旋鈕注塑模設計

1、 摘要 通過設計可使我鞏固所學的專業(yè)理論；進一步掌握注射模具設計和成型零件加工工藝制定的方法；提升測量、繪圖、查閱資料、文獻翻譯、應用專業(yè)軟件等方面的能力與水平；能夠得到全面、系統(tǒng)工程實踐能力訓練；培養(yǎng)和造就我的創(chuàng)新能力和工程意識、嚴謹的科學態(tài)度、邏輯思維方式、求實的工作作風記正確的科學研究方法。從而增強我的就業(yè)競爭力，為今后的實際工作打下良好的基礎。本課題來源于生產實際，綜合運用在學期所學理論知識和技能，掌握塑料注射模具與成型零件加工工藝設計的步驟和方法，所設計模具結構合理、工藝性好、裝配維修方便和經濟。可以熟悉設計開發(fā)模具的過程，培養(yǎng)獨立思考能力，檢驗學習效果和動手能力，提高工程實踐能力，

2、為將來實際工作打下堅實的基礎。關鍵詞 旋鈕建模 工藝編制 注射模具設計 目錄 課程設計任務書1 1塑料的工藝分析3 1.1塑件成型工藝分析3 1.2旋紐原料的成型特性與工藝參數32 注塑設備的選擇4 2.1估算塑件體積4 2.2 選擇注射機43 分型面及型腔數的確定5 3.1分型面的選擇5 3.2型腔數的確定6 3.3確定型腔的排列方式64 澆注系統(tǒng)的設計7 4.1主流道的設計7 4.2冷料穴與拉料桿的設計8 4.3分流道的設計8 4.4澆口的設計85 排氣、冷卻系統(tǒng)的設計與計算9 5.1 排氣系統(tǒng)的設計9 5.2冷卻系統(tǒng)的設計與計算106 模具工作零件的設計與計算11 6.1成型零件的結構計

3、算11 6.2成型零件鋼材的選用 12 6.3型腔型芯工作尺寸的計算12 6.1型腔側壁厚度和底板厚度的計算137脫模推出機構的設計與計算14 7.1推出方式的確定14 7.2脫模力的計算15 7.3校核推出機構作用在塑件上的單位應力15 7.4推桿直徑的計算158 模架的設計16 8.1模架的結構與形式16 8 .2模架的確定169 注射機與模具各參數的校核17 9.1注射量的校核17 9.2鎖模力的校核18 9.3最大注射壓和的校核18 9.4安裝參數的校核1910總裝圖和零件圖的繪制19 結論20參考文獻21陜西理工學院本科課程設計任務書四、課程設計參數及要求：1. 塑件圖零件名稱：旋鈕

4、材 料:聚苯乙烯生產批量：大批量2. 根據所給塑料制件進行工藝分析、確定成型方案，選擇合適的分型面、選擇澆注系統(tǒng)，確定型腔數目，選擇注塑設備，選擇澆注系統(tǒng)，選擇模架，成型零件尺寸計算、推出（脫模）機構設計、冷卻系統(tǒng)設計，繪制裝配圖一張、零件圖若干張。五、設計內容及工作量1. 課程設計內容及工作量（1）根據任務書所給塑件圖、塑件材料及精度尺寸等的要求，確定成型工藝方案。 分析塑件所用塑料的品種及其性能，分析塑件工藝性； 確定模具型腔數和排氣系統(tǒng)； 選擇推出方式，確定推出機構； 確定成型設備的型號與規(guī)格。（2）按照設計要求進行相關模塊設計，繪制裝配圖一張和模具工作零件圖若干張。 分析模具零部件結構

