模具设计指导书

吉林建筑大学《高分子材料成型模具》课程设计指导书专业：高分子材料与工程2024年12月高分子材料成型模具课程设计指导书设计步骤及内容：1.注射模设计1.1设计意义及选题背景注射模课程设计在高分子材料专业学生学习《高分子材料成型模具》等课程的相关知识后进行模具设计。是培养学生动手设计和实践能力的重要环节，除要求学生具有相关的理论知识外，要求学生能熟练利用相关的技术资料、设计手册及国家标准，对相应的塑料制品进行理论计算及模具结构设计，为以后的设计、实践及从事相关工作打下良好基础1.2分析原材料工艺特性和成型性能模具设计所要加工的塑料制品零件为圆环形管座。例：选材为PP，其主要工艺特性为：PP料是结晶型高聚物具有优良的性能。有较好的强度和抗冲击性能。PP是目前综合性能最好的管材材料之一。PP原料主要性能指标见表l项目指标参考标准密度0.9∥cm3ISOll83拉伸强度26MPaIS0527-2弹性模量800MPaIS0527／1A熔体流动速率(MFR)≤0.3g／min230℃／2.16kgISO1l33线膨胀系数1.5×10-4l／KDIN53752热传导率0.2lW／m·℃DIN52615熔点140℃IS03146其具有以下成型性能：（1）结晶料，吸湿性小，易发生熔体破裂，长期与热金属接触易分解。（2）流动性好，但收缩范围和收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。（3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成形温度。料温低，方向性明显，低温高压时尤其明显。模具温度低于50℃时，塑件不光泽，易产生熔接不良、流痕，90℃以上易发生翘曲变形。（4）塑件壁厚须均匀，避免缺口、尖角，以防应力集中1.3分析制品的生产纲领(即生产批量)考虑到生产时间、辅助时间、制件的生产率和精度等因素，确定塑料制品为大批量生产,产品精度要求较低。1.4初选注射机依塑件外形尺寸、投影面积、最大注射量等选择，本次设计只选卧式注射机。1.4.1初定型腔数量：为了提高产品的生产率和保证产品的质量，并根据生产批量、成型时模具受力均衡等因素，本次模具设计采用一模一腔、一模多腔（二腔、四腔）。1.4.2初定注射机：P55（4－2式）或总注射量为20－80%最大注射量、最大销模力、精度、经济性等。浇注系统凝料量Vj按一次注射量的10%预估。1.5选择模具的结构类型1.5.1模腔数量本次模具设计采用一模一腔、一模多腔（二腔、四腔）1.5.2分型面选择按分型面的形状分：平面曲面阶梯面等、本次设计由于零件的形状尺寸简单，故采用一次平面分型。说明：例：选在塑件的大端型腔在动模板中。1.5.3合模导向方式保证动模和定模准确对合、定位和定向作用，依产量精度等选择导柱类型：例：因为塑件的精度要求一般，所以选择A型导柱，并与导套配用的合模导向方式，以便在磨损后，通过更换，导套继续保持导向精度。1.5.4浇注系统类型浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到模腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰，表面光洁和尺寸精度的塑件。浇注系统的平衡：平衡式和非平衡式。采用平衡式浇口形式：例：为了能方便地调整冲模时的剪切速率和浇口封闭时间，所以采用普通浇口，浇口形式选择轮辐式。1.5.5制品脱模方法类型：推杆推管推板脱模机构：例：由于本次的塑料制件结构简单，对模具没有很大的粘附力，为保证塑件平稳脱出，故采用推杆脱模机构。主要由顶杆、复位杆、推板和推板固定板组成。1.5.6排气注射模设计采用分型面排气的方式。1.5.7温度调节根据塑料的品种、塑件的结构形状、尺寸、生产率及成型工艺对模具的要求来确定对模具进行加热或冷却。因素：形状、批量、容量等例：因为本次塑料制品为大批量生产，多腔应设置冷却系统，采用循环水冷却方式布置冷却管道。1.6选择模架1.6.1选择模架（画草图）标准模架：根据塑件的外形尺寸和投影面积，查《模具设计与制造简明手册》《实用模具技术手册》注射模体组合推荐尺寸，确定模架及其零部件的尺寸如表1所示：序号名称长×宽×厚(mm)材料数量1定模座板200×250×2545#l2定模板200×200×2545#13动模座板200×250×2545#14动模板200×200×5845#l5推板200×125×1645#16推板固定板200×125×12.545#l7支撑板200×200×3245#l8垫块200×35×8045#2画草图：1.6.2选择确定注射机根据塑件的外形尺寸和投影面积，注射模体组合推荐尺寸，例：初选注射机为：XS-ZY-125。具体参数查表即可得到。1.7模具零部件设计1.7.1浇注系统设计(流道、浇口、浇口套、定位环)根据书（P55）；查得：画主流道图例：主流道部分尺寸：d=5mm，R=15mm，h=3mm，a=3°，L=57mm，D=8mm。根据教材，查得分流道的相关数据：例：流道的截面形状为半圆形，较常用，流道效率为0．153D：0．153×8≈1．224，流动阻力较大，脱模性好，加工性好。浇口：选择轮辐浇口，它的特点是盘形浇口和侧浇口的改进，易于去除凝料，且省料，但塑件强度稍低。