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湖南工学院塑料模课程设计说明书设计课题 后油箱 机械工程系 系 模具设计与制造 专业班级 模具0502班 学号 201050203 设计人 贾平安先生指导老师 曾立平教授 完成日期2007年12月12日目录一：设计任务书二：设计说明书 塑料成型工艺分析 塑料分型面位置的分析和确定 塑件型腔数量及排练方式的确定 注射机的选择及工艺参数的校核 浇注系统的设计与计算 成型件的结构设计及力学计算 模架选择或设计 导向机构的设计 脱模机构的设计 侧向分型抽芯机构的设计 温度调节系统的设计 排气系统的设计 设计小结设计任务书一设计题目后油箱注射成型模具的设计材 质：PA1010塑料，箱体零件技术要求：所设计的模具应使成型塑料零件达到给定要求的精度，大批量生产。 塑料件平面图如下：二、原始数据、AUTOCAD图、尺寸公差按SJ1372-78,3级（参见塑料模设计资料一，表6-6），孔类尺寸为正公差，轴类尺寸为负公差、各个加工面的光洁度相当与R。1.6、生产批量为小批量。三.设计目的课程设计是塑料模具设计课程重要的综合性与实践性教学环节。课程设计的基本目的是：综合运用塑料模具设计，机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、木匠木制造工艺等等必修课程的知识，分析和解决塑料模具设计问题，进一步巩固，加深和拓宽所学的知识。通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行塑料模具设计全面的基本技能训练，为毕业设计打下一个良好的实践基础。设 计 说 明 书塑料成型工艺分析1塑件（后油箱）分析塑件 如下图所示，为后油箱零件图。 塑件零件工作图塑料名称PA1010（尼龙1010）。色调半透明生产纲领大批量塑件的结构及成型工艺性分析精度等级。一般采用精度5级。脱模斜度。该塑件壁厚均为2，为壳体类零件，型腔深度为10，所用材料PA1010流动性好，注射充型流畅，故对型芯的包紧力不是很大，所以此零件成型无须脱模斜度。 PA1010的主要性能指标见下表密度g/cm31.04抗弯强度MPa88比体积cm3/g0.96冲击韧度/kj.m- 225.3吸水率h（）0.3硬度9.75收缩率s1.32.3热变形温度t（0C）148熔点t0C205击穿强度/kV. mm -120抗拉屈服强度MPa62抗拉弹性模量MPa1.810 3PA1010的主要性能指标2热塑性塑料（PA1010）的性能分析使用性能抗拉强度、硬度、耐磨性、自润滑性突出，吸水性强；化学稳定性较好，能溶于甲醛、苯酚、浓硫酸等。成型性能熔点高，成型前须预热；黏度低，吸水性较小，耐寒性较好，流动性好，易产生逸流、飞边；熔融温度下较硬，易损模具，主流道及型腔壁易粘模。PA1010成型塑件的主要缺陷及消除设施。缺陷缺料（注射量不足）、气孔、溢料飞边、熔接痕强度低、表面硬度和强度不足。消除设施加大主流道、分流道、浇口，加大喷嘴，增加注射压力，提高模具温度。塑料分型面位置的分析和确定分型面位置选择分析以后油箱的底面为分型面，如下图，分型面形式与位置1-动模部分 2-分型面 3-定模部分 4-成型零件分型面与开模方向垂直，能充分利用注射机的锁模机构开合模具。这样开设分型面使定模型芯长度约为44，侧抽芯长度为一个壁厚（1.5），避免了侧抽芯较长；将零件整体放入动模中，能保证塑件美观，尺寸精度；不足的是排气不良，只能通过多开设排气孔来弥补，还有模具型腔叫难制造，但相对而言此方法最佳。分型面位置确定根据对比与分析此分型面符合分型面的选择方法，属于最佳方案。塑件型腔数量及排练方式的确定当塑件分型面确定之后，就需要考虑是采用但单型腔模还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优些采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产率大为提高。故由此初步议定采用一模两腔。排列方式于下图：型腔布置注射机的选择及工艺参数的校核所需注射量的计算塑件质量、体积计算对于该设计，用户提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型分析得；塑件体积v13096 .36mm塑件质量mv=13096 .361.04=13.62g 浇注系统凝料体积的初步计算可按塑料体积0.6倍计算，由于该模具一模采用两腔，所以浇注系统的凝料体积为V=V0.6=213.620.6=16.344cm3该模具一次注射所需塑料PA1010 体积 V0=2vV=213.096 3616.34442.54cm3 质量 m0=v 044.24g 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍至0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以 A=nA1A2=nA10.35nA1=1.35nA1=1.352A1 =15187.5mm2 式中A1=1251.530 =5625mm2。 Fm =Ap型=15187.530 =455625N =455.625KN式中p型为型腔的成型压力（MPa），一般是注射压力的30%65%，尼龙流动性好，该处取型腔平均压力为30MPa。 