滑輪課程設(shè)計

1、湖南科技大學塑料模具課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 滑 輪 塑 料 模 具 設(shè) 計 機電工程 學院 材料成型及控制工程 專業(yè) 班級 （1）班 學號 1003040121 設(shè)計人 丁 垚 指導教師 伍 先 明 完成日期 2013 年 12 月 18 日第 1 頁目錄1.塑件成型工藝性分析21.1塑件的分析21.2PA66材料的性能分析21.3 PA66的注射成型過程及工藝參數(shù)31.3.1注射成型過程31.3.2 注射工藝參數(shù)42.擬定模具結(jié)構(gòu)形式和初選注射機42.1分型面的確定42.2型腔數(shù)量和排列方式的確定42.2.1 型腔數(shù)量42.2.2型腔排列形式的確定52.2.3模具結(jié)構(gòu)的初步確定52.3 注

2、射機型號的確定52.3.1注射量的計算52.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算62.3.3 選擇注射機62.3.4 注射機的相關(guān)參數(shù)的校核73.澆注系統(tǒng)的設(shè)計83.1主澆道的設(shè)計83.1.1 主流道的凝料體積83.1.2 主流道當量半徑83.2 分流道的設(shè)計93.2.1分流道的布置形式93.2.2分流道的長度93.2.3分流道的當量直徑93.2.4分流道的截面形狀93.2.5分流道的尺寸103.2.6分流道的表面粗糙度和脫模斜度103.3 澆口的設(shè)計103.3.1側(cè)澆口尺寸的確定103.3.2側(cè)澆口剪切速率的校核103.4校核主流道的剪切速率113.5選擇推出方式114.成型零件工作尺寸計算1

3、35. 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計156.選擇模架與校核167.合模導向機構(gòu)188.模具總裝配圖189.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計191塑件成型工藝性分析 1.1塑件的分析 （1）外形尺寸 該塑件壁厚3mm-4mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不長。塑件材料為熱塑性材料，流動性好，適合注塑成型。(2)精度等級 未注公差的尺寸取公差MT3。(3)脫模斜度 PA66的成型性能良好，成型收縮率較小，其脫模斜度的取向根據(jù)內(nèi)外形尺寸而定，取脫模斜度1° 。1.2PA66材料的性能分析 PA66-尼龍66又稱聚已二酰已二胺由己二酸和己二胺通過縮聚反應(yīng)制的,為半透明或不透明乳白色結(jié)晶性聚合物，具有可塑性，密度1.1

4、g/cm³ ，熔點252，脆化溫度-30，熱分解溫度大于350°，連續(xù)耐熱80-120平衡吸水率2.5%，能耐酸、堿、大多數(shù)無機鹽水溶液、鹵代烷、酯類等腐蝕，但易溶于苯酚、甲酸等極性溶劑，具有優(yōu)良的耐磨性，自潤滑性，機械強度高，但吸水性較大，因而，尺寸穩(wěn)定性較差但結(jié)晶度高，故其剛性、耐熱性都較好。 干燥處理：如果加工前材料是密封的，那么就沒有必要干燥。然而，如果儲存容器被打開，那么建議在85的熱空氣中干燥處理。如果濕度大于0.2%，還需要進行105，12小時的真空干燥。 熔化溫度：260290。對玻璃添加劑的產(chǎn)品為275280。熔化溫度應(yīng)避免高于300 模具溫度：選擇80。

5、模具溫度將影響結(jié)晶度，而結(jié)晶度將影響產(chǎn)品的物理特性。對于薄壁塑件，如果使用低于40的模具溫度，則塑件的結(jié)晶度將隨著時間而變化，為了保持塑件的幾何穩(wěn)定性，需要進行退火處理。 注射壓力：通常在7501250bar。1.3 PA66的注射成型過程及工藝參數(shù)1.3.1注射成型過程 （1）成型前的準備 對PA66的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗且成型前須進行真空干燥（鼓風機、烘箱），干燥2h。 PA66的性能指標密度/kg.dm3 1.1 抗拉屈服強度b/MPa 89.5比體積/（dm3.kg-1） 0.91 拉伸彈性模量E/MPa 1.25-2.88x10吸水率24h/% 0.9-1.5 抗彎強度w/M

6、Pa 126收縮率s/% 1.5 沖擊韌度ak/(kJ.m-2） 6.5熱變形溫度t/ 82-121 硬度（HB) R100-118熔點t/ 250-265 體積電阻系數(shù)v/(.cm 4.2X10（2）注射過程 塑料在注射料筒內(nèi)經(jīng)過加熱，塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程可分為充模、壓實、 保壓、 倒流和冷卻五個階段。（3）塑件的后處理 須進行調(diào)溫處理 ，其方法為油、水、鹽水，處理溫度90-100，處理時間4h。 1.3.2 注射工藝參數(shù) （1）注射機：螺桿式。 （2）料筒溫度t/：245-350。 （3）模具溫度t/：110-120。 （4）注射壓力p/MPa：8

