冲压件1塑料件1的成型模具CADUG设计课程设计说明书.doc

课程设计说明书课程设计说明书 题目 冲压件 1 塑料件 1 的成型模具 CAD 学院 机 械 工 程 学 院 专业 材料成型及控制工程 班级 1001 学号 01 学生姓名 导师姓名 完成日期 2014 年 x 月 x 日 材材料料成成型型及及控控制制工工程程专专业业 材材料料成成形形CAD 课课程程设设计计任任务务书书 题目 冲压件 1 塑料件 1 的成型模具 CAD 专业班级 姓名 学号 指导老师 一 设计任务一 设计任务 冲压件 1 塑料件 1 见附件产品图 并取第一组尺寸 具体任务 1 拟定所指定的冲压件 塑料件的成型工艺 正确选择成型设备 2 合理选择模具结构 并进行必要的工艺计算 3 正确确定模具成型零件及其他零部件的形状和尺寸 4 采用 UG 软件进行模具设计 并对对模具进行虚拟装配 生成爆炸图 校验模具设计的正确性 5 采用 UG 制图模块 完成模具装配图和工作零件图 6 撰写模具设计说明书 7 课程设计完成工作量 1 冲模 塑模装配图各一张 需打印 冲模 塑模工作零件零件图 2 设计说明书一份 其中包含冲压件冲压工艺卡 塑料件的成型工艺参 数 模具设计计算过程 UG 模具设计过程 二 设计要求二 设计要求 1 在课程设计中 学生要独立思考和钻研 学会根据具体情况灵活运用所 学过的知识 不应盲目照搬其他样本或他人的设计 2 课程设计中的每一个环节都必须认认真真 一丝不苟地去完成 3 设计应按计划进行 并确保所设计的模具结构合理 操作方便 制造方 便 造价便宜 设计图纸符合国标和行业标准 设计说明书规范 4 设计时间安排 1 冲压件工艺 冲模设计并绘制模具装配图 工作零件图 2 天 2 塑件成型工艺 模具设计并绘制模具装配图 工作零件图 2 天 3 撰写设计说明书 答辩 1 天 是否需要答辩由指导老师决定 5 提交资料 单独装袋提交 1 设计资料光盘 将文件分类放入下列三个文件夹中 1 设计说明书 2chongyamuju 3zhusumuju 2 纸质打印资料 冲压模具装配图 注塑模具装配图 前言前言 现代社会 人类日常生活与工业的接触异常紧密 工业及其工业产品触 及人类生活的方方面面 许多的生活制品都是经用模具制造出来的 譬如 机 动车辆 其中的绝大部分部件 航空航天仪器 仪器仪表 家用电器 五金制 品 塑胶管道等等 就涵盖了几乎整个模具行业 其中有钣金制件 塑料件 压铸件等等 所以模具是现代工业生产中生产各种产品 绝大多数 的重要工艺装备 而 模具制造的工艺水平 更新速度往往制约着上述行业产品的发展及其更新速度 业内人士更是敏感的认识到 谁掌握了模具的先进技术并投入规模化生产 也 就有了快速抢占市场占有份额的主动权 才能在激烈的市场竞争中把握先机 工业发达的大国 地区 譬如欧 美 日 韩等 模具制造技术的发展异 常迅速 模具制造水平的高低 已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标 志之一 模具是工业生产的基础工艺装备 被称为 工业之母 75 的粗加工工 业产品零件 50 的精加工零件由模具成型 绝大部分塑料制品也由模具成型 作为国民经济的基础行业 模具涉及机械 汽车 轻工 电子 化工 冶金 建材等各个行业 应用范围十分广泛 我国的模具行业也已步入了高速发展时 期 但存在的问题仍然不少 目录 前言前言 3 第一部分第一部分 冷冲压工艺与模具设计冷冲压工艺与模具设计 1 1 01 0 冲压件制件图冲压件制件图 1 1 1 11 1 冲压工艺性分析冲压工艺性分析 1 1 1 21 2 工艺方案确定工艺方案确定 1 1 1 31 3 确定模具类型及结构形式确定模具类型及结构形式 2 2 1 41 4 工艺计算工艺计算2 2 1 4 11 4 1 确定最佳排样方式确定最佳排样方式 2 2 1 4 21 4 2 计算冲压合力并预选机床计算冲压合力并预选机床 3 3 1 4 31 4 3 确定冲裁压力中心确定冲裁压力中心 3 3 1 4 41 4 4 确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸 3 3 1 4 51 4 5 确定弹性元件确定弹性元件 4 4 1 51 5 选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸 4 4 1 5 11 5 1 工作零件的结构及尺寸设计工作零件的结构及尺寸设计 4 4 1 5 21 5 2 其他板的尺寸其他板的尺寸 5 5 1 5 31 5 3 模架的规格模架的规格 5 5 1 5 41 5 4 模具闭合高度的计算模具闭合高度的计算 5 5 1 61 6 校核所选压力机校核所选压力机 5 5 1 71 7 编制工作零件机械加工工艺卡编制工作零件机械加工工艺卡 6 6 第二部分第二部分 塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计 6 2 02 0 塑料件制件图塑料件制件图 6 6 2 12 1 工艺性分析工艺性分析 7 7 2 1 12 1 1 塑件的结构 精度 质量分析塑件的结构 精度 质量分析 7 7 2 1 22 1 2 ABSABS 性能分析性能分析 7 7 2 1 32 1 3 ABSABS 的注射成型过程及工艺参数的注射成型过程及工艺参数 7 7 2 22 2 拟定模具的结构形式拟定模具的结构形式 8 8 2 2 12 2 1 分型面位置的确定分型面位置的确定 8 8 2 