足下式 Fs Fz P nAx Aj PA 式中 A 塑件和浇注系统在分型面上的投影之和 本模具取 A 52 24cm3 Ax 塑件型腔在模具分型面上的投影面积 Aj 塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积 Fz 膨胀力 Fs 合模力 P 型腔压力 根据下表取 p 34 3MPa 验算 Fs 800KN 34 3 52 24 180KN 2 cm 所以注塑机符合合模力及注塑面积和型腔数的要求 故注射机的锁模力足够 满足锁模要求 4 安装部分尺寸校核 a 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具的长 宽为 490 330mm 注塑机拉杆的间距 415 415mm 故满足要求 b 模具闭合高度校核 模具实际高度 H 模 330mm 注塑机最大闭合高度 H 195mm 即 H 模 H 最小 精品文档 8欢迎下载 故满足要求 c 开模行程校核 注射机的开模行程是有限的 取出制件所需的开模距离必须小于注射机的最大 开模距离 本模具为单分型面注射模具 SZ XY 60 型螺杆式注射机的最大开模行程 与模厚无关 校核关系式为 S H1 H2 5 10 式中 H1 塑件脱模所需的推出距离 该塑件的脱模推出距离为 24mm H2 塑件高度 该塑件的高度为 24mm S 注塑机最大开模行程 代入数据得 H1 H2 5 10 24 24 10 58mm S 180mm 以上分析证明 SZ XY 60 故可以采用用 3 3 确定模具结构及模架选择确定模具结构及模架选择 3 13 1 确定成形方法确定成形方法 塑件采用注射成型法生产 因为该产品设计为大批量生产 故毕业的模具需要 有较高的注塑效率 浇注系统要能够自动脱模 此外为保证塑件表面质量采用侧浇口 且因为塑件有个孔 故采用组合式的型芯 3 23 2 确定型腔数量及布局形式确定型腔数量及布局形式 该塑件在注射时采用一模二件 及模具需要二个型腔 综合考虑浇注系统结构 拟定采取下图型腔排列 精品文档 9欢迎下载 3 33 3 分型面的设计分型面的设计 3 3 13 3 1 分型面的设计原则分型面的设计原则 分型面是注射模中用以取出塑件或浇注系统凝料的可以分离的接触表面 是决 定模具结构形式的重要因素 它影响到模具结构的复杂程度 也关系到塑件的成型 质量 故选择分型面时 应考虑以下基本原则 1 分型面应选在塑件外形的最大轮廓处 2 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3 分型面的选择应保证塑件的精度要求 4 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 5 分型面的选择要便于模具的加工制造 6 分型面的选择应有利于排气 因为塑件为支承盘 在工件的边缘部分要求表面质量无毛刺 没有其它特殊要求 且 塑件简单对称 但内有较多孔 塑件成型收缩后必留于型芯上 固型腔应设在定模上 依据分型面选择原则 分型面应选在最大截面处 故选用示方式较合理 精品文档 10欢迎下载 图 3 1 分型面 3 3 4 4 浇注系统的设计浇注系统的设计 3 4 13 4 1 浇注系统的形式浇注系统的形式 浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道 分普通浇注 系统和热流道浇注系统两种形式 它的设计合理与否对塑件的性能 尺寸 内外部 质量及模具结构 塑件的利用率等有较大的影响 所以在设计时应考虑其设计原则 1 了解塑件的成型性能 2 尽量避免或减少产生熔接痕 3 有利于型腔中气体的排出 4 防止型芯的变形和嵌件的位移 5 尽量采用较短的流程充满型腔 6 流动距离比的校核 综上所述 最后确定浇注系统的形式 采用普通浇注系统 由于一模二腔 需要 设计分流道 3 4 23 4 2 主流道的设计主流道的设计 根据 塑料模具设计手册 初步 XS Z 60 型注射机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径 d 4 喷嘴前端球面半径 R0 12 根据模具主流道与喷嘴的关系 精品文档 11欢迎下载 R R0 1 2 d d0 0 5 1 取主流道球面半径 R 13 取主流道的小端直径 d 5 为了方便将凝料从主流道中拔出 将主流道设 计成圆锥形 其斜度 2 度 4 度 经查 注塑 模结构与设计 表 6 1 可知主流道大端直径 D 6mm 为了使熔料顺利进入分流道 可在 主流道出料端设计半径 r 3mm 的圆弧过渡 在保证制品成型的条件下 住流道长度应尽量短 以减小压力损失和废料量 通常主流道长度可小 于或等于 60mm 图 3 2 3 4 33 4 3 分流道的设计分流道的设计 1 分流道的形状和尺寸 分流道的的形状尺寸 应根据塑件体积 壁厚 形状的复杂程度 注塑速率 分流 道的长度等因素来确定 本塑件形状不复杂 熔料填充型腔比较容易 根据型腔的 