5、，布置圖面及選定比例，繪制模具裝配圖和零件圖，用主視圖或俯視圖表示模具結構。主視圖上盡可能將模具所有零件畫出，可采用全剖視或階梯剖視。主要模具零件圖（成型零件、模具型腔及非標準件等）。裝配圖上的塑件圖，一般要給出材料及牌號，比例一般與模具圖比例一致。裝配圖參考布局如下：（3）編制課程設計說明書1份。2. 課程設計進程安排：（1）根據所給塑件圖進行工藝分析、確定注塑方案（2天）；（2）選擇分型面、選擇澆注系統(tǒng)、確定型腔數目（2天）；（3）選擇注塑設備，選擇冷卻系統(tǒng)，選擇模架（2天）；（4）繪制模具草圖（2天）；（5）成型零件尺寸計算（2天）；（6）推出（脫模）機構設計、冷卻系統(tǒng)設計（1天）；（7

6、）繪制模具裝配圖一張（4天）；（8）繪制模具工作零件圖（2天）；（9）編寫課程設計說明書（2天）；（10）課程設計答辯（1天）。 1.塑件成型工藝性分析1.1塑件成型工藝分析 如圖1.1所示： 1.2旋紐原料的成型特性與工藝參數塑件的材料采用聚苯乙烯，屬熱塑性塑料，該塑料具有如下的成型特性：1）無定形料、吸濕性大、不易分解。2）質脆、表面硬度低。3）流動性中等，溢邊值 0.03mm 左右，易發(fā)生填充不良、縮孔、凹痕、熔接痕等缺陷。4）宜取高壓注射，在不出現缺陷的條件下宜取高料溫、模溫，可增加流動性，降低內應力、方向性，改善透明度及強度。5）模具澆注系統(tǒng)應對料流阻力小，脫模斜度應大，頂出均勻，表

7、面粗糙度應好，注意排氣。6）質透明，要注意防止出現氣泡、銀絲、熔接痕及滯料分解、混入雜質。塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析1）塑件的結構分析該零件的總體形狀為圓形，結構比較簡單。2）塑件尺寸精度的分析該零件的重要尺寸均無公差要求，一般可采用4級精度。由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等，對應模具相關零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚均為2mm，無壁厚差。3）表面質量的分析該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實現。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。2.注塑設備的選擇2.1 估算塑件體積計算塑件的重量是為

8、了選用注射機及確定模具型腔數。計算得塑件的體積：V34046.3mm3計算塑件的質量：公式為WV根據設計手冊查得聚苯乙烯的密度為1.05g/cm3，故塑件的重量為：WV34046.3×1.08×10-336.7g2.2 選擇注射機1）根據注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機為：SZZY125 型注塑成型機，該注塑機的各參數如下表所示：理論注射量/cm3125移模行程/mm300螺桿直徑/mm42最大模具厚度/mm300注射壓力/Mp150最小模具厚度/mm200鎖模力/KN900噴嘴球半徑/mm15拉桿內間距/mm 260×360噴嘴口孔徑/

9、mm42）塑件的注射工藝參數的確定根據情況，聚苯乙烯的成型工藝參數可作如下選擇，在試模時可根據實際情況作適當的調整。注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度t1 選用150 中段溫度t2 選用150 前段溫度t3 選用180 噴嘴溫度：選用160注射壓力：選用80MP注射時間：選用2s保壓時間：選用20s保壓：40MP冷卻時間：選用25s總周期： 50s3.分型面及型腔數的確定3.1分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)的可分離的接觸表面。一副模具根據需求可能有一個或兩個以上的分型面。該塑件為保證分型后塑件留在動模，采用如圖所示的分型面 該塑件為旋紐，表面質量無特殊要

10、求，端部因與人手指接觸因此形成自然圓角，此零件可采用上圖所示的分型面比較合適。3.2型腔數的確定型腔數的確定有多種方法，本題采用注射機的注射量來確定它的數目。其公式如下：n=(G-C)/V式中：G注射機的公稱注射量/cm3V單個制品的體積/cm3C澆道和澆口的總體積/cm3生產中每次實際注射量應為公稱注射量G 的0.8倍，現取0.8G 進行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.21）倍，現取C0.8V 進行計算。n=(0.8G-0.8V)/V=(0.8×125-0.8×34)/34=2.14由以上的計算可知，可采用一模兩腔的模具結構3.3確定型腔的排列方式本塑件