2 22 2 2 型腔布置型腔布置 8 8 2 2 32 2 3 注射机型号的确定注射机型号的确定 8 8 2 2 42 2 4 注塑机的相关参数的校核注塑机的相关参数的校核 9 9 2 32 3 浇注系统的设计浇注系统的设计 1010 2 3 12 3 1 主流道设计主流道设计 1010 2 3 22 3 2 分流道的设计分流道的设计 1010 2 3 32 3 3 浇口的设计浇口的设计 1111 2 3 42 3 4 校核主流道剪切速率校核主流道剪切速率 1111 2 2 3 3 5 5 冷冷料料穴穴的的设设计计及及计计算算 1111 2 42 4 成型零件的结构设计及计算成型零件的结构设计及计算 1111 2 4 12 4 1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 1111 2 4 22 4 2 成型零件钢材的选用成型零件钢材的选用 1212 2 4 32 4 3 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 1212 2 4 42 4 4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 1515 2 52 5 模架的确定模架的确定 1515 2 5 12 5 1 各模板尺寸的确定各模板尺寸的确定 1515 2 5 22 5 2 模架尺寸的校核模架尺寸的校核 1616 2 62 6 排气槽的设计排气槽的设计 1616 2 72 7 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 1616 2 7 12 7 1 推出方式的确定推出方式的确定 1616 2 7 22 7 2 脱模力的计算脱模力的计算 1616 2 7 32 7 3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 1717 2 82 8 冷却系统的设计冷却系统的设计 1717 2 8 12 8 1 冷却介质冷却介质 1717 2 8 22 8 2 冷却系统的简单计算冷却系统的简单计算 1717 2 92 9 导向与定位结构的设计导向与定位结构的设计 1818 2 102 10 编写机械零件加工工艺编写机械零件加工工艺 1818 第三部分第三部分 冲压模 注塑模冲压模 注塑模 UG 设计设计 19 3 13 1 冲压模具设计冲压模具设计 1919 3 23 2 塑料模具设计塑料模具设计 2828 结束语结束语 35 参考文献参考文献 36 0 第一部分第一部分 冷冲压工艺与模具设计冷冲压工艺与模具设计 1 0 冲压件制件图冲压件制件图 工件如下图所示 材料为Q235 材料厚度为t 1mm 表面不允许有明显的划 痕 设计该制件的成型模具 图图 1 1 1 1 制制件件图图 1 1 冲压工艺性分析冲压工艺性分析 1 材料 该零件的材料是Q235 是普通的碳素工具钢 板厚1 0mm 具有 良好的可冲压性能 2 该零件结构简单 并在转角处有R1 R3 的圆角 所冲的孔是 10 的尺 寸 工艺性比较好 3 尺寸精度 零件尺寸精度为IT13 14 级 查公差表可以得到 40 0 62 0 32 0 39 0 28 0 33 0 19 0 52 0 18 0 18 0 10 0 36 0 20 0 3 0 48 0 39 0 结论 适合冲压 1 2 工艺方案确定工艺方案确定 该工件包括落料 冲孔两个基本工序 可有以下三种工艺方案 方案一 先落料 后冲孔 采用单工序模生产 方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案三 冲孔 落料级进冲压 采用级进模生产 方案一模具结构简单 但需要两道工序两幅模具 生产成本高而生产率低 难 以满足中批量生产要求 方案二只需一副及生产效率模具 工件的精度都较高 方案三也只需一副模具 生产效率高 操作方便 但位置精度不如复合模具冲 1 裁精度高 通过对上述三种方案的分析比较 成形该零件采用方案二复合模具成形 1 3 确定模具类型及结构形式确定模具类型及结构形式 1 该零件质量要求不高 板的厚度有1 0mm 孔边距有3mm 所以可选用倒装复 合模 2 定位方式选择 控制条料的送进方向采用两个导料销 控制条料的送进步距 采用挡料销 3 卸料 出件方式的选择 采用弹性卸料 下出件 上模刚性顶件 4 导向方式的选择 为了方便操作 该模具采用后侧导柱的导向方式 冲压件的形状简单 精度要求不高 生产批量为中批量 为了使得模具寿 命较高 采用有导向 弹性卸料 下出件模具结构形式 1 4 工艺计算工艺计算 1 4 1 确定最佳排样方式 确定最佳排样方式 并计算材料利用率的规格 该零件有直排 对排两种排样方式 如下 图图 1 1 2 2 直直排排 图图 1 1 3 3 直直对对排排 查 冲压手册 表 2 18 最小搭边值是 工件间 1 2mm 侧面 1 5mm 工件面积 48 10 40 9 32 8 20 10 52 817 5mm2 直排 取搭边值2 mm 条料宽度 B 32mm 步距 L 50mm 材料利用率 817 5 32 50 51 1 对排 取搭边值2mm 2 条料宽度 B 32mm 步距 L 94mm 材料利用率 817 5 2 32 94 54 4 比较直排 对排两种排样方式 虽然对排的材料利用率高 但是两者只相 差大约 3 个百分点 相较于3 个百分点的材料利用率而言 模具制造与设计成本 