圓環(huán)蓋注射模課程設計說明書

1、江蘇技術師范學院課程設計說明書 摘要摘要本次課程設計主要是針對圓形透蓋的注射模具設計,該圓形透蓋材料為丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS），是工業(yè)生產(chǎn)中常見的一種產(chǎn)品。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注射模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構工藝性，具體模具結(jié)構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核等都有詳細的設計。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是圓形透蓋注射模具的設計，也就是設計一副注射模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結(jié)構工藝性要求，該模具是雙分型面注射模具。 關鍵詞： A

2、BS 、注射成型、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、雙分型面江蘇技術師范學院課程設計說明書目 錄第1章 塑件的工藝性分析1 1.1 塑件的幾何形狀分析 1 1.2 塑件原材料的成型特性分析 1 1.3 塑件的結(jié)構工藝性分析 2 1.3.1 塑件的尺寸精度分析2 1.3.2 塑件的表面質(zhì)量分析2 1.3.3 塑件的結(jié)構工藝性分析2第2章 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)3 2.1 塑件的體積計算 3 2.2 型腔數(shù)量選擇 3 2.3 注射機的初步選擇 3 2.4 塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定 4第3章 注射模的結(jié)構設計5 3.1 成型方法的確定 5 3.2 分型面的選擇 5 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 6 3.3.1 主

3、流道的設計6 3.3.1.1 主流道的尺寸 6 3.3.1.2 主流道襯套的形式 6 3.3.1.3 主流道襯套的固定 7 3.3.2 分流道的設計7 3.3.3 澆口的設計8 3.4 排氣槽的設計 9 3.5 脫模機構的設計 9 3.6 導向與定位機構的設計 9 3.7 冷卻系統(tǒng)的設計 10第4章 成型零件的設計11 4.1 成型零件應具備的性能 11 4.2 成型零件的結(jié)構設計 11 4.2.1 型腔結(jié)構設計11 4.2.2 型芯結(jié)構設計12第5章 成型零件的工作尺寸計算 13 5.1 型腔工作尺寸計算 13 5.1.1 型腔徑向尺寸計算13 5.1.2 型腔深度尺寸計算13 5.2 型芯

4、工作尺寸計算 14 5.2.1 型芯徑向尺寸計算14 5.2.2 型芯高度尺寸計算 15 5.3 型腔壁厚計算 15 5.3.1 整體式圓形型腔側(cè)壁厚計算 15 5.3.2 整體式圓形型腔底板厚度計算 16第6章 注射機有關參數(shù)的校核 176.1 注射機最大注射量的校核 17 6.2 鎖模力的校核 17 6.3 模具閉合高度的確定與校核 17 6.3.1 模具閉合高度的確定 17 6.3.2 模具安裝部分的校核 17 6.4開模行程的校核 18第7章 模具總裝配圖19結(jié)束語 20參考文獻 21第1章 塑件的工藝性分析1.1塑件的幾何形狀分析 材料：ABS 生產(chǎn)批量：大批量 圖1.1零件圖 本塑

5、件為圓形件，尺寸中等，結(jié)構簡單?？紤]到該塑件的精度要求較低，結(jié)合其材料的性能，故選一般精度等級為MT5級精度。1.2塑件原材料的成型特性分析 ABS是目前產(chǎn)量最大，應用最廣的工程塑料。ABS是不透明非結(jié)晶型聚合物，無毒，無味，密度為1.02-1.05g/cm3,ABS具有突出的力學性能，堅韌，堅固；易于成型和機械加工，成型塑料有較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS可采取注射，擠塑，吹塑真空成型機表面涂飾等多種成型加工方法。ABS成型性能如下：（1）易吸水，成型加工前需進行干燥處理，表面光澤要求高的塑件需長時間預熱干燥。（2）比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。（3）頂出力過大或

