塑料模具課程設(shè)計(jì)鎖蓋

1、 塑料模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 塑料模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 院：材料科學(xué)與工程專(zhuān) 業(yè)： 08 高分子 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 目錄第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 3第二部分 塑件的分析 4第三部分 注射機(jī)型號(hào)確定及參數(shù)校核 5第四部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7第五部分 型腔排布及分型面選擇 9第六部分 成型零件工作尺寸計(jì)算10第七部分 導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)14第八部分 參考文獻(xiàn)16第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)分析圖1 零件實(shí)體圖一、制品的設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)制品的用途是鎖蓋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱(chēng)分布，對(duì)精度無(wú)太大要求，強(qiáng)度要求適中二、制品的生產(chǎn)批量本制品為大規(guī)模生產(chǎn)，為縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約成本，采用一模兩腔三、制品的尺寸與公差兩孔間尺

2、寸精度為mt3級(jí)，其他無(wú)公差要求為mt5級(jí)四、制品體積估算由分析，可得鎖蓋件的體積為8.5cm3第二部分 塑件的分析材料：黑色酚醛樹(shù)脂（pf）1、 pf性能分析固體酚醛樹(shù)脂為無(wú)色或黃褐色透明物，市場(chǎng)銷(xiāo)售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍(lán)等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強(qiáng)酸發(fā)生分解，遇強(qiáng)堿發(fā)生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機(jī)溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括：線型酚醛樹(shù)脂、熱固性酚醛樹(shù)脂和油溶性酚醛樹(shù)脂。工藝條件注射機(jī)類(lèi)型：柱塞式螺桿轉(zhuǎn)速：40-80r/min噴嘴溫度：90-100料筒前端溫度：70-100料筒后端溫度：40-50模具溫度：160-169注射壓力：98-147mp

3、a背壓：0-0.49mpa注射時(shí)間2-10s保壓時(shí)間：3-15s硬化時(shí)間：15-50s成型周期：45-120s成型收縮率：0.006%成型溫度：146-180成型壓力：7-42mpa2、 成型特性1. 剛性好，變形小，耐熱耐磨，無(wú)定型料，吸濕性小，但為了提高流動(dòng)性，防止產(chǎn)生氣泡則宜先干燥2. 流動(dòng)性差，極易分解，特別在高溫下與鋼、銅金屬接觸更易分解，分解溫度為2003. 成型溫度范圍小，必須嚴(yán)格控制料溫4. 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)短粗，澆口截面宜大，不得有死角滯料，模具應(yīng)冷卻，其表面應(yīng)鍍鉻4、 注射成型工藝過(guò)程后處理加料成型前準(zhǔn)備塑化注射冷卻脫模加壓工藝流程圖解第三部分 注射機(jī)型號(hào)確定及參數(shù)校核 注射

4、模是安裝在注射機(jī)上的，因此在設(shè)計(jì)注射模具是應(yīng)該對(duì)注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具，同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號(hào)1、 注射機(jī)的確定由分析，可得鎖蓋件的體積為8.5cm3，考慮到設(shè)計(jì)為2腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料，查閱塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè)的國(guó)產(chǎn)注射機(jī)技術(shù)規(guī)范及特性，可以選擇xs-z-60，以下為其技術(shù)規(guī)格理論注射容積(cm3)60螺桿直徑(mm)38注射壓力(mpa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)0200鎖模力(kn)500拉桿有效距離(mm)220*300移模行程(mm)180模具最大厚度(mm)200模具最小厚度(mm)70鎖模形式雙曲肘

5、模具定位孔直徑(mm)55噴嘴球半徑(mm)sr12噴嘴口空孔徑(mm)4模板尺寸(mm)160*2502、 注射壓力校核p注=98-147mpa p公=180mpa； p公p注 滿(mǎn)足條件 這里選130mpa三、鎖模力校核鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此，注射劑的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：注射機(jī)的額定鎖模力（n）；模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（mpa）；一般為注射壓力的0.3-0.65倍，通常取20-40mpa。這里選=40mpa；塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（）；由分析，可得投影面積70，澆注