的附加成本以及制造难度远远大于节省下来的成本 就本制件而言 选择直排 方式 而且就该制件而言 无论是从模具设计难度 还是制造成本的节约上来 说 都是既经济而且更易于操作 故采取直排式排样 选取条料规格 1mm 900mm 1200mm 可以裁 37 条 每一条可以冲裁18 件 总的材料利用率为 37 18 817 5 900 1200 50 4 1 4 2 计算冲压合力并预选机床 L 48 2 28 2 10 2 10 203 4 t 1 0 450 MPa b 冲压力 F Lt 203 4 1 0 450 91530 N b 选用倒装复合模 顶件力等于零 查 冲压工艺与模具设计 表 3 9 KX 0 05 KT 0 055 卸料力 FX KX F 91530 0 05 4576 N 推件力 刃口高度取10mm 则 n 10 1 10 FT KT F n 91530 0 055 10 50342 N 冲压合力 F合 F FX FT 91530 4576 50342 146448 N 147 KN 根据冲压合力 预选J23 16 型的的曲柄压力机 表 1 2 压力机主要参数 1 4 3 确定冲裁压力中心 X1 7X2 2 X16 14X17 24 Y1 0Y2 5 Y16 5Y17 19 L1 14L2 10 L16 10L17 10 X0 24 1721 17172211 LLL LXLXLX Y0 13 1721 17172211 LLL LYLYLY 所以去 X0 24 Y0 13 为模具压力中心 标称压力 KN 160 最大闭合高度 mm 220 工作台尺寸 左右 X 前后 450X300 模柄规格 30X50 滑块行程 mm 30 封闭高度调节量 mm 60 3 1 4 4 确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸 落料以落料凹模为基准计算 落料凸模根据凹模和最小间隙计算 也可以 根 据凹模实际尺寸和间隙值配制 冲孔以冲孔凸模为基准计算 冲孔凹模凸模 实际 尺寸和间隙值配制 冲孔 落料尺寸用配合加工计算 间隙值查 冲压工艺及冲模设计 表 3 4 Zmin 0 1 Zmax 0 14 落料凹模磨损后变大尺寸 凹模公差按4 0 62 0 32 0 62 0 40 0 39 0 48 0 18 0 18 0 52 0 19 0 33 0 28 0 36 0 10 磨损系数查 冲压工艺及冲模设计 表 3 5 x 0 5 或 0 75 155 0 0 4 62 0 01 54 31 62 0 75 0 32 A 155 0 0 4 62 0 02 54 39 62 0 75 0 40 A 098 0 0 4 39 0 04 71 47 39 0 75 0 48 A 045 0 0 4 18 0 04 87 17 18 0 75 0 18 A 13 0 0 4 52 0 05 61 18 52 0 75 0 19 A 083 0 0 4 33 0 06 75 27 33 0 75 0 28 A 09 0 0 4 36 0 07 73 9 36 0 75 0 10 A 中心尺寸凹模磨损后不变 尺寸有 凹模公差按4 1 010 025 0 104 1 010 C 落料凹模磨损后变小尺寸 凹模公差按4 0 3 0 20 0 075 0 0 4 3 0 93 193 075 0 7 19 B 按上述尺寸制造出凹模 凸模按其实际尺寸配做 保证合理间隙0 1 0 14mm 冲孔凸模磨损后变小尺寸 凹模公差按4 18 0 0 10 0 045 0 0 4 18 0 09 1018 0 5 010 D 1 4 5 确定弹性元件 聚氨酯橡胶允许承受的载荷较弹簧大 并且安装调整方便 所以选用橡胶 卸料力为 F卸 4 6 KN 橡皮的高度 H自由 H工作 0 25 0 3 26 7 32 取 30 式中 H工作 t 1 H修磨 1 1 6 8 橡皮的面积 A F卸 p 17602 9158 mm2 式中 p 为橡皮预压 压10 15 H自由 取 0 26 0 5 4 1 5 选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸 1 5 1 工作零件的结构及尺寸设计 1 凸凹模 为了便于加工 凸凹模设计成直通式 1 个 M6 沉头螺钉固定在垫板 上 与凸凹模固定板的配合按H7 m6 其总长 L H固定板 H卸料板 H橡胶 H预压 16 10 30 4 mm 53mm 2 凹模 凹模采用薄凹模结构 薄凹模厚度尺寸 可以参考单工序模具凹模的 厚度计算方法H Ks 0 35 48 16 8mm 取 18mm 凹模壁厚尺寸 C 1 5 2 H 27 36 式中 Ks 查 冲压工艺及冲模设计 表 3 15 得 0 20 0 30 取 0 22 凹模板边长L 48 2 27 36 102 120 mm 取 125mm B 28 2 27 36 82 100 mm 取 100mm 所以凹模的尺寸为125mm 100mm 18mm 3 冲孔凸模 冲孔凸模采用台阶式 与凸模固定板的配合按H7 m6 其总长 L H固定板 H凹模 H空心垫板 14 12 18 mm 44mm 小端长 L1 L 2 22mm 4 模具刚性校核 凸凹模尺寸较大 模具强度较大 所以不需要进行模具强度校核 只需进行小 凸 模校核 都采用有导向情况的校核公式 小凸模 单个凸模所受力 KN FT 14 13 0 055 0 8 KN F合 F FT 14 93 KN13 14 F Lmax 95 77 8mm 22mm