多孔塑料罩注塑模课程教学设计

1、Hefei Un iversity课程设计COUR SE PROJEC T题目注塑模课程设计课程:塑料成型工艺及模具设计系别: 班级: 姓名: 成绩:2016年 月 日塑件成型工艺性分析二、拟定模具的结构形式和初选注射机三、浇注系统的设计错误!未定义书签。15四、成型零件的结构设计及计算五、模架的确定错误!未定义书签。六、排气槽的设计17七、脱模推出机构的设计18八、冷却系统的设计14九、导向与定位结构的设计22十、模具的装配23结论19参考文献20多孔塑料罩注塑模课程设计、 塑件成型工艺性分析名称：塑料仪表盖，要求：大批量生产，精度： MT5塑件的质量要求不允许有裂纹和变形缺陷 脱模斜度30

2、 ； 未注圆角 R2-3,塑件材料为 LDPE冷冲U WK? IB4/10 os細 ±0,24审舟均布技术耍求：1. 熬件不允许有裂纹、变形缺陷;2. 脱B5斜度 30* -r：乳未注圆角ft2皿二知證f阳号材料尺寸库y41 .1"'FF :不1:M/ot3P卜：6050JO':'r413441RS3fc塑件的工艺性分析(1 )塑件的原材料分析如表 4所示。表4塑件的原材料分析塑料品结构使用化学性能成型种特性温度稳定性特点特点低密度支链小于较在成型聚 乙 烯型线型分80 C高，比较-60 C 时性能好，(LDPE)塑子机构的稳定。下仍具有熔体黏度料材

3、料热塑性塑较好的力小料学性能结论该塑料具有良好的工艺性能，适宜注射成型，成型前原料要干燥处理。(2)塑件尺寸精度和表面粗糙度分析每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度， 有点属于高精度,就按实际公差进行计算。（3） 塑件结构工艺性分析该塑件的厚度3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。（4） 低密度聚乙烯的成型性特点:1 ）成型性好，可用注射，挤出及吹塑等成型条件。2）熔体黏度小，流动性好，溢边值为 0.02mm ;流动性对压力敏感,宜用较高压力注射。3）质软易脱模，当塑件有浅凹（凸）时，可强行脱模。4）可能发生熔体破裂，与有机溶剂接触可发生开裂。5）冷却速度慢，必须充分

4、冷却，模具设计时应有冷却系统。6 ）吸湿性小，成型前可不干燥。二、拟定模具的结构形式和初选注射机1 .计算塑件的体积根据零件的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的体积为:Vi=24.39 cm3所以一次注射所需要的塑料总体积V=48.78cm32.计算塑件质量取 0.92 g/cm3查相关手册，LDPE的密度为 0.9160.930g/cm3塑件与浇注系统的总质量为M=44.88g3 .选用注射机根据塑件的形状，选择一模两件的模具结构，所以初选SZ150/630型塑料注射机，其各参数数据如下:主要技术参数项目参数值主要技术参数项目参数值额定注射量125最小模具厚170/cm3度/mm锁模力/

5、kN630模板最大行270程/mm注射压力120喷嘴前端球15/MPa面半径/mm最大注射面320喷嘴直径4积 /cm2/mm动，定模模320mm X定位圈直径25板最大安装尺寸320mm/mm最大模具厚300度/mm模具结构方案的确定1.分型面的选择通过对塑件结构的形式的分析,分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的低平面上，其位置如下图图2 分型面2.型腔数量的确定及型腔的排列该塑件采用一模两件成型，型腔布置在模具中间，有利用与浇注系统的二、浇注系统的设计3.1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，它将注射机喷嘴注射出 的熔体导入分流道或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，

6、以便熔体的流体 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体速 度和充模时间。【2】另外，由于其与高温塑料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。(1)主流道尺寸 主流道长度：小型模具L主应尽量小于 60mm，本次设计中初取50mm进行设计。主流道小端直径:d =注射机喷嘴尺寸 +( 0.51)mm(3+0.5 ) mm= 3.5 mm主流道大端直径:d ' =d+2L 主 tan a 专mm，式中 a =4 o主流道球面半径： SRo = 注射机喷嘴头半径 +（12 ） mm10+2 )mm= 12mm球面的配合高度： h=3mm2）主流道

7、的凝料体积V 主=n/3 XL 主( R2 主 + r 2 主+R 主 r 主)=3.14 / 3X50X(3.52+1.75 2+3.5 X1.75 ) mm=1121.9mm3= 1.12cm 33）主流道当量半径Rn= ( 1.75+3.5 ) / 2 = 2.625mm4）主流道浇口套的形式主流道衬套为标准间可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接 触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇 口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述的因素通常仍然将其分开来设 计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（ T8A 或者 T