6、系統(tǒng)的投影面積不超過(guò)10； 小于500kn，符合要求4、 開(kāi)模行程校核對(duì)于具有液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開(kāi)模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定的，而不受模具厚度影響，因此本次設(shè)計(jì)中，開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)，且為單分型面注射模，則所需開(kāi)模行程h為：式中，塑件推出距離（mm）； 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件厚度（mm）； 注射機(jī)最大開(kāi)模行程（mm）；這里通過(guò)資料可得：第四部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、 澆注系統(tǒng)的組成所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普

7、通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩類(lèi)。這里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如圖二 圖二2、 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)1. 主流道設(shè)計(jì)1.1主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角，內(nèi)壁表面粗糙度一般為。這里??；1.2為防止主流道與噴嘴處溢料，噴嘴與主流道對(duì)接處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處應(yīng)制成半球形凹坑，且半徑：；小端直徑：；凹坑深：h=35mm，這里取h=3.5mm；1.3為減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過(guò)渡，其圓角半徑13mm；1.4在保證塑料良好成型的前提下，主流道長(zhǎng)度l應(yīng)盡量短。通常由模板厚度確定，一般??；這里上標(biāo)準(zhǔn)模架，并考慮塑件厚度，取l = 43 mm；1.5

8、由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此將主流道制成可拆卸的主流道襯套，便于優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理,這里取a型襯套，如圖三，且襯套大端高出定模端面h = 510mm，起定位環(huán)作用； 圖三2. 冷料穴為儲(chǔ)存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，防止熔體冷料進(jìn)入型腔，設(shè)計(jì)冷料穴。主流道冷料穴設(shè)計(jì)成帶有拉料桿的冷料穴，冷料穴的孔設(shè)計(jì)成倒錐形，凝料推桿固定在推出固定板上。開(kāi)模時(shí)靠倒錐起拉料作用，然后由推桿強(qiáng)制推出，這種冷料穴取凝料不需要側(cè)向移動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，如圖四。 圖四 圖五 圖六3. 分流道3.1分流道截面形狀為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓形截面

9、；3.2分流道截面尺寸制品壁厚大于3mm，故不能采用課本公式6-1進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)：，且酚醛樹(shù)脂流動(dòng)性不佳，取分流道截面直徑10mm；3.3分流道直徑分流道長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且少?gòu)澱?，這里取30mm；3.4分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取，可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫；3.5分流道的布置模具為一模兩腔，采用平衡式布置，在動(dòng)模板和定模板上均開(kāi)有分流道，如圖五；4. 澆口澆口是連接流通與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料速、補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用，如圖六。根據(jù)澆口的設(shè)計(jì)原則，選擇矩形側(cè)澆口。其廣泛應(yīng)用于

10、中小型塑件的多型腔注射模，截面形狀簡(jiǎn)單，便于修正。一般側(cè)澆口的厚度為0.51.5mm,寬度為1.55.0mm,澆口長(zhǎng)度為1.52.5mm。據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：側(cè)澆口厚度，其中n為系數(shù)，參考課本表6-4取n = 0.7；t為塑件壁厚，這里取t = 5mm；則h=3.5mm，明顯大于通常尺寸，這里取h = 1.5 mm；由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，側(cè)澆口寬度與厚度的比例大致是3:1，則寬度b = 4.5 mm；澆口長(zhǎng)度這里取2 mm；第五部分 型腔排布及分型面選擇1、 分型面1. 分型面的形式分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類(lèi)型及排氣系統(tǒng)、澆口形式等有關(guān)，我們常見(jiàn)的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面