6、機械加工時塑件表面會留下白色痕跡，脫模斜度宜取2 o1以上。（4）易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。（5）宜采用高料溫，高模溫，高注射壓力成型。1.3塑件的結(jié)構工藝性分析1.3.1塑件的尺寸精度分析該塑件取SJ5級精度，則塑件的主要尺寸公差如下：塑件外形尺寸：51mm 、38mm 、26mm 塑件內(nèi)形尺寸：44mm 、20mm 1.3.2 塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件要求表面無凹痕、氣泡、劃痕，而內(nèi)表面無特殊要求。1.3.3 塑件的結(jié)構工藝性分析從圖1.1中可知，該塑件外形為圓形蓋，圓角過渡且無尖角存在，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。塑件型腔中等。該塑件為方便開模分型，取分

7、型面于蓋下邊緣平齊。綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。2江蘇技術師范學院課程設計說明書 第2章 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù) 第2章 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)2.1 塑件的體積計算 通過三維造型可獲得塑件的體積為：V件=21.50cm3 2.2 型腔數(shù)量選擇采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，以方便澆口排列和模具的平衡。2.3 注射機的初步選擇塑件成型所需的注射總量應小于所選注塑機的注射容量。注射機的注射容量可按以下公式計算： V注=1.5n V件/0.7 式中：V件單個塑件的體積（cm3） V注注射機的注射容量（cm3） n塑件的數(shù)量 可知V注=1.5×2×21.5

8、0/0.7=92.10 cm3查塑料模具技術手冊，初選注塑機為螺桿臥式xs-zy-125型，其主要參數(shù)如下：理論注射容量：100 cm3 移模行程：220mm 噴嘴球半徑：SR20mm鎖模力：450KN 最大模具厚度：300mm 噴嘴孔直徑：4mm注射壓力：170MPa 最小模具厚度：100mm 螺桿轉(zhuǎn)速：30r/min注射速率：60g/s 鎖模形式：雙曲肘 拉桿內(nèi)間距：280mm×250mm 螺桿直徑：30mm 塑化能力：5.6g/s 模具定位孔直徑：55mm32.4 塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定ABS注射成型工藝參數(shù)見下表,試模時,可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整表2-1 注射成型工藝參數(shù)

9、工藝參數(shù)規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥溫度（）: 80-85成型時間(s)注射時間 20-90時間（h）: 2-3高壓時間 0-5料筒溫度（）后段 150-170冷卻時間 20-120中段 165-180總周期 50-220前段 180-200螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)30噴嘴溫度()170-180 后處理 方法紅外線燈 烘箱模具溫度()50-80溫度()70注射壓力(Mpa)60-100時間(h)2-44江蘇技術師范學院課程設計說明書 第3章 注射模的結(jié)構設計 第3章 注射模的結(jié)構設計3.1 成型方法的確定塑件采用注射成型，為了保證塑件的表面質(zhì)量，采用點澆口進行澆注，因此模具應采用雙

10、分型面結(jié)構（三板式結(jié)構）。3.2 分型面的選擇分型面的選擇原則：1.分型面應選在外形最大輪廓線上2.應該盡量減少塑件在分型面上的投影面積3.考慮到排氣的效果4.保證塑件的形狀與尺寸精度要求5.滿足試件的外觀質(zhì)量要求6.應盡可能的使試件開模后留在動模一側(cè)7便于模具加工8.對側(cè)向型芯的影響綜上所述，由于該塑件形狀規(guī)則，則其分型面的位置如下：圖3.1 分型面的選擇53.3 澆注系統(tǒng)的設計 3.3.1 主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度

11、降和壓力損失最小。噴嘴球半徑:R =21mm噴嘴孔直徑:d =4mm 3.3.1.1 主流道的尺寸主流道通常設計在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為26o，流道表面粗糙度Ra0.8m，小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.51mm?，F(xiàn)取錐角=4mm，小端直徑比噴嘴直徑大1mm。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度為35mm(現(xiàn)取為3mm)，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大12mm。澆口套與模板間配合采用H7/m6的過渡配合。 主流道是一端與注射機噴嘴相接

