塑料模具設計——保護罩

1、塑料模具設計與制造項目報告系別：機電工程學院專業(yè)：模具設計與制造班號：學生姓名：學生學號：設計題 目： *注塑模具設計指導教師：設計地點：起迄日期：目 錄一、項目引入2二、項目實施2任務（一）、塑件成型工藝的分析31、塑件的原材料分析32、塑件的結構工藝性分析3任務（二）、注射機的選擇31、初選注射機型號32、初選注射成型工藝參數(shù)43、計算塑件的體積和質量44、確定模具型腔數(shù)量4任務（三）、模具結構的設計51、分型面的選擇52、型腔的布局53、澆注系統(tǒng)的設計54、排氣和引氣系統(tǒng)的設計75、成型零件設計76、型腔側壁和底板厚度計算97、冷卻系統(tǒng)設計錯誤！未定義書簽。8、模架的選擇9任務（四）、注

2、射機的校核101、最大注射量102、注射壓力103、鎖模力104、安裝部分尺寸105、開模行程106、推出機構10任務（五）、裝配圖和零件圖的繪制101、裝配圖102、零件圖錯誤！未定義書簽。一、項目引入某企業(yè)大批量生產(chǎn)塑料保護罩（如圖 1-1、1-2 所示），要求保護罩具有足夠的強度和耐磨性能，外表面無瑕疵、美觀、性能可靠，要求設計一套成型該塑件的模具。該塑件上無內凸結構，整體結構比較簡單。本任務通過對塑件的工藝性分析、注射機的選擇、 模具的結構設計、注射機的校核、模具的裝配圖和零件圖等設計過程， 讓學生全面理解和掌握單分型面注射模具設計與制造的基本工作過程。產(chǎn)品設計任務書如下：圖 1-1

3、保護罩二維圖圖 1-2 保護罩三維圖技術要求 :材料： PC 產(chǎn)量： 10 萬件 未注公差尺寸按GB/T14486-1993 中 MT5 。 要求塑件表面不得有氣孔、熔接痕、飛邊等缺陷。二、項目實施任務（一）、塑件成型工藝的分析1、塑件的原材料分析本塑件采用品種為PC 的工程塑料，顏色為微黃。聚碳酸酯的密度為1.20g/cm 3 加淡藍色后，得到無色透明塑件，可見光的透明率近90%.PC 韌而剛， 抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅。耐磨、耐熱、耐寒。 脆化溫度在 -100 以下，長期工作溫度達120。聚碳酸酯吸水率較低，并能在較寬的范圍內保持較好的電性能。成型特點如下：聚碳酸酯雖然吸水性小，但高

4、溫時對水分比較敏感，所以加工前必須進行干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲、氣泡及強度下降現(xiàn)象。聚碳酸酯熔融黏度大，流動性差，所以，成型時要求有較高的溫度和壓力，且其熔融黏度對溫度比較敏感，所以一般用提高溫度的辦法來增強熔融塑料的流動性。當冷卻速度較快時。當冷卻速度較快時，其制品容易產(chǎn)生內應力。 聚碳酸酯成型收縮小， 容易得到精度高的零件。 聚碳酸酯可采用注射、擠出、吹塑、真空成型等方法生產(chǎn)塑料制品。2、塑件的結構工藝性分析設計塑件（塑料制品）時，我們必須充分考慮塑料制品的尺寸、公差、結構型狀與該塑料的物理性能、力學性能和工藝性能等是否相適應。塑料制品型狀應有利于簡化模具結構，尤其是有利于簡化抽芯和脫模機

5、構。同時，還要考慮模具零件尤其是成型零件的加工工藝性。塑料制品設計的主要內容是尺寸、公差、表面質量和結構形狀。2.1 塑件的尺寸分析此塑件為塊類零件，塊厚度均為 1mm,詳情尺寸見（圖 1-1）所示。此保護罩屬于小型塑件。側壁無斜度，由于高度較小，可以順利脫模。2.2 塑料的公差分析該塑件無尺寸標注公差，所以均按照IT14級精度來處理加工零件。通過以上分析可知，此塑件可采用注射成形生產(chǎn)。又因產(chǎn)量為100,000件，屬于大批量生產(chǎn)，采用注射成形具有較高的經(jīng)濟效益。任務（二）、注射機的選擇1、初選注射機型號由教材查 nm+m1 Kmp 通用公式，轉變成按體積校核的新公式為：V max (n

