手柄注塑模课程设计

1、湖南工业大学课程设计任务书2015-2016学年第2学期机械工程学院材料成型与控制工程专业材料成型1304班级课程名称：塑料成型工艺与模具设计题目：手柄注塑成型工艺及模具设计完成期限：自2016年6月20日2016年7月1日共2周内 容 及 任 务1、独立拟订塑件（见产品附图）的注塑成型工艺，正确选用成型设备；2、合理设计模具结构，绘制注射模具总装图一张（CAD绘制成A1图幅）；3、 合理设计模具零件图结构，绘制注射模具零件图纸3张（CAD绘制成A4图幅）；4、编写设计计算说明书一份（ A4幅面，20页左右）进 度 安 排起止日期工作内容6月20日上午设计准备工作6月20日下午-21日拟订设计

2、方案6月22至23日装配草图的绘制6月24至27日装配图的绘制6月28至29日零件工作图的绘制6月30至7月1日上午编写设计说明书7月1日下午答辩主 要 参 考 资 料1 黄虹主编塑料成型加工与模具北京:化学工业出版社.20022 王善勤主编塑料注射成型工艺与设备北京：中国轻工出版社3 屈华昌塑料成型工艺与模具设计北京:机械工业出版社4 塑料模具技术手册编委会塑料模具技术手册北京:机械工业出版社5 何忠保等编典型零件模具图册北京:机械工业出版社6 钱可强机械制图北京:高等教育出版社7 廖念钊，古宝庵等互换性与技术测量北京：中国计量出版社指导教师（签字）： 年 月日系（教研室）主任（签字）： 年

3、 月日手柄图二维图三维图技术要求：1. 材料ABS2塑件外表光滑，无注塑缺陷;3.脱模斜度30 14中批量生产5.未注圆角R1 R2第1章塑料成型工艺性分析1.1塑件分析该塑件为手柄，所用材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯），无颜色要求，该塑 件是日用品，承受外力的几率较大，如冲击载荷，振动，摩擦等情况比较多；塑件的工 作温度是室温，这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度,分解温度的要求降，这样，就必须考虑生产成本和低;作为一种日用品，生产批量应该是大批大量生产 模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。图1-1-2塑件三维图技术要求：1. 材料ABS2塑件外表光滑，无注塑缺陷;3.脱模斜度

4、30 14中批量生产5.未注圆角R1 R21.2性能分析(1) 使用性能ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化 学药 品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性 好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、 热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种 用途极广的热塑性工程塑料。(2) 成型性能1无定形料,流动性中等,吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长 时间 预热干燥80-90C, 3小时.2宜取高料温，高模温，但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较 高的 塑件，模温

5、宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-803.如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者 改变入水位等方法。表1-1 ABS性能分析密度cm比体积吸水率 kPo公式 4-4-3式中：max注射机额定注射压力Po注射成型时所用的注射压力k安全系数，常取k=左边 =130MPa 右边=XX 60 = 75-84MPa 满足要求 模具厚度的校核模具厚度指模板闭合后达到规定锁模力时 ,动模板与定模板之间的距离模具厚度H应满足：HminW H Hmax 对于所选注射机 式中 Hmin = 300mm, Hmax = 450mm 而模具厚度为 H = 35+40+75+35

6、+133 = 318mm满足要求。第5章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。 浇 注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两类。普通浇注系统由主流 道。分流道.浇口.冷料穴四部分组成。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑 料熔体平稳而顺利的充模，压实，保压。主流道的设计主流道是浇注系统中从喷嘴与模具相接触部位开始，到分流道为止的塑料熔 体的流动通道，属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具中的过渡阶段。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度和压力的 塑料熔体冷热交换的反复接触，属于易损件，对材料的要求高，因而模具

7、的主流道 部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式-浇口套根据所选的注射机（SX-ZY-50型号选择喷嘴的直径为 R贲嘴=6mm,贝U主流道进口端直径R进=6+1=7mm。喷嘴球面半径=i8mm,则主流道进口端凹下的球roD 进 2Ltg 面半径&=20mm,凹下深度为4mm,3，则主流道大端直径D=2主流道衬套及定位圈的固定形式如下图图5 - 1主流道衬套冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道末端分型面的动模一侧，熔体流程较长的多级分流道多腔 模具，各级分流道末端都应设置冷料井。冷料穴的作用是补给熔体流动的前锋冷 料，避免冷料进入型腔对塑件造成不利影响。有时，对于型腔最后充满处，为避 免形成强度不良的