12、觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為4mm。3.3.1.2 主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。常用澆口套分為澆口套、定位圈整體式和澆口套與定位圈單獨分開兩種，由于注射機的噴嘴球半徑為20mm，所以澆口套的為SR21mm。 主流道襯套的計算公式如下： D=d+(0.51)mm R2=R1+(0.51)mm 式中 D主流道襯套小端噴嘴直徑（mm） d機床噴嘴直徑（mm） R2主流道襯套噴嘴球半徑（mm）6 R1噴嘴球半徑（mm）

13、圖3.2 主流道襯套 3.3.1.3主流道襯套的固定 因為采用的為分開式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外徑為100mm，內(nèi)徑35mm。 具體結(jié)構如下圖所示。圖3.3 定位圈3.3.2 分流道的設計分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率等因素有關.該塑件的體積比較大但形狀并不復雜,且壁厚均勻,可以考慮采用多點進料的方式,縮短分流道的長度,有利于塑件的成型和外觀質(zhì)量的保證.從便于加工的方面考慮,采用截面形狀為U形的分流道.查有關的手冊,選擇R=5.5mm. 由于7分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表

14、面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。分流道設計原則如下：1)分流道對熔體的阻力要小，分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過渡。2)各型腔均衡進料，各分流道的截面積和長度都要對應相等，各支分流道長度應一致，并盡量取短，平衡式布置的分流道能滿足這點。3）表面粗糙度要求達到Ra0.8為宜。4）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井。5）通常分流道開設在模具的一邊，有利于開模時將流道凝料脫出。6）分流道與澆口的連接處應加工成斜面，并利用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動

15、及填充。本設計采用U 型斷面分流道，切削加工在一塊模板上，加工容易實現(xiàn)，且表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。取ABS 的分流道直徑為5.5mm。對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗公式確定分流道的長度。 D=0.2654W1/2L1/4（mm） 式 （3-1）式中 D分流道的直徑（mm） W塑件的質(zhì)量（g） L分流道的長度（mm）從而求得L=36mm 3.3.3 澆口的設計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。澆口的主要作用是：（1）型腔充滿后，熔體在澆口出首先凝結(jié)，防止其倒流；（2）易于切除

16、澆口凝料；（3）對于多型腔模具，用于平衡進料。澆口截面積通常分流道截面積的0.030.09。澆口截面形狀有矩形和圓形兩種。澆口長度約為0.52mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。8對于圓形蓋塑件，采用點澆口，其澆口位置選擇如下圖所示，同時不容易產(chǎn)生熔接痕，并有利于型腔排氣。3.4 排氣槽的設計從某種意義講，注射模也是一種置換裝置，即塑料熔體進入模腔，同時置換出模腔內(nèi)的空氣。實際上模具內(nèi)的空氣并不局限于型腔內(nèi)，特別是三板式注射模，不能忽視存在于流道中的空氣。此外，塑料熔體會產(chǎn)生微量分解的氣體。這些氣體必須及時排出。對于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面

17、須位于熔體流動末端。3.5 脫模機構的設計根據(jù)塑件的形狀特點,模具大部分型芯在動模部分，開模后，塑件由于型芯的包緊力留在動模一側(cè)，其推出機構可選擇推板推出和推桿推出機構。由于推桿推出簡單,推出平穩(wěn)可靠,故采用簡單推桿推出機構推出塑件。3.6 導向與定位機構的設計任何一副模具在定、動模之間都設有導向機構，其作用是：定位作用、導向作用、承載作用、保持運動平穩(wěn)作用等。導柱：通常采用帶頭導柱。導套：通常采用帶頭導套和帶肩導套。導柱、導套選取時注意事項如下：1.合理布置導柱位置，導柱中心至模具外緣至少有一個導柱直徑的厚度；導9柱不應設在矩形模具四角的危險端面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導

