塑料模課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書四底孔圓筒塑模設(shè)計(jì)說(shuō)明書.docx

課題名稱：四底孔圓筒形塑件注塑模設(shè)計(jì)姓名：xxx學(xué)號(hào)：xxx專業(yè)班級(jí)：材料成型及控制工程一班指導(dǎo)教師：xxx日期：2012.9目 錄第一部分 工藝分析31.1 塑件成型工藝性分析 31.2型腔數(shù)量的確定41.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定4第二部分 注射機(jī)的選擇42.1 分型面的確定42.2型腔數(shù)量和排位方式的確定52.3 注射量的計(jì)算52.4 選擇注射機(jī)52.5 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核6第三部分 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3.1.1 主流道設(shè)計(jì)7 3.1.2 分流道設(shè)計(jì)8 3.1.3 澆口的設(shè)計(jì)9 3.1.4 冷料穴的設(shè)計(jì)103.2 成型零件設(shè)計(jì)及計(jì)算10 3.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10 3.2.2成型零件鋼材的選用11 3.2.3 成型零件工作尺寸計(jì)算11 3.2.4成型零件壁厚計(jì)算123.3 脫模推出機(jī)構(gòu) 133.4模架的確定 133.5 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)13參考文獻(xiàn)14第一部分工藝分析1.1塑件成型工藝性分析1）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析該塑件是一帶底孔圓筒形塑件，如圖1.1所示。塑件的壁厚均勻，塑件整體厚度均為3mm。塑件為旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，而且塑件質(zhì)量相對(duì)較小，材料為玻纖增強(qiáng)pa6，該種塑料流動(dòng)性中等。從技術(shù)要求上講，該塑件無(wú)比較苛刻的要求，故成型性能好，可以注射成型。圖1.1 塑件圖2）成形材料性能分析由塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4.1可知，表1.1玻纖增強(qiáng)pa6成形性能注射成型機(jī)類型螺桿式密度（g/cm）1.15計(jì)算收縮率（%）0.4-0.6螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）20-40預(yù)熱溫度（）70-90料筒溫度（）后段200-210成型時(shí)間（s）注射時(shí)間（s）2-5中段230-250保壓時(shí)間（s）15-40前段220-240冷卻時(shí)間（s）20-40噴嘴溫度（）200-210成型總周期（s）40-90模具溫度（）80-120注射壓力（mpa）90-130保壓壓力（mpa）30-501.2 型腔數(shù)量的確定 該塑件精度要求不高，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又是中等批量生產(chǎn)，沒(méi)有側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，考慮到模具制造費(fèi)用及模具尺寸，初定為一模兩腔的模具形式。1.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面分析可知，本模具采用一模兩腔的模具形式。推出機(jī)構(gòu)可采用推塊推出或推桿推出。推塊推出結(jié)構(gòu)可靠，頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但塑件上有圓弧過(guò)渡，推塊制造困難；推桿推出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件上留下頂出痕跡，但塑件頂部裝配后使用時(shí)并不影響外觀。從以上分析得出：該塑件采用推桿推出機(jī)構(gòu)。流道采用平衡式，且分流道開(kāi)在定模上。澆口采用側(cè)澆口，型腔采用整體式。定模不需要設(shè)置分型面，動(dòng)模部分需要一塊型芯固定板和支承板。因此可確定模具形式采用標(biāo)準(zhǔn)a2形模架。該模具為雙分型面模具。第二部分 注射機(jī)的選擇2.1 分型面位置的確定通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)該選在端蓋截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如圖2.1所示。圖2.1分型面的選擇2.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定(1) 型腔數(shù)量的確定:由于該塑件的精度要求不高，塑件尺寸較小，且為大批量生產(chǎn)可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。（2）型腔排列方式的確定：由于該模具選擇的是一模兩腔，其型腔中心距的確定參考塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖3-1及其說(shuō)明，故采取平衡式對(duì)稱排列，使型腔進(jìn)料平衡。（3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定。由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，對(duì)稱h型直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選為推件板或推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上。因此定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板或推件板雙分型面注射模。2.3 注射量的計(jì)算通過(guò)ugnx建模分析可知，塑件體積約為v=79.04cm-3取玻纖增強(qiáng)15%pa6的密度為=1.15 g/cm則塑件質(zhì)量為： m=v=1.1579.04=90.9g 式（2.1）由于澆注系統(tǒng)流道凝料在設(shè)計(jì)前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件質(zhì)量的0.2-1倍來(lái)計(jì)算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道比較簡(jiǎn)單故按照0.2倍來(lái)計(jì)算，故一次注射入模具型腔塑料熔體的總體積為v總=1.2*2* v=189.7 cm-3故一次注射入模具型腔塑料熔體的總質(zhì)量為218.15g 2.4 選擇注射機(jī)根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量的計(jì)算值以及塑件本身結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表5.1,可采用xs-zy-500注塑機(jī)。