7、0-130。2.擬定模具結(jié)構(gòu)形式和初選注射機2.1分型面的確定 通過對塑件結(jié)構(gòu)的形式的分析，分型面選擇如下。2.2型腔數(shù)量和排列方式的確定2.2.1 型腔數(shù)量 由于該塑件精度不高，尺寸較小，故可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式，則本設(shè)計初步定為一模二腔。2.2.2型腔排列形式的確定 由于該塑件形狀較簡單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)量大且塑件有側(cè)凹，故采用對稱排列一模二腔，這樣模具結(jié)構(gòu)較小，制造方便。型腔布置如下圖： 2.2.3模具結(jié)構(gòu)的初步確定 有分析可知，該塑件有側(cè)凹故模具采用側(cè)抽芯一模二腔的注射模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀推出機構(gòu)初選為推件板推出或推桿推出方式，澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口且

8、開在分型面上，因此，定模部分不需要單獨開設(shè)分型面取出凝料，動模部分需添加型芯固定板、推件板，故確定采用帶推件板單分型面注射模。 2.3 注射機型號的確定2.3.1注射量的計算 通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性知： 塑件體積：V塑=33.057cm³ 塑件質(zhì)量：M塑= V塑=33.057x1.1=36.36g 注： 可根據(jù)塑料模具設(shè)計指導表9-6取1.1g/cm³2.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算 根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2-1倍來計算，由于本次采用的澆道簡單且較淺，因此，澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來估算，故V總=澆注系統(tǒng)的凝料+2 塑件體積。 V總=1.3

9、 nV塑=1.3x2x33.057=85.95cm³2.3.3 選擇注射機由式可得 V公=V總/0.8=107.435cm³ 根據(jù)計算，初步選擇表13-1公稱注射量為125cm³，注射機型號為XS-ZY-125 注射技術(shù)要求理論注射量/cm3 125 拉桿空間/mm 260x360螺桿直徑/mm 42 移模行程/mm 300注射壓力 /MPa 150 最大模具厚度/mm 300塑化能力/(g/s) 16.8 最小模具厚度/mm 200鎖模力/kn 100 模具定位孔直徑/mm 100噴嘴口直徑/mm 4 噴嘴球直徑/mm 12 2.3.4 注射機的相關(guān)參數(shù)的校核（

10、1）注射壓力校核 查表13-2 PA66所需注射壓力為80-130MPa這里取Po=100MPa，改注射機公稱注射壓力P公=150MPa注射壓力安全系數(shù)K1=1.25-1.4，此處取K1=1.3. 則 K1 x Po=1.3x100=130MPa<P公 故此，注射機壓力合格。（2）鎖模力校核 件在分型面上的投影面積 A塑=（R²-r²）=（12² - 6²）=339.3m 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影A澆的數(shù)值，可以按照多型腔模具的統(tǒng)計分析來確定， A 澆是每個塑件在分型面上的投影面積A 塑的0.2-0.

11、5倍，由于本設(shè)計的流道簡單，分流道相對較短，因此，凝料投影面積可以適當取小些。 此處 A澆=0.2 A塑=0.2 x 339.3=67.86mm³ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 則 A 總 = n（A 塑+A 澆）=2(A 塑+0.2A 塑)=813.32 mm³ 模具型腔內(nèi)的脹型力F 脹 則 F 脹=A 總x P 模=814.32x35=28.5Kn 注：P模 是型腔的平均計算壓力值，通常取注射壓力的20%-40%，大致范圍25MPa-40MPa，由于PA66屬中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故P模取35MPa。 由表13-1可知，改注射機的公稱合模力F鎖=90K

12、n，合模力安全系數(shù)K2=1.1-1.2這里取K2=1.2。 則 K2 x F脹=1.2 x F脹=1.2x28.5=34<F鎖 所以， 注射機鎖模力滿足要求。3. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.1主澆道的設(shè)計 由于主澆道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，因此，采用可拆卸換的澆口套 主流道尺寸 如下： 主流道的長度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對小型模具L應(yīng)小于60mm, 則本次初選50mm.主流道小端直徑 d=注射機噴嘴尺寸+（0.5-1）mm=4.5mm主流道大端直徑 D=d+L主tana=8mm主流道球面半徑 SR=注射機噴嘴球頭半徑+（1-2）mm=12+2=14mm球面的配合高度 h=3mm3.

