活动圈注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD+PROE】
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活动圈注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD+PROE】,一模两腔,活动,注塑,模具设计,说明书,CAD,PROE
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大连交通大学2017届本科生毕业设计摘 要当今塑料成型是塑料加工中最位普遍的方法，作为塑料成型加工的工具之一的塑料注射模具，在质量、精度、制造周期，以及注射过程中的生产效率等很多方面影响着产品的质量、产量、成本。产品的更新换代对模具有了更多的要求，同时也意味着对注塑模具设计水平有了更高标准。课题的任务是活动圈注塑模具设计。根据课题的要求，使用POM材料进行注塑。本文详细的介绍了注塑模具设计的流程：根据材料特性、工件结构特点进行工艺分析，最终确定选取注射机。选定分型面，并针对工件特点对型腔数量以及型腔排列进行了规划。计算成型零件后，再根据型腔分布等因素选取模架。因为塑件结构形状和所用塑件的缘故，不能采用普通脱模机构，型零件的采用利用成脱模机构,通过推杆推出成型滑块。计算并设计了浇注系统，采用了侧浇口。计算冷却系统，布置冷流道。最后利用Creo PTC4.0软件建模，三维转二维使用AutoCAD绘制图纸。关键词：活动圈 POM 成型零件脱模ABSTRACTTodays plastic molding is the most common method of plastic processing. As one of the plastic molding tools, plastic injection mold, in terms of quality, precision, manufacturing cycle, as well as the production process of injection and many other aspects of the impact of product quality, Production and cost. Product replacement on the mold with more requirements, but also means that the level of injection mold design has a higher standard.The task of the task is to design the injection mold. According to the requirements of the subject, the use of POM materials for injection molding. This article describes in detail the process of injection mold design: According to the material characteristics, the characteristics of the workpiece structure analysis, and ultimately determine the selection of injection machine. Select the parting surface, and for the workpiece characteristics of the cavity number and cavity arrangement were planned. Calculate the molding parts, and then according to the cavity distribution and other factors selected mold. Because the shape of plastic parts and the use of plastic parts of the reason, can not use ordinary stripping mechanism, the use of parts used as a stripping mechanism, through the putter launch slider. Calculated and designed the gating system, using the side gate. Calculate the cooling system and arrange the cold runner. Finally, the use of Creo PTC4.0 software modeling, three-dimensional two-dimensional use of AutoCAD drawing drawings.Key words：Activity circle POM Molding part stripping目 录摘 要1ABSTRACT1目 录1第一章 本设计的研究内容要求及目的11.1 本设计的研究内容11.2 本设计的研究要求11.3 本设计的研究目的1第二章塑件成型工艺分析22.1塑件分析22.1.1外形尺寸2图2-1 塑件图22精度等级23脱模斜度22.2 