家用洗菜筐的注塑模具设计

课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 材料科学与工程学院 专 业： 高分子材料与工程 题 目： 家用洗菜筐的注塑模具设计 指导教师： 职称: 教授 讲师 2012 年 12 月 17 日1课程设计任务书20122013 学年第 一 学期学 院： 材料科学与工程学院 专 业： 高分子材料与工程 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 家用洗菜筐的注塑模具设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 材料科学与工程学院 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 2012 年 12 月 17 日2课 程 设 计 任 务 书1设计目的：通过塑料成型模具课程设计，强化学生课堂上学习到的塑料注射模具的知识，加深学生对注射模具动作原理的理解，培养学生独立设计注射模具的能力，使学生熟练掌握AutoCAD 等绘图软件的应用，为学生以后的毕业设计和从事相关工作打下良好的基础。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：自行设计一个符合要求的塑料制件以及成型该制件的注射模具。（1）对塑料制件的要求：塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使塑料制品达到高效、均匀冷却，具有一定的力学性能及使用价值；设计塑料制件时应明确指出塑件的尺寸精度、粗糙度、斜度、圆角、螺纹、侧孔、嵌件等；成型该塑件的注射模具必须满足下列条件之一：成型模具应具有侧向抽芯机构；：成型模具应具有自动脱螺纹机构；：成型模具应具有点浇口凝料的自动脱出、顺序脱模、二级脱模等较为复杂的机构。（2）对成型模具的要求：所设计的模具能够高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品，模具结构合理，动作灵活，能够满足在使用时连续生产、高效率、自动化、操作简便的要求。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文) 、图纸、实物样品等：本次课程设计的工作内容包括以下几个部分：塑料制件图纸一张，要求标注尺寸公差、粗糙度、技术要求以及所用原材料；注射模具装配图（零号图纸）一张；注射模具零件图至少四张，包括型腔零件图、型芯零件图、模板的零件图、杆件的零件图；注射模具结构计算说明书一本。注：以上各项内容均要求打印。3课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 申开智.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社，20032 宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.北京：航空工业出版社，19953 H.盖斯特罗.注射模设计 108 例.北京：国防工业出版社，20024 贾润礼.实用注塑模设计手册.北京：中国轻工业出版社，20005设计成果形式及要求：本次课程设计的设计成果以模具设计图纸和模具设计说明书的形式提交。6工作计划及进度：2012 年 12 月 17 日12 月 18 日 塑料制件设计2012 年 12 月 19 日12 月 20 日 模具结构计算及草图设计2012 年 12 月 21 日12 月 24 日 模具装配图的绘制2012 年 12 月 25 日12 月 26 日 模具零件图的绘制2012 年 12 月 27 日 模具设计计算说明书的撰写2012 年 12 月 28 日 答辩和成绩考核系主任审查意见：签字： 2012 年 12 月 17 日目录41.设计任务书.12.目录.43.塑件分析.54.塑料材料的成型特性与工艺参数.75 设备的选择.86 浇注系统的设计.107.成型零部件的设计与计算.118 脱模机构的设计.159 侧抽芯机构的设计.1710 合模导向机构的设计 .2011.温度调节系统的设计与计算.2212.设计小结.26参考资料263.塑件分析53.1 塑件形状如下图所示，该制件为家用塑料洗菜筐，使用材料为 PP。