滑轮课程设计

1、湖南科技大学塑料模具课程设计说明书 设计题目 滑 轮 塑 料 模 具 设 计 机电工程 学院 材料成型及控制工程 专业 班级 （1）班 学号 1003040121 设计人 丁 垚 指导教师 伍 先 明 完成日期 2013 年 12 月 18 日目录1.塑件成型工艺性分析21.1塑件的分析21.2PA66材料的性能分析21.3 PA66的注射成型过程及工艺参数31.3.1注射成型过程31.3.2 注射工艺参数42.拟定模具结构形式和初选注射机42.1分型面的确定42.2型腔数量和排列方式的确定42.2.1 型腔数量42.2.2型腔排列形式的确定52.2.3模具结构的初步确定52.3 注射机型号的

2、确定52.3.1注射量的计算52.3.2 浇注系统凝料体积的初步计算62.3.3 选择注射机62.3.4 注射机的相关参数的校核73.浇注系统的设计83.1主浇道的设计83.1.1 主流道的凝料体积83.1.2 主流道当量半径83.2 分流道的设计93.2.1分流道的布置形式93.2.2分流道的长度93.2.3分流道的当量直径93.2.4分流道的截面形状93.2.5分流道的尺寸103.2.6分流道的表面粗糙度和脱模斜度103.3 浇口的设计103.3.1侧浇口尺寸的确定103.3.2侧浇口剪切速率的校核103.4校核主流道的剪切速率113.5选择推出方式114.成型零件工作尺寸计算135. 脱

3、模推出机构的设计156.选择模架与校核167.合模导向机构188.模具总装配图189.冷却系统的设计191塑件成型工艺性分析 1.1塑件的分析 （1）外形尺寸 该塑件壁厚3mm-4mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不长。塑件材料为热塑性材料，流动性好，适合注塑成型。(2)精度等级 未注公差的尺寸取公差MT3。(3)脱模斜度 PA66的成型性能良好，成型收缩率较小，其脱模斜度的取向根据内外形尺寸而定，取脱模斜度1 。1.2PA66材料的性能分析 PA66-尼龙66又称聚已二酰已二胺由己二酸和己二胺通过缩聚反应制的,为半透明或不透明乳白色结晶性聚合物，具有可塑性，密度1.1g/cm ，熔点252

4、，脆化温度-30，热分解温度大于350，连续耐热80-120平衡吸水率2.5%，能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、酯类等腐蚀，但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂，具有优良的耐磨性，自润滑性，机械强度高，但吸水性较大，因而，尺寸稳定性较差但结晶度高，故其刚性、耐热性都较好。 干燥处理：如果加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。然而，如果储存容器被打开，那么建议在85的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105，12小时的真空干燥。 熔化温度：260290。对玻璃添加剂的产品为275280。熔化温度应避免高于300 模具温度：选择80。模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理

5、特性。对于薄壁塑件，如果使用低于40的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持塑件的几何稳定性，需要进行退火处理。 注射压力：通常在7501250bar。1.3 PA66的注射成型过程及工艺参数1.3.1注射成型过程 （1）成型前的准备 对PA66的色泽、粒度和均匀度等进行检验且成型前须进行真空干燥（鼓风机、烘箱），干燥2h。 PA66的性能指标密度/kg.dm3 1.1 抗拉屈服强度b/MPa 89.5比体积/（dm3.kg-1） 0.91 拉伸弹性模量E/MPa 吸水率24h/% 抗弯强度w/MPa 126收缩率s/% 1.5 冲击韧度ak/(kJ.m-2） 6.5热变形温度t/

6、 82-121 硬度（HB) R100-118熔点t/ 250-265 体积电阻系数v/(.cm 4.2X10（2）注射过程 塑料在注射料筒内经过加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模、压实、 保压、 倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理 须进行调温处理 ，其方法为油、水、盐水，处理温度90-100，处理时间4h。 1.3.2 注射工艺参数 （1）注射机：螺杆式。 （2）料筒温度t/：245-350。 （3）模具温度t/：110-120。 （4）注射压力p/MPa：80-130。2.拟定模具结构形式和初选注射机2.1分型面的确定 通过对塑件结构的形式的

