南工程盒形带侧向抽芯塑件设计

1、南京工程学院高等教育自学考试专接本课程设计说明书(论文)作 者： 学 号： 对接学校（院系）： 专 业： 数控加工与模具设计 题 目： 盒形带侧向抽芯塑件设计 指导者： 成 绩： 二0一四年十一月 南京塑料模设计 注射模设计盒形带侧向抽芯塑件设计零件名称：盒形塑件生产批量：中批量生产材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）制造零件图：如下图一 第一章 塑件的工艺分析1.1塑料的力学物理化学性能能、成型工艺性能 该塑件形状比较简单，为一不封闭的空心，盒形体，需设置抽芯机构和型芯，尺寸较大，壁厚均匀。另外，塑件的原材料是ABS，这是一种微黄、无味、无毒、外观似聚乙烯的塑料，但比聚乙烯更透明更轻

2、。密度反为1.021.05g/cm3 。它不吸水，光泽好易着色。屈服强度，抗拉，抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗斜曲疲劳强度。ABS熔点为164170，耐热性好，能在100以上温度下进行消毒灭菌。其高频绝缘性能好，因不吸水，绝缘性能不受温度的影响，但在氧、热、光的作用下极易解聚，老化，所以必顺加入防老化剂。成型收缩范围大，易发生缩孔，凹痕及变形，热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷动回路，成型的适宜模温为80左右，不可低于50，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。塑料的流动性较好，在工艺上宜采用高温高压注射方法，降

3、低内应力，改善透明度。在模具设计和制造方面，要尽可能减小晓注系统的料流阻力，脱模斜度要适宜，推出机构施力要均衡平稳，模具型腔表面粗糙度要小，注意，排气等。1.2塑件尺寸精度（表面粗糙度） 根据我国目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依据SJ137278塑料制件公差数值标准确定，查塑料成型工艺与模具设计表3-1和表3-2取一般精度MT3。 根据塑件外观要求和批量生产的需要,塑件的表面粗糙度取Ra0.63um。1.3塑件形状，计算塑件体积质量 因本塑件外形为空心，长方体，因此易用长方体的体积公式求得其实际体积。 由零件图的标注尺寸和长方体体积公式可得： 长×宽×高=80

4、5;50×30=120000mm3120cm3长1×宽1×高1=76×48×28=97888mm3102.1cm3V=120-102.1=17.9cm310圆体积R2×2=52×20.157cm3V=17.9-0.15717.743cm3塑料的密度为1.03g/ cm3，因此可得塑件的质量m，即 m =V=17.743×1.0318.275g1.4确定塑料注射工艺参数 根据塑料成型工艺与模具设计表4-1查得，ABS的注射工艺参数如下： 注射机类型：螺杆式喷嘴 形式 直通式 温度（） 190200 前段 200220

5、料筒温度（） 中段 220240 后段 190200模具温度（） 6085注射压力（MPa） 85120保压力（MPa） 5080注射时间（S） 35保压时间（S） 1530冷却时间（S） 1530成型周期（S） 4070第二章 确定塑件在注射模中的位置2.1确定型腔数量 根据生产批量和零件分析并考虑，成型时模具受力均衡等因素，决定采用一模一腔。2.2选择分型面选择分型面对一般应遵循以下几项基本原则： （1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 （2）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 （3）保证塑件的精度要求 （4）满足塑件的外观质量要求 （5）便于模具加工制造 （6）对成型面积的影响 （7）

6、对排气效果的影响 （8）对侧向抽芯的影响由于本塑件需设置侧向抽芯，为保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利，应以侧向凹孔作为抽芯方向；此外，据本塑件图分析可知，本模具需设置一个分型面。2.5确定主流道 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。 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，压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较强，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更损的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如下8A、T10A等，热处理要求谇火5357HRC。主流道衬套应设

7、置在模具的对称中心位置上，并尽可是能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。 据本模具的特点，其主流道设计如下： d=注射机喷嘴直径+（0.51）= 4+0.8 = 4.8mmSR=喷嘴球面半径+（12） =12+1.5 =13.5mmh=4mm=40L=60mm2 O2D=d+2tan 4o2 =4.8+2×60×tan =9mm 2.6确定分流道 在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道未端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。 由于此塑件采用圆形截面分流，圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取。 2.7浇口的确定 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔

8、的通道。除直接浇口外，它是浇注系统中截面积最小的部分，但动是浇过系统的关键部分。 常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮幅浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口和护耳浇口。 根据本塑件的特点，选用点浇口，这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能较大地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表现粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯 、聚丙烯等表现粘度随剪切速率变化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变形及形状非常复杂的塑料。查塑料成型工艺与模具设计图6.20可知点浇口外形如图：2