F 2 d 无导向 可行 1 5 2 其他板的尺寸 参考典型组合结构 GB2872 1 81 凸凹模垫板 125 100 6 凸凹模固定板 125 100 16 卸料板 125 100 10 空心垫板 125 100 12 凸模固定板 125 100 14 凸模垫板 160 125 6 1 5 3 模架的规格 上模座 125 100 30 GB2855 5 81 下模座 125 100 35 GB2855 6 81 模柄 B40 100 GB2862 1 81 导套 A22H7 80 28 GB2861 6 81 导柱 A22h6 160 GB2861 1 81 5 1 5 4 模具闭合高度的计算 H 30 6 14 12 18 10 27 16 6 35 1 173mm 1 6 校核所选压力机校核所选压力机 J23 16 压力机 标称压力为160KN 滑块行程120 次 min 连杆调节长 度 45mm 最大装模高度220mm 工最小装模高度175mm 作台尺寸 前后 左右 300mm 450mm 模柄孔尺寸 直径 深度 30 50 电机功率1 5KW 校核以 上所有参数 除模具的闭合高度小于最小装模高度外 其他参数均满足要求 解 决闭合高度的问题 只需在模具下垫一块通用板 1 7 编制工作零件机械加工工艺卡编制工作零件机械加工工艺卡 表表 1 1 2 2 凹凹模模机机械械加加工工工工艺艺规规程程卡卡 凹模机械加工工艺规程 材料 Cr12 硬度 58 62HRC 序号工序名称工序内容 1 备料锻件 退火状态 130 105 23 2 粗铣铣六面到尺寸125 3 100 3 19 注意两大平面与两相邻侧面用 标准角度尺测量达到基本垂直要求 3 磨平面磨光两大平面厚度达14mm 并磨四个侧面 达到两相邻侧面垂直 垂直度 0 02mm 100mm 4 钳工1 划线 划出各孔和凹模洞口穿丝孔中心线 2 钻孔 钻螺纹 销 钉底孔和凹模洞口穿丝孔 3 铰孔 铰螺钉孔到要求 4 攻丝 攻 螺纹丝到要求 5 热处理淬火 低温回火 使材料硬度达到58 62HRC 6 磨平面磨光六面消除淬火变形和氧化皮 并达到工艺所要求的尺寸 7 退磁消除坯料残余磁 8 线切割割凹模洞口 并留0 01 0 02 的研磨余量 9 钳工研磨凹模洞口内壁侧面到尺寸 粗糙度为0 8 m 10 检验按图纸检验 第二部分第二部分 塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计 2 0 塑料件制件图塑料件制件图 工件如下图 材料为ABS 要求确定零件的成型工艺参数 设计成型零件的 模具 编制模具的加工工艺 6 图图 2 2 1 1 塑塑件件图图 2 1 工艺性分析工艺性分析 2 1 1 塑件的结构 精度 质量分析 1 外形尺寸 该塑件为长方体加T 形薄壁结构的实体塑件 薄壁部分厚度尺寸 为 2mm 4mm 厚壁部分厚度尺寸为6mm 中间有 8 4 的通孔各两个 整体尺寸不大 成型工艺性比较好 2 精度等级 零件上所有未注公差均按IT14 级 其余尺寸为 10 0 18 0 62 0 46 0 36 0 10 0 30 0 6 0 52 0 20 36 0 0 10 30 0 0 4 0 25 0 2 0 30 0 6 3 脱模斜度 ABS 属无定形塑料 成型收缩率较小 凸模拔模斜度为1 2 1 2 ABS 性能分析 1 使用性能 综合性能良好 冲击强度 力学强度较高 尺寸稳定 耐化学性 电气性能良好 注射成型过程 易于成型和机械加工 其表面可镀铬 适合 制作一般机械零件 减摩零件 传动零件和结构零件 2 成型性能 a 无定型塑料 其品种很多 各品种的机电性能及成型特性也各有差异 应 按品种来确定成型的方法及成型条件 b 吸湿性强 含水量应小于0 3 质量 必须充分干燥 要求表面光泽的 塑件应要求长时间预热干燥 c 流动性中等 溢边料 0 04mm 左右 d 模具设计时应注意浇注系统 选择好进料口 形式 推出力过大或机械加工 时塑件表面呈现白色痕迹 3 ABS 的主要性能指标 表表 2 2 1 1 A AB BS S 主主要要技技术术指指标标 7 密度吸水率 收缩率熔点抗拉强度抗弯强度硬度 HB 1 02 1 160 2 0 40 4 0 7130 16050MPa80MPa9 7R121 2 1 3 ABS 的注射成型过程及工艺参数 1 注射过程 a 成型前的准备 对ABS 的色泽 粒度和均匀度等进行检验 由于ABS 吸水 性较大 成型前应进行充分的干燥 b 注射过程 塑件在注射剂料筒内经过加热 塑化达到流动状态后 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 c 塑件的后处理 处理的介质为空气和水 处理温度为60 75oC 处理时间为 16 20s 2 注射工艺参数 a 注射机 螺杆式 螺杆转速为30r min b 料筒温度 后端 150 170 中段 165 180 前段 180 200 c 喷嘴温度 170 180 d 模具温度 50 80 e 注射压力 MPa 60 100 f 成型时间 s 30 注射时间去1 0 冷却时间20 4 辅助时间8 2 2 拟定模具的结构形式拟定模具的结构形式 2 2 1 分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析 分型面应选择在端盖截面积最大且利于开模 取 出塑件的底平面上 位置如图2 2 所示 图图 2 2 2 2 分分型型面面的的位位置置 2 2 2 型腔布置 1 