塑料滚轮注射模课程设计说明书

1、课程设计说明书 设计题目 塑料滚轮注射模系 别 机械工程学院专 业 班 08模具 5班姓 名 汪 朋 杰指导老师 周 细 枝湖北工业大学 二 0 一 一 年 03 月 21日课程设计说明书题 目 塑料滚轮注射模 系 别 机械工程学院专 业 模具设计与制造 姓 名 汪朋杰学 号 0841002524二 0 一 一 年 03 月 21 日课程设计任务书系姓名 汪 朋 杰题目 塑 料 滚 轮 注 射 模课程设计内容与要求:本课程设计的是内容是:让人们了解塑料模具的设计过程,加深对 模具成型工艺的认识,增强我人的实践经验,让我们能够正确的掌握和 运用所学知识,提高设计计算、制图和查阅有关资料的能力。初

2、部掌握模具设计与制造的各项能力。要求 :正确的绘制注射模具的三视图和模具的成型零件图, 正确的书写课程设计说明书,如右图所示是本次课程设计的产品图。课程设计开始日期 2011 年 03 月 01 日 指导教师 周细枝 课程设计完成日期 2011 年 03 月 21 日 前 言为检验我们对于塑料模具设计的学习效果和掌握的情况,加强对实 际应用中的能力,除了平时的一些考试、实验测试外,更重要的是把理 论和实际联系起来,即我们将努力认真的完成本次课程设计,我们的课 程设计题目为:塑料滚轮模具设计。本次课程设计课题来源于实际生产,具有广泛和实际应用,但是成 型难度相对也比较难,模具结构相对复杂,对我们

3、初学模具设计的学生 是一个很好的锻炼机会。它能加强对塑料模具成型原理的认识,同时加 强对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计虽然以塑料滚轮模具为主, 同时综合了塑料成型工艺分析, 模具结构分析,最后是模具的设计计算等一系列模具设计的所有过程。 能很好的达到学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设 计的一般方法、步骤,模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部 件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来,所谓学以 致用。 在设计中除使用传统方法外, 同时使用了 CAD 、 Pro/E、 UG 等软件。 本次课程设计得到了周细枝老师的关心指导。正是因为老师的悉心 指导和帮助,

4、我们才得以解决一个又一个难题,最后完成课程设计,在 此谨代表小组全体同学向老师表示感谢。由于实际经验和理论技术有限, 所以设计中难免有错误和不足之处, 希望各位老师和同学批评指正。目 录前言第一部分 塑件的材料分析 1第二部分 塑件成形工艺分析 2第三部分 注射机的选择 3第四部分 模具的结构分析与设计 5 第五部分 成型零件的设计 7第六部分 冷却系统与排气系统的设计 11第七部分 浇注系统的设计 12第八部分 成型设备的选择及校核 15第九部分 模具特点和工作原理 18第十部分 设计小结 20第十一部分 参考文献 20一、 塑件的材料分析聚酰胺纤维俗称尼龙(Nylon ,英文名称 Poly

5、amide (简称 PA ,是分 子主链上含有重复酰胺基团 NHCO的热塑性树脂总称。包括脂肪族 PA ,脂肪芳香族 PA 和芳香族 PA 。其中,脂肪族 PA 品种多,产量大, 应用广泛, 其命名由合成单体具体的碳原子数而定。 尼龙有优良的韧性、 自润滑性、耐磨性、耐化学性、气体透过性、及耐油性、无毒和容易着 色等优点, 所以尼龙在工业上得到广泛应用。 尼龙大多数为结晶性树脂, 当温度超过其熔点后,其熔体粘度较小,熔体流动性极好,应防止溢边 的发生。同时由于溶体冷凝速度快,应防止物料阻塞喷嘴、流道、浇口 等引起制品不足现象。 模具溢边值 0.03。尼龙的流长比为 150-200之间, 尼龙的

6、制品壁厚不底于 0.8mm 一般在 1-3.2mm 之间选择, 而且制品的收 缩与制品的壁厚有关,壁厚越厚收缩越大,溶体温度最低为 235度 . 。 注 射压力不超过 120MPA , 一般在 60-100MPA 范围内选取是满足大部分制 品的要求。注塑速度以快为益, 。尼龙成型工艺参数表项目 尼龙 66 玻纤增强尼龙 66 料筒温度 后部 240-285 290-300 中部 260-300 285-320 前部 260-300 285-320 喷嘴温度 260-280 280-285 模具温度 20- 90 80-85 注塑压力 MPA 60-200 60-200 螺杆转速 R/MIN 5