表2.1 xs-zy-500注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/cm500鎖模力/kn3500螺桿直徑/65拉桿內(nèi)間距/650550注射壓力/mp145最大開(kāi)合模行程/500注射行程/（）200最大模厚/450最大成型面積/ cm2）1000最小模厚/300噴嘴球半徑/18噴嘴孔直徑/6鎖模方式液壓-機(jī)械注射方式螺桿式 2.5 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射壓力校核：由表1.1可知玻纖增強(qiáng)15%pa6所需的注射壓力為90 mpa -130mpa，取p0=110 mpa，該注射機(jī)的公稱注射壓力為p公=145 mpa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.3，這里取k1=1.3則k1 p0=1.3*110=143 mpap公，所以注射機(jī)壓力合格。（2）鎖模力校核：塑件在投影面上的投影面積a塑=（1202-4*82）4=11108.67 mm流道凝料（包括澆口，分澆道，主澆道凝料）在分型面上的投影面積a澆在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，a澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積a塑的0.20.5倍。由于本設(shè)計(jì)流道比較簡(jiǎn)單，分流到相對(duì)較短，因此可用a澆=0.5a塑來(lái)進(jìn)行計(jì)算，所以總投影面積a總a總 =2*1.2a塑=4.8*11108.67=26660.81 mm鎖模力為注射機(jī)鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機(jī)的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。即：f脹= a總p 模 =26660.81*30/1000=799.82 kn 式中p 模是型腔的平均計(jì)算壓力值，通常取注射壓力的20%40%即1854 mpa，玻纖增強(qiáng)15%pa6取30 mpa。又注射機(jī)的鎖模力為f鎖=3500 kn，鎖模力的安全系數(shù)為k2=1.11.2，取k2=1.2，所以k2 f脹1.2*799.82=959.78 knf鎖,所以注射機(jī)的鎖模力滿足要求。 對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才能進(jìn)行。第三部分 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.主流道設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。1) 主流道尺寸(1)主流道的長(zhǎng)度：一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對(duì)于小型模具l應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取50mm進(jìn)行計(jì)算。(2）主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+1mm=7mm.(3) 主流道大端直徑：d=d+ltan=10.5mm.(4) 主流道球面半徑：r=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+(12)mm=18+2=20mm.(5) 球面的配合高度：h=4mm.2) 主流道的凝料體積v主=l(r2+r2+rr) /3=50*(5.252+3.52+5.25*3.5) /3=3046.7mm33) 主流道當(dāng)量半徑：rn=(5.25+3.5)/2=4.375mm4) 主流道澆口套形式主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便于有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，本模具采用t10a，熱處理硬度為5055hrc，如圖3.1所示。定位圈的結(jié)構(gòu)由總裝圖來(lái)確定。圖3.1主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式2.分流道設(shè)計(jì)1) 分流道布置形式 為了盡量減少分流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道，如圖3.2所示。圖3.2分流道2) 分流道長(zhǎng)度根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道長(zhǎng)度適中，如圖3.2所示。3) 分流道的當(dāng)量直徑流過(guò)分流道塑料的質(zhì)量m=2*1.15*79.04=181.79g200g,塑件厚度為3mm，故由塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖2-4和圖2-5可得分流道直徑經(jīng)修正后為d=6mm.4) 分流道截面形狀本設(shè)計(jì)采用提醒截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力均不大。5) 分流道截面尺寸設(shè)梯形的上底寬度為b=6mm，底面圓角半徑r=1mm，梯形的高度為寬度的2/3左右,取h=4mm設(shè)梯形的下底寬度為b，則有（b+b）h/2=d2/4故b=5mm.分流道如圖3.3所示。圖33分流道截面分流道截面面積 a=（6+5）/24=22mm 3.澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接流道與型腔之間一段細(xì)端通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口的形狀，位置尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。澆口截面積通常為分流道截面積的0.070.09倍，澆口截面形狀多為矩形和圓形兩種，本模具采用矩形截面澆口。澆口長(zhǎng)度為0.52mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后再試模時(shí)逐步修正。