型腔数量的确定 该塑件采用精度一般在2 3 级之间 且为大批量生产 可采 用一模多腔的结构形式 同时 考虑到塑件的尺寸 模具结构尺寸的大小关系 以 及制造费用和各种成本费等因素 初步定为一模两腔的结构形式 2 型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置 且要求紧凑 并与浇口开设的部位对称 由于该设计选择一模两腔 故采用直线对称排列 如图 2 3 所示 8 图图 2 2 3 3 型型腔腔数数量量的的排排列列布布置置 3 模具结构形式的确定 本模具设计为一模两腔 对称直线排列 推出结构采 用推杆推出 流道采用对称平衡式 浇口喂侧浇口 且开在分型面上 选用 单分型面注射模 2 2 3 注射机型号的确定 1 注射量的计算 对塑件的体积进行估算 单件塑件的体积为 V塑 3 152cm3 单个塑料质量 查 塑料制品成型及模具设计 ABS 的密度取 1 02g cm3 则 M塑 3 152 1 02g 3 23g 2 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确 的数值 但是可以根据经验按照塑件体积的0 2 1 倍来估算 由于本次采用 流道简单并且较短 因此浇注系统的凝料按塑件体积的0 2 倍来估算 且一 模两腔 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 2 3 152 2 4cm3 7 6cm3 3 注射选择注射机 由 2 得 V总 7 6cm3 结合教材 塑料制品成型及模具设计 4 18 则有 V总 0 8 9 5cm3 根据以上计算 初步选定注射量为78cm3 注射机型号为卧式注射机 其主要技术参数见下 450 60 SZ 表表 2 2 2 2 注注塑塑机机的的主主要要参参数数 理论注射容积 cm 78 螺杆直径 mm 30 注射压力 MPa 170 注射速率 g s 1 60 锁模力 kN 450 拉杆空间 mm 280 250 注射行程 mm 220 模板最大厚度 mm 300 模板最小厚度 mm 100 喷嘴口孔径 mm 4 模具定位圈直径 mm 55 喷嘴球半径 mm SR20 9 2 2 4 注塑机的相关参数的校核 1 注射压力校核 查表可知 ABS 所需注射压力为80 110MPa 这里取 p0 100MPa 该注射机的公称注射压力P公 170MPa 注射压力安全系数 k1 1 25 1 4 这里取 k1 1 3 则 k1 p0 1 3 100 130 p公 所以 注 射机压力合格 2 锁模力校核 a 塑件在分型面上的投影面积A塑 A塑 20 46 42 2 22 2 795mm2 b 浇注系统在分型面上的投影面积A浇 即流道凝料 包括浇口 在分型面 上的投影面积A浇数值 可以按照多模型腔的统计分析来确定 A浇是每个 塑件在分型面上的投影面积A 塑的 0 2 0 5 倍 由于流道设计简单 分流 道相对较短 这里取A浇 0 2A塑 c 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总 则 A总 n A浇 A塑 2 1 2A塑 2 1 2 795mm2 1908mm2 d 模具型腔内的胀型力F胀 则 F胀 A总P模 1908 35N 66 78KN P模是型腔内的平均计算压力值 通常取注射压力的20 40 大致范围 为 25 40MPa ABS 属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件 故P模取 35MPa 由表 2 2 可得该注射机的公称锁模力F锁 450kN 锁模力安全系数为 k2 1 1 1 2 这里取 k2 1 2 则 K2 F胀 1 2 66 78KN 80 2KN F锁 所以 注射机锁模力合格 对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定 结构尺寸确定后方可进行 2 3 浇注系统的设计浇注系统的设计 2 3 1 主流道设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处 它将注塑机喷嘴注射出的塑 料 熔体导入分流道或型腔中 其形状为圆锥形 以便于塑料熔体得流动及流道 凝料 的顺利拔出 主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间 另外 由于 要与高温塑料及喷嘴反复接触 所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套 1 主流道尺寸 a 主流道的长度 小型模具L主应尽量小于60mm 本设计中初取50mm 进行设 计 b 主流道小端直径 d 注射机喷嘴尺寸 0 5 1 mm 5mm c 主流道大端直径 D d 2L主tan 10mm 式中 3 d 主流道球面半径 SR 注射机喷嘴球头半径 1 2 mm 12mm e 球面的配合高度 h 4 5mm 2 主流道的凝料体积 V主 L主 R2主 r2主 R主r主 3 2 3cm3 3 主流道当量半径 Rn 5 2 5 2 mm 3 75mm 4 主流道浇口套的形式 选用整体式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接 触 易磨损 对材料的要求较严格 设计中常采用碳素工具钢 T8A 或 T10A 热处理淬火表面硬度为50 55HRC 10 2 3 2 分流道的设计 1 