11、、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面；2. 分型面的選擇根據(jù)教材塑件的分型面應(yīng)取在位于塑件截面尺寸最大的部位。按塑件結(jié)構(gòu)，分型面選在塑件端面，垂直于開(kāi)模方向，型芯設(shè)在動(dòng)模，開(kāi)模后塑件包在型芯上留在動(dòng)模，符合分型面設(shè)計(jì)原則，便于脫模，保證制件精度，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)；2、 型腔1. 型腔數(shù)目的確定為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用方法有4種：a）、按注射機(jī)的額定注射量確定型腔數(shù)；b）、按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)；c）、按制品的精度要求確定型腔數(shù)；d）、按經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)；由于是大批量生產(chǎn)，這里選用d）進(jìn)行確定，并按a）校核，過(guò)程如

12、下：設(shè)型腔數(shù)目為n，制品總件數(shù)為n，每一個(gè)型腔所需的模具費(fèi)用為，與型腔無(wú)關(guān)的模具費(fèi)用為，每小時(shí)注射制品成型的加工費(fèi)用為y（元/h），成型周期為t（min），則：模具費(fèi)用為；成型加工費(fèi)用為；總成型加工費(fèi)為；為使總成型加工費(fèi)最小，令，則：。對(duì)于高精度制品，由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻，故通常推薦型腔數(shù)目不超過(guò)4個(gè)，以及模具制造成本、制造難度和生產(chǎn)效率的綜合考慮，型腔數(shù)初定為2腔；之前計(jì)算每個(gè)塑件體積為，考慮到為兩腔，并計(jì)算流道凝料，總體積小于注射機(jī)理論注射容積，符合要求。2. 型腔排布方式確定由于塑件屬于小型塑件又要滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求，為使模具制造簡(jiǎn)便，綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)等因素，

13、擬采用平衡布置。第六部分 成型零件工作尺寸計(jì)算1、 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模又稱(chēng)陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種形式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，本次產(chǎn)品屬于小型制件，從各方面分析，我們選用整體式凹模。2、 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模（型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可分為整體式和組合式兩種類(lèi)型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模整體裝配式凸模，它是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成3、 成型零部件尺寸計(jì)算1. 平均收縮率制品原料為pf，收縮率為0.4% 0.6%，則：平均收縮率；2. 塑件軸向公差根據(jù)塑件軸向尺寸5mm，精度等級(jí)mt5，查表7-2得模具制造公差為it

14、-11，查標(biāo)準(zhǔn)公差gb1800-79得模具制造誤差；3. 凹模深度塑件高度5mm，由公式：得：型腔深度；4. 凸模高度塑件高度5mm，由公式：得：型芯高度；5. 塑件徑向公差根據(jù)塑件長(zhǎng)度58mm，寬度30mm，平均徑向尺寸44mm，精度等級(jí)mt5，查表7-2得模具制造公差為it-11，查標(biāo)準(zhǔn)公差gb1800-79得模具制造誤差；6. 型腔徑向尺寸塑件長(zhǎng)度58mm，寬度30mm，由公式：得：長(zhǎng)度方向 寬度方向7. 兩孔中心距根據(jù)塑件尺寸400.5mm,得塑件尺寸精度等級(jí)為mt3級(jí)，查表7-2得模具制造公差應(yīng)為it10級(jí)，查標(biāo)準(zhǔn)公差gb1800-79得模具制造公差，由公式：得：兩孔中心距4、 標(biāo)準(zhǔn)

15、模架選用圖七 160*l標(biāo)準(zhǔn)模架a2根據(jù)塑件尺寸及型腔排布方式，選擇160*l a2型 標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖七；查閱gb/t12556.1-90，確定各部件尺寸如下：1. 定模座板尺寸200*200，厚度20mm主流道襯套固定孔與其為h7/m6過(guò)渡配合；通過(guò)4個(gè)10的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接；2. 定模板尺寸160*200，厚度20mm上面的型腔為整體式；其導(dǎo)體固定孔與導(dǎo)柱為h7/m6過(guò)渡配合；3. 動(dòng)模板尺寸160*200，厚度20mm導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用h7/m6配合；4. 動(dòng)模墊板尺寸160*200，厚度32mm墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導(dǎo)柱或頂桿等脫