8、熔接缝，也在型腔之外相应处设置冷料井，使熔接缝产生在塑 件之外。它一般开设在主流道对面的动模板上， 其标称直径与主流道大端直径相 同或略大一些，深度约为直径的倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的料流通道，是塑料熔体由主流道流入型腔的过渡 段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配 的作用。在设计分流道时应注意：以最短的路程、最小的热量压力损失，将熔体 快速顺利地输入型腔；材料必须能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口同时 地向型腔进料；从节省塑料材料的角度考虑，流道横截面积应尽可能小；考虑到 节省材料与冷却条件，分流道的表

9、面积/体积比应尽可能小。ri1 T图5-3分流道（1）分流道截面形状分流道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状，以及所加工塑料的种类、 流程长度和模具结构等。分流道断面积过小，会降低单位时间内输送的塑料量， 并使填充时间延长，塑料常出现缺料、波纹等缺陷。分流道断面积过大，不仅积 存空气增多，塑件容易产生气泡，而且增大塑料耗量，延长冷却时间。常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形，矩形和半圆形等1）从流道效率来考虑流道截面周长越大，则熔料和模具接触面积越大，热量的散失也就越大；另一方 面，流道截面积越大，则压力下降越小。可以用流道的截面面积和其周长来衡量 其截面形状的优异，圆形截面的效率最

10、高，虽然正方形截面效率也最高，其次是 梯形截面。2）从经济性考虑圆形截面要以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出，这种加工的工艺性不佳，且模具闭合后难以精确保证两半圆对准，尤其不适合于一模多腔的模具中。 而U形截面的分流道，其流道效率虽低于圆形截面的分流道的效率，但它易于 加工，经济性较好，且塑料熔体的热量散失及流动阻力不大。 因此本模具分流道 的截面形状选择U形截面。（2）流道截面尺寸分流道截面尺寸应根据素件的成型体积、 壁厚、形状，所用塑料的工艺性能， 注塑速度以及分流道的长度等因素来确定。根据经验对 ABS分流道的推荐值为 mm，本模具选择分流道的尺寸为8mm。（3）分流道表面粗糙度

11、分流道的表面粗糙度不宜太小，以防将冷料带入型腔，一般要求&值为6 m即 可。这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力，减少流速，并于中心熔体之间有一 定的速度差，以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热。浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调 节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状.尺寸.位置对塑件的质量产生很大的影响。 类型及位置的确定由于塑件是一对称的回转体，从顶端中心进料可使熔体由厚断面流入薄断面， 能 保持浇口至型腔的流程一致，有利于排除型腔中的空气，且能避免引起熔体断裂 的现象。 浇口形式1）直接浇口：适合各种塑料成型，尤其加工热敏性及

12、高黏度材料，成型高质量 的大型或深腔壳体、箱型塑件。只适用于单型腔模具，去除浇口较困难。2）侧浇口：侧浇口又称边缘浇口，广泛用于两板式多型腔模具以及断面尺寸较 小的塑件，它一般开设在分型面上，从型腔外侧面进料。3）点浇口：点浇口又称橄榄浇口或菱形浇口， 是一种截面尺寸特小的圆形浇口。 常用于中小型塑件的一模多腔模具，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕 迹的塑件。4）潜伏式浇口：又称隧道式浇口、剪切浇口，其形式是由点浇口演变而来。 经过对各种浇口的对比，本模具选用点浇口。如图 5-3图5-4交口形式及尺寸浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔和分流道的长度相等，形状及截面尺寸相同 各个

13、浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。第6章成型零件的设计及力学计算在本设计中成型模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件 零件就是球柄外壁的型腔和筋板处型芯及中间深孔处型芯。成型零件的结构设计型腔采用整体式，用机械加工方法易于成型，结构简单，牢固不易变形。塑件无拼接缝痕迹，适用于简单形状的塑件成型零件工作尺寸计算目前，成型零部件工作尺寸计算使用两种方法，即平均值法和公差带法。与制品成型尺寸的公差等级有关的成型零件工作尺寸的公差，如表6-1所示表6-2成型零件工作尺寸的公差带制品尺寸的公差 等级成型零件工作尺寸的公差带型腔内表面和高度型芯外表面和高度中心距IT10-IT12H7h7IT1