选择注射机根据上面计算出的锁模力和注射量，根据塑料制品成型及模具设计第242页可选用SZ-100/630卧式注射机，其主要技术参数如下表。项目数值理论注射机容量（cm3）75，105螺杠（柱塞）直径（mm）30,35注射压力（MPa）224,164.5锁模力（KN）630拉杠内间距（mm）370320移模行程（mm）270最大模具厚度（mm）300最小模具厚度（mm）150喷嘴球半径（mm）15模具定位孔直径（mm）125SZ-100/630卧式注射机主要技术参数 注射机的有关参数的校核由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。 n（kMt/3600-m2）/m2=（0.89.530-0.6213.62）/13.62 =15.542型腔数目校核合理。式中 k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M注射机的额定塑化量（9 .5g/s） t成型周期，取30s。 注射压力的校核。pek1p0=1.3130=169MPa,而pe=190MPa，注射压力校核合格。式中k1取1.3 (参考五先明主编的塑料模具设计指导公式（2-10）)；p0取130 MPa（属薄壁窄浇口类）。 锁模力校核。FKAp型=1.2455.625=546.75KN,而F=630，锁模力校核合格。其他安装尺寸的校核要待模架选定结构尺寸确定以后才可以进行。浇注系统的设计与计算1 .主流道的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，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 主流道尺寸主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51）,取d=3.5 mm。主流道球面半径 SR0=注射机喷嘴球头半径+（12） =15+（12），取SR0 =16 mm。球面配合高度 h =3 mm5 mm，取h = 3mm。主流道长度 尽量小于60 mm，由标准模架结构该模具的结构，取L =25+20 =45 mm主流道大端直径 D =d+2Ltana7.54(半锥角a为12)，取D=7.5mm。浇口套总长 L0=45+h+2=50mm主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆御更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A,T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC，如下图。主流道衬套主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如下图所示。1-定位圈； 2主流道衬套； 3定模座板； 4内六角螺钉。主流道衬套的固定形式主流道凝料体积主流道剪切速率校核由经验公式 式中qv模具的体积流量，此时按单位时间计算的，数值在前面已经计算出来。 Rn（3.5+7.5）/2/20.275cm主流道剪切速率。主流道剪切速率偏小主要是注射量小、喷嘴尺寸偏大的所致。2. 冷料穴的设计 主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径。大端直径为7.5mm,所以这里可以取9mm；冷料穴升度h约为3/4d6mm。此模具采用Z字形冷料穴，如下图所示；1；定模座板 2；冷料穴 3；动模板 4；推杆冷料穴形式分流道冷料穴的设计 当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向作为分流道冷流穴，以储贮存前锋冷料。一般在分流道端部加长5mm作为分流道冷料穴。3.分流道的设计分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、所模力力求平衡。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，是塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，该模具的流道布置形式采用平横式。分流道长度 第一级分流道 l150mm第二级分流道 l26mm（冷料井升度）所以总长L为56mm。分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积形状及截面尺寸。为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即 式中B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的质量（g） L单向分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm）根据王树勋主编的模具适用技术设计综合手册取B4mm H（）B（）.67，取Hmm分流道L截面形状如图所示 分流道截面形状从理论上说，L2分流道可比L1截面小10%，但为了刀具的统一和加工方便，在分型面上的分流道采用一样的截面。