13、1.1 主流道的凝料體積 V主=L主（R主²+r主²+R主r主）/3 =50（4²+2.25²+4x2.25）x 3.14/3 =1573.3 mm³3.1.2 主流道當量半徑 Rn=(R主/2+r主/2)/2 =(2.25+4)/2 =3.125mm3.1.3主流道澆口套的形式 主流道襯套為標準件課選購，主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求嚴格，故以便于拆卸更換，則分開來設(shè)計。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理。本設(shè)計中澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度50HRC-55HRC.如下圖。定位圈的結(jié)構(gòu)由

14、總裝配圖來確定。 3.2 分流道的設(shè)計3.2.1分流道的布置形式 為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時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。3.2.2分流道的長度 根兩個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道長度適中40mm，3.2.3分流道的當量直徑 流過分流道的塑料質(zhì)量 m=V塑=33.057x1.1=36.3g<200g 但該塑件壁厚3mm-4mm之間，按圖2-4的經(jīng)驗曲線查得D=3.2,再根據(jù)單向分流道長度16mm由圖2-5查得修正系數(shù)f l=1.01,則分流道直徑經(jīng)修正后為： D=Dfl=3.323mm 3.2.4分流道的截面形狀本設(shè)計采用梯形截面，

15、其加工工藝好， 塑料的熱量損失和流動阻力均不大。3.2.5分流道的尺寸 由經(jīng)驗值b=4-12mm，流動性好的材料可小到2mm。 則 b取3mm h=2b/3=2mm r=1-3°此處取r=1°3.2.6分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25m-2.5m即可，此處取1.6m。另外脫模斜度一般在5°-10°之間，由上式得脫模斜度為10.3°，脫模斜度足夠。 3.3 澆口的設(shè)計 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模二腔注射為便于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀

16、簡單，易于加工。3.3.1側(cè)澆口尺寸的確定（1） 計算側(cè)澆口的深度 根據(jù)表2-6，可得側(cè)澆口的深度h計算公式為： h=nt=0.6x3=1.8mm2 注：t是塑件壁厚，這里t=3mm; n是塑料成型系數(shù)PA66取0.6（2） 計算側(cè)澆口的寬度 根據(jù)表2-6，可得側(cè)澆口的寬度B的計算公式為 mm 注;A為凹模的內(nèi)表面積（約等于塑件的外表面積）（3） 計算側(cè)澆口的長度 根據(jù)表2-6，可取側(cè)澆口的長度L澆=0.75mm。3.3.2側(cè)澆口剪切速率的校核（1） 確定注射時間：查表2-3，可取t=1.6s.（2） 計算澆口的體積流量：q澆=V塑/t=33.057/1.6=17.36cm²

17、3;s¹（3） 計算澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得： 則， 剪切速率合格。3.4校核主流道的剪切速率上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積 分流道的體積（澆口的體積大小可以忽略不計）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道體的剪切速率。1） 計算主流道的體積流量 q 主=（V 主+ V 分+nV塑）/t =(1.573+6+2x33.057)/1.6 =39.472) 計算主流道的剪切速率 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 之間，所以，主流道的剪切速率合格。 3.5選擇推出方式 該塑件為簿壁塑件，綜合各個因素，選定為推桿推出機構(gòu)，如下圖。4、成型零件工作尺寸計算 成

18、形零部件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔間距尺寸、孔或凸臺制某成形表面的距離尺寸等。該塑件的工作尺寸有型腔，型芯。它的工作尺寸均按平均法計算。查表塑料模設(shè)計手冊表 1-4 塑料pa66的平均收縮率為1.5% 塑件的總誤差是由塑件的成形誤差、塑料收縮率波動引起的塑件尺寸誤差、模具成形零件的制造誤差、模具成形零件的最大磨損量和模具安裝配合間隙的變化而引起的塑件尺寸誤差的總合。一般情況下，塑料收縮率波動和成形零件的制造公差是影響塑件尺寸和精度的主要原應(yīng)。對于大型塑件，其塑料收縮率對塑件的尺寸公差影響最大，應(yīng)穩(wěn)定成形工藝條件，并選擇波動較小的塑料來減

19、小塑件的成形誤差；對于中小型塑件，成形零件的制造誤差對塑件的尺寸影響最大，應(yīng)提高模具精度等級來減小成形誤差。通過分析該塑件，模具的制造公差和塑料的收縮率是主要影響因素。根據(jù)該制件尺寸公差要求，模具的制造公差取z=/4。在計算過程中，塑件尺寸與模具成型零件尺寸都有相關(guān)的規(guī)定，詳細內(nèi)容如下：1.凹模徑向尺寸的計算mm相應(yīng)的塑件制造公差mm=g； 式中，是塑件的平均收縮率，查表PA66的平均收縮率為1.5%，所以平均收縮率 =1.5% 2.凹模深度尺寸的計算 由于塑件高度的最大尺寸和塑件底部凸緣的基本尺寸未注公差，且均屬于B類尺寸，所以按MT5級進行計算，則 = 3. 型芯徑向尺寸的計算 4. 型芯