9、.8冷料穴的设计 冷料穴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11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。 由于本模具系用直接即可满足要求，因此不再设置冷料穴。2.9计算一次所需的注射量，根据注射量初选注射机型号由经验公式可得 一次所需的注射量V1 =1.3×塑件体积V =1.3×17.743 =23.07cm3 注射机额定注射量=（1.52）×塑件所需注射量 =（1.52）×17.743 =26.6135.49cm3 采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸、塑料品种、生产批量及注射工艺参数等因素，

10、参考设计手册初步选用注射机为XS-ZY-125。记录下XS-ZY-125型螺杆式注射机的主要技术参数。序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量1252注射压力1203锁模力9004动、定模板最大安装尺寸428×4585最大模具厚度3006最小模具厚度2007最大开模行程3008最大成型面积3209注射行程11510螺杆转速29、43、56、69、83。2.10模架的选定 综合塑件采用一模两腔平衡布置型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，选定模架为标准模架:A22525A60B50C80。模架B×L×H为：300mm

11、5;250mm×255mm。第三章 主要零部件的设计计算3.1型芯、型腔结构的确定3.1.1模具的型腔采用整体式 整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。由于该塑件尺寸较小，且形状简单，型腔加工容易实现，故采用整体式结构。3.1.2模具的型芯采用组合镶嵌式 型芯采用组合镶嵌式，可节省贵重模具钢，减少加工量，便于机加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气。成型塑件的内壁的大型芯和小型芯组合装在动模板上。3.2计算成型零件的工作尺寸 按照中华人民共和国电子工业部颁发的塑料制件精度等级和尺寸公差标准，取4级精度所对应的尺寸偏差为该塑件相对应的

12、偏差Smax+Smin2塑料的平均收缩率S = ×100%0.3+0.82= ×100%=0.55%(1)、型腔径向尺寸，根据公式(模具的制造公差按MT3选) 即： 同理： (2)、型腔深度尺寸，根据公式 即： (3)、型芯径向尺寸，根据公式 即： 同理： (4)、型芯高度尺寸，根据公式 即： 3.3确定导向机构 根据生产的需要和精度的要求，选用有肩导柱，如图二（a），这种结构是导柱与导套相配合，导套固定孔直径与导柱固途孔直径相等，两孔可同时加工，确保同轴度的要求。材料选用20钢经渗碳谇火处理，硬功夫度为5055HRC，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8um，导向部分表面粗

13、糙度Ra为0.80.4um。数量设置4个，采用等直径对称布置，设置在动横一侧。导柱固定端与模板之间采用H7/m6过渡配合，导柱的导向部分采用H7/f7间隙配合。 导套选用带头导套，如图二（b），且装配时两个相互配合，共设置8个。这种导套精度较高，导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工。导套的材料选用铜合金耐磨材料制造，硬度低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度为Ra0.8um。导套用推板和型腔板上下挤压的形式固定，选用H7/m6配合镶入模板。（a）（b）图二3.4确定推出机构形式与结构及复位机构 根据生产的需要，本模具选用机动推出机构，它是利用进射机的

14、开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。 推出机构的设计原则如下： （1）推出机构应尽量设计在动模一侧 （2）保证塑件不因推出而变形损坏 （3）机构简单动作可靠 （4）良好的塑件外观 （5）合模时的正确复位 由本塑件的外形特点及符合推出机构设计原则的要求，本模具选用推件板推出机构，它是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整个周边端面上进行推出，优点是作用面积大，推出力大而均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹。 本模具选用的是推件板推出机构，由于推杆端面与推件板接触，可 以起到复位杆的作用，故在推件板推出机构中，不再另行设置复位杆。3.5确定侧抽芯机构形式与结构，计算抽芯力

15、，计算斜导柱直径总长。 根据生产需要选用机动侧向分型与抽芯机构，这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯无需手工操作，生产率高。据本塑件四面有扎的特点，选用斜导柱侧向分型与抽芯机构，设置四个斜导柱，四个滑块。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑，动作安全可靠，加工制造方便。斜导柱工作端的端部设计成锥台形，材料选用T8碳素工具钢，热处理要求硬度HRC55，表面粗糙度Ra0.8um，斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。 斜导柱的倾斜角又取200即可满足要求，由此可得抽芯力Fc，查塑料成型工艺与模具设计式5-59可得，C周长=2R=37.68 mm=0.03768 m侧抽芯高度h=12 m

