杨冠楠壳类零件的设计

1、-11 -塑料模具设计说明书设计题目：壳类零件专业:材料科学与工程班级:082 材料姓名:杨冠楠学号:150208204指导老师:孙德勤提交时间： 2011.12.9目录1任务说明书2、塑件的工艺分析2.1塑件的原料分析2.2塑件的分析2.3材料的成型性能3、塑件工艺参数的确定3.1初选注塑机3.2注塑机相关参数的校核4、成型零件的结构及计算4.1凹模的结构设计4.2凸模的结构设计5、浇注系统的设计5.1主流道的设计5.2分流道的设计5.3浇口的设计5.4冷料穴的设计及计算6、模具装配总图6030n1、任务书:设计题目：壳类零件塑件图：塑件技术要求：材料：ABS塑料生产批量：小批量塑件精度：I

2、T12 设计内容：进行相关计算和零部件设计。绘制注射模具装配图。绘制非标准模具零件图（至少画 2个零件图）。 编写设计说明书。指导教师:二、塑件的工艺性分析(一)、资料分析1. 塑件成型特性(1) 本次设计采用的材料为：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。ABS树脂是目前产量最大， 应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，

3、BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯(2) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的成型特性为：1. ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高 光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性 好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。2. ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转 速下

4、的轴承。ABS的耐蠕变性比 PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS 的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。3. ABS的热变形温度为 93118 C,制品经退火处理后还可提高10 C左右。ABS在-40 C时仍能表现出一定的韧性，可在 -40100 C的温度范围内使用。4.ABS同PS 样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。(3) 塑件的结构工艺性分析 从图纸上看，该塑件的外形为四方壳，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。 由于该塑件无侧孔和内凸，所以不用考虑侧向分型抽芯装置。 为使塑件顺利脱模，可在塑件内部处增设 1°2°

5、的拔模斜度。 综上所述，该塑件可采用注射成型加工。3. 塑件的生产批量该塑件的生产类型是小批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，采用多型腔、自动脱模模具，以便降低生产成本。4. 初选注射机(1)计算塑件体积和重量 V=3000.0 mn3塑件的质量计算：查有关手册，取 ABS的密度为P =1.05g/cm3,所以塑件的质量 为 M=V< P =3000X 1.05 g/cm 3=3150.00g。(2) 确定型腔数量由于塑件的内孔有尺寸精度要求，不宜采用太多型腔数目，决定采用一模两腔， 型腔平衡布置在型腔板两侧，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。(3)确定注射成型的工艺参数根

6、据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型 工艺参数，见下表：塑件的注射成型工艺参数工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度8090 r成型时间/s注射时间35时间2h保压时间15 30料筒温度/ r后段180 200冷却时间15 30中段210 230总周期40 70、八刖170 190螺杆转速/(r/mi n )30 60喷嘴温度/ r180190后处理方法红外线灯烘箱模具温度/ r60 80温度/ r70注射压力/MPa70 90时间/h24(4) 确定模具温度及冷却方式ABS为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下 应尽量可能降低模温，

7、以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑采用 适当的循环水冷却，成型模具温度控制在 6080C。(5) 确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，因此可计算出一次注射成型过 程所用塑料量为： W=2w+废料=2X 3150+3150X 20%=6930.00g根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑件品种、 塑件结构、生产批量及注射工 艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZY-300型螺杆式注射 机。记录下SZY-300型柱塞式注射机的主要技术参数，见下表：SZY-300 型柱塞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/cm33202注射压

8、力/MPa1503锁模力/kN15004动、定模模板最大安装尺寸/ (mnX mr)620x5205最大模具厚度/mm3556最小模具厚度/mm2857最大开模行程/mm3408喷嘴前端球面半径/mm129喷嘴孔直径/mm410定位圈直径/mm1252.2注射机相关参数的校核(1) 最大注射量的校核 实际要求注射量为162 cm推出机构校核各种型号注射剂推出机构的设置情况及推出距离等各不相同， 设计模具时，必 须了解注射剂推出杆的直径，推出形式，最大推出距离及双推中心杆距等，以确 保模具推出机构与注射机的推出机构相适应。 开模行程的校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注