凝料体积分流道长度L502+6106分流道截面面积 A（4+3）3210.5 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只是中心部位的塑料熔体得到流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低一般取0.63um1.6um,这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有叫高的剪切速率。此处Ra0.8um。4.浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，他是浇注系统的关键部分，浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口类型及位置的确定该模具是中小型多腔模具，从塑件的结构来看，开设侧浇口较合理。开设在塑件的后板与底平面交界处正中间，从型腔外侧进料，能方便地调节充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又称为标准浇口。这类浇口加工容易，修正方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。浇口结构尺寸的经验计算侧浇口深度和宽度经验计算经验公式为 hnt0.81.51.2mm, W4.5mm式中 h侧浇口深度（mm） w浇口宽度（mm） A塑件外表面积（约为28360mm2） t塑件厚度（平均厚度约为1.5mm） n塑件系数，由下表查得n0.8。塑料材料PEPSPOM、 PC、PPPA、PMMA、PVACPVCn0.60.70.80.9注；源自实用模具技术手册中的表6.6-3侧浇口的经验计算由于侧浇口的种类较多，现讲常用的经验数据列入下表。侧浇口的推荐尺寸塑料壁厚/mm侧浇口尺寸/mm浇口长度l/mm深度h宽度w1.00 .800.501.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.4注；原自使用模具技术手册中的表6.6-5综上的侧浇口尺：深度 h 1.5mm 宽度 w 2mm 长度 l 1.0mm浇口截面形状与下图，其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检测与改进。1主浇口 2分流道 3浇口 4塑件侧浇口形式浇注系统的平衡 对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。成型零件的结构设计及力学计算1.成型零件的结构设计 塑料没有局型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，用具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生饶曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。根据此塑件的结构，型腔的组成由组合式较好，能方便的制造型腔，减少劳动量，但带来的是各组成部分的配合精度，相对而言利大于弊。故采用组合式。2.成型零件的结构计算 凹模（型腔）的计算零件PA1010 平均收缩率 S=2% ，此塑件未标注公差，对于军用品按IT13级，而对于民用品按IT14级标注，所以按IT14级公差选取。 式中 S塑件平均收缩率S2%； A塑件外形尺寸（如上图所示）； X修正系数（取0.6）； 塑件公差值；制造公差，（取/3）。凸模（型芯）的计算 式中 S塑件平均收缩率S2%； A塑件外形尺寸（如上图所示）； X修正系数（取0.6）； 塑件公差值；制造公差，（取/3）。凸模（型芯）的计算型芯高度计算模架选择或设计由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用接个形状式为A2型、模架尺寸为180mm250mm的标准模架，可符合要求。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突起部分；模具外表面应光洁，加涂锈油。两模之间应有分模间隙，即在装配才、调试、维修过程中,可以方便地分开两块模板。定模座板（mmmm，厚mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为钢。 通过个的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过个的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为配合。2.定模板(凸模固定板)(180mm250mm,厚20mm) 用于固定型芯(凸模固定板)、导套.固定板应有一定的厚度,并有足够的强度,一般用45钢或Q235A制成,最好调质230HB270HB. 其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合,另一端采用H7/e7配合;定模(凸模固定）板与浇口套采用H8/m6配合;定模（凸模固定）板与圆筒型芯为H7/m6配合.上面还开有4个弹簧顶销孔,以便于分模时,斜滑快顺利地留在动模部分,定模(凸模固定）板上的顶销孔与顶销为H8/f8配合.3.支承板(180mm250mm,厚32mm)此模具完全没有必要设计支承板,因型腔压力不大.4.垫快(32mm250mm,厚50mm)主要作用在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间,或是调节模具的总厚度,以适用注射机的模具安装厚度要求.