POM的性能分析22.2.1POM主要性能指标32.2.2材料注塑工艺参数32.3成型工艺分析4第三章拟定模具的结构形式53.1分型面位置的确定53.2型腔数量和排列方式的确定53.3注射机型号的确定63.3.1注射量的计算63.3.2浇注系统凝料体积的初步估算63.3.3选择注射机63.4注射机的相关系数校核63.4.1注射压力校核63.4.2锁模力的校核74注塑系统的设计84.1主流道的设计84.1.1主流道的尺寸84.1.2主流道凝料体积84.1.3主流道当量半径84.1.4主流道浇口套形式84.2分流道设计94.2.1分流道的布置形式94.2.2分流道的长度94.2.3分流道的当量直径94.2.4分流道截面形状94.2.594.2.6凝料体积104.2.7校核剪切速率104.2.8分流道的表面粗糙度104.3浇口的设计104.3.1侧浇口尺寸的确定104.3.2测浇口的剪切速率104.4 校核主流道的剪切速率114.4.1计算主流道的体积流量11第五章成型零件的结构设计及计算115.1成型零件的结构设计125.1.1凹模的结构设计125.1.2型芯的结构设计125.2成型零件钢材的选用135.3成型零件的工作尺寸的计算136.2.2 型芯高度的计算156.2.3 凹模径向尺寸的计算156.3 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算166.3.1 凹模侧壁厚度的计算16第六章模架的选择16第七章 导向与脱模机构的设计177.1 合模导向机构的设计187.1.1 导向机构的作用187.1.2 对导柱结构的要求187.1.3 导柱与导套的配合187.2 脱模推出机构的设计20第八章 冷却系统和排气槽的设计208.1冷却介质 218.2冷却系统的简单计算218.2.1单位时间内注如模具中的塑料熔体的总质量W218.2.2确定单位质量的塑件在凝固时缩放出的热量218.2.3)计算冷却水的体积流量qv 218.2.4 确定冷却水路的直径d218.2.5冷却水在管内的流速v228.2.6 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h228.2.7 计算冷却水通道的热导总面积A228.2.8 计算模具所需冷却水管的总长度L228.2.9 冷却水路的根数x228.3排气槽的设计23谢 辞23参考文献24第一章 本设计的研究内容要求及目的1.1 本设计的研究内容（1）活动圈塑件注射成型的工艺分析与参数设计；（2）凸模、凹模等重要工作零件的设计；（3）导向机构、脱模机构、和冷却系统的设计计算；（4）编制主要零件(凸模、凹模等) 的加工工艺；（5）绘制主要零件图及总装配图。1.2 本设计的研究要求 （1）达到塑件精度要求； （2）要使注塑模结构简单合理； （3）流道设计合理，可保证产品质量并且又节约生产原材料； （4）了解POM的性能、特性和设计时的要求。1.3 本设计的研究目的 （1）检验本科专业理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 （2）初步掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作打好基础。（3）培养个人的动手能力、思维创新能力和计算机及各种软件的运用能力。第二章塑件成型工艺分析 2.1塑件分析2.1.1外形尺寸 该塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型，如2-1图所示图2-1 塑件图2精度等级 每个尺寸公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。3脱模斜度 POM 选择该塑件型芯和凹模的统一脱模斜度为12.2 POM的性能分析具有很低的摩擦系数和几何稳定性，POM塑料特别适合制作齿轮和轴承。具有耐高温特性，因此还用于管道器件。POM是坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性，还有很好的几何稳定性和抗冲击性。POM的高结晶程度导致它有很高的收缩率，POM塑料可高达到2%3.5%。对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。POM属于结晶性塑料，POM塑料熔点明显，一旦达到熔点，POM塑料熔体粘度迅速下降。有良好的综合性能，在热塑性塑料中是最坚硬的，是塑料材料中力学最接近金属的品种之一，POM的抗张强度、弯曲强度、耐疲劳强度以及耐磨性和电性都十分优良，可在40度到100度之间长期使用。2.2.1POM主要性能指标POM主要性能指标如表2-2表2-2 POM主要性能指标名称参数单位数值物理特性相对密度g/ cm31.41成型收缩率%1.53吸水率%（24小时长时间）2.5力学性能断裂伸长率%40弯曲强度MPa98拉伸强度MPa62拉伸弹性模量GPa3160热学性能线膨胀系数10-5/C8.5热变形温度C1242.2.2材料注塑工艺参数材料注塑工艺参数见表2-3表2-3材料注塑工艺参数注射机类型螺杆式喷嘴形式直通式螺杆转速（r/min）10140模具温度C3060注射压力（MPa）150保压力（MPa）4050注射时间/s1.6保压时间/s1560冷却时间/s1560成型周期/s40140理论注射容量/cm125拉杆内间距/mm260*2902.3成型工艺分析活动圈内部结构复杂，势必为注射带来一定麻烦。由于制件结构复杂，且在注射过程中有一定摩擦阻力，则会产生充填不满的缺陷。此时，可以考虑采用多浇口注射。但用多浇口注射，必定会产生熔接痕，可以考虑开设冷料穴。制件需要有一定的强度和刚度，因此顶出位置设置必须合理。该产品壁厚大约为24mm，壁厚均匀，过渡平缓，在POM材料的的壁厚要求范围内，可顺利成形，脱模斜度为0.51.5，脱模斜度取1第三章拟定模具的结构形式3.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3-1图3-1 分型面3.2型腔数量和排列方式的确定为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和降低成本，并保证塑件的精度、刚度以及强度，最后确定模具的型腔数为2腔，其布置方式如图3-2。 