6、83;Vs+Vj)/K式中 V max 注射機的最大注射量（cm3）n 型腔數(shù)量V s 塑件體積（ cm3）V j 澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3 ）K 注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取K=0.8已知 n=2， V s=1.34cm 3，估計 V j =0.74 cm 3，則 V max（ 2× 1.34+0.74 ） /0.8=4.3cm3查表常用國產(chǎn)注射機的規(guī)格和性能和常見注射機模板技術參數(shù)，初步選擇注射機 XS-ZY-125 。注射機的規(guī)格參數(shù)如下：3最大注射量：125 cm注射壓力： 120MPa模板尺寸： 428mm × 458mm鎖模力： 900kN模具厚度：最大30

7、0mm、最小 200mm拉桿空間： 260mm × 290mm噴嘴尺寸：圓弧半徑R12mm、孔直徑 4mm定位孔直徑：100mm頂出型式：兩側頂出，孔徑 22mm，孔距 230mm。2、初選注射成型工藝參數(shù)查表常用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)，PC 的注射成型工藝參數(shù)如表2-1 所示。表 1-1 PC 注射成型工藝參數(shù)塑料PC項目注射機類型螺桿式螺桿轉速 /(r/min)3060形式直通式噴嘴180190溫度 /前段200210料筒210230中段溫度 /180200后段模具溫度 /5070注射壓力 /MPa7090保壓壓力 /MPa5070注射時間 /s35保壓時間 /s1530冷卻

8、時間 /s1530成型周期 /s40703、計算塑件的體積和質量經(jīng) UG 軟件測得塑件的體積 V=1.34cm 3，查表常用熱塑性塑料的性能、應用及成型特點可知， PC 的密度為 1.20g/cm3，則質量 M=1.20 × 1.05=1.26g 。4、確定模具型腔數(shù)量根據(jù)表型腔數(shù)目的確定方法，結合實際生產(chǎn)的經(jīng)濟性要求。該塑件的生產(chǎn)批量為100,000 件，屬于大批量生產(chǎn)，且塑件精度要求不高，因此，應采用一模多腔，為使模具尺寸緊湊，確定型腔數(shù)目為一模兩腔。任務（三）、模具結構的設計1、分型面的選擇首先確定模具的開模方向為塑件的軸線方向，處原則，則此塑件的分型面選在盒蓋的下底面處，如圖

9、根據(jù)分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓1-3 所示。圖 1-3 分型面2、型腔的布局由于塑件結構比較簡單，且表面沒有特殊要求，綜合考慮到模具制造精度及制造成本，優(yōu)先采用兩板模結構， 即總體結構類型為單分型面注射模。 采用一模兩腔模具結構， 型腔間隔 15mm 布置。如圖 1-4 所示。圖1-4型腔布局3、澆注系統(tǒng)的設計3.1 主流道由教材相關分析，保護罩塑件模具的主流道采用圓錐型，錐角=3 °，表面粗糙度Ra=0.63m，主流道進口端直徑D1=4.5mm ，長度L 由裝配決定。主流道設計成澆口套形式，節(jié)約優(yōu)質鋼材，便于拆卸和更換。如圖1-5 所示。圖 1-5 澆口套3.2 分流道查表分

10、流道的截面形狀及特點 等相關的分流道設計分析， 選用常用的梯型截面分流道。長度 L 由經(jīng)驗值 830mm 確定，取 L=13mm ；截面上底大邊長 b 由經(jīng)驗值 412mm 確定，取 b=4mm ；h=2/3b=2 × 4/3=8/ 3mm ，取 h=3mm ；下底小邊長 a=3b/4=3 × 4/4=3mm 。最終分流道尺寸如圖 1-6 所示。圖 1-6分流道截面尺寸3.3 澆口由于塑件結構簡單，查教材表 單分型面注射模常見澆口的形式及特點以及分流道平衡布局的相關知識，確定該模具采用常用的截面形狀為矩形的側澆口。查表矩形澆口的一般尺寸可知，對于中小型塑件，一般厚度0.52

11、.0mm （或取塑件壁厚的1/32/3 ），寬度 b=1.55.0mm ，通常取b=（ 310） t，澆口的長度l =0.52.0mm 。則取 t=1.2mm ；寬度 b=3t=3× 1.2=3.6mm ；長度 l =1mm 。最終澆口截面尺寸如圖1-7 所示。圖 1-7 澆口截面尺寸澆注系統(tǒng)詳細結構見圖1-8圖 1-8 澆注系統(tǒng)4、排氣和引氣系統(tǒng)的設計由于塑件高度較小， 型腔深度不是很大， 利用配合間隙排氣， 且非軟質塑料，不容易型成真空，因此不必設置引氣裝置。5、成型零件設計5.1 結構設計型腔和型芯的結構有兩種基本型式， 即整體式與組合式。 考慮到塑件大批量生產(chǎn)， 則應選用優(yōu)質