14、3-IT14H9h9TzIT15-IT16H11h115IT17H12h12所以，制品尺寸的公差等级为IT 12,则成型零件的工作尺寸的公差带有：型腔内表面和高度为H 7。成型零件工作尺寸的计算图6-2成型零件工作尺寸1）型腔1径向尺寸（如图4-1）Dm 48 48 0.65%3 4 0.35 = mm经圆整后，Dm =2）型腔1高度Hm 13.5 13.5 0.65%2 3 0.35 = 13.35mm经圆整后，Hm =3）中心距Lm 108 108 .65% =i08.70mm按表4-2选定型腔有关尺寸的公差后Dm 80.0535mm.18Hm 2 350 mmLm 108.70 0.02

15、mm其中中心距的公差查表4-35将有关尺寸标注在型腔图中。表6-3孔间距公差孔间距/mm制造公差/mm80802202203604）型腔2径向尺寸（如图4-5）1111I1Ud/Ln图4-5型腔2工作尺寸计算Dm 48 48 0.65%3 4 0.30 =mmHm 71 71 0.65% 2 3(0.3 0.03) = mmLm 108 108 0.65%108.70mm按表4-2选定型腔有关尺寸的公差后Dm 48.090030mmHm 71.250.035mmLm 108.70 0.020mm成型零件的强度及支撑板厚度计算型腔侧壁厚度该型腔侧壁厚，因其直接为定模板，可按整体式圆形型腔，参考文

16、献1公式7-48prhp型腔内压力.MPa,般为20-50MPar型腔内半径，为50mmh型腔深度，为100mmq型腔材料的许用压力为160MPaH型腔外壁高度为74mm50 20 100 厂S6160 100考虑到导柱的长度和安装尺寸，预定的80mm显然满足上述尺寸，完全可以满 足强度和刚度条件第7章导模架的确定和标准件的选用标准模架的分类塑料注射模标准模架共有两种，即 GB/1990塑料注射模中小型模架和 GB/ 1990塑料注射模大型模架。两种标准模架的区别主要在于适合范围。中小型标准模架的模板尺寸B L 500mm 9mm,而大型标准模架的模板尺寸为630mm 630mm B L 12

17、50mm 2000mm 。中小型标准模架的结构形式和模架的选择中小型标准模架可分为基本类型 A1型-A4型和派生类型P1型-P9型。他们的基 本结构及特点用途详见参考文献1P104-105o本模具是有两个分型面的三板式模 具选用龙记模架中简化型细水口系统中的 2030模架。A板（动模板）厚选为 40mm，B 板（定模板）厚选为 90mm。定模板尺寸的设计计算定模板尺寸的决定主要有以下几种因素：1. 根据型腔的大小以及布置方案，画出型腔的视图2. 根据冷却系统的设计，将冷却管道加画在型腔的周围3. 根据浇注系统的设计，将分流道、冷料穴以及主流道大端尺寸画在型腔上。4. 根据所选模架的类型将导柱、

18、导套布置在合适的位置上。5. 把定距拉板上的销钉加画在型腔上。型腔的布置设计要求为一模两腔，即一次成型两个件。采用如图 3-2所示的塑件摆放方式。 在定模板上加冷却水道和浇注系统根据冷却系统的设计， 在定模板上有直径为 8 的四条冷却水道， 具体的布置方案 如图 7-2 所示。在考虑冷却水道之间的距离时只需考虑到两个方面，一方面能够 对塑件起到充足的冷却作用， 另一方面能够不和在定模扳上设计好的其它部分发 生干涉，如图 7-2。根据浇注系统的设计，在定模板上有分流道、分流道冷料穴 和主流道大端尺寸，具体的布置也在图 7-2上。 在定模板上加导柱和定位销由于模架选择为标准模架， 因此对于导柱的位