本模具采用側(cè)澆口，澆口開(kāi)在定模板上。 對(duì)中小型塑件，測(cè)澆口的典型尺寸為深度0.52mm，寬1.55mm，澆口臺(tái)階0.52.0mm。對(duì)于大型塑件，深2.02.5，寬7.010mm，澆口臺(tái)階2.03.0mm綜上得側(cè)澆口尺寸： 深度 h=1.5mm 寬度 w=2.5mm 長(zhǎng)度 l=2mm4.冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是儲(chǔ)存熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)既有主流道冷料穴也有分流道冷料穴。本設(shè)計(jì)采用脫模板推出塑件，故采用球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開(kāi)模時(shí)利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。3.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體嵌入式和組合式。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的中小型塑件，采用整體式凹模。如圖3.4所示圖3.8整體式凹模2) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：凸模和型芯都是用來(lái)成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件,通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。該塑件采用整體式型芯，如圖3.5所示，因塑件的包緊力較大，所以設(shè)在動(dòng)模部分。圖3.5凸模結(jié)構(gòu)2.成型零件鋼材的選用 根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用p20。對(duì)于成型塑件內(nèi)表面的型芯來(lái)說(shuō)，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用p20鋼，進(jìn)行滲氮處理。3.成型零件工作尺寸計(jì)算玻纖增強(qiáng)15%pa6的收縮率為0.4%0.6%本部分尺寸計(jì)算公式參考教材塑性成形工藝與模具設(shè)計(jì),玻纖增強(qiáng)15%pa6的收縮率為0.4%0.6%則有， =0.005 1) 型腔徑向尺寸和深度尺寸 塑件外形徑向尺寸為，換算為，型腔徑向尺寸為，根據(jù)公式，其中x修正系數(shù)，由于塑件尺寸較小故取x=0.75,制造公差，由于塑件尺寸較小故取=0.13因此=120.70 0+0.13 (mm). 塑件外形高度尺寸為hs- 0=48-0.24 0 , 型腔深度尺寸為hm 0+z,根據(jù)公式 ,其中x修正系數(shù)，由于塑件精度為mt5，且塑件尺寸較小故取x=2/3,制造公差，由于塑件尺寸較小故取=0.08因此=48.08 0+0.08 (mm).2) 型芯徑向尺寸和高度尺寸（1）.塑件孔的徑向尺寸為 , 換算為型芯徑向尺寸為，根據(jù)公式 ，其中x修正系數(shù)，由于塑件尺寸較小故取x=0.75，制造公差，由于塑件尺寸較小故取=0.12因此 =114.48-0。12 0 (mm).（2）.塑件孔的深度尺寸為 , 型芯高度尺寸為，根據(jù)公式 ，其中x修正系數(shù)，由于塑件尺寸較小故取x=2/3，制造公差，由于塑件精度為mt5，且塑件尺寸較小故取=0.08，因此 =45.39-0。08 0 (mm).（3）.塑件孔的中心距為cs=800.15,模具中心距為cm,根據(jù)公式（cm）=（1+scp）csz2有，制造公差，由于塑件尺寸較小故取=0.1，因此（cm）=（1+0.005）800.12=80.40.05 (mm).4.成型零件壁厚計(jì)算凹模側(cè)壁厚度按剛度計(jì)算側(cè)壁的厚度s式中 e模具材料的彈性模量，mpa，碳剛為2.1 105mpa；p型腔壓力，mpa，由前面所知為30 mpa；剛度條件，即允許變形量，mm，玻纖增強(qiáng)15%pa6的值為0.024 mm；h型腔深度尺寸，mm.因此 =36.1mm可以選取s=36 mm,凹模嵌件采用預(yù)應(yīng)力的形式壓入模板中，由模板和型腔共同來(lái)承受型腔壓力。3.3脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可采用推件板推出、推桿推出，或推件板加推桿綜合推出方式，根據(jù)脫模力計(jì)算來(lái)確定。本設(shè)計(jì)采用推件板推出方式。推件板推出時(shí)為了減少推件板與型芯的摩擦，設(shè)計(jì)時(shí)在推件板與型芯之間留出0.2mm的間隙，并采用錐面配合。為了防止推件板因偏心或加工誤差而使錐面配合不良而產(chǎn)生溢料，推件板與型芯應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)載。3.4 模架的確定 根據(jù)型腔布局（一模兩腔）及澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，又根據(jù)模具型腔分布的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計(jì)算出凹模嵌件所占平面尺寸為350mm*350mm，根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表7-4確定選用直澆口b型模架，由表7-4可查得模架的基本尺寸為wl=500500mm以及各板的厚度。根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核該模具設(shè)計(jì)的尺寸：（1）模具平面尺寸：500mm*500mm650mm*550mm（拉桿間距），校驗(yàn)合格。（2）模具高度尺寸410mm：350mm430mm450mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校驗(yàn)合格。（3）模具的開(kāi)模行程140mm500mm,校驗(yàn)合格。3.5 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)該套模具是屬小型模具，排氣量很小，氣體會(huì)沿著分型面、型芯和推件板之間的間隙向外排出，不會(huì)在頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象，因此本套模具不單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。3.6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并