排列方式可知分流道长度较短 为了便于加工起见 选用截面为梯形分流道 梯形 截面分流道容易加工 且熔体的热量散发和流动阻力都不大 查表得 R 4m 2 分 流道与模具接触的外层塑料迅速冷却 只有内部的熔体流动状态比较理想 因此分 流到表面粗糙度要求不太低 一般 Ra 取 1 6um 左右 这可增加对外层塑料熔体的 阻力 使外层塑料冷却皮层固定 形成绝热层 如图所示 图 3 3 精品文档 12欢迎下载 图 3 3 半圆形分流道 3 4 43 4 4 浇口设计 浇口设计 浇口是流道和型腔之间的连接部分 也是注塑模进料系统的最后部分 其基本作 用是 1 使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔 图 3 4 点浇口 3 53 5 脱模机构设计与选择脱模机构设计与选择 制品为支撑盘 该模具采用两板式实现分型动作 ABS 塑料的脱模斜度 型腔 型芯 201 40 1 35 注射成型的每一循环中 塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出 完成脱出塑件的装置成为脱模机构 也称为推出机构 3 5 13 5 1 脱模推出机构的设计原则脱模推出机构的设计原则 塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节 推出质量的好坏将最后决定塑 件的质量 因此 塑件的推出是不可忽视的 在设计推出脱模机构时 应遵循下 列原则 1 推出机构应尽量设置在动模一侧 2 保证塑件不因推出而变形损坏 3 机构简单 动作可 4 良好的塑件外观 精品文档 13欢迎下载 5 合模时的准确复位 3 5 23 5 2 塑件推出的基本方式选择塑件推出的基本方式选择 零件脱模无特殊要求 采用最常见的推管和推板即能满足脱模要求 3 5 3 3 5 3 确定脱模方式确定脱模方式 该塑件为壳形塑件 壁较薄并带有局部环形凸起 所以只用一种推出零件往往 容易使塑件在脱模过程中出现缺陷 因此应采用以推件板为主 推管为辅的联 图 3 6 小型芯推管 合脱模结构 又由于型芯比较细 所以采用小型芯推管即可 如图 3 6 所示 3 63 6 选用标准模架 选用标准模架 由于此模具采用推件板脱模 因此需要选用带推件板的模架 另外模具结构属于 小型模具 由此可选用中小型派生型 B1 模架 精品文档 14欢迎下载 4 4 成型零件的结构设计 成型零件的结构设计 4 14 1 凹模设计 凹模设计 本套模具采用的是一模八件的结构形式 考虑加工的难易程度和材料的利用价值 等 因素 凹模采用整体式结构 其特点是有较高的强度和刚度 其结构形式见后面 的零件图 4 24 2 凸模的结构设计 凸模的结构设计 由于塑件内腔结构比较复杂 型芯机加工困难 固采用组合式型芯较适合 凸模形 式在后面零件图中给出 4 34 3 结构与辅助零部件设计 结构与辅助零部件设计 4 3 14 3 1 导柱的设计 导柱的设计 导柱安装在动模一侧 因为主型芯在动模一侧 导柱与主型芯安装在同一侧 在 合模时可起保护作用 此设计采用无肩阶梯带头导柱 在工作部分设有储油槽 这样 可以储存润滑油延长润滑时间 导套安装孔可以和导柱安装孔采用同一尺寸 一次加 工而成 保证了严格的同轴 导柱的形式如下图 3 7 精品文档 15欢迎下载 图 3 7 带头导柱 导柱的直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定 导柱的尺寸应能保保证位于 动 定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱直径 初 选 材料 0 020 0 041 20d 0 015 10 002 20d 0 0 2 25D 0 0 1 6S 0 1 5 100L 1 0 12 0 25L T8A 技术条件 热处理 5055HRC 4 3 24 3 2 导套的设计 导套的设计 导向孔可以带有导套 也可以不带导套 带导套的导向孔用于生产批量大或导向 精度高的模具 无论带导套或不带导套的导向孔 都不应设计为盲孔 盲孔会增加模 具闭合时的阻力 并使模具不能紧密闭合 经分析零件 模具结构 需要两个导套 一个直导套如图 3 8a 一个带肩导套如图 3 8b 图 3 8a 直导套 图 3 8b 带肩导套 所选规格尺寸分别是 1 直导套 材料 0 0180 0280 0401 0 010 01820 0612 0 20 28 28 1 25dddRL T8A 热处理 5055HRC 5 5 模具结构尺寸的设计计算模具结构尺寸的设计计算 为了降低模具加工难度和制造成本 在满足塑件使用的前提下 采用较低的尺寸 精度 塑件精度等级与塑料品种有关 根据塑料的收缩率的变化不同 塑料的公差 精度分为高精度 一般精度 低精度三种 基本尺 寸 精度等级 精品文档 16欢迎下载 塑料制件公差表 表 3 1 精度等级与公差数值 5 15 1 型腔尺寸的计算型腔尺寸的计算 查课本 塑料模具设计与制造 得塑料 ABS 收缩率为 