注塑模课程设计盖的注塑模具设计【整理版】.doc

Hefei University课程设计COURSE PROJECT题目： 盖的注塑模具设计 系别： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程（1） 学制： 四 年 姓名： 何 涛 学号： 导师： 张远斌 完成时间：2012 年 12 月20日21 目录（一）设计任务书.3（二）设计与分析.4第一章 塑件成型工艺分析.41.1 塑件分析. .41.2 ABS的性能分析. .51.3 ABS的注射成型过程及工艺参数. 5第二章 模具结构形式的拟定.62.1分型面的确定. .72.2型腔数量和排列方式的确定. .72.3注射机型号的确定. . .9第三章 浇注系统的设计. .113.1主流道设计.113.2分流道设计.113.3浇口的设计.123.4冷料穴的设计与计算.12第四章 成型零件的结构设计及算.124.1成型零件的结构设计.124.2成型零件钢材的选用.134.3成型零件工作尺寸的计算.134.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算.15第五章 模架的确定.165.1各模板尺寸的确定.165.2模架各尺寸的校核.16第六章 冷却系统的设计.176.1冷却介质.176.2冷却系统的简单计算.17第七章 模具推出机构的设计.187.1推出方式的确定.187.2脱模力的计算.19第8章 导向与定位机构的设计.20第9章 总装图和零件图的绘制.20参考文献. 21（一）设计任务书 盖，根据图示的塑件图设计一套注塑模。 大批量生产；精度：MT5。材料ABS。 （二）设计与分析 第一章 塑件成型工艺分析1.1 塑件分析1.1.1、外形尺寸分析 该塑件壁厚为3mm，其外形尺寸不大，同时塑料熔体流程不太长适合于注塑成型。1.1.2、精度等级分析 塑件的精度等级为MT5，属于较低精度的塑件，未注公差尺寸均是按此等级来取的。1.1.3、脱模斜度 ABS属无定型材料，成型收缩率较小，为（0.40.7）%，按照表1-1选择型芯和凹模的统一脱模斜度为1。表1-1 常用塑料的脱模斜度塑料名称脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛 351303040热固性的塑料2540205012 ABS的性能分析1.2.1 使用性能 ABS塑料综合性能良好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电气性能良好；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。1.2.2 成型性能无定型塑料 其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。吸湿性强 该塑料含水量小于0.3（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件硬要求长时间预热。流动性中等 溢边料0.04mm左右。模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈白色痕迹。1.2.3 ABS的主要性能指标见表1-2。表1-2 ABS的性能指标密度/ g.1.021.08屈服密度/Mp50比体积/.g-10.860.98拉伸强度/Mp38吸水率(%)0.20.4拉深弹性模量/Mp1.4103熔点/130160抗弯强度/Mp80计算收缩率(%)0.40.7抗压强度/Mp53比热容/J.(kg.)-11470弯曲弹性模量/Mp1.41031.3 ABS的注射成型过程及工艺参数1.3.1 注射成型过程1、成型前的准备 对PE的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于PE吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。2、注射过程 塑料原料在注射机料筒内经过加热、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。3、塑件的后处理 处理的介质为空气和水，处理温度6075，处理时间为1620s。1.3.2 注射工艺参数 1、注射机：螺旋式，螺杆转数为30r/min。2、料筒温度（）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。3、喷嘴温度（）：170180。4、模具温度（）：5080。5、注射压力（Mpa）：60100。6、成型时间（s）：30s（注射时间取1.6s，冷却时间20.4,辅助时间8s）。第二章 模具结构形式的拟定2.1 分型面的确定2.1.1分型面的形式分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件等有关，常见的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面分型面。2.1.2分型面的选择原则1、符合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具中取出，分型面位置应设在脱模方向最大的投影边缘部位；2、分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；3、确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；4、确保塑件质量；5、应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块；6、满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面的，应加斜面锁紧；7、合理安排浇注系统特别是浇口位置，有利于开模；2.1.3本设计分型面的选择通过对塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑，决定将分型面选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2-1所示。 图2-12.2型腔数量和排列方式的确定2.2.1型腔数量的确定该塑件采用的精度是MT5，属于较低精度，且生产批量为大批量生产，故可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一摸两腔的模具结构形式。