12、模具鋼，為節(jié)省貴重鋼材， 型腔和型芯都宜于采用組合式結構，此外，組合式結構還可減少熱處理變型、利于排氣、便于模具的維修。型芯結構簡單，選擇通孔臺肩式，其結構形式如圖1-10 所示。型腔尺寸較小、結構簡單，適于采用整體嵌入式，為裝拆方便，選通孔臺肩式，其結構形式如圖1-11 所示。圖 1-10 型芯結構形式圖 1-11 型腔結構形式5.2 工作尺寸計算對于標注公差的型芯、型腔尺寸按表成型零件工作尺寸的計算有關公式進行計算，其余未注公差的尺寸則參照簡化公式進行相應計算。查表可知，PC 的收縮率Smax =0.8% ，Smin=0.5% ，由公式可計算其平均收縮率為：SSmaxSmin =(0.8%

13、+0.5%) /2=0.65%=0.0065mm ，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造2公差取 Z = /4。計算保護罩模具成型零件的工作尺寸如表1-2 所示。表 1-2 型腔、型芯主要工作尺寸計算mm類型模具零件部位塑件尺寸小端對應的型腔大端對應的型腔型腔深度對應的型腔計算(Lm )0( H m )0ZZ計算公式計算結果(1S) LS30Z4(1s) H S2 0Z3突沿對應的型腔(H m ) 0Z(1s)H S 0Z圓角對應的型腔( Lm ) 0Z(1S)LS 0Z徑向的型芯(l S ) 0z(1S)l S3 0Z4型芯高度方向的型芯(hm ) 0計算圓角對應的型芯( Lm ) 0ZZ(1s

14、)hS203Z(1S)LS 0Z6、型腔側壁和底板厚度計算此模具采用組合式矩型型腔，查表矩形型腔壁厚尺寸，已知矩型型腔內壁短邊b=87mm，則凹模壁厚S1 =1314 mm ，模套壁厚S2=4045mm 。查表系數(shù) a 的值可知， L/b=87/87=1.0則 a =0.3078。查表常用塑料注射時的型腔壓力可知， PC 材料充填型腔時， p=30 MPa，為了安全起見，取p=40MPa， 由表型腔壁厚及底板厚度計算公式知， =300MPa （常用模具鋼的許用應力為300MPa），帶入公式 1-43 得， ta pb2= (0.3078 × 40/300)0.5× 87=1

15、8mm 。 7、模架的選擇根據(jù)以上項目分析，保護罩塑件為薄壁殼類塑件，一模兩腔， 采用側澆口。 因此可以選用 A 1A 4 單分型面模架，考慮到企業(yè)現(xiàn)有的加工手段（如有大量的數(shù)控加工設備） ，易采用鑲件型芯， 鑲件型芯底部需要支承板， 可以采用推板推出機構， 定模和動模均由兩塊模板組成，查附錄，則應選擇A4 型。模架型號模架標記： A4-200315-22-Z2GB/T12556.1-1990 如圖所示。任務（四）、注射機的校核1、最大注射量已知 V s V j=1.34 ×2+0.7=3.38 ， Vmax=430 ， K 取 0.8，則 KV max Vs V j ，適合。2、注

16、射壓力已知 P 注 = 7090 MPa ，P 公 =120MPa，則 P 公 P 注，適合。3、鎖模力已知 Pq=20 40MPa，A 分 =3.14×(87/2) 2× 2 32 =59737.3mm 2。F 鎖 =900kN ，則 Pq A 分 =40× 5973.7=238946N=239kN 。顯然 F 鎖 Pq A 分 ，適合。4、安裝部分尺寸噴嘴圓弧半徑12澆口套圓弧半徑 14噴嘴孔直徑 4主流道小端直徑 4.5定位孔直徑 100定位圈外徑100拉桿空間 260×290模具外型250× 315最小模厚 200模具厚度212最大模厚3005、開模行程開模行程 =9.51110 30.5最大開模行程300則最大開模行程開模行程，適合。6、推出機構兩側頂出，孔徑 22mm，孔距 230mm。任務（五）、裝配圖和零件圖的繪制裝配圖