浇口套：例：查得I型浇口套尺寸：φ20×60。定位环：根据注塑机的选择选定位环的大小，例：初选定位环大径φ100mm。1.7.2型腔零部件设计(型腔、型芯计算)计算确定精度等级：根据教科书第三章P6页查得：标注公差尺寸采用标准为4（5）级精度(GB/T14486-2008塑料尺寸公差标准)，对于未标注公差尺寸采用标准中的4级精度。具体公差尺寸见下图所示：1凹模相关尺寸：（1）结构类型：整体式、组合式（2）径向尺寸、深度尺寸。2凸模相关尺寸：结构类型（2）径向尺寸、高度尺寸。例：设计材料为PP，Smax：3％，Smin=1％，所以取Sm=2％根据计算公式：（P85）1.7.3冷料穴及拉料杆设计（P103图7-22）冷料穴及拉料杆型式、特点、工作过程：冷料穴设计不当，容易使塑件产生成型缺陷，如冷料穴失效，使料流前锋冷料进入模腔，则导致塑件出现冷疤和冷斑，例：选择带钩型头(z字型头)（倒锥形、环槽形）拉料杆的冷料穴。较常用的冷料穴，其底部做成钩形，塑件成型后，穴内冷料与拉料杆的钩头搭接在一起，拉料杆固定在推杆固定板上。开模时，拉料杆通过钩头拉住穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后随推出机构运动，将凝料与塑件一起推出动模。取件时须朝钩头的侧向稍许移动，即可将塑件与凝料一起取下。l.7.4顶出机构设计(顶杆或推板、复位杆)（手册）根据塑件的外形尺寸和投影面积查注射模模体组合推荐尺寸确定项杆和复位杆设计尺寸。顶杆材料T10A热处理HRC54—58顶杆尺寸d=φ6mm长度为：L=122mm复位杆材料：45#热处理HRC43-48复位杆尺寸：d=φlOmmL=155mm复位杆与动模板采用间隙配合H7／e7。1.7.5导柱、导套机构设计（手册）确定根据：塑件的外形尺寸和投影面积来确定导柱的数量及布置形式：选择类型：说明：原因、特点、位置（动定模）、配合关系、数量、材料、热处理：例：4个φ20导柱，4个导柱采用对称分布，具有较高的导向精度。并采用正装，导柱安放在动模侧。导柱：．材料20#热处理HRC56-60、导套：材料T10A热处理HRC50—55导柱与导套采用间隙配合H7/f7，导套与动模板采用过渡配合H7/k6，导柱与定模板采用过渡配合H7/k6。1.7.6冷却系统的校核：按简易计算校核确定成型周期计算方法：书、技术手册（水流动状态校核Ｒｅ）1.8注射机校核（注射工艺条件和参数）1.8.1最大注射量校核模具设计时，必须使得在一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量或质量之和在注射机额定注射量的80％以内。应为制件和浇注系统两部分容量或质量之和，即：m=nmn+mj≤0．8mgnVn+Vj≤0.8Vg应满足最大注射量校核条件。1.8.2注射压力校核根据教科书附录6热塑性塑料注射机型号和主要技术规格查得：XS-ZY-125的注射压力为119Mpa，由于塑料制件的形状尺寸较小，厚度较大，注射流程比较短，因此可取最大注射压力为注射机的注射压力：Pmax>P注：范围画流道图流动比计算：注射压力应滿足流动比查表得流动比小于100时所需注射压力位49MPa而注射机的注射压力为119MPa,故合乎要求。1.8.3锁模力校核（附录2）注射机注入的塑料熔体流经喷嘴、流道、浇口和型腔，将产生损耗，一般型腔内平均压力仅为注射压力P0的0.2～0.4，有阻力损耗，即：P=KP0例：根据教科书附录2热塑性塑料注射机型号和主要技术规格查得：XS—ZY一125的锁模力900KN、注射压力：P0=119MPa取P=0．25P0≈30MPaF≥P(nAz+Aj)锁模力滿足上式则满足锁模力校核条件。1.8.4安装部分尺寸校核（ｐ56）：模厚、长度、宽度及安装固定位置、定位环尺寸、喷嘴尺寸、)（附录2）模厚：注射机规定的模具最大与最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板间的最大与最小距离，因此所设计的模具的厚度应落在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内，否则将不可能获得规定的锁模力。例：XS-ZY-125注射机，模厚为200mm-300mm，在二者之间，则满足要求。模具长度与宽度：应位于拉杆之间且螺纹固定尺寸应合适定位环：直径、高度、配合（间隙配合）。模具主流道中心线与注射机喷嘴中心线重合。在注射机定模板设定位孔，例：125定位环的高度取8－10㎜。直径为100mm。喷嘴尺寸：浇口套的球面半径R应与注射机喷嘴球头半径相吻合或稍大1～2㎜。1.8.5开模行程校核注射机的开模行程是有限的，因此模具设计时必须进行注射机开模行程的校核。应滿足：Smax≥S（附录2）因设计为单分型面注射模，模具所需开模距离为（P57）S=H1+H2+(5～10)mmH1－脱摸顶出距离H2－塑件厚度最大行程与模具厚度无关则：S≥H1+H2+(5～10)mm<Smax=300mm例XS—ZY—125型注射机其Smax=300mm1.8.6顶出位置校核（附录2）顶杆直径顶出装置位置：中心或两侧推板长度应覆盖双顶杆中心距1.8.7顶出距离校核顶出距离滿足顶出要求：最大顶出距离>制件脱模所需顶出距离2．结束语设计后的体会