8、10A ），热处理淬火表面硬度为5055HRC ，如图 31：浇口采用侧浇口。主流道设计如图：侧浇口和分流道如图: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量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小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2。2。由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度L 分取 35mm 。3）分流道的当量直径因为该塑件的质量m塑=pV塑=28.0gv200g，因此分流道当量直径为：D 分=0.2654 X （ m 塑）八？ X（L 分）八？=0.2654 X28

9、A ? X 35八？ =3.5mm4）分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U 形、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截 面，其加工工艺性好，且塑料融体的热量散失、流体阻力均不大。5）分流道截面尺寸设梯形的下底宽度为x，地面圆角的半径R=1mm ，并根据教材表 4-6 ，设置梯形的高 h=3.5 ，则该梯形的面积为：A 分= (x+x+2 X3.5tan8 o) h / 2=(x+3.5tan8 o) X3.5再根据该面积与当量直径为 3.5mm 的圆面积相等，得：(x+3.5tan8 o)X3.5=22分/ 4=3.14 X3.5 2/4

10、,32：（ 6）凝料体积 分流道长度 L 分=35 X2=70mm 。 分流道截面积 A 分 = (2.25+3.25) /2 X3.5=9.625mm 凝料体积 V 分=A 分 L 分=70 X9.625=673.75mm2 P.67cm7）校核剪切速率确定注射时间：查教材表4-8,可取t=1.6s 。 计算分流道体积流量：q 分=(V 分 +V 塑)/t=( 0.67+26.618) / 1.6=17.055 cm/s 可得剪切速率丫 分=3.3q 分/ (nR3分) =3.3 X17.055 X10 3/ 3.14 X(3.5/2) 3=3.34 X10 3 s -1该分流道的剪切速率处

11、于浇口主流道与分流道的最佳剪切速5X1025X103s- 1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。8）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，一边取Ra1.252.5 ym可，此处去 Ra1.6 ym，另外，其脱模斜度一般在5o10 o之间，这里去脱模斜度为 8o 。3.3 浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇 口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上， 从型腔的边缘进料。1）侧浇口尺寸的确定1 ）计算侧浇口的深度。根据教材表 4-10 ，可得侧浇口的深度

12、h 计算 公式为h=nt=0.6X3mm=1.8mm式中， t 为塑件壁厚， t=3mm ；n 为塑料成型系数，对于 HIPS ，其系数 n=0.6 ；在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，一边在今后试模时发现问题进行修复处理，并根据教材表4-9 中推荐的 HIPS 侧浇口的厚度为0.81.1mm ，故此处浇口深度 h 取 1.0mm 。2）计算侧浇口的宽度。根据教材表4-10 ，可得侧浇口的宽度 B 的计算公式：-30 = 2.18"2cmB=n XAa ?/ 30=0.6 X8729.985式中， n 是塑料成型系数， n=0.7 ； A 是凹模的内表面面积（约为塑件的外表面面

13、积）。3）计算侧浇口的长度。根据教材表4-10 ，可得次交口的长度 L 浇一边选用0.72.5mm ，这里去L浇=0.7mm。2）侧浇口剪切速率的校核1 ）计算浇口的当量半径。由面积相等可得nR2浇=Bh，由此矩形浇口的当量半径 R浇=（Bh/ n）A?。2 ）校核浇口的剪切速率确定注射时间：查教材表4-8，可取t=1.6s。计算浇口的体积流量：q浇=V塑/ t=26.618/ 1.6 =16.64cm3/s计算浇口的剪切速率：丫 浇 =3.3q 浇 / （nR3 浇）=3.3q 浇/ nX（Bh/ 冗）八3/2=3.3 X 1.664 X10A4 十3.14 十（2 X1.0 十3.14 ）

14、八3/25X10=3.44 X104s -1该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率3到5 X10A4之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。1 ）计算主流道的体积流量q 主 = / V 主 +V 分 +nV 塑 ) / t =(1.12+0.67+2 X26.618)/1.6=34.39cm3/s2）计算主流道的剪切速率丫 主=3.3q 主/(冗 R3 主)=3.3 X34.4 X103 £.14 十2.625 3=1.999 X103

15、s5 X10 2-1主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5 Xl03s - 1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。3.5 冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，起作用主要是收集熔体前锋的冷料， 防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。 本设计仅有主流道冷料穴。 由于 该塑件表面要求没有印痕， 采用脱模板推出塑件， 故采用与球头形拉料杆匹配的 冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。四、成型零件的结构设计及计算可按 MT5 级塑件由零件图分析可知， 决定型腔径向尺 寸的主 要有： 50mm 、60mm 、30mm, R2, 塑件上尺寸均无