分流道的布置 形式在设计时应考虑 尽量减少在流道内的压力损失和尽可 能避免熔体温度降低 同时还要考虑减少分流道容积和压力平衡 因此采用 平衡式分流道 2 分流道的长度 由于流道设计简单 根据两个型腔的结构设计 分流道较短 故设计时可适当选小一些 分流道单边长度L分取 15mm 3 分流道的当量直径 根据塑件结构大小和质量及模具结构 查表取分流道的 当量直径 D分 3mm 4 分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形 梯形 U 形等 为了便于 加工和凝料的脱模 分流道大多设计在分型面上 本设计采用梯形截面 其 加工工艺性好 且塑料熔体的热量损失 流动阻力不 大 5 分流道的截面尺寸 长边 短边 高度 3 28 24 3 6 凝料的体积分流道长度 L分 30mm 截面积 As 7 13mm2 V分 L分As 30 7 13mm3 213 9mm3 7 校核分流道剪切速率 图图 2 2 4 4 确定注射时间 查 塑料成型工艺及冲模设计 表 4 8 可取 t 1 0s 计算分流道的体积流量 q分 V分 V塑 t 3 4cm3 s 由公式 分 3 3q分 R3分 3 3 3 4 103 3 14 3 2 3 1 1 103 s 1 该分流道的剪切速率处于主流道与分流道的最佳剪切速率5 102 5 103s 1 之间 所以分流道内熔体的剪切速率合格 8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低 一般取 Ra 1 25 2 5 m 此处取 Ra 1 6 m 另外 脱模斜度一般在5 10 之 间 这里取脱模斜度为8 2 3 3 浇口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷 其表面质量要求较高 采用一模两腔 注射 为了便于调整充模是的剪切速率和封闭时间 因此采用侧浇口 其截面 形 状简单 易于加工 便于试模后修正 且开在分型面上 从型腔的边缘进料 1 侧浇口尺寸的确定 a 计算侧浇口的深度 根据 塑料成型工艺及模具设计 表 4 9 侧浇口的常用 尺寸为 1 2 1 4mm 根据塑件质量大小 此处浇口深度h 取 1 2mm b 计算侧浇口的宽度 根据表 4 10 侧浇口的经验数据b 1 5 5 0mm 这里 选 b 2mm c 计算侧浇口的长度 根据表 4 10 侧浇口长度的经验数据为0 5 0 75mm 这里取 L浇 0 7mm 2 侧浇口剪切速率的校核 a 计算浇口的当量半径 由面积相等 R2浇 bh 当量半径R浇 bh 1 2 b 校核浇口的剪切速率 11 确定注射时间 查 塑料成型工艺及冲模设计 表 4 8 可取 t 1 0s 计算浇口的体积流量 q浇 V塑 t 3 152cm3 1 0s 3 152 103mm3 s 计算浇口的剪切速率 浇 3 3q浇 R3浇 5 0 103s 1 该矩形侧浇口的剪切速率处于主流道与分流道的最佳剪切速率 5 103 5 104之间 所以浇口的剪切速率合格 2 3 4 校核主流道剪切速率 1 确定注射时间 查 塑料成型工艺及冲模设计 表 4 8 可取 t 1 0s 2 计算主流道体积流量 q主 V主 V分 V塑 t 5 67 103mm3 s 3 由经验公式r主 3 3q主 R3主 1 13 102 4 主流道内熔体的剪切速率小于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 102 5 103s 1之间 所以主流道道内熔体的剪切速率不合格 考虑整个 流道系统设计及塑件成型质量 修改方案可在成型工艺上改善 此处主流道 尺寸不做修改 2 3 5 冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的成型镶件上 其作用主要是收集熔体前锋的冷 料 防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量 本设计仅有主流道设置冷 料穴 由于塑件内表面压痕对塑件影响不大 采用推杆杆推出塑件 故采用与Z 形拉料 杆匹配的冷料穴 开模时 与推杆同步运动 即可将塑件连同浇注系统 凝料一起 取下 2 4 成型零件的结构设计及计算成型零件的结构设计及计算 2 4 1 成型零件的结构设计 1 凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件 按其结构的不同可 分为整体式 整体嵌入式 组合式和镶拼式四种 根据对塑件的结构分析 且 本 设计采用一模两腔 所以设计采用整体嵌入式凹模 在凹模上利用台阶固定 小型 芯成型塑件上的孔 结构设计如下 图图 2 2 5 5 凹凹模模 12 图图 2 2 6 6 小小型型芯芯 2 4 2 成型零件钢材的选用 根据对该成型塑件进行的综合分析 该塑件的成型零件要有足够的刚度 强 度 耐磨性及良好的抗疲劳性能 同时考虑它的机械加工性能和抛光性能 且该 塑件为中批量生产 故选择 MoCr23 2 4 3 成型零件工作尺寸的计算 工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸 主要包括 凹 模 凸模的径向尺寸 含长 宽尺寸 与高度尺寸 以及中心距尺寸等 为了 保证塑 件质量 模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零 部件工作 尺寸与精度 采用教材 塑料成型工艺及模具设计 