图3-2型腔分布3.3注射机型号的确定3.3.1注射量的计算 通过三维软件建模设计分析得塑件体积： 塑件质量：3.3.2浇注系统凝料体积的初步估算3.3.3选择注射机XS-Z-30, 其主要技术参数表3-3 注射机XS-Z-30的主要技术参数额定注射量(cm）30螺杆直径(mm)28注射压力(MPa)119注射行程(mm)130注射方式柱塞式电动机功率(kw)5.5锁模力（kN）250模具最小厚度60最大开合模行程(mm)160模具最大厚度(mm)180注射时间（s）0.7合模方式液压-机械3.4注射机的相关系数校核3.4.1注射压力校核 POM所需的注射压力为85100MPa，这里取80MPa，该注射机额定压力为119MPa然而注射机最大注射压力应要大于塑件成型压力，注射压力系数k取1.25，p=1.2580=100MPa，119MPa100MPa因此满足条件3.4.2锁模力的校核 塑件在分型面的投影面积 取磨具型腔的型胀力锁模力安全系数取1.2，则所以注射机锁模力合格4注塑系统的设计4.1主流道的设计主流道设计成可拆换的浇套口4.1.1主流道的尺寸主流道长度L尽量小于60mm，取L=50mm主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+（0.51）=4+1=5mm 主流道大端直径，主流道球面半径SR喷嘴球面半径+(12)=12+2=14mm球面配合高度h=3mm4.1.2主流道凝料体积 4.1.3主流道当量半径 4.1.4主流道浇口套形式 浇口套结构形式如图4-1所示定位圈结构如图4-2所示图4-1浇口套结构如图 图4-2定位圈4.2分流道设计4.2.1分流道的布置形式采用平衡式分流道4.2.2分流道的长度 单边分流道取20mm4.2.3分流道的当量直径 该塑件的质量 4.2.4分流道截面形状 采用半圆截面4.2.5r=2.54.2.6凝料体积分流道的长度分流道的横截面积凝料体积4.2.7校核剪切速率1注射时间为1s2计算分流道的体积流量3剪切速率 处与之间分流道内的熔体的剪切速率合格4.2.8分流道的表面粗糙度粗糙度取Ra 1.6 4.3浇口的设计4.3.1侧浇口尺寸的确定POM推荐浇口厚度为1.21.5，这里取1.3计算侧浇口的宽度计算侧浇口的长度L取0.7 4.3.2测浇口的剪切速率计算浇口的当量半径：r=1计算浇口的体积流量： 计算浇口的剪切速率： 浇口的最佳剪切速率为之间浇口的剪切速率校核合格4.4 校核主流道的剪切速率4.4.1计算主流道的体积流量 4.4.2计算主流道的剪切速率 最佳剪切速率为之间主流道的剪切速率校核合格 第五章成型零件的结构设计及计算5.1成型零件的结构设计5.1.1凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构不同可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种。根据塑件结构分析，本次设计采用整体嵌入式凹模。如图5-1所示。图5-1 凹模（成型滑块）5.1.2型芯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，该塑件的型芯有两个:如图5-2，5-3所示图5-2 型芯 图5-3 型芯 图5-4 型芯组装 两个型芯组装在一起如图5-45.2成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，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。又因为该塑件为大批量成产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。型芯采用Cr12MoV。5.3成型零件的工作尺寸的计算在型腔和型芯工作尺寸计算之前，对塑件各重要尺寸应按最大实体原则进行转换。 型腔径向尺寸的计算公式为： 式中塑件平均收缩率，其值为；塑件外形长度尺寸（）； 塑件公差值（）， 制造公差，取； x 修正系数。型腔深度尺寸的计算公式为： 式中 塑件外形长度尺寸（）。其余同上。型芯径向尺寸的计算 式中 塑件外形长度尺寸（）； 塑件公差值（）其余同上。型芯深度尺寸的计算 式中 塑件外形长度尺寸（）； 塑件公差值（）其余同上。 采用平均尺寸法计算成型零件的尺寸塑件内部径向尺寸的转换如下相应的塑件制造公差 1=0.42 2 =0.36 3=0.36 4=0.42LM1=(1+Scp)Ls1+X110 -&1=(1+0.0225)23.25+0.70.420 -0.07=36.130 -0.07 =24.1+0.03 -0.04 LM2=(1+Scp)Ls2+X220 -&2=(1+0.0225) 24.44+0.70.360 -0.06=25.240 -0.06 =22.2+0.04 -0.02LM3=(1+Scp)Ls4+X440 -&4=(1+0.0225) 19.7+0.70.420-0.07=20.70-0.07 =20.65+0.05 -0.02LM4=(1+Scp)Ls4+X440 -&4=(1+0.0225) 21.82+0.70.420-0.07=22.850-0.07 23.8+0.05 -0.026.2.2 型芯高度的计算塑件内部径向尺寸的转换Hs1=10.2+0.04 -0.20=10+0.24 0 Hs2=13.05+0.08 -0.16=12.89+0.24 0 Hs3=1.5+0.08 -0.08=1.42+0.16 0 相应的塑件制造公差1=0.24 2=0.24 3=0.16由式（6.4）得 H1=(1+Scp)Hs1+X110 -&1=(1+0.0225) 13+0.60.240 -0.04=10.370 -0.04 =13.3+0.07 +0.03 H2=(1+Scp)Hs2+X220 -&2=(1+0.0225) 17.4+0.60.240 -0.04=13.320 -0.04=17.7+0.02 -0.02 