16、m =0.012 m包紧力k=1.2×107pa u=0.18FC=0.03768×0.012×1.2×107(0.18×cos20-sin20)=0.938KN 根据斜导柱倾斜角又和抽芯力Fc的取值，查塑料成型工艺与模具设计表5-20得最大斜曲力Fw=1.0KN 由本塑件的外形可知与抽芯矩S对应的开横距H正好与侧型芯的长度相等为36mm，而Hw=(1/2)H=18mm，由以上关系，再查塑料成型工艺与模具设计表5-21得斜导柱的直径d为10mm。由本塑件图可知斜导柱水平段长=型腔板厚度+定模板厚度-（23）mm抽芯距SSin斜段长=L工作+（5

17、10）mm3Sin15而L工作= = =12mmL总长度=d2/2tg+h/cos+/2 tg+s/sin+10=15/2 tg15+40/cos15+10/2 tg15+12+10=73.26+12=85 mm h=模座厚度+凹模厚度 =20+20 =40 mmL总1=7.5×0.2679+40/0.965+5×0.268+12+0 =73 mm3.6加热、冷却装置的位置、形式 当注射成型工艺要求模具温度在80以上时，模具中必须设置加热装置，模具加热的方法很多，可用热水、热油、蒸汽和电加热等。 据本模具的特点，注射塑料之前对模具进行喷灯加热即可满足要求。 本塑件的材料为A

18、BS，共粘度低，流动性好，因为成型工艺要求模温都不太离，所以可选用常温水对模具进行冷却。 冷却系统的设计原则如下： （1）冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大 （2）冷却水道至型腔表面距离庆尽量相符 （3）浇口处加强冷却 （4）冷却水道出，入口温差应尽量小 （5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生深接痕，降低塑件强度，冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为10mm左右（不小于8mm）；冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。 由本模具的装配图可知，设置两个冷地装置即可满足要求。其一，由键长水嘴流入到水套里，由于

19、键隔水板的阻挡，水流绕零件一同进行冷却；其二，由型腔导板的长水嘴流入绕塑件上端进行冷却。3.7确定嵌件的安放、固定形式 由于此塑件是通过斜导柱抽芯机构完成的抽芯，所以无需设置嵌件即可满足要求。3.8确定排气槽形状、尺寸 当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑体上形成气泡，接缝，表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。 本模具属中型模具，模具的型腔简

20、单，可利用推杆，活动型芯以及固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间障为0.030.05mm。3.9模具成型零件壁厚的确定 如果是利用计算公式的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根据书中的经验值来取的。 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的型芯采用的是镶嵌式，因此采用经验数据法，依据短边长度b=60mm查参考手册得该型腔侧壁厚厚度S为35mm和型腔底板厚度T为25mm。 成型零件材料选择,为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀性，良好的稳定性和良好的导热性。必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小。可以采用CrWMn，

21、经过淬火加低温回火，硬度可以达到HRC55。第四章 注射机的校核 4.1最大注射量的校核 根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大清高射量（额定注射量）的80%，由此有：Nm1+m280%mm注射机允许的最大注射量（g或cm3）；n型腔数量；m1单个塑件的质量或体积（g或cm3）m2浇注系统所需塑料质量或体积（g或cm3）由以往计算可知n=1cm3nm1+m280%=cm3所以，m =125cm3 而所选注射机XSZY125的额定注射量为125 cm3，因此符合要求。4.2锁模力的校核 注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现

22、象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：（nA1+A2）PFn型腔数量；A1单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）；A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2）；P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）其大小一般是注射压力的80%；F注射机的额定锁模力。由塑件图的尺寸可计算A1=长×宽=80×50=4000mm2由于A2与A1重合，所以不再计算由塑料成型工艺与模具设计表4-1查得所选注射机的注射压力f=120MPa注射机的额定锁模力F=900KN所以由以上计算可知，1×4000×120&#

23、215;80%×1/1000=384KNF=900KN因此所选注射机的锁模力符合要求。4.3模具厚度的校核 由生产经验和型腔结构可知，模具厚度取257mm即可满足使用要求。 由塑料成型工艺与模具设计表4-1查得所选注射机的模具厚度为300200mm，因此所设计的模具厚度符合要求。4.4模具与注射机安装部分相关尺寸校核该模具的外形尺寸为:, XS-ZY-125型注射机模板最大安装尺寸为敞开式,故能满足模具的安装要求。由于XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为,最大厚度,即模具闭合高度满足的安装条件.所以, XS-ZY-250型注射机满足模具安装要求. (1)模具开模行程校核 经查资料注射机XS-