表 4 5 中的平均尺寸计算成型零件尺 寸 塑件尺寸公差按照塑件零件图中的公差计算 1 凹模径向尺寸的计算 L1 mm 相应的塑件制造公差 0 62 0 46 1 0 62mm L2 mm 相应的塑件制造公差 2 0 52mm L3 mm 相应 0 52 0 20 0 36 0 8 的塑件制造公差 3 0 36mm L4 mm 相应的塑件制造公差 3 0 3mm 0 3 0 4 1 01112 1 z xlSL sCPM 6 62 0 0 62 0 6 0460055 0 1 mm 103 0 0 88 45 2 02222 1 z xlSL sCPM 6 52 0 0 52 0 6 0200055 0 1 13 mm 087 0 0 80 19 3 0333s3 1 z xlSL CPM 6 36 0 0 36 0 6 080055 0 1 mm 06 0 0 83 7 4z 04444 1 xlSL sCPM 6 3 0 0 3 06 040055 0 1 mm 05 0 0 84 3 式中 是塑件的平均收缩率 查 塑料成型工艺及模具设计 表 1 2 可得 cp S ABS 的收缩率为0 3 0 8 所以其平均年收缩率 0055 0 cp S x1 x2 x3 x4 是系数 查 塑料成型工艺及模具设计 表 4 5 可知 x 一般在 0 5 0 8 之间 此处取x1 x2 x3 x4 0 6 1 2 3 4 分别是塑件 上相应尺寸的公差 下同 是塑件上相应尺寸制造公差 1z 2z 3z 4z 对于中小型塑件取 下同 6 1 z 2 凹模深度尺寸的计算 塑件高度尺寸的最大值mm 相应的mm 0 30 0 1 6 s H3 0 1 s 0 6 1z1111 1 xHSH sCPM 0 6 3 0 3 06 060055 0 1 mm 0 05 0 213 6 3 型芯径向尺寸计算 Ls1 mm mm Ls2 mmmm 36 0 0 8 36 0 1s 3 0 0 4 36 0 1s 0 6 1z1111 1 xLSL sCPM 0 6 36 0 36 0 6 080055 0 1 mm 0 06 0 26 8 0 6 2z2222 1 xLSL sCPM 0 6 3 0 3 06 040055 0 1 14 mm 0 05 0 202 4 4 型芯高度尺寸计算 mm mm mm Mm 0 30 0 1 6 s H3 0 1 s 0 25 0 2 2 s H25 0 2 s 0 6 1z1111 1 xHSH sCPM 0 6 3 0 3 06 060055 0 1 mm 0 05 0 213 6 0 6 2z2222 1 xHSH sCPM 0 6 25 0 25 0 6 020055 0 1 mm 0 042 0 161 2 5 孔间距尺寸计算 mm18 0 10 1s Cmm26 0 26 2s C z1s1 2 1 1 CSC CPM 18 0 2 1 100055 0 1 mm 09 0 055 10 z2s2 2 1 1 CSC CPM 26 0 2 1 260055 0 1 mm 13 0143 26 2 4 4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 1 凹模尺寸计算 a 凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关 根 据型腔的布置 模架初选200mm 160mm 的标准模架 其厚度根据 塑料成型工 艺及模具设计 表 4 19 中的刚度公式计算 计算时 其中 时 3 1 1 p E Cph hS p lW 96 2 3 44 44 hl hl C1 l b 时 时 6 0 1 6 0 l b 7 0 1 7 0 l b 8 0 1 15 48 1 966 462 6 463 44 44 C mmS52 2 式中 p 是型腔压力 MPa E 是材料的弹性模量 MPa h W W 是影响形变的 最大尺寸 而h 6mm 是模具刚度计算许用形变量 根据注射塑料的品种 P m 0 023mm918 0 2525 i p 式中 m 0 918 m30001 0 3045 0 5 1 2 i b 凹模底部厚度的计算 根据 塑料成型工艺及模具设计 表 4 19 的刚度公 式计算 算时 其中计算时 其中 3 1 p E pbc bT p lw p lW 0 03 0 025mm 96 2 3 44 44 hl hl C p T 3 17mm 2 5 模架的确定模架的确定 根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平 面尺寸为 56 30 2 又考虑到凹模最小壁厚 导柱 导套的布置等等 再参 考 塑料成型工艺及模具设计 4 12 4 中小型标准模架的选型经验公式和表4 38 可确定选用模架序号为3 号 模架结构为A1型 160160 mmmmLW 2 5 1 各模板尺寸的确定 型腔板 定模扳 采用整体式 考虑到型腔强度 刚性和装料螺钉 销子 导柱导套和开冷却水道孔的位置 参考表3 3 3 4 确定为 160mm 160mm 20mm 规格 动模板 160mm 160mm 40mm 垫块 160mm 31mm 50mm 推杆固定板 160 mm 94 mm 12 5 mm 推板 160 mm 94 mm 16 mm 定模座板 200 mm 160 mm 20 mm 动模座板 200 mm 160 mm 20 mm 模具合模高度 H 20 20 40 50 20mm 