7、分析，分型面选择如下。2.2型腔数量和排列方式的确定2.2.1 型腔数量 由于该塑件精度不高，尺寸较小，故可采用一模多腔的结构形式，则本设计初步定为一模二腔。2.2.2型腔排列形式的确定 由于该塑件形状较简单，质量较小，生产量大且塑件有侧凹，故采用对称排列一模二腔，这样模具结构较小，制造方便。型腔布置如下图： 2.2.3模具结构的初步确定 有分析可知，该塑件有侧凹故模具采用侧抽芯一模二腔的注射模具结构，根据塑件结构形状推出机构初选为推件板推出或推杆推出方式，浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口且开在分型面上，因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需添加型芯固定板、推

8、件板，故确定采用带推件板单分型面注射模。 2.3 注射机型号的确定2.3.1注射量的计算 通过Pro/E建模分析得塑件质量属性知： 塑件体积：V塑=33.057cm 塑件质量：M塑= V塑=33.057x1.1=36.36g 注： 可根据塑料模具设计指导表9-6取1.1g/cm2.3.2 浇注系统凝料体积的初步计算 根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来计算，由于本次采用的浇道简单且较浅，因此，浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故V总=浇注系统的凝料+2 塑件体积。 V总=1.3 nV塑=1.3x2x33.057=85.95cm2.3.3 选择注射机由式可得 V公=V总/0.8=107.

9、435cm 根据计算，初步选择表13-1公称注射量为125cm，注射机型号为XS-ZY-125 注射技术要求理论注射量/cm3 125 拉杆空间/mm 260x360螺杆直径/mm 42 移模行程/mm 300注射压力 /MPa 150 最大模具厚度/mm 300塑化能力/(g/s) 16.8 最小模具厚度/mm 200锁模力/kn 100 模具定位孔直径/mm 100喷嘴口直径/mm 4 喷嘴球直径/mm 12 2.3.4 注射机的相关参数的校核（1）注射压力校核 查表13-2 PA66所需注射压力为80-130MPa这里取Po=100MPa，改注射机公称注射压力P公=150MPa注射压力安

10、全系数K1=1.25-1.4，此处取K1=1.3. 则 K1 x Po=1.3x100=130MPaP公 故此，注射机压力合格。（2）锁模力校核 件在分型面上的投影面积 A塑=（R-r）=（12 - 6）=339.3m 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影A浇的数值，可以按照多型腔模具的统计分析来确定， A 浇是每个塑件在分型面上的投影面积A 塑的0.2-0.5倍，由于本设计的流道简单，分流道相对较短，因此，凝料投影面积可以适当取小些。 此处 A浇=0.2 A塑=0.2 x 339.3=67.86mm 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积 则 A 总 = n

11、（A 塑+A 浇）=2(A 塑+0.2A 塑)=813.32 mm 模具型腔内的胀型力F 胀 则 F 胀=A 总x P 模=814.32x35=28.5Kn 注：P模 是型腔的平均计算压力值，通常取注射压力的20%-40%，大致范围25MPa-40MPa，由于PA66属中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故P模取35MPa。 由表13-1可知，改注射机的公称合模力F锁=90Kn，合模力安全系数K2=1.1-1.2这里取K2=1.2。 则 K2 x F胀=1.2 x F胀=1.2x28.5=34F锁 所以， 注射机锁模力满足要求。3. 浇注系统的设计 3.1主浇道的设计 由于主浇道与高温塑料熔体及注

12、射机喷嘴反复接触，因此，采用可拆卸换的浇口套 主流道尺寸 如下： 主流道的长度 一般由模具结构确定，对小型模具L应小于60mm, 则本次初选50mm.主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）mm=4.5mm主流道大端直径 D=d+L主tana=8mm主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+（1-2）mm=12+2=14mm球面的配合高度 h=3mm3.1.1 主流道的凝料体积 V主=L主（R主+r主+R主r主）/3 =50（4+2.25+4x2.25）x 3.14/3 =1573.3 mm3.1.2 主流道当量半径 Rn=(R主/2+r主/2)/2 =(2.25+4)/2 =3.1

