活动塑件模具设计说明书.doc

课 程 设 计 说 明 书设计题目 活动圈注塑模设计 课程名称 模具设计 学 院 材料科学与工程学院 专业年级 高分子材料与工程2009级1班 学 生 朱凯军 2011年12月20日 图1带活动镶件的注射模带镶件的活动圈注塑模生产批量：中批量正文字体：小四材料：POM材料厚度：1.5mm设计步骤：1.塑件的工艺性分析 （1）塑件原材料分析 聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40-100C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐太阳光紫外线的辐射。聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。 （2）塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 结构分析：如图11所示，此塑件为带镶件的活动圈，半径为15mm的主题园，再配合其他的一些支件。该零件属于中等复杂程度。 尺寸精度分析：该零件的重要尺寸如：1.8+0.16mm,20+0.44mm,16.4+0.24mm等尺寸精度为三级（SJ1372-78），次级重要尺寸如16.5mm，3.5mm，5mm，6.8mm等尺寸的精度为45级（SJ1372-78）.由此分析，该零件的尺寸精度为中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 表面质量分析：该零件的表面除要求没有缺陷毛刺内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 2.计算塑件的体积和重量 塑件体积：V=5861mm3 计算塑件的质量：根据手册可查得POM的密度为p=1.41kg/dm3 故塑件的重量为：W=VP=5861*1.41*0.001=8.01KG 采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注射时所需要压力和工厂现在设备等情况，初步选择选用注射机为XS-Z-603，塑件注射工艺参数的确定 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度t1选用220度 中段温度t2选用240度 前段温度t3选用260度 喷嘴温度：选用220度 注射压力：选用100MPa(相当于注射机表压35kgf) 注射时间：选用30s 保 压：选用72MPa（相当于注射机表压25kgf） 保压时间：选用10s 冷却时间：选用30s4.注射模的结构设计 注射模结构设计主要包括：分型面选择，模具型腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道布局及交口位置设置，模具工作零件的结构设计，侧向分型与抽芯机构的设计，推出机构的设计等内容。1）分型面选择：模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。通过挑选，确定塑件的分型面为一芯一模，即该塑件的分型面只有一个。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大轮廓处。如下图所示，在以下三个方案中，方案A的塑件开模后会留在定模一侧，塑件不易取出，顶出机构设计复杂；方案B所示的分型面分型，则塑件分别由两个模板成型，由于合模误差会较大，会使塑件产生一定的同轴度误差，且飞边不易清除，而且此分型面也不利于浇注口注射；方案C不但能保证塑件取出方便，且毛刺飞边的清除也更为容易，而且，还有利于浇注系统、排气系统等，因此，选择方案C。 图2分型面 2）确定型腔的排列方式：本塑件在注射时采用一模两件，需要两个型腔。由于塑件的内孔有尺寸精度要求，不宜采用太多型腔数目，而该塑件的生产批量为大批量生产，为尽量提高生存率，决定采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。 3）浇注系统设计：浇注系统设计包括主流道设计，分流道设计，浇口设计和冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的外观要求较高，以及一模两腔的布置、POM对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用放便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。浇注系统的设计如图3所示： 图3 浇注系统的设计1）.主流道和定位圈的设计:主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图3所示。查资料得到XS-Z-60型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径SRO=12mm，喷嘴孔直径do=4mm，定位圈直径为125mm。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料主流道与喷嘴的关系为：SR=SRO+(12),d=do+0.5。因此取主流道球面半径SR=14mm（取标准值），主流道的小端直径d=4.5mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为24，计算其大端直径约为10 mm；为避免模内的高压塑料产生过大，取D=25 mm；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02 mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3 mm，以免淬火开裂和应力集中。主流道的长度L一般控制在60mm之内，可取L=57mm。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得XS-Z-60型柱塞式注射机的定位圈直径为125 mm，一般定位圈高出定模座板表面510 mm。由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件，所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。2）.分流道的设计:本塑件采用U形断面的分流道，在一块模板上，切削加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。查有关经验表格得PS的分流道推荐直径为3.510 mm，取8 mm，分流道长度L=26mm，据此，该模具的分流道设计如图所示。图4 分流道的设计3). 浇口的设计:根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图所示的侧浇口。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。4). 冷料穴的设计:采用带Z形头拉料杆的冷料穴，如图5所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍做侧向移动便可取出凝料的作用。图5 带Z形头拉料杆的冷料穴4).排气系统的设计:该塑件结构简单又是采用一模两腔的形式，故采用分型面排气，如图6所示。图6 排气系统的设计5 模具设计方案论证1).型腔布置:对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。2). 成型零件的结构确定:成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材料为POM工程材料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理一使其具备5055HRC的硬度。1).型腔设计:采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑。2).型芯设计:型芯结构设计也应用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件内壁的大型芯装在动模板上，成型46孔的小型芯装在定模板上，方便型芯的制作安装、塑件的飞边去除以及塑件内部冷却水道的排布。3).导向定位机构设计:由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。导柱要比主型芯高出68 mm。4).推出机构设计:根据活动圈的形状特点，其塑件里有46孔，所以不适用推杆推出，可采用推板推出或推块推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹，所以采用推块推出机构。6 主要零部件的设计计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查资料书得PS的收缩率为1.5%3.0%，故平均收缩率Scp=（1.5+3.0）%/2=2.25%，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取z =/3，成型零件尺寸计算见下表4。类别模具零件名称塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔计算型腔的径向尺寸40Lm+z =（1+K）LZ-0.7 +z30.212-30.1183124.318-25.065型芯的轴向尺寸16.5Hm+z =（1+K）HZ-0.7 +z23.873-23.7263.56.836-6.521型芯计算型芯的径向尺寸23.5lm=（1+K）lz+0.7- z21.367-21.222015.241-16.178型芯的轴向尺寸6.8hm=（1+K）hz+0.7-z5.874-6.4621115.863-16.594模具图： 7模具的总体设计说明： 开模后，由推块（件20）将成型滑块（件17）推出动模套（件14），然后用卸模架打开成型滑块（件17）,取出塑件。用此半固定式结构使模具结构简单化，动作可靠。8. 参考资料书：1 王家庆，王华昌等编.模具制造手册。第二版.机械工业出版社，20092 齐卫东