2.2.2型腔排列形式的确定1、型腔排列的一般原则（1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还要使型腔压力平衡；（2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求；（3） 排位应满足模具结构等的空间要求；（4） 为了使模具达到较好的冷却效果，排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水空的位置；（5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要始适中，同时也要考虑注射机的要求。2、型腔排列形式的确定综合考虑上述排列原则及加工难度、经济性、效率、成本等因素，又由于本设计选择的是一摸两腔，故采用直线式对称排列，如图2-2所示。 图2-22.2.3模具结构形式的确定 模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计属于一模两腔，对称直线排列，采用推模板推出的结构形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用点浇口。因此定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板。由上综合分析可知，选用单分型面注射模。2.3注射机型号的确定2.3.1注射量的计算（1） 注射量的计算 设计分析计算得塑件体积：V塑=106.642cm塑件质量：m塑=V塑=106.642x1.02=108.78g式中可取1.02g/cm(2) 浇注系统凝料的体积初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不确定值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。V总= V塑（1+0.3）x 2=277.3cm (3) 选择注塑机 总质量V总= V塑（1+0.3）x 2=277.3cm 并结合式子 则有：V总/0.8=277.3/0.8=346.6 cm 。.根据以上计算量，初步选定公称注射量500cm ，注射机型号XS-ZY-500卧式注射机，详细参数下表：表 XS-ZY-500型注射机主要技术参数理论注射量/ cm 500注射行程/mm200螺杆柱塞直径/mm65最大模具厚度/mm450V注射压力/Mp104最小模具厚度/mm300注射时间/s2.7合模方式液压-机械塑化能力/g.s-145模具定位孔的直径/mm150螺杆转速/r.min-12080喷嘴球半径/mm18合模力/N35000喷嘴口孔径/mm7.5模板行程/mm 5002.3.4注塑机的相关参数校核1、注射压力校核查参【1】表4-1知，ABS所需注射压力为80110Mpa,在这里取，该注射机的公称压力，所以，注射机压力合格。2、锁模力校核（1）塑件在分型面上的投影面积：（2）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。按照多型腔模的统计分析来确定，即A浇是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。由于本次设计流道简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一点，这里取。（3）塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A：A=11371（4）模具型腔内的胀形力F胀：式中是型腔的平均压力值，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540Mpa。对于粘度较大的塑料制品应取大值，ABS塑料属于中等粘度的塑件，故取35Mpa。查表2-1，可得该注射机的公称锁模力F锁=500KN，所以，注射机锁模力合格。 第三章 浇注系统的设计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，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主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，由于其与高温熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。设计要点如下：为使凝料能从其中顺利拔出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角=24，对于流动性较差的塑料可取=36。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8m。在本设计中，考虑到所采用的材料ABS加工性能较好，所以取=3。主流道长度：26mm.主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.50.1）mm=3.5mm主流道大端直径：d=d+2tan6mm,式中=3主流道球面半径：SR0=注射机的喷嘴球头直径+（12）mm=20mm球面的配合高度：h=4mm。在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，本设计采用的是L=26mm由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道加工成可拆卸的主流道衬套（浇口套），便于用优质钢材进行加工和热处理。本设计中采用的衬套材料为T8A钢，淬火5055HRC，3.2、分流道的设计（1） 分流道的布置形式 在设计时应考虑尽力减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的长度 由于分流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可尽量选小一点。单边分流道长度可取80mm.(3) 分流道当量直径 D=3.8mm(4) 分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形等。本设计采用圆截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大。(5) 分流道的截面尺寸取5mm。