0 4 0 6 其平均 收缩率 0 4 0 6 2 0 5 S 3 z 类型 塑件上 的尺寸 计算公式公差 收缩率 Scp 结果 mm 55 0 450 5 15 0 0 94 49 型腔的 径向尺 寸16 z DSDD 0 4 3 0 220 5 08 0 0 92 15 50 0 40 5 0 13 0 55 50 型芯的 尺寸计 算 11 0 4 3 z dsdd O 220 5 0 07 0 22 11 12345678 公差数值 30 040 060 080 120 160 240 320 46 3 60 050 070 080 140 180 280 360 56 6 100 060 080 100 160 200 320 400 64 10 140 070 090 120 180 220 360 440 72 14 180 080 100 120 200 240 400 480 80 18 240 090 110 140 220 280 440 560 56 24 300 100 120 160 240 320 480 640 96 30 400 110 130 180 260 360 520 721 00 40 500 120 140 200 280 400 560 801 20 50 650 130 160 220 320 460 640 921 40 65 800 140 190 260 380 520 761 041 60 80 1000 160 220 300 440 600 881 201 80 100 120 0 18 0 250 340 500 681 001 362 00 120 140 0 280 380 560 761 121 522 20 精品文档 17欢迎下载 5 0 180 5 0 06 0 16 5 型腔高 度尺寸 计算 16 HM HS HSSCP 2 3 20 0 380 5 08 0 0 92 15 2 50 160 5 0 05 0 62 2 13 50 220 5 0 07 0 71 13 型芯高 度 24 0 3 2 z hshh 0 280 5 0 09 0 31 24 5 25 2 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 由于大尺寸凹模刚度不足是主要矛盾 凹模应以满足刚度条件为准 按刚度计算 凹模壁厚公式 1 1 1 p M c p M E rp tr E rp 凹模型腔底壁的计算厚度 mm c t 凹模型腔内半径 mm r E 材料的弹性模量 a MP 许用变形量 mm p 模腔压力 M p 泊松比 经查表或计算得 一般取 0 250 3 所以取 0 25 取r5 27 2 55 0 03 p 一般取 2545 取 40 M p a MP M p a MP 所以 32 2mm c t 底板厚度 精品文档 18欢迎下载 4 3 2 r tc 65 10 2004 5 27403 2 6 6 冷却系统冷却系统 一般注射到模具内的塑料温度为 200 左右 而塑件固化后从模具性强中取 出时其温度在 60 以下 热塑性塑料在注射成型后 必须对模具进行有效的冷却 使熔融塑料的热量尽量快的传给模具 一是塑料可靠冷却定型并可迅速脱模 1 设计原则 冷却水孔数量尽可能的多 孔径尽可能大 冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等 浇口处要加强冷却 冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位 以防漏水 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处 进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧 通常应设在注塑机的背 面 冷却水道分布如下图所示 图 支撑板冷却水道分布图 7 7 模具的特点和工作原理模具的特点和工作原理 精品文档 19欢迎下载 7 17 1 模具的特点 模具的特点 该模具是两板模 设计了 1 个水平分型面 分型面是为了取出制件 该模具一模 二件 节省了成本 降低了制造周期 提高了生产效率 7 27 2 模具的工作过程 模具的工作过程 模具装配试模完毕后 模具进入正式工作状态 其基本工作过程如下 1 对塑料 ABS 进行烘干 并装入料斗 2 清理模具型芯 型腔 并喷上脱模剂 进行适当的预热 3 合模 锁紧模具 4 对塑料进行预塑化 注射装置准备注射 5 注射过程包括充模 保压 倒流 浇口冻结后的冷却和脱模 6 脱模过程 制件的推出同一般注塑模具推出方式相同 8 8 填写工艺卡片 填写工艺卡片 陕西国防学院 塑料零件注射 工艺卡片 资料 编号 车间模具 3102 班共 页第 页 零件名 称 塑料支撑盘材料牌号 ABS 设备型号 XS ZY 60 装配图 号 材料定额每模件数1 件 零件图 号 单件质量 60g 工装号 材料 干燥 设备 XS ZY 125