16、特殊要求， 为自由尺寸 ,精度取公差值 ,分别是：6000.74 ， 5000.64， 300 0.5 等。凹模径向尺寸 :LMLS(1Scp)z xz 0分别代入得：60 10.02253/40.74 00.1960.795 00 .1950 10.02253/40.160.64 00.1649.645 00 .16轴向尺寸 ：H M H S (1Scp)'zx' 0代入得30 10.02252/ 3 0.5 00.1330.34500.13凸模径向尺寸：26 10.02253/4 0.5 00.1326.22500.13lM l s(1 Sep)x 0代入得 ：44 1 0

17、.02253/4 0.64 00.1645.4700.16轴向尺寸：hM hs(1 Scp) x代入得 ：27 1 0.02252/3 0.5 00.1327.9400.13式中 塑件的允许公差;Sep塑料的平均收缩率，取 Sep=0.6% ；&成型零件制造公差，取塑件公差的1/4 ；x修正系数，一般中小型塑件取为3/4 ；X'修正系数，一般精度较小型塑件取2/3 ；Ls塑件外型尺寸;HS 塑件高度基本尺寸；ls塑件内形基本尺寸；hs 塑件孔深基本尺寸五、模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为 105mm X251mm，又考虑吧凹模最

18、小壁厚，导柱、导套的布置等，参考指导书表 7-1 ，可确定选用 200x300 直浇口 B 型模架。2】5.1 各模板尺寸的确定 A版尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为30mm，凹模嵌件深度为 25mm ，又在模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故此A 版厚度取 50mm 。B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准板厚取40mm 。C板（垫板）尺寸。垫块 =推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510 ） mm=75 80mm，根据指导书表 7-4初步选定 C为80mm。经 过 上 述 尺 寸 的 计 算 ， 模 架 尺 寸 已 经 确 定 为 模 架B2030-50x35x80GB/

19、T12555-20065.2 模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。模具平面尺寸 250mm X300mm < 320mmX320mm拉杆间距）校核合格。模具高度尺寸 270mm ， 170mm<265mm<300mm模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。模具的开模行程 S=H1+H2+（ 5 10） mm= （ 40+40)mm=7580mm<300mm （开模行程），校核合格。六、排气槽的设计该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经塑件下方的台阶充满型腔，其配 合间隙可作为气体排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象。同时，底面 的气体会沿着推杆的配合间隙、分型面

20、和型芯与脱模之间的间隙向外排 出。 【2】七、脱模推出机构的设计7.1 推出方式的确定采用推杆的推出方式。7.2 脱模力的计算1）圆柱大型芯脱模力所以，此处视为薄壁圆筒因为入=r/t = 32.5/3 = 10.83 > 10,塑件，因此：F1=2 冗t ESLcos W( f tan W)/(1 u)K2+0.1A=2 X3.14 X3 X2.0 X103 >0.0065 X27.17 Xcos1 o X(0.5tan1 o)宁(1 0.32)X(1+0.5sin1ocos1 o)+0.1 X37.5 2 4903.282 N式中，F是脱模力；E是塑料的弹性模量；S是塑料成型的平

21、均收缩率t是塑件的壁厚；L是被包型芯的长度；卩是塑件的泊松比；W是脱模斜度;塑料与刚才之间的摩擦因素；r是型芯平均半径；A是塑件在与开模方向垂直的 平面上的投影面积，当塑件底部有通孔时， A视为零；K1是由入和W决定的无因次数，K1=2入2 （cos 2 W+2入cos W）,其中入的值与塑件的横截面形状和尺寸有关（K1下面将会出现）；K2是由f和W决定的无因次数，K2=1+fsin Wcos W。2）成型塑件内部圆筒型芯的脱模力计算因为X=r/t = 5/3 = 1.67 < 10，所以，此处视为厚壁圆筒塑件，同时,由于该塑件的内孔是通孔，所以，脱模时不存在真空压力，因此：F2=2 M

22、ESL(f tan W)/ (1+ u+K1 ) K2 =2 X3.14X5 X2.0 X103 >0.0065 >40 X(0.5-tan1 o)十1+0.32+2 X1.67 2 十(COS21O+2 X 1.67X1.67 Xcos1 o) X(1+0.5sin1 o cos1o)=3602.585 N3) 4-d2 小型芯脱模力F3=4x2 X3.14X5 X2.0 X103 X).0065 X3 X(0.5-tan1 o) -1+0.32+2 X0.67 2 *(cos21o +2 X0.67X0.67 Xcos1 o) X(1+0.5sin1 ocos1 o)=522.