图 3.1技术要求：塑件斜度：4（因边壁上有空，需要增大）塑件厚度：2塑件圆角：1单位：3.2 总装图如下图所示，为家用洗菜筐的注塑模，采用直接浇口，两个分型面分型，开模时先完成侧抽芯，然后用推板推出塑件，具体设计思路及零件结构在后面介绍。6图 3.274.塑料材料的成型特性与工艺参数PP 的材料名称是聚丙烯（百折胶） 。百折胶质轻，可浮于水，它具有高的结晶度，高耐磨性，高温冲击性好，化学稳定性高，卫生性能好，无毒，耐热性高，可在 100摄氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲劳性能。可应用于微波炉、餐具、盆、塑料桶、保温瓶外壳、编织袋等生活用品，也可用于法兰，齿轮，接头，把手等工业元件。PP 的最大缺点就是容易氧化老化。可用添加抗氧化剂与紫外光吸收剂等加以克服。收缩率：1.02.5% 熔融温度：230275 成型温度：1565 度比重：0.9020.906 成型压力：100130Mpa 流比长：100200结晶性：半结晶性 射速：高速注射 85 设备的选择5.1 注塑量的计算:5.1.1 塑件体积：V 塑=2 160 =197.192 210)236(1035 3cm塑件质量= = g塑塑 V45.79.9.5.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算：根据经验选择凝料体积为塑件体积的 0.21 倍来估算，由于本次塑件简单，采用直接浇口，因此选择 V 凝=0.3V 塑来估算：V 总=V 塑+V 凝= =256.35 立方厘米192.73.5.2 选择注塑机：由于 V=V 总/0.8=320.4 立方厘米，且塑件较大，模具较厚，故选择型号为 SZ-1250/4000 卧式注塑机，其参数如下：表 5.1理论注射量/3 1307 移模行程/mm 750螺杆直径/mm 80 最大模具厚度/mm 770注射压力/Mpa 154.2 最小模具厚度/mm 380注射速率/（g/s） 65 锁模形式 双曲肘塑化能力/（g/s） 410 定位孔直径/mm 20螺杆转速/（r/min）10170 喷嘴球半径/mm SR20(深 25)锁模力/kN 4000 喷嘴口孔径/mm 5拉杆内间距/mm 750 7505.3 注塑机相关参数的校核:5.3.1 锁模力校核塑件在分型面上的投影面积 A 塑= R = ；2706514.32m锁模力 F=PikA= kN67mm，用刚度计算：.（7.3.6）mEhs 5203.1.2890.Pr90. 154314 所以底板厚度为 52mm.7.3.7 排气槽的设计由于塑件尺寸较大，而且边壁有空，分型面在面积最大的位置，可不设排气槽。158 脱模机构的设计8.1 脱模力的计算:（带锥度的圆筒形塑件）8.1.1 正压力计算：本制品壁厚与直径之比小于 1/20,用下式计算：.（8.1.1）rtEP1cos式中： E塑件拉伸弹性模量，取 。MPa31065.塑料收缩率，取 2%。t壁厚，取 2mm.塑料泊松比，取 0.43r 型芯半径，取 150mm.塑件斜度，取 4。16MPaP7.01543.0cos265.18.1.2 总压力计算根据下式计算：.（8.1.2）12120 ltEdltFlp式中：l制品型芯总长，取 113mm.所以， kNP 17.8243.00.65.4323 8.1.3 脱模力计算根据下式计算：.（8.1.3）AftgFPd 10cosin1s式中：f摩擦因素，取 0.5,；A 垂直于抽芯方向型芯的投影面积， 2cm所以, kNFd 125.40154.30cos4in5.01tacos7.82 3 选用注射机的锁模力为 4000Kn,符合要求。8.2 脱模机构的设计本设计采用推板脱模，如下所示：17图 8.19 侧抽芯机构的设计9.1 抽拔距 S根据下式计算：18S=S1+23=2+3=5mm .（9.1）S1侧孔深度，为 2mm.9.2 侧向抽拔力根据下式计算：.（9.2）sincoLhPF式中：L侧抽芯成型部分的截面平均周长，取 L= mr8.62104.32H侧成型部分的高度，取 60mm;P塑件对型芯的包紧力，取 10MPa（模内冷却）摩擦系数，取 0.5；侧型芯脱模斜度，取 0.5所以， kNF 53.18.0sin5.co.0168.29.3 结构设计9.3.1 作用在斜导柱上的弯曲力为：.（9.3.1）2tan1cosffFN式中：F侧向抽拔力，由前知为 18.53kN；f钢材之间的摩擦系数，取 0.15；斜导柱的倾斜角，取 20。