18、柱布置方式常采用不等直徑對稱布置或等直徑不對稱布置。2.導柱工作部分長度應比型芯端面高出68mm，以確保其導向和引導作用。3.導柱工作部分的配合精度采用H7/f7；導柱固定部分配合精度采取H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.52倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，并降低加工難度。4.導柱與導套應具有足夠的耐磨性，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其硬度為HRC4855；也可采用T8或T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4，固定部分為Ra0.8；導套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取為Ra0.8為妥。5.導柱頭部應制成截錐形或球頭形；導套的前端也應倒

19、角，一般倒角半徑為12mm。6.導柱可以設置在動模一側(cè)或定模一側(cè)，設在動模一側(cè)可以保護型芯不受損壞，設在定模一側(cè)便于塑件脫模。3.7 冷卻系統(tǒng)的設計設計冷卻通道時，應遵循如下原則：1.冷卻水道數(shù)量盡可能多，孔徑盡可能大。2.冷卻水孔至型腔表面的距離盡可能相等。3.強化澆口處的冷卻。4.降低冷卻水出入口處的溫度差。5.冷卻水道應避免設在塑件熔接痕處。6.合理確定冷卻水接頭位置。綜合上述原則，冷卻水道布置如下圖所示。 圖3.5 冷卻水道的布置10江蘇技術師范學院課程設計說明書 第4章 成型零件的設計 第4章 成型零件的設計4.1 成型零件應具備的性能由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須

20、具有如下一些性能：1.具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓。2.具有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常應進行熱處理，使其硬度達HRC40以上。3.材料的拋光性能好，表面應光滑美觀。表面粗糙度要求應在Ra0.4以下。4.切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好。5.熔焊性能好，以便于修理。6.成型部位須有足夠的尺寸精度。4.2 成型零件的結(jié)構設計4.2.1 型腔結(jié)構設計 型腔用于成型塑件的外表面，由于圓形蓋形狀簡單，所以采用整體式型腔。如圖所示。圖4.1 型腔結(jié)構114.2.2 型芯結(jié)構設計 型芯用來成型塑件的內(nèi)表面，可采用組合式型芯，其結(jié)構簡圖如下圖所示。圖4.2 型芯結(jié)構

21、圖12江蘇技術師范學院課程設計說明書 第5章 成型零件的工作尺寸計算 第5章 成型零件的工作尺寸計算5.1 型腔工作尺寸計算5.1.1 型腔徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。凹模型腔徑向尺: 式 (4-10)式中：-凹模徑向尺寸（mm） Ls-塑件徑向工稱尺寸（mm） -塑件的平均收縮率為0.55% -塑件的公差值(mm) z 模具的制造公差(mm)=51mm5.1.2 型腔深度尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x= 。凹模型腔深度尺寸： 式 （4-11）式中：凹模深度尺寸（mm） 塑件高度公稱尺寸

22、（mm）=26mm135.2 型芯工作尺寸計算5.2.1 型芯徑向尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。型芯的徑向尺寸： 式 （4-12）式中： 型芯徑向尺寸（mm） 塑件徑向公稱尺寸（mm）z 型芯制造公差（mm） =24mm =44mm =30mm =36mm 145.2.2 型芯高度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。型芯的高度尺寸： 式 （4-13）式中：型芯高度尺寸（mm） 型芯深度尺寸（mm）=8mm =22mm5.3 型腔壁厚計算5.3.1 整體式圓形型腔側(cè)壁厚度計算剛度計算 ： 式 （3