9、射机的最 大开模距离，本模具为单分型面注射模具，SZY-300型螺杆式注射机的最大开模 行程与模厚无关，校核关系为S>H1+H2+(& 10)试中S-注射机的最大开模行程，查参考设计手册得XS-Z-60型柱塞式注射机的开模行程S=340mmH1-塑件脱模所需的推出距离，该塑件的脱模推出距离为H2- 塑件的高度(不包括浇注系统高度)，该塑件的高度为25mm 计算得,小于该注射机的最大注射量为 320 cm3的 80% (320 X 80%=256 crf3)。(2) 注射压力的校核 有上述查得资料知ABS所需的注射压力为60100mPa 取 K为 1.4，贝U 100X 1.4=1

10、40mPa<P公 (150mPa(3) 锁模力的校核塑件在分型面的投影面积：经计算 A塑=60*40- n *10*10=2086.00mm安装尺寸的校核本模具采用的型号为 A2020-30x70x80(GB/T12555-2006) 的标准模架，模具 的外形尺寸为300 mnX 300 mm模具闭合高度H=170mm查资料得SZY-300型注 射机动、定模模板最大安装尺寸为520 mmX 620mm允许模具的最小厚度Hmin=265mn最大厚度Hmax=355mm即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模 板最大安装尺寸，模具闭合高度满足Hminw H< HmaX的安装条件，故该模具

11、满足 SZY-300型螺杆式注射机的安装要求。浇注系统在分型面的投影面积：A浇是每个塑件在分型面上的投影面积 A塑的0.20.5倍。A浇=0.2A塑则总得投影面积为 A=N(A 塑+A浇)=N (A塑+0.2A塑)=4X 1.2A塑=4X 1.2 X 2086.00=10012.8mm模具型腔内的胀型力F胀，贝F 胀=A总 P模=10012.8 X 50=500.64KN注：P模是型腔的平均计算压力值。P模通常取注射压力的20%40%所以 大致范围在30Mpa60Mp，因为材质是ABS根据其黏度和制品的精度要求， 我 们选择P模为50MPA由表可知该注射机的公称锁模力为F锁=1600KN锁模力

12、安全系数为60mmH1+H2+(5 10)=60+25+10=95vS=340mmK2=1.11.2,这里选择 KX F 胀=1.2 X F 胀=1.2 X 500.64=600.77KNv F 锁，所以注射 机锁模力满足要求。三、成型零件的结构设计3.1凸模的结构设计。凸模是成型塑件内表面的成型零件。 通常是整体式和组合式两种类型。 这里采用整体式型芯。四、主要零部件的设计计算1. 成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为0.4%0.7%，故平均收缩率Scp= (0.4+0.7 ) %/2=0.5%根据塑件尺寸公差要求，模具类别模具零件名称塑件尺寸

13、计算公式工作尺寸型腔计算型腔的径向尺 寸60Lm5z =(1+ ?) l z-0.75 0z60.164040.45型腔的深度尺 寸25l m+5z =(1+ ? + ) HZ-0.5 0z24.03型芯计算型芯的径向尺 寸50Hm0-左=(1+ ?)l z+0.75 0_配50.423030.24型芯的高度尺 寸20hm 0 盘=(1+ ?) hz+ (1/2-1/3 0 盘18.56制造公差取S z =1/4 ，成型零件尺寸计算见下表2. 模具型腔壁厚的确定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 具的凹模采用的是整体嵌入式，因此采用经验数据法查表9-26，依

14、据短边长度b=60mn查参考手册得该型腔侧壁厚厚度 S为30mn和型腔底板厚度T为8.7mm3. 推出机构的设计采用推管推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推管的布置空间足够，所以 无须用繁琐的计算方法确定推管的尺寸大小，可以根据经验选取 d=4 mm的国际 推管，注意保证推出距离略大于型芯的突出长度 23mm即推出距离大于17 mm4. 标准模架的确定综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、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，查 表 8-7 选取标准模板的尺寸为 300x300mmx30mm 选用： A30x30-30x70x80

15、(GB/T12555-2006)。五、浇注系统的设计浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的外观要求较高，以及一模两腔的布置、ABS对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用分便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内浇注系统的设计如图所示。(1)主流道和定位圈的设计主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞， 故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图;SZY-300型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径SR。=12mm喷嘴孔直径d=4mm定位圈直径为125mm为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免 溢料，主流道与喷嘴的关系为：SR=SR +(12),d=d 0 +0.5。因此，取主流道球 面半径SR=14mm取标准值)，主流道的小端直径 d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为2° 4°定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得SZY-300型柱塞式注射机的定位圈直径为125 mm 一般定位圈高出定模座板表面 510 mm.(2)计算侧浇口的宽度，根据侧浇口宽度公式B=z'A可得。b=eA =0.95mm3030 1.0mm式中，n为塑料成型