所以， kNN5.21.02tan15.02cos389.3.2 圆形截面斜导柱直径的计算：.（9.3.2）341.0Ld式中： 材料许用应力，取 600MPa;斜导柱有效长度，为4L20sin4SL所以，d=23.8mm199.3.3 斜导柱长度:由上面可知，d=25mm,D=30mm,h=40mm所以， .（9.3.3）mshdDL80102sin50co42tan53it9.3.4 最小开模行程的计算：.（9.3.4mLSH2.750cos8csot ）开模行程为 750mm75.2mm,所以注塑机选择合适。9.3.5 斜导柱结构如下：图 9.1整体配合如下图所示：采用斜导柱和滑块都在定模一边，中间增加一块板来形成斜导柱和滑块的相对运动，以顺利完成侧抽芯。20图 9.22110 合模导向机构的设计10.1 导柱的设计d=25mm;且 d1(f7)d1=d2=d3=35mm,且 d1(k6),d2(c7),d3(f7);D= L1= L=02.40.12505.S= 1.06图 10.110.2 导套的设计：d=25mm;且 d1(f7)d1=d2=d3=35mm,且 d1(k6),d2(c7),d3(f7);D= L1= L=2502.450.12S= R=1.51.06图 10.210.3 导柱导套的配合：222311.温度调节系统的设计与计算11.1 冷却时间的计算：ln （11.1）12aStmc28式中：S制品厚度，取 2mm；塑件脱模时平均温度，取 60；模具型腔壁温度，取 40；m塑料注塑温度，取 250；c塑料热扩散系数，取 0.67 /s1a 2710m所以， ln =11.3s72610.4.3t 465.382N=1/t 0.75=0.0611.2 计算单位产量（kg/h）需用冷却水散失的热量 wQnmqTcHnmnkQw 2195.095.0（11.2）式中： 单位质量塑料从冲模到脱模的焓变，取 ；H kgjH/109.5C 塑料的平均比热容，取 ；kgjc/926.1塑料熔体的冲模温度和塑件的脱模温度，分别取 250，60；21,Tq : 结晶型塑料的单位质量的结晶潜热，取 kgj/108.2m 每次注射的塑料及熔体质量，取 233g;n 单位时间内的注射次数，取 0.06 次/sk靠传热介质传导散失的热量比例系数，取 0.95。所以， j/s5.670230.18.602593.1.02wQ11.3 计算单位产量所需冷却水的体积流量 v（ ）min/24（11.3）1260WwTCQv式中： 水的平均比热容，取 Kkgj/102.43冷却水的密度，取 m冷却水出口，入口温度差，取 521WT所以， in/104.6510.460373v 11.4 根据冷却水的体积流量确定冷却水道直径为 12mm,Vmin=1.10m/s.11.5 求冷却水道内的流速V= =1.10m/s（11.5）24wdv11.6 求冷却水道壁与冷却水间的传热系数 （11.6）2.512.0.95.780328.0 wdv式中; 与水温有关的物理参数，取 7.95。11.7 计算冷却水道总传面积:.（11.7）24.1360mTQwAmw11.8 求冷却水道总长度 L:L= .（11.8）dw567124.311.9 求冷却水道数目：.（11.9）6dlANw11.10 冷却水流动状态Re 的校核;符合.（11.10）453106108.2wevR2511.11 冷却水道的出入口温度校核;（11.11）3.490212vCdQTww11.12 凸模冷却水路结构形式图 11.111.13 凹模冷却水路的设计26图 11.22712.设计小结在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。随着高分子材料的不断发展，塑料模具也在飞速发展，模具的设计与制造制约着高分子材料的发展前景。经过一个学期的学习，我初步掌握了模具设计的理论知识，能够设计简单的注塑模具，此次模具课程设计是对前一段时间学习的集中训练，从设计塑件到CAD 出图，经历很多挫折，查阅了很多资料，终于在两周之内完成了课程设计，期间学到了很多知识，尤其是 CAD 软件的学习，以前虽然接触过，但想绘制一幅完整的稍微复杂的图，总觉得不可思议，现在我亲自完成绘图，收获真的很多，非常感谢李老师的指导。模具设计是一项创造性的工作，需要广泛的设计经验和专业的业务知识，通过这次课程设计，我不仅对专业理论知识有了深入的理解，更对模具设计者感到由衷的敬佩，更加激发了我对模具设计的兴趣。参考资料1.申开智