23、-32） 式中：S圓形型腔側(cè)壁厚度（mm） r型腔半徑，可取塑件半徑（mm） P型腔壓力（MPa） E模具材料的彈性模量（MPa），碳鋼為（MPa） 剛度條件，即允許變形量（mm）15強度計算： 式 （3-33） 式中： 模具材料的許用應力（MPa）=160 MPa 綜合上述計算可知，型腔側(cè)壁厚度需S6.6mm。 5.3.2 整體式圓形型腔底板厚度計算剛度計算： 式 （3-36） 強度計算： 式 （3-37） 綜合上述計算可知，型腔底板厚度需h9.42mm。16江蘇技術師范學院課程設計說明書 第6章 注射機有關參數(shù)的校核 第6章 注射機有關參數(shù)的校核6.1 注射機最大注射量的校核 為確保塑件質(zhì)

24、量，注射模一次成形的塑料重量應在公稱注射量的35%75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最低不應低于10%。既保證塑件質(zhì)量，又充分發(fā)揮設備的能力，選在50%80%范圍內(nèi)為好。 75.73/100=75.73%，正好在范圍內(nèi)，所以XS-ZY-125型注射機選取的比較合適。6.2 鎖模力的校核鎖模力是指注射機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力。注射機鎖模力的校核 關系式為： FkpA 式 （3-108）式中F注射機的鎖模力，查相關表得XS-ZY-125型注射機的鎖模力為450kN；k壓力損耗系數(shù)，一般取1.11.2； p型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件p=30MPa；A塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，

25、本模具 A=908.706+1052.40=1961.106mm2計算得 kpA=1.2×p=46.7mpa故注塑機的鎖模力足夠，滿足鎖模要求6.3模具閉合高度的確定與校核 6.3.1 模具閉合高度的確定 動模座板H動=25mm 、墊塊H墊=70mm、支承板H支=30mm、動模板H動模板=45mm、定模板H定模板=35mm、墊板H墊板=20mm、定模座板H定=30mm模具高度: H閉=H動+H墊+H支+H動模板+H定模板+H墊板+H定=25+70+30+45+35+20+30=255mm6.3.2 模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為300mm×250mm，XS-ZY-1

26、25型注射機最大安裝尺寸為498mm×420mm,故能滿足模具的安裝要求。由于XS-ZY-125型注射機所允許模具的最小厚度Hmin=100mm,最大厚度Hmax=300mm,即閉合高度滿足HminH閉Hmax的安裝條件。所以XS-ZY-125型注射機滿足模具安裝要求。176.4開模行程的校核經(jīng)查資料可知XS-ZY-125型注射機的最大開模行程為S=220mm,滿足下式計算所需的出件要求：S>H1+H2+a +（510）mm=30+25+57+10=122mm 式 （3-112）式中 ： a定模座板與定模型腔板分開的距離（mm）綜上：根據(jù)計算及經(jīng)驗得出結(jié)論，XS-ZY-125型

27、注射機能，滿足使用要求。18江蘇技術師范學院課程設計說明書 第7章 模具總裝配圖第7章 模具總裝配圖圖7.1 模具裝配圖19沈陽航空航天大學課程設計說明書 結(jié)束語結(jié)束語經(jīng)過三周的課程設計，從中收獲了一定知識，同時也積累了一些課程設計所需掌握的經(jīng)驗，對注射模有了更一步的了解，為以后的工作奠定了一定的專業(yè)基礎。設計階段初期，由于對課程任務不是太了解，導致不知道從何處下手。借閱資料以及查相關設計手冊后，對此次課設設計才有了初步的認識。接著從產(chǎn)品結(jié)構工藝性，具體模具結(jié)構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核等進行詳細的設計。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。雖然在課程設計中遇到了一些問題，但在老師的悉心指導以及同學的幫助下，還是圓滿的完成了此次課程設計。20沈陽航空航天大學課程設計說明書 參考文獻 參考文獻1. 王文平主編.塑料成型工藝與模具設計 北京大學出版社 20052.塑料模設計手冊編寫組. 塑料模設計手冊（第2版） 機械工業(yè)出版社，1997.53. 宋玉恒.塑料注射模具設計實用手.航空工業(yè)出版社，1994.84.塑料模設計書冊編寫組.模具制造手冊（第2版），1997.15. 閻亞林主編