19、置可有设计手册基本确定， 其具体 尺寸见图 4-2，此距离不影响其他结构，同时也分布在模扳的边缘能够起到良好 的导向和支撑的作用。由于导柱涉及到相接触的两个模板之间的孔配合， 因此六个孔之间的孔间距必须 有一定的公差要求， 根据模具设计基本规范， 选择精度要求为 7 级精度。 而根据 定距拉板可确定销钉的位置及尺寸，其与定模板的配合为 H7/m6 。动模板尺寸的设计计算 动模板尺寸的决定主要有以下几种因素： 1根据型腔的大小以及布置方案，画出型腔的视图 2根据冷却系统的设计，将冷却管道加画在型腔的周围 3根据所选模架的类型将导柱、导套布置在合适的位置上。 型腔的布置由于定模板和动模板需要合模，

20、 应此在定模板上的型腔和在动模板上的型腔 需要有公差配合， 这样保证合模的密封性。 因此动模型腔布置与定模上型腔布置 大同小异，见图 7-3。在动模板上加冷却水道根据冷却的设计，在动模板上有 8条直径为 8 的冷却水道，具体位置见图 7-3。同样在考虑尺寸时考虑两个因素，一个是能够保证冷却效果，另一个就是 不影响模板上已有的其他的结构。具体尺寸在图 4-3 已经标出。 在动模板上加导柱和复位杆同定模扳相同， 由于要考虑到上下两个模扳之间的配合和紧密合模， 因此导 柱的位置尺寸也有公差， 选择公差等级为 7 级精度，复位杆的位置不能与冷却水 道发生干涉，它与动模板间的配合为 H7/m6 。注塑机

21、的校核注射机的锁模力校核。锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。 当高压的塑件熔体在 充满模具型腔时会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。 因此，注射机的锁模力必 须大于该模的胀型力，即F koAp型式中p型一型腔的平均压力ABS塑料的型腔平均压力为35MPako 锁模力安全系数，一般取 ko =，这取 1.2。F 注射机额定锁模力( KN ) 本注射机的额定锁模力为 3500KNA 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积2A (3.14 242 30 10) 2 = 4217.28 mm则 kAP型=1.2 4217.28 10 6m2 35 106Pa =177.125KN 35o0

22、KN . 所以和安全。注塑机开模行程校核：H H1 H2 a (5 : 10)mm SH ：注射机的模板开模行程 (mm)，H1 :制品推出距离 (mm)，H2 ：包括流道凝料在内的塑件高度 (mm)，a ：取出浇注系统凝料必需的长度 (mm)。S：注射机允许的最大行程XS ZY 500 型号的注射机的最大开模行程 S=500mm.H 240 137 80 10 467mm 所以是绝对安全的。第 8章 导向机构的设计注射模导向与定位机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件之 间的准确配合和可靠的分开， 以避免模内各零件发生碰撞和干涉， 并确保塑件的 形状和尺寸精度。本模具一共使用了 3

23、 个导向机构，导向机构一使用了 4 个安装在定模固定板上的 带头导柱来导向定位定模固定板和定模板， 以保证定模固定板和定模板的准确配合和可靠分开，从而取出其中的凝料。带头导柱采用硬度HRC50的T8淬火钢，表面粗糙度为：。压簧使用45钢。导向机构二使用4个安装在动模板上的带头导柱来导向定位定模板和动模板。它也是使用硬度HRC50的T8淬火钢，表面粗糙度在Ra0.8 m。如图8-1所示图8-1导向机构二导向机构三使用4个安装在推板上的有肩导柱和导套来导向定位推板和推管固定板。导柱导套均使用硬度 HRC50的 T8淬火钢，表面粗糙度在Ra0.8 m。 如图8-2所示。1rJ图8-2导向机构三第 9

24、章 脱模机构的设计一次推出脱模机构是在开模后塑件在推出零件作用下， 通过一次推出动作将 制品脱卸出模具的机构。 它一般包括推杆推出脱模机构、 推管推出脱模机构、 推 板推出脱模机构、 推块推出脱模机构、 利用成型零件推出脱模机构、 多元件联合 退出脱模机构、 压缩空气推出脱模机构等等， 这类推出机构最常见， 应用也最广 泛。本模具经过分析决定选用推管推出脱模机构， 它的优点是推出受力均匀， 脱模可 靠，但过薄的推管容易损坏。（1）推管的形状 推管是一种空心推杆， 它的形状有直通式和阶梯形两种， 前者适用于短推管， 后 者可增大推管的刚度，适用于长推管。本模具选用结构简单的直通式推管。（2）推管