H3=(1+Scp)Hs3+X330 -&3=(1+0.0225) 2+0.60.160 -0.032=1.540 -0.032=2.1+0.04 -0.0086.2.3 凹模径向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换相应的塑件制造公差 1=0.42 2 =0.48 3=0.56 4 =0.48由式（6.1）得LN1=(1+Scp)Ls1-X11+&1 0 =(1+0.0225)31.18-0.60.42+0.07 0=30.3+0.07 0LN2=(1+Scp)Ls2-X22 +&2 0=(1+0.0225)23.25-0.60.48 +0.08 0=23.26+0.08 0=23.2+0.14 +0.06LN3=(1+Scp)Ls3-X33 +&3 0=(1+0.0225)31.18-0.60.56 +0.09 0=30.67 +0.09 0=30.97+0.17 +0.08LN4=(1+Scp)Ls4-X44 +&4 0=(1+0.0225)40.36-0.60.48 +0.08 0=40.66 +0.08 0=40.6+0.10 +0.026.3 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算6.3.1 凹模侧壁厚度的计算模具在注塑成型过程中，型腔内承受一定的压力，因此对于凹模侧壁的厚度有一定的要求，其厚度与型腔内的内压强及凹模的深度有关。其计算公式 （6.5） 凹模采用的是整体式的结构，型腔的布局为直线型，取分流道的单边长度为20mm，凹模外侧壁厚为25mm（考虑冷却水道或加热棒的布置空间以及侧抽时是否与导柱的干涉现象），初步可估算凹模模板平面尺寸为180mm208.5mm，完全能够满足强度与刚度要求。第六章模架的选择第七章 导向与脱模机构的设计注塑模的导向机构用于定、动模之间的开合模导向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塑机喷嘴精确定位；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，模具定位精度要求不是很高，因此可以采用模架本身所带的定位结构7.1 合模导向机构的设计7.1.1 导向机构的作用导向机构是塑料模具中必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构 通过导向机构可以保持动模与定模的正确配合，以免使得型腔错位而生产出不合格塑件，同时，导向机构还可承受一定的侧向力防止型芯在合模过程中被损坏。7.1.2 对导柱结构的要求（1）长度及直径 为了避免凸模先进入型腔而与其碰撞，导柱的长度必须比凸模端面要高出约。直径的大小可以参考模架数据选取。（2）材料 导柱与导套经常性滑动，因此必须应具有硬而耐磨的表面、不易折断的内芯，多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢（）经淬火处理硬度5055HRC。 （3）配合要求导柱与导套之间需满足间隙配H7/e7，其配合长度通常取配合直径的1.52倍。7.1.3 导柱与导套的配合导柱导套之间需要经常性的相对运动，因此必须采用间隙配合。由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的结构也不同，结构简图如下图7-1所示带肩导柱带头导套 7.2 脱模推出机构的设计因为塑件结构形状和所用塑件的缘故，不能采用普通脱模机构。选择利用成型零件来脱模，如图所示。利用推杆推出成型滑块，塑件与成型滑块一起取出，在模具外利用卸模架打开成型滑块，将塑件取出。 第八章 冷却系统和排气槽的设计对热塑性塑料,注射成型后必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽可能的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低，流动性好的塑料(如聚乙烯、聚丙烯等)，因成型工艺要求模温不太高，所以常用温水进行冷却。 8.1冷却介质 冷却介质有水和压缩空气，但用冷却水较多,因为水的热量大，传热系数大，成本低。决定用水冷却，即在模具型腔周围开设冷却水道。 8.2冷却系统的简单计算8.2.1单位时间内注如模具中的塑料熔体的总质量W 1)塑料制品的体积 2)塑料制品的的质量 3)塑件的壁厚为4mm，可以查表得。取注射时间，脱模时间，则注射周期：。由此得每小时注射次数N=4)单位时间注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=0.22kg/h。8.2.2确定单位质量的塑件在凝固时缩放出的热量 查表得POM的单位热流量的值的可取8.2.3)计算冷却水的体积流量qv 冷却水道入水口的水温问哦，出水口的水温为，取水的密度为，水的比热容c=4.187.则根据公式可得：8.2.4 确定冷却水路的直径d 当时，查表可得，取模具冷却水孔的直径d=0.088.2.5冷却水在管内的流速v8.2.6 求冷却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f=0.67，则有： 8.2.7 计算冷却水通道的热导总面积A0.002858.2.8 计算模具所需冷却水管的总长度L8.2.9 冷却水路的根数x 设每条冷却水道的长度位l=200mm，则冷却水路的跟数为根由上述计算可以看出，一条冷水道对于模具来说显然是不合适的，因此应根据具体情况加以修改。为了提高生产效率，凹模和型芯都应得到充分的冷却。采用4 根直通式冷水道。动模板冷却水道如图，顶模板冷却水道如图8-1图8-1 冷却水路的分布8.3排气槽的设计该塑件由于采用侧浇口进料，中间有型芯，其配合间隙可作为气体排出
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