150mm 2 5 2 模架尺寸的校核 根据所选的注射机来校核模具设计的尺寸 1 模具平面尺寸160mm 160 mm 370 mm 320 mm 校核合格 2 模具高度尺寸100 mm 150mm 300mm 模具的最大和最小厚度 校核合格 3 模具的开模行程C 50mm 270mm 校核合格 16 2 6 排气槽的设计排气槽的设计 该塑件利用型芯与固定板的配合间隙及分型面进行排气 无需单独设置排气槽 2 7 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 2 7 1 推出方式的确定 由于塑件与推出机构接触面的不规则形状 综合比较后 本塑件采用推杆推 出方式为最佳推出方式 2 7 2 脱模力的计算 1 塑件端面为矩形 它的脱模力计算公式 薄端 10 t ba A K ftESL F1 0 1 tan cos8 2 式中 1 45 0 f 008 1cossin1 2 fK 6 0 S25 0 N f F319 cossin1 25 0 1 1tan45 0 1cos2006 0 290028 1 2 塑件端面为矩形 它的脱模力为 厚端 10 t ba A KK fESLba F1 0 1 tan2 21 同上 则有 NF203 1cos1sin45 0 1 1cos3 121cos 3 12 25 0 1 1tan45 0 40055 0 29001242 2 2 2 NF680 1cos1sin45 0 1 1cos3 121cos 3 12 25 0 1 1tan45 0 40055 0 29004682 2 2 3 3 圆柱型芯的脱模力 脱模力公式 厚端 10 t r A KK frESL F1 0 1 tan2 21 NF158 1cos1sin45 0 1 1cos3 121cos 3 12 25 0 1 1tan45 0 20055 0 290042 2 2 4 17 NF119 1cos1sin45 0 1 1cos3 121cos 3 12 25 0 1 1tan45 0 60055 0 290022 2 2 5 2 7 3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 1 推出面积 2 9202046mmA 2 推出应力 MPaMPaMPa A FFFFF A F 5391 1 920 175622 1 54421 合格 2 8 冷却系统的设计冷却系统的设计 2 8 1 冷却介质 ABS 属中等黏度材料 起成型温度及模具温度分别为200 和 50 80 所 以 模具温度初步选定为50 用常温水对模具进行冷却 2 8 2 冷却系统的简单计算 1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W a 塑料制品的体积 V V主 V 分 V塑 3 152 2 2 3 0 2139 cm3 8 82cm3 b 塑料制品的质量 m V 8 82 1 02 g 9 g c 查表得 t冷 20 4s 取注射时间t注 1 0s 脱模时间t脱 8 0s 则注射 周期 t t冷 t注 t脱 20 4 1 0 8 0 s 29 4s 由此得每小时注射次数 N 3600 29 4 122 次 d 确定单位时间内注入模具中的塑料的总质量 W Nm 122 9g 1 098kg 2 确定单位质量的塑料在凝固时所放出的热量 查表可知ABS 的单位热流 s Q 量的值在 310 400 之间 故可取 370 s QkgkJ s QkgkJ 3 计算冷却水的体积流量qV 设冷却水道入口的水温为 出水口的水 22 2 温为 取水的密度 1000 水的比热容 25 1 3 mkg kgkJc187 4 则根据公式可得 qV min001 0 2225187 4 100060 370908 1 60 3 21 m c WQs 4 确定冷却水路的直径d 当 qV 0 001时 查表可知 为了使冷却水处min 3 m 18 于湍流状态 取模具冷却水道直径d 8mm 5 冷却水在水管内的流速 sm d qv 33 0 008 0 60 001 0 4 60 4 22 6 求冷却水管壁与水交界面的膜传热系数h 因为平均水温为23 5 查表可 得 则有 67 0 f hmkJ d vf h 23 2 0 8 0 2 0 8 0 108 0 008 0 33 0 100067 0 187 4 187 4 7 计算冷却水通道的导热总面积A A 2 008 0 m h WQs 8 计算模具所需冷却水管的总长度L mmm d A L32032 0 008 0 008 0 9 冷却水道的根数x 假设每条水道的长度 则冷却水道的根数为 mml200 x 6 1 200 320 l L 所以可以在定模板上设置2 根冷却水道对塑件进行冷却 2 9 导向与定位结构的设计导向与定位结构的设计 注射模的导向机构用于动 定模之间的开合模和脱模机构的运动导向 按 作用分为模外定位和模内定位 模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注 射机喷嘴精确定位 而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位 本模具所 成型的塑件比较简单 模具精度要求不是很高 因此可采用模架本身所带的定 位结构 2 10 编写机械零件加工工艺编写机械零件加工工艺 表表 2 2 3 3 动动模模板板机机械械加加工工工工艺艺规规程程卡卡