11、在注射時采用一模兩件，即模具需要兩個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結構的復雜程度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。 4澆注系統(tǒng)的設計4.1主流道的設計根據設計手冊查得SZZY125 型注射機噴嘴有關尺寸如下：噴嘴前端孔徑：d=4mm噴嘴前端球面半徑：R15mm為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D 應稍大于注射噴嘴直徑 d。Dd+1=4+15mm主流道的半錐角通常為1°2°過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用2°。經換算得主流道大端直徑D9mm,為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設

12、計半徑5mm 的圓弧過渡。主流道的長度L 一般控制在60mm 之內，可取L60mm。4.2冷料穴與拉料桿的設計對于依靠推件板脫模的模具常用球頭拉料桿，當前鋒冷料進入冷料穴后緊包在拉料桿的球頭上，開模時，便可將凝料從主流道中拉出。球頭拉料桿固定在動模一側的型芯固定板上，并不隨脫模機構移動，所以當推件板從型芯上脫出制品時，也將主流道凝料從球頭拉料桿上硬刮下來。4.3分流道的設計分流道在設計時應考慮盡量減小在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高，當分型面為平面時一般采用圓形的截面流道，但考慮到加工的方便性，可采用半圓形的流道。一般分流道直

13、徑在310mm 范圍內，分流道的截面尺寸可根據制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長度由中國模具設計大典第2 卷中圖9.2 12 所示的經驗曲線來選定，經查取D=5.6mm 較為合適，分流道長度取L20mm 從圖9.214 中查得修正系數fL=1.02，則分流道直徑經修正后為DDfL=5.6×1.02=5.712，取D6mm。4.4澆口的設計根據澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側澆口較為合適。側澆口一般開設在模具的分型面上，從制品的邊緣進料，故也稱之為邊緣澆口。側澆口的截面形狀為矩形，其優(yōu)點是截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正。缺點是在制品的外表面留有澆口痕跡，因為該

14、制件無表面質量的特殊要求，又是中小型制品的一模兩腔結構，所以可以采用側澆口。在側澆口的三個尺寸中，以澆口的深度h 最為重要。它控制著澆口內熔體的凝固時間和型腔內熔體的補縮程度。澆口寬度W 的大小對熔體的體積流量的直接的影響，澆口長度L 在結構強度允許的條件下以短為好，一般選L0.51mm。確定澆口深度和寬度的經驗公式如下：h=nt b=nA1/2/30 式中：h側澆口深度（mm）中小型制品常用h=0.52mm，約為制品最大壁厚的1/32/3, h取1mmt制品的壁厚（mm） 2mmn塑料材料的系數 查表得 0.6b澆口的寬度（mm）A型腔的表面積（mm2） 計算得 2940mm2將以上各數據代

15、入公式得：h=1mm，b=1.5mm, L=1mm。5. 排氣、冷卻系統(tǒng)的設計與計算5.1排氣系統(tǒng)的設計該塑件由于采用側澆口進料，熔體經塑件下方的脫模板充滿型腔，起配合間隙可作為氣體排出的方式，不會在頂部產生憋氣的現象，同時底面的氣體會沿著推桿的配合間隙、分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排出。5.2冷卻系統(tǒng)的設計與計算冷卻系統(tǒng)設計的有關公式：qV=WQ1/c1(1-2) 式中：qV冷卻水的體積流量(m3/min)W單位時間內注入模具中的塑料重量(kg/min)Q1單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量(kJ/kg)冷卻水的密度(kg/m3) 0.98×103c1冷卻水的比熱容kJ/