23、702N所以 F=F1+F2+F3=9028.569N7.3 校核推出机构作用在塑件闪过的单位压应力1 )推出面积A1=冗/4 (D 2 -d2)= n4 X(752 -652)mm 2=1099 mm 2A2=冗/4 (D1 2 -d22)= n/4 X(18 2-12 2)mm 2=122.5 mm 2A=A1+A2=1221.5mm2 (2)推出应力=F/A=9028.6/1221.5=7.39 MPa < 10 MPa因此，抗压强度合格。八、冷却系统的设计设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机所散发的热量，按单位时间内的塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。【2

24、】8.1 冷却介质HI PS属于中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别为200 C和3265 °C。所以，模具温度初步定为40 °C,用常温水对模具进行冷却。8.2 冷却系统的简单计算1 ）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W塑料制品的体积V=V 主 +V 分+nV 塑=1.12+0.67+2X26.618= 55.026 cm 3 塑件制品的质量m = V p= 55.03 X1.O5= 57.78 g =0.0578 kg 塑件壁厚为3mm，可以查教材表4-34得，t冷=17.4s 。取注射时间t注=1.6s , t脱=6s 。) = 25s 。则注射周期t=t注+

25、t冷+t脱=（1.6+17.4+6由此得每小时注射次数为： N=3600/25= 144 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=144 X0.0578= 8.3232 kg/h2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs，查教材表4-35直接可知HI PS的单位热流量Qs的值得范围在（310350 ）kj/kg,故可以取Qs=320 kj/kg 。3）计算冷却水的体积流量 qv设冷却水道入水口的水温为0 2=23 °C。出水口的水温为0 1=25 °C,取水的密度p =1000kg/m3，水的比热容c =4.187 kj/(kg -C,贝U：qv=WQs/60

26、 pc( 01 02)=8.3232 X320 -60 X1000 X4.187 x(25-23) =0.0053 m 3/min(4)确定冷却水路直径 d当 qv=0.0053 m3/min 时，查教材表 4-30 可知，为了使冷却水处于湍流 状态，取模具冷却水孔的直径 d=0.008m 。5)冷却水在管内的流速 vv=4qv * 60 * n * d 2 =4 X 0.0053 * 60 * 3.14 * 0.008 2=1.76 m/s.>1.66m/s 因此合理。(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24 C,查教材表4-31可得f=6.75，则有:h=4.1

27、87f (pv)八0.8 / 0.2=4.187 X6.75 X(1000 X1.76)0.8*0.00892 =29308.9kj/(m 2h(7) 计算冷却水通道的导热总面积 AA=WQs/ (h 0 )=8.32 X320 -29308.9 X40-(23+25)/2 =0.0035 m 2(8) 计算模具所需冷却水管的总长度 LL=A/( nd)=0.0035 -3.14 -0.008= 139 mm(9) 冷却水路的根数 X设每根水路的长度i=120mm，则冷却水路的根数为:因此应根据X=L/ =139/120 1.16 根由上述计算可以看出， 一条冷却水道对于模具来说显然不适合，具

28、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。8.3 凹模嵌件和型芯冷却水道的设置型芯的冷却系统的计算与凹模冷却系统的计算方法基本上是一样的。设计 时，在大型芯的下部采用简单冷却流道式来设计，小型芯采用隔片式冷却水道。 凹模嵌件拟采用两条冷却水道进行冷却。冷却系统还要遵循:【4】1. 浇口处加强冷却。2. 冷却水孔到型腔表面的距离相等。3. 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。4. 冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。5. 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。6. 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接

29、处应保持密封，防止冷却水外泄九、导向与定位结构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。 按作用分为膜外定位和模内定位。 膜外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注 射机喷嘴精确定位； 而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。 锥面定位则 用于动、定模之间的精确定位。 本模具所成型的塑件比较简单， 模具定位精度要 求不高，因此可采用模架本身所带的定位结构。 【1 】十、模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的 质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间 的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具

30、。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具4】的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触 只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基 准分为两 种 情况， 一是以塑料 模中和 主要零件台 定 模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套 孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型 腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行 夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另 一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部 分 装配后 ， 必须与 分

31、模面有一 定的间 隙，其间隙 为0.05 0.15 毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形， 有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没 有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上 锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。模具的装配顺序1.确定装配基准；2.装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；3. 调整各零件组合后的累积尺寸误差， 如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80% ，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边；调整时4. 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模检查；5. 组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；6. 组装冷却和加热系统，保证管路畅