(6)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Ra1.252.5um 此处Ra1.6 .另外，其脱模斜度一般在510之间，这里取脱模斜度为8。3.3、浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。本模具采用点浇口设计。其特点是浇口截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。（1） 点浇口尺寸的确定浇口深度。h=nt=0.7x3=2.1mm式中，t是塑件的壁厚，这里t=3mm;n塑件成型系数，对于ABS其系数为n=0.7.工厂设计时，浇口深度常常先取小值，故此处浇口深度为1mm.(2) j计算浇口宽度 B=2.4cm。 （3）计算点浇口长度。 取1mm.3.4冷料穴的设计与计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入熔体型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。若该塑件表面要求没有印痕，采用推杆推出塑件，故采用于Z型拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对Z型头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。第四章 成型零件的结构设计及计算4.1成型零件的结构设计4.1.1凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶嵌式四种形式。根据对塑件的结构分析本设计采用镶嵌式凹模。4.1.2凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，因塑件包紧力较大，故设在动模部分。4.2成型零件钢材的选用根据对成型零件的综合分析，该塑件的成型零件需具有足够的耐磨性和良好的抗疲劳性能，又因为该塑件为大批量生成，所以凹模材料选用40Cr.对于大型芯而言由于开模时与塑件磨损严重，因此刚才选用高合金工具钢Cr12MoV。而对于成型两小孔的型芯而言，型芯较小，但包紧力较大，型芯需散发的热量比较多，磨损也比较严重，因此也采用Cr12MoV。4.3成型零件工作尺寸的计算采用参【1】表4.15中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照精度MT5查表得出的公差计算。4.3.1凹模径向尺寸的计算塑件外部径向部分尺寸的转换：=mm，相应的塑件制造公差；,相应的塑件制造公差。式中，是塑件的平均收缩率，查参【1】表1-2可得ABS得收缩率为0.3%0.8%，其平均收缩率；是系数，查参【1】表4-15可知一般在0.50.8之间，此处取；分别是塑件上相应尺寸的按相应精度差的的公差（下同）；是塑件上相应的尺寸制造公差，对于小中型塑件取（下同）。4.3.2凹模深度尺寸的计算塑件高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸，相应的；式中x是系数，查参【1】表4-15可知一般在0.50.8之间，此处取x=0.6。4.3.3型芯径向尺寸的计算1、凸模型芯径向尺寸的计算塑件外部径向部分尺寸的转换：，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差。式中，是系数，查参【1】表4-15可知一般在0.50.8之间，此处取。2、凸模型芯径向尺寸的计算式中，是系数，查参【1】表4-15可知一般在0.50.8之间，此处取。4.3.4型芯高度尺寸的计算1、成型塑件内腔大型芯高度塑件尺寸转换：，相应的塑件尺寸转换：，相应的 式中是模具尺寸计算系数，查参【1】表4-15可知一般在0.50.8之间，此处取。2、成型塑件中心圆筒型芯高度塑件尺寸转换：，相应的 式中x是模具尺寸计算系数，查参【1】表4-15可知一般在0.50.8之间，此处取x=0.65。4.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算4.4.1凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模深度有关，根据型腔的布置第五章 模架的确定5.1各模板尺寸的确定1、定模型腔板尺寸塑件高度为62mm,凹模深度为60mm,又考虑到模板上还要开设水道，还需留出足够的距离，故该板厚度取80mm。2、型芯固定板尺寸按模架标准，板厚取40mm。3、垫块尺寸根据垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm =35+12.5+16+（510）mm =68.573.5mm，初步选定为80mm。经过上述尺寸的计算，模架板面尺寸为200mm315mm，模架结构形式为A4型的标准模架。其外形尺寸：宽长高=200mm315mm264mm。如图5-1所示。5.2模架各尺寸的校核根据所选注射机的参数来校核模具设计的尺寸。1、模具平面尺寸315mm355mm700mm850mm,校核合格。2、模具高度尺寸310mm，300mm310mm450mm，校核合格。3、模具的开模行程 因此，可知校核合格。第六章 冷却系统的设计6.1冷却介质ABS属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别是200和5080.所以模具温度初步选定位50，用常温水对模具进行冷却。6.2冷却系统的简单计算6.2.1单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W1、塑料制品的体积2、塑件制品的质量3、塑件壁厚为3mm，查参【1】表4-34得。注射时间为1.6s,脱模时间为8s，则注射周期。由此得每小时注射次数。4、单位时间内注射入模具中的塑料熔体总质量：。6.2.1其它相关参数的计算1、单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs:查参【1】表4-35直接可知ABS的单位热量Qs的值范围在（310400）kJ/kg之间，故可取Qs=370kJ/kg。2、计算冷却水的体积流量设冷却水道入水口的水温为，出水口的水温，取水的密度，水的比热容。则根据公式可得：3、确定冷却水路的直径当时，查参【1】表4-30可知模具冷却水孔的直径d=0.008m。4、冷却水在管内的流速5、求冷却壁与水交界面得膜传热系