25、的尺寸和固定形式推管的尺寸是根据塑件被推管推出部分形状大小来确定的，为了便于制造， 推管壁厚一般不小于 1.5mm推管的固定形式如图9-1所示，为最常用的推管固定形式，可用于各种带台 肩形式的推管。图9-1推管的固定形式（3）设计推管脱模的注意事项：1）推出制品的厚度（推管厚度），一般不小于1.5mm 02）推出材料多用T8、T10等碳素工具钢制造，采用淬火，淬火硬度在 50-55HRC 以上，最小淬硬长度要大于与型腔配合长度加上推出距离。3）当脱模快时，制品易被挤缩，其咼度尺寸难以保证。4） 推管的内径与型芯配合，一般取间隙配合，大直径推管取F8/h7设计，小直径推管取F7/h6设计。推管外

26、径与凹模孔间隙配合。直径大时取 H8/ f8设计， 小时取H 8/ f 7设计。推管与型芯的配合长度为推出行程加 3-5mm，推管与模板 的配合长度为推管外径的倍，非配合部分的孔径均要比配合处增大，配合处的表 面粗糙度在Ra0-8 m以下。推出机构的导向推管一般安装在推板与推板固定板之间。脱模机构工作时，由推板将注射机 的顶出力传递给推管，为保证传力平稳，防止推管变形或折断，推板应处于被导 向状态。推板的导向通常利用推板导柱、导套实现，如图 3-8所示。图中导柱不 仅取导向作用还兼起支撑作用，以减少中间垫块的弯曲变形。推出机构的复位为了进行下一循环的成型，推出脱模机构在完成塑件的推出动作后必须

27、回到 初始位置。常用的复位机构有弹簧复位和复位杆复位两种。弹簧复位不可靠，不及复位杆复位效果好，本模具选用复位杆复位，复位杆一般为4根，对称布置在 推出板的四周，复位杆的材料、热处理条件及表面粗糙度与推管相同，如图9-2所示。图9-2复位杆第10章 温度调节系统的设计冷却系统的设计模具成型过程中模具温度会直接影响到塑料熔体的冲模、定型、成型周期和塑件质量。当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件 翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。 而设置冷却装置的目的，主要是防止 塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期及提高塑件质量。冷却水路通过调节冷却 水流量和流速来控制模温。模具冷

28、却系统的设计原则（1）冷却系统的布置应先于脱模机构，这是为了保证足够的空间来布置冷却回 路。（2）浇口处加强冷却，普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近温度最高， 距离浇口越远温度越低，因此浇口附近加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧 使经过了热交换的温水同过即可。（3）冷却水孔至型腔表面为等距离，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面 各处最好有相同的距离。（4）降低入水与出水的温度差，如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具 的温度分布均匀， 如果制品冷却速度不一样， 就容易造成制品变形， 特别是对流 动距离很长的大型制品，塑料越流越低。（5）冷却水孔的排列方式，对于收缩率达的非金属材料，应

29、沿其收缩方向设置 冷却水道，这样既可使制品冷却又可抑制塑料收缩， 防止塑料变形， 对于薄壁或 扁平塑件，水道应在制品的上下两侧，等距离，等数量开放，一定要使塑料冷却 均匀。（6）水孔管路应畅通无阻。（7）水管接头的位置应尽可能放置在不影响操作的一侧。（8）水道的开设应该便于加工和清理，冷却水道要易于机械加工，便于清理。型腔的冷却形式 型腔的冷却形式有直流式、直流循环式、循环式、喷流式、用导热性好的合金间 接冷却、喷流循环式、压缩空气冷却和用导热性好的合金直接冷却等。 型腔采用往复式冷却分三层，加工简单，经济性好，还能达到冷却的效果。由于 型芯在塑件的内部，没有与动、定模板接触，不用单独设置冷却水道。第 11 章 模具总体结构由以上设计步骤，综合得设计的模具机构如下：1 疋位圈2 疋模板3 导套4导套5 推板6 导柱7 型芯固疋板8型芯9动模垫板10型芯11推管12垫块13前顶板14后顶板15固定板16动模底板17内六角螺钉 18销钉19内六角螺钉 20销钉21 内六角螺钉 22 销钉23推杆24销钉25内六角螺钉 26 拉料杆27内六角螺钉 28 内六角螺钉 2