13、25mm3.1.3主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件课选购，主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，故以便于拆卸更换，则分开来设计。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度50HRC-55HRC.如下图。定位圈的结构由总装配图来确定。 3.2 分流道的设计3.2.1分流道的布置形式 为了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，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。3.2.2分流道的长度 根两个型腔的结构设计，分流道长度适中40mm，3.2.3分流道的当量直径 流过分流道的

14、塑料质量 m=V塑=33.057x1.1=36.3g200g 但该塑件壁厚3mm-4mm之间，按图2-4的经验曲线查得D=3.2,再根据单向分流道长度16mm由图2-5查得修正系数f l=1.01,则分流道直径经修正后为： D=Dfl=3.323mm 3.2.4分流道的截面形状本设计采用梯形截面，其加工工艺好， 塑料的热量损失和流动阻力均不大。3.2.5分流道的尺寸 由经验值b=4-12mm，流动性好的材料可小到2mm。 则 b取3mm h=2b/3=2mm r=1-3此处取r=13.2.6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，一般取Ra1.25m-2.5m即可，此处取

15、1.6m。另外脱模斜度一般在5-10之间，由上式得脱模斜度为10.3，脱模斜度足够。 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，采用一模二腔注射为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工。3.3.1侧浇口尺寸的确定（1） 计算侧浇口的深度 根据表2-6，可得侧浇口的深度h计算公式为： h=nt=0.6x3=1.8mm2 注：t是塑件壁厚，这里t=3mm; n是塑料成型系数PA66取0.6（2） 计算侧浇口的宽度 根据表2-6，可得侧浇口的宽度B的计算公式为 mm 注;A为凹模的内表面积（约等于塑件的外表面积）（3） 计算侧浇口的

16、长度 根据表2-6，可取侧浇口的长度L浇=0.75mm。3.3.2侧浇口剪切速率的校核（1） 确定注射时间：查表2-3，可取t=1.6s.（2） 计算浇口的体积流量：q浇=V塑/t=33.057/1.6=17.36cms（3） 计算浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得： 则， 剪切速率合格。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（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道体的剪切速率。1） 计算主流道的体积流量 q 主=（V 主+ V 分+nV塑）/t =(1.573+6+2x33.057)/1.6 =39.472) 计算主流道的

17、剪切速率 主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 之间，所以，主流道的剪切速率合格。 3.5选择推出方式 该塑件为簿壁塑件，综合各个因素，选定为推杆推出机构，如下图。4、成型零件工作尺寸计算 成形零部件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔间距尺寸、孔或凸台制某成形表面的距离尺寸等。该塑件的工作尺寸有型腔，型芯。它的工作尺寸均按平均法计算。查表塑料模设计手册表 1-4 塑料pa66的平均收缩率为1.5% 塑件的总误差是由塑件的成形误差、塑料收缩率波动引起的塑件尺寸误差、模具成形零件的制造误差、模具成形零件的最大磨损量和模具安装配合间隙的变化

18、而引起的塑件尺寸误差的总合。一般情况下，塑料收缩率波动和成形零件的制造公差是影响塑件尺寸和精度的主要原应。对于大型塑件，其塑料收缩率对塑件的尺寸公差影响最大，应稳定成形工艺条件，并选择波动较小的塑料来减小塑件的成形误差；对于中小型塑件，成形零件的制造误差对塑件的尺寸影响最大，应提高模具精度等级来减小成形误差。通过分析该塑件，模具的制造公差和塑料的收缩率是主要影响因素。根据该制件尺寸公差要求，模具的制造公差取z=/4。在计算过程中，塑件尺寸与模具成型零件尺寸都有相关的规定，详细内容如下：1.凹模径向尺寸的计算mm相应的塑件制造公差mm=g； 式中，是塑件的平均收缩率，查表PA66的平均收缩率为1