7、0-120 50-120二、塑件成形工艺分析2.1塑件的尺寸和精度分析该塑件的尺寸如下图所示 :该塑件无尺寸精度特殊要求, 所有尺寸均为自由尺寸, 按 MT5查取公差。 其主要尺寸公差要求如表所示: 2.2 塑件表面质量分析该塑件表面没有提出特殊要求,一般情况下外表面要求光洁,表面 粗糙度可以取到 0.8a R m =。没有特殊要求时,塑件内部表面粗糙度可 取 3.2a R m =。2.3 塑件表面质量分析该塑件表面没有提出特殊要求,一般情况下外表面要求光洁,表面 粗糙度可以取到 0.8a R m =。没有特殊要求时,塑件内部表面粗糙度可 取 3.2a R m =。 2.4塑件结构工艺性分析(

8、1壁厚分析:设计合理,壁厚相对均匀。(2圆角过渡:要从分型面位置、型芯、型腔结构来分析过渡圆角的设置。根据本塑件的壁厚,均采用圆角半径 R1mm 。(3 脱模斜度:为便于塑件从模腔中取出, 塑件的内外壁需要足够的脱模斜度。 外形尺寸以大端为基准, 斜度往小处取; 内形尺寸以小端 为基准,斜度往大处取。型芯脱模斜度为:0.7°,型腔脱模斜度 为 0.5° 2.5 生产实际考虑该塑件的生产类型应该是大批量生产,因此在设计模具时,要提要塑件 的生产效率,倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模的模具。三、 注射机的选择3.1计算塑件的体积根 据 制 件 的 三 维 模 型 , 利 用

9、三 维 软 件 直 接 求 得 塑 件 的 体 积 为 :V 1=7247mm3。 3.2计算所需的体积浇注系统凝 7267按 1:1取,故:V 2= V1=7247mm3塑件和浇注系统凝料总体积为(按一模十二腔算 :V= 12(V 1 +V2 =173928 mm3 =173.928 cm3 3.3选用注射机根据总体积 V= 173.928 mm3, 初步选取 XS-ZY-250型螺杆式注射成型机。XS-ZY-250型螺杆式注射成型机主要参数如下表所示 3.4.1注射量的校核公式是(0.8 0.85 W W 公 注式中 W 公 注射机的公称注射量, cm 3W 注 每模的塑料体积量, cm

10、3如前所述,塑件及浇注系统的总体积为 173.928 cm 3,远小于注射剂 的理论注射量 250cm 3,故满足要求。四、模具的结构分析与设计4.1确定型腔布局模具采用一模十二腔,布局如下图所示:4.2确定模具尺寸模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉;模具外表面尽量不要有突 出部分;模具外表面应光洁,加涂防锈油。1. 定模固定板(205mm ×245mm 、厚 60mm 定模固定板是模具与注射机连接固定的板,定模固定板上固定导柱 和定位圈, 材料为 45钢。 定位圈通过 4个 M6的内六角圆柱螺钉与其连 接。定模座板上的导柱与导柱孔采用 H7/k6配合,定模座板与拉料杆采 用 H7/

11、k6配合。2. 定模板(167.5×245mm 、厚 25mm 用于固定定模模仁(型腔镶块和导套。应该有一定的厚度,并有 足够的强度。一般用 45钢。其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6配合, 定模与定模模仁(型腔镶块采用 H7/m6配合。3. 动模板(167.5mm ×245mm 、厚 30mm 用于固定动模模仁(型芯镶块和导套。一般用 45钢。动模板应具 有较高的平行度和硬度。动模模仁(型芯镶块通过 4个沉头螺钉 M10固定在动模板上面。其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6配合,动模与 动模模仁(型芯镶块采用 H7/m6配合。4.推板(207.5mm ×9

12、3.5mm 、厚 18.75mm 推板上的推板导套孔与推板导套采用 H7/k6配合。 用 4个 M10的内 六角圆柱螺钉与推半固定板固定。材料为 45钢。5.推杆固定板(207.5mm ×93.5mm 、厚 15mm 材料为 45钢。其上的推板导套孔与推板导套采用 H7/f9配合。五 、 成型零件的设计5.1.1 成型零件的结构分析1. 型腔的设计(1定模模仁(型腔镶块型腔采用整体嵌入式结构。整体式型腔有较高的强度和刚度,在使 用中不易发生变形。本模具是一模十二腔,十二个型腔均做在一个模仁内,而不是分别 做十二个嵌入定模板,同时型腔里的底部有局部的镶嵌。(2定模模仁(型腔镶块的固定由

13、于定模模仁(型腔镶块比较大,而且厚度较厚,故采用螺钉连 接,这样做能够达到很好的紧固作用。2. 型芯的设计(1型芯本塑件考虑到排气效果,因此,型芯采用组合式。型芯均为圆形,但较小,因此采用台阶固定,销钉防转。如图所示: 2动模模仁(型芯镶块由于分型面取在塑件最大投影面积处,因此,动模部分也有型腔。 由于动模板厚度较厚, 因此动模模仁 (型芯镶块 既采用螺钉紧固。5.2脱模机构的设计5.2.1 推杆设计注射成型后的塑件制品及浇注系统的凝料从模具推出的装置称推出 机构。推出机构的设计要求:(1设计推出机构时应尽量使塑件设置在动模一侧。(2塑件在推出过程中不发生变形和损坏。(3推出机构应动作可靠。(