16、(kg.) 4.1871冷卻水的出口溫度() 252冷卻水的入口溫度() 20Q1 可表示為：Q1=c2(3-4)+u式中：c2塑料的比熱容kJ/(kg.) 1.465Q3塑料熔體的初始溫度() 200 4塑料制品在推出時的溫度() 60u結晶型塑料的熔化質量焓(kJ/kg)Q1=c2(3-4)+u=1.465(200-60)=205.1kJ/kg將以上各數代入式得：qV=(0.013×205.1)/0.98×103×4.187(25-20)m3/min=0.13×10-3m3/min上述計算的設定條件是：模具的平均工作溫度為40，用常溫20的水作為模具

17、的冷卻介質，其出口溫度為25，產量為0.013kg/min。由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小，體積流量也很小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式即可。6模具工作零件的設計與計算6.1成型零件的結構設計（1） 凹模的結構設計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四中。根據對塑件的結構分析，本設計才用整體嵌入式，如下圖所示：（2） 凸模的結構設計 凸模式成型制品內表面的成型零件，通常分為整體式和組合式兩種類型。根據對塑件的結構分析，凸模采用整體式結構，不僅結構牢固，還可省去動模墊板，有利于加工和排氣。如圖所示 6.2成型零件鋼材的

18、選用 根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。有因為該塑件為大批量生產，所以構成型腔的凹模鋼材選用P20(美國牌號）。對于成型塑件外圓筒的大型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用高合金工具鋼Cr12MoV.6.3型腔型芯工作尺寸的計算本設計中,零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這PS 的成型收縮率為S=0.005，模具的制造公差取=/3。1) 凹模徑向尺寸的算計公式 2)凹模深度尺寸的計算公式 3）型芯徑向尺寸的計算公式 4）型芯高度尺寸的計算

19、公式 x:數值隨塑件的精度和尺寸變化，一般在0.5到0.8之間 x取0.6L:零件徑向尺寸（mm）H:零件高度尺寸l:塑件徑向基本尺寸（mm）h:塑件高度基本尺寸（mm） S:塑料的平均收縮率 ：塑件的公差值（mm） ：零件制造公差（mm） 具體計算如下l=26，=0.24代入 得L1=mml=70，=0.38代入 得L2=mm h=60，=0.32代入 得H1=mm h=12，=0.18代入 得H2=mm l=22，=0.22代入 得 L3=mm l=66，=0.38代入 得L4=mm h=58，=0.32代入得H3=mmh=12，=0.18代入得H4=mm 6.4型腔側壁厚度和底板厚度的計

20、算1）型腔側壁厚度的計算根據圓形整體式型腔按剛度計算側壁厚度的計算公式：式中：S凹模側壁厚度(mm)T凹模底板厚度（mm）h凹模高度（mm）60 p型腔壓力(Mpa) 40r型腔半徑（mm）35E模具材料的彈性模量(MPa) 2.1×105剛度條件，即允許變形量(mm) 0.05將以上各數代入式得：S=(3×40×604)/(2×2.1×105×0.05)1/3=14mm2） 底板厚度的計算公式如下： T凹模底板厚度（mm）r型腔半徑（mm）35 將各參數代入式中得：T10mm型腔的厚度h =H+T=80 S可取15mms 型腔高度可

21、取80mm7.脫模推出機構的設計與計算7.1推出方式的確定此塑件圓周采用推件板脫模推出方式。脫模板推出時為了減小脫模板與型芯的摩擦，設計中在用脫模板與型芯之間留出0.2mm的間隙，采用錐面配合，可以防脫模板因偏心而產生溢料，同時避免脫模板與型芯產生摩擦。7.2脫模力的計算 因為r/t=35/2=17.5>10,所以該塑件屬于薄壁塑件,塑件橫截面形狀為圓形,它的脫模力計算公式為: E:塑料的彈性模量（MPa） 取2800 L:被包型芯的長度（mm） 取60 :脫模斜度（。） 取1 f:塑料與鋼材之間的摩擦因數 取0.5 ：塑料的泊松比 取0.32 K:K=1