19、.5%，所以平均收缩率 =1.5% 2.凹模深度尺寸的计算 由于塑件高度的最大尺寸和塑件底部凸缘的基本尺寸未注公差，且均属于B类尺寸，所以按MT5级进行计算，则 = 3. 型芯径向尺寸的计算 4. 型芯高度尺寸的计算 =g 5.型芯中心距尺寸的计算 =40.0155. 脱模推出机构的设计本塑件结构简单，可采用推件板推出，推杆推出、或推件板加推杆的综合方式退出。根据脱模力计算来决定。 5.1 脱模力的计算 （1）主型芯脱模力。由=r/t可判断为薄壁矩形塑件，根据公式可得 5.2 推出方式的确定 1）采用推杆推出 （1）推出面积。设6mm的圆推杆设置4根，那么推出面积为 （2）推杆推出应力。根据资

20、料取许用应力通过上述计算，采用推杆推出合格。 6.选择模架与校核 因为要考虑该副模具采用推杆推出方式及导柱、导套的布置形式等因素，根据表7-1可确定选用带推件板的直浇口A型模架。6.1 各模板尺寸的确定（1） A板尺寸。 A板是定模型腔板，塑件高度为14mm，考虑到模板上还要开设斜滑块，还需流出足够的距离，故A板厚度取50mm。(2)B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架标准板厚取25mm。(3)C板（垫板）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510)mm =(16+15+13+510)mm=4954mm，初步选定C为50mm 经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记为：C1515-5

21、02550GB/T12555-2006。其他尺寸按标准标注，如图6-1所示。 图6-1 A型模架结构尺寸6.2 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。（1）模具平面尺寸200mm150mm235mm235mm，校核合格。（2）模具高度尺寸225mm，200mm225mm300mm,校核合格。（3）模具的开模行程S=H1+H2+(510) = 24mm160mm，校核合格。6.3模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。7.合模导向机构 合模导向机构是保证动、定模在合模时，正确的定位和导向的零件。合模导向机构主要有导

22、柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向。这次我选用导柱导向。 导柱应具有硬而耐磨且不易折断的特点，硬度为50-55HRC。导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8m,导向部分的表面粗糙度为Ra=0.4m。 导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合，导柱的导向部分常采用H7/f7的间隙配合。 带肩导套用H7/m6的过度配合镶入模板，导套固定部分的粗糙度为Ra=0.8m,导向部分的粗糙度为Ra=0.4m。8. 模具总装配图 见装配图纸（A1）9. 冷却系统的设计 冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。计算时忽略模具因空气对流，辐射以及与注射机所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放

23、出的热量应等于冷却水所带走的热量。9.1 冷却介质 PS属于流动性中等的材料，其成型温度及模具温度分别为180和3265，热变形温度为6595。所以模具温度初步选择为40，用常温水对模具进行冷却。9.2 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 （1）塑料制品的体积 （2）塑件制品质量 （3）塑件壁厚为1.752mm，查看参考文献得。取注射时间，脱模时间，则注射周期：。由此得每小时注射次数N=240次。 （4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： 2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs 查看参考文献1表4-35直接可知PS的单位热流量Qs的值的范围在（280

24、350）kJ/kg之间，故可取： 3）计算冷却水的体积流量 设冷却水道 设冷却水道如水口的水温为，出水口的水温为，取水的密度，水的比热容。则根据公式可得： 4）确定冷却水路的直径d 时，查参考文献1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=6mm。 5)冷却水在管内的流速 合理 6）求冷却管壁与水交界面的膜转热系数 因为平均水温为23.5，查看参考文献1可得f=6.72,则有 7）计算冷却水通道的导热面积 8）计算模具冷却水管的总长度 9）冷却水路的根数x 设每条水路的长度为l=150,则冷却水路的根数为 由上述计算可以看出，将冷却水道开设在型芯上。结 束 语经过了一年对模具专业课程的学习，自己感觉收获颇多，领会了模具设计的要领，但经此次毕业设计，方觉自身知识欠缺太多，思维局限于书本，许多实际生产方面的知识