14、4不损坏塑件外观质量。(5合模时应使推出机构正确复位。本模具采用推杆推出,推杆推出是一种基本的、也是一种常用的塑 件推出方式。5.2.2塑件的顶出方案顶杆布置在包紧力较大的地方。布置在:角、加强筋、四周等。推 杆不能太靠边,距离边界 12mm 。尽量不要放在镶拼处。根据经验放置 12根。 推杆如图: 5.3合模定位和导向机构设计当采用标准模架时,因模架本身带有导向装置,一般情况下,设计 人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置,则须由设 计人员根据模具结构进行具体设计。5.3.1. 导向机构的总体设计(1 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位, 其中 心至模具边缘应

15、有足够的距离,以保证模具的强度,防止压入导柱和导 套后变形。(2该模具采用 4根导柱,其布置为等直径导柱对称布置。(3该模具导柱安装在定模座板上,导套有四个,都安排在动模板。(4在合模时,应保证导向零件首先接触,避免凸模先进入型腔,导致 模具损坏。(5动定模板采用合并加工时,可确保同轴度要求。5.3.2 导柱设计(1 本 模 具 采 用 的 导 柱 , 不 加 油 槽 , 如 图 所 示 。(2导柱的长度必须比凸模断面高度高出 6mm8mm。(3 为使导柱能顺利地进入导向孔, 导柱的端部常做成圆锥形或球形的 先到部分。(4 导柱的直径应根据模具尺寸来确定, 应保证具有足够的抗弯强度 (该 导柱

16、直径由标准模架可知为 12mm 。(5导柱的形式,导柱固定部分与模板按 H7/f7配合,导柱滑动部分按 H7/f7配合。(6导柱工作不分的表面粗糙度为 R a =0.4m 。(7 导柱应具有坚硬而耐磨的表面、 坚韧而不易折断的内芯。 多采用低 碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A 、 T10A 经淬火处理, 硬度为 50HRC 以上或 45钢经调质、表面淬火、低温回火,硬度为 50HRC 以上。本模具 采用 T8A 。5.4.3 导套设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合,用以确定动、定模的相对 位置,保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两 种:直导套(GB/T4169.2

17、-1984 、带头导套(GB/T4169.3-1984 。(1结构形式。采用带头导套和直导套,(2 导套的端面应倒圆角, 导柱孔最好做成通孔, 利于排除孔内剩余空 气。(3导套的滑动部分按 H7/f7配合,表面粗糙度为 0.4m 。带头导套 外径与动定模板一端采用 H7/k6配合;与流道推板一端采用 H7/n6配合 镶入模板。(4导套材料可用淬火钢或铜(青铜合金等耐磨材料制造,该模具中 采 用 T8A 。 导 套 如 图 所 示 :六 冷却系统与排气系统的设计6.1 冷却系统该塑件为大批量生产,应该尽量缩短成型周期,提高生产率。成型 时需要充分冷却,冷却要均匀。因此,该模具的凸模和凹模均开设冷

18、却 水道,采用冷却水进行循环冷却。为了使得模具冷却更快,而且制件不同部位冷却速度必须相等。 冷却水道直径按经验取 8mm ,水嘴采用外置型水嘴。冷却水道布置如下图 : 6.2 排气系统的设计当塑料熔体充填模具型腔时, 模具内除了型腔和浇注系统原有的空气 外, 还有塑料受热或凝固时产生的低分子挥发气体。 如果这引起气体不能 排除干净, 则有可能因填充时气体被压缩而引起塑件局部炭化烧焦, 或使 塑件形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成性缺陷。另 外气体的 存在还会产生反压力而降低充模速度,因此设计模具时必须考 虑型腔的排气问题。由于该模具的总体尺寸一般,属于中小型模具,可以利用推杆、

19、活动 型芯以及型芯端部与模板的配合间隙、分型面进行排气。其配合间隙为 0.030.05mm七、浇注系统的设计7.1 浇注系统设计原则(1了解塑料的成型性能;(2尽量避免或减少产生熔接痕;(3尽量采用较短的流程充满型腔;(4有利于型腔气体的排出;(5防止型芯变形和嵌件的位移;(6流动距离比和流动面积比的校对;。7.2 主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷射出的 熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形, 以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺 利拔出。7.2.1 主流道尺寸(1主流道小端直径 d主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 +0.5 1= 4 + 0.51