16、出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235hb或50鋼、40cr、40mnb等調(diào)質(zhì)235hb，或結(jié)構(gòu)鋼q235q275。還起到了支撐板的作用，其要承受成型壓力導(dǎo)致的模板彎曲應(yīng)力；5. 墊塊尺寸32*200，厚度50mm6. 推出固定板尺寸94*200，厚度12.5mm固定推桿；7. 推板尺寸94*200，厚度16mm8. 動(dòng)模座板尺寸200*200，厚度20mm用于固定型芯（凸模）、導(dǎo)套。為了保證凸?；蚱渌愎潭ǚ€(wěn)固，固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或q235a制成，最好調(diào)質(zhì)230270hb；導(dǎo)套孔與導(dǎo)套為h7/m6

17、或h7/k6配合；型芯孔與其為h7/m6過(guò)渡配合。5、 成型型腔壁厚校核由于酚醛塑料需要早酚醛樹(shù)脂中加入填料以改性，因此粘度不易確定，參考課本表7-7，這里取許用溢料間隙；1. 型腔側(cè)壁厚校核由側(cè)壁厚計(jì)算公式：式中：h型腔內(nèi)壁受壓部分高度，mm； p塑料熔體對(duì)型腔的壓力，mpa； e型腔材料的彈性模量，這里取； c常數(shù)，查表7-8，這里取0.106；計(jì)算得：s = 14.188按強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)：；計(jì)算得：，滿(mǎn)足要求；2. 型腔底板厚度計(jì)算剛度計(jì)算時(shí)，底板厚度為：式中：l支腳間距，mm； b底板總寬度，mm；計(jì)算得：t = 20.578按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，底板厚度為：計(jì)算得：t = 18.203，

18、滿(mǎn)足條件6、 排氣及冷卻系統(tǒng)1. 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽略的一個(gè)問(wèn)題。在注射成型過(guò)程中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙排氣，不需開(kāi)設(shè)排氣槽。2. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)查閱資料得，pf的單位質(zhì)量成型時(shí)放出的熱300kj/kg400kj/kg，取350kj/kg；冷卻水的體積流量：；查課本表10-1，冷卻水管道直徑，取d = 8mm；冷卻水在管道中流速：；冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)：；冷卻管道總傳熱面積：；模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道孔數(shù)：；第七部分

19、 導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)1、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)1. 導(dǎo)柱1.1導(dǎo)柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到較強(qiáng)的摩擦，應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不宜折斷的內(nèi)芯。導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼（t8、t10）淬火處理，硬度為5055hrc；1.2導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，查閱gb4196.4-84，選擇導(dǎo)柱尺寸d = 16mm；l = 50mm；d = 20mm；結(jié)構(gòu)如圖八。1.3導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度比凸模端面的高度高出68mm；1.4導(dǎo)柱前端半球形，以使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔；1.5導(dǎo)柱精度配合，如圖九； 圖八 a型導(dǎo)柱 圖九2. 導(dǎo)向孔2.1導(dǎo)向孔設(shè)計(jì)為通孔，便于排氣。直接在模板上開(kāi)孔，適用于精度要求不高且小批量生產(chǎn)的模具；2.2導(dǎo)套前端有倒角，材料硬度低于導(dǎo)柱；2.3滑動(dòng)部分按h8/f8間隙配合，外徑按h7/m6過(guò)渡配合；2、 脫模機(jī)構(gòu)在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)。1. 脫模機(jī)構(gòu)選用由于該模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，采用推桿一次脫模機(jī)構(gòu)。因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中比較方便。2. 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則2.1保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀；2.2為使推出機(jī)構(gòu)