20、高度尺寸的計算 =g 5.型芯中心距尺寸的計算 =40.0155. 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計本塑件結(jié)構(gòu)簡單，可采用推件板推出，推桿推出、或推件板加推桿的綜合方式退出。根據(jù)脫模力計算來決定。 5.1 脫模力的計算 （1）主型芯脫模力。由=r/t可判斷為薄壁矩形塑件，根據(jù)公式可得 5.2 推出方式的確定 1）采用推桿推出 （1）推出面積。設(shè)6mm的圓推桿設(shè)置4根，那么推出面積為 （2）推桿推出應(yīng)力。根據(jù)資料取許用應(yīng)力通過上述計算，采用推桿推出合格。 6.選擇模架與校核 因為要考慮該副模具采用推桿推出方式及導柱、導套的布置形式等因素，根據(jù)表7-1可確定選用帶推件板的直澆口A型模架。6.1 各模板尺寸的確定

21、（1） A板尺寸。 A板是定模型腔板，塑件高度為14mm，考慮到模板上還要開設(shè)斜滑塊，還需流出足夠的距離，故A板厚度取50mm。(2)B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架標準板厚取25mm。(3)C板（墊板）尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510)mm =(16+15+13+510)mm=4954mm，初步選定C為50mm 經(jīng)上述尺寸計算，模架尺寸已經(jīng)確定，標記為：C1515-50×25×50GB/T12555-2006。其他尺寸按標準標注，如圖6-1所示。 圖6-1 A型模架結(jié)構(gòu)尺寸6.2 模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機來校核模具設(shè)計的尺寸=;-pjtfr

22、dwaq（1）模具平面尺寸200mm×150mm<235mm×235mm，校核合格。（2）模具高度尺寸225mm，200mm<225mm<300mm,校核合格。（3）模具的開模行程S=H1+H2+(510) = 24mm<160mm，校核合格。6.3模具在注射機上的安裝 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以選注射機規(guī)格滿足要求。7.合模導向機構(gòu) 合模導向機構(gòu)是保證動、定模在合模時，正確的定位和導向的零件。合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，通常采用導柱導向。這次我選用導柱導向。 導柱應(yīng)具有硬而耐磨且不易折斷的特點

23、，硬度為50-55HRC。導柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8m,導向部分的表面粗糙度為Ra=0.4m。 導柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合，導柱的導向部分常采用H7/f7的間隙配合。 帶肩導套用H7/m6的過度配合鑲?cè)肽０?，導套固定部分的粗糙度為Ra=0.8m,導向部分的粗糙度為Ra=0.4m。8. 模具總裝配圖 見裝配圖紙（A1）9. 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。計算時忽略模具因空氣對流，輻射以及與注射機所散發(fā)的熱量，按單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。9.1 冷卻介質(zhì) PS屬于流動性中等的材料，其成型溫度及模具溫度分

24、別為180和3265，熱變形溫度為6595。所以模具溫度初步選擇為40，用常溫水對模具進行冷卻。9.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 1）單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W （1）塑料制品的體積 （2）塑件制品質(zhì)量 （3）塑件壁厚為1.752mm，查看參考文獻得。取注射時間，脫模時間，則注射周期：。由此得每小時注射次數(shù)N=240次。 （4）單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量： 2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量Qs 查看參考文獻1表4-35直接可知PS的單位熱流量Qs的值的范圍在（280350）kJ/kg之間，故可?。?3）計算冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道 設(shè)冷卻水道如水口的水溫為，出

25、水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容。則根據(jù)公式可得： 4）確定冷卻水路的直徑d 時，查參考文獻1表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=6mm。 5)冷卻水在管內(nèi)的流速 合理 6）求冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 因為平均水溫為23.5，查看參考文獻1可得f=6.72,則有 7）計算冷卻水通道的導熱面積 8）計算模具冷卻水管的總長度 9）冷卻水路的根數(shù)x 設(shè)每條水路的長度為l=150,則冷卻水路的根數(shù)為 由上述計算可以看出，將冷卻水道開設(shè)在型芯上。結(jié) 束 語經(jīng)過了一年對模具專業(yè)課程的學習，自己感覺收獲頗多，領(lǐng)會了模具設(shè)計的要領(lǐng)，但經(jīng)此次畢業(yè)設(shè)計，方覺自身知識欠缺太多