20、取 d = 5(mm 这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道 凝料能顺利脱出(2主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径 R ,应该大于注射机喷嘴球头半径的 2 3mm 。 反之, 两者不能很好的贴合 , 会让塑件熔体反喷 , 出现溢边致使脱模 困难 .SR = 注射机喷嘴球头半径 + 23SR = 18+ 23取 d = 20(mm (3主流道长度 L一般按模板厚度确定,但为了减小充模时压力降和减少物料损耗, 以短为好,小模具控制在 50之内。在出现过长流道时,可以将主流道衬 套挖出深凹坑,让喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构,取 L=43 (mm (4主流道大端直径D = d +

21、 2 Ltg(半锥角 :为 1° 2°,取 =2° 12 7.2.2 主流道衬套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求 较严,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式,即 浇口套。方案:用浇口套标准件,这样只需购买,但是主流道长度过大,在凝料脱模时会产生困难 . 其形式如下:7.3 分流道的设计本模具的流道布置形式采用平衡式。分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射 速率等因素有关。此外该模具是一模 12件, 型腔的数量较多 , 模具的结构复杂而紧凑, 所以采用平衡式,各个型腔的分流道的断面形状及大小、分流道长

22、度都 取作一致。 这样, 熔体就能以相同的成型压力和温度同事充满各个型腔, 使一模内成型出的各个塑件的尺寸及性能容易保持一致。7.4 浇口的设计潜伏式浇口一般是圆形的截面这种浇口的分流道位于模具的分型面 上,而浇口却在斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔休通过型腔的侧或推 杆的端部注入型腔,因而塑件的表面不会损伤,而且利于大批量的生产 了 , 所 以 本 模 具 采 用 了 这 个 浇 口 的 设 计 。 如 图 :八、成型设备的选择及校核8.1注射机的初选8.1.1计算塑件的体积根 据 制 件 的 三 维 模 型 , 利 用 三 维 软 件 直 接 求 得 塑 件 的 体 积 为 : V 1=74

23、27mm3。8.1.2计算所需的体积浇注系统凝料按 1:1取,故:V 2= V1=7427mm3塑件和浇注系统凝料总体积为 (按一模四腔算 :V= 12(V 1 +V2 =173376 mm 3 =173.376 cm38.1.3选用注射机根据总体积 V= 173376mm3,初步选取 XS-Z-250型螺杆式注射成型机。XS-Z-250型螺杆式注射成型机主要参数如下表所示 8.2.1注射量的校核公式是(0.8 0.85 W W 公 注式中 W 公 注射机的公称注射量, cm 3W 注 每模的塑料体积量, cm 3如前所述, 塑件及浇注系统的总体积为 173.376cm 3, 远小于注射剂的

24、理论注射量 250cm 3,故满足要求。 8.2.2 模具闭合高度的校核模具闭合高度的校核公式为:MIN MAX H H H <<闭由装配图可知模具的闭合高度 H 闭 =180mm, 而注射机的最大模具厚 度 MAX H =350mm,最小模具厚度 MIN H =250mm,满足安装要求。 8.2.3 模具安装部分的校核模具定位圈的直径 125mm 与注射机定位孔的直径 125相等,满足安装要 求。浇口套的球面半径 SR 1=SR+(12 mm=20mm,满足要求。 浇口套小端直径 R 1=R+(12 mm=8mm,满足要求。 8.2.4 模具开模行程的校核模具开模行程的校核公式为

25、:12a H H H H =+注 模 式中 H 模 模具的开模行程, mmH 注 注射机的移模行程，mm H1 制件的推出距离，mm H 2 包括流道凝料在内的制品的高度，mm a 取出凝料所需分开的距离，mm 代入数据得： H 模 = 10 + 20 + 76 = 106 H 注 = 350 ，满足要求。 8.2.5 锁模力的校核 锁 模 力 的 校 核 公 式 为 ： K ' p0 = 1.3 × 80 = 104 MPa pmax = 104 MPa F KApm 式中 F注射机的额定锁模力，kN A制件和流道在分型面上的投影面积之和，cm2 pm 型腔的平均压力，MP

26、a K安全系数，通常取 1.11.2 代入数据得： KAp m = 1.2 × 30 × 8.04 = 289.44 KN F = 1800KN 。满 足要求。 8.2.6 注射压力的校核 注射压力的校核公式为： pmax K ' p0 式中 pmax 注射机的额定注射压力，MPa p0 注射成型时的所需用的注射压力，MPa K ' 安全系数 代入数据得： K p 0 = 1.3 × 80 = 104 MPa 130 MPa 。满足要求。 综上所述： 选取 XS-ZY-250 型螺杆式注射成型机完全符合本模具的使用 综上所述： 要求 九、 模具特点和工作原理 9.1 模具的特点： 模具的特点： 该模具采用一模多腔结构，潜伏式的浇口在顶出时被切断并自行脱