结构形式可以是平行垫快或拐角垫快.该模具采用平行垫快。垫快材料垫快材料为Q235A,也可以用HT200、球墨铸铁等.该模具垫快采用Q235A制造.垫快的高度h校核 hh1+h2+h3+s+0+16+12.5+34+4.567mm,符合要求.式中 h1顶出板限位钉的厚度，该模具没有采用限位钉,故其值为0; h2-推板厚度,为16mm; h3-推杆固定板厚度,为12.5mm; s-推出行程,为34mm; -推出行程富余量,一般为3mm6mm,取4.5mm.动模座板(250mm250mm,厚25mm)材料为45钢,其上的注射机顶杆孔为45mm.其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合.模套(180mm250mm,厚36mm)辫合模通过矩形导滑槽在模套中滑动,以完成侧向分型和合模复位.材料为45钢.其上的导柱孔与导柱为H7/k6配合.为有利于合模时压铸,模套厚套应稍小于辫合模厚度(),取36.3mm.7.推板(114mm250mm,厚16mm)材料为45钢.其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合.导向机构的设计因为该模具采用标准模架,因为模架本身带有导向装置,设计时只要按模架规格选用既可.侧向分型抽芯机构的设计抽芯距通常抽芯距等于侧成型孔的深度或成型凸台的长度S加上23mm的安全系数.LS+23mm1.5+23mm4mm 侧抽芯机构的选用 根据设计塑件的外型选取斜导柱式抽芯机构斜导柱式抽芯机构结构简单，制造方便，安全可靠等特点，且该抽芯不需较大的抽芯力，采用用它经济。 斜导柱的抽拔角可在10200之间选取，取=150a .斜导柱的结构形式中小型模具中常用的一种结构形式其台间端部相平与模面其角度与抽拔角一致。左图是斜导柱的结构形式斜导柱固定部分与模板的配合精度为的过度配合。斜导柱后侧滑快的斜孔中滑动时，有较大的侧向分力，所以相互的运动摩擦里较大，因此，斜导柱与侧滑快斜孔之间配合不能过于紧密，在实际中应有0.20.3mm的间隙，还有，如果精度高的动配合在开模的瞬间主分型面和侧分型面几乎是同时分型的，这时由于禊块还在起锁紧作用，会引起侧抽芯的运动干扰。b圆柱形斜导柱直径的确定 I圆柱形斜导柱直径的确定 为方便计算取 F=930N ，脱模斜度 由公式得 d=10.8mm d斜导柱直径mm F抽拔力N 拔模角 斜导柱的取用弯曲力 取=137.2MP =+M=+=16.96mm 本设计取 d=12mmII抽拔角的选择 抽拔角是决定侧抽芯工作效果的重要技术参数之一，它直接关系到斜导柱的所承受的弯曲力，侧抽拔力以及斜导柱的有效工作长度，抽芯距和开模行程。一般说来斜导柱与侧滑块的斜孔之间有一定的间隙，选择抽拔角时一定要同时兼顾抽芯距及斜导柱受力状况以及其他相关的因素，斜导柱的抽拔角可在1020之间选取，一般不得大于25，遇特殊情况时特殊处理。 F= =（开模力） L=（有效工作长度） H=（最小开模行程） III圆柱形斜导柱总长度的计算 L斜导柱总长度mm D斜导柱抬肩直径mm 斜导柱抽拔角 h斜导柱固定板厚度mm 斜导柱与侧滑块斜孔的配合间隙mm 斜杠工作的直径mm 抽芯距实际距离加24mm L=+ 估算：L=+d =+6+12 =1.9+33.5+11.5+6+11.5+4 =66.66mm 本设计根据需要取L=98mm（4）侧型芯机构的设计 侧型芯机构包括侧滑块，导滑槽，定位装置，锁紧装置等几部分。斜滑块的设计原则：（1）斜滑块的导向斜角可比斜导柱的大些，但也不大于30,一般取1025，斜滑块的推出长度必须小于导滑总长L的2/3。（2）斜滑块与导滑槽采用双面配合间隙配合。详见塑料制品成型及模具设计表4-21。（3）为保证斜滑块的分型面密合，成型时不致发生溢料，斜滑块底部与模套之间应留有0.20.5mm的间隙，同时斜滑块顶面应高出模套0.20.5mm。（4）当内侧抽芯时，斜滑块的顶端面应低于型芯顶端面0.050.10mm，以免推出时阻碍斜滑块的径向移动。另外，在斜管块顶端面的径向移动范围内（LL1），塑件内表面上不应有任何台阶，以免阻碍斜滑块活动。 在实际用中，为了便于加工和维修，多采用分体结构形式，故本设计采用分体式结构。具体如下图所示I侧型芯的与侧滑座的连接形式滑块形式镶嵌圆柱体侧型芯其直径较大时，采用贯通的圆柱销从型芯的中间穿过，而直径较小的，则从型芯的侧壁打一个骑墙削，它的中心应落在侧型芯的外部，这样虽然只深入到圆柱削的1/3，就有较好的紧固效果。II侧滑座的导滑形式在侧滑座和导滑槽的配合中，有两个尺寸较为重要，一是侧滑座的宽度s，二是导滑槽的厚度B。他们的配合均为基孔制的间隙配合，即H7/f6。侧滑座斜孔d（H7）抽拔角与斜导柱配作完成。其尾部的斜面上作为锁紧用的其尾部角度即锁紧禊角为=+III侧滑座的定位装置本设计采用挡板式定位 。利用侧滑座的自重，使用挡板式侧滑座定位，结构简单，但只适用于侧型芯安放在模具下方的情况。模具装配图上应特别注明模具安装的方向要求V侧滑座的锁紧装置保证侧型芯准确复位，斜导柱的复位只能使其粗定位；.承受注射压力对侧型芯的冲击，在注射成型的型腔内呈现熔融状态的塑料对侧型芯有一个很大的压力，锁紧块就是承受压力的冲击，防止侧型芯外移，同时消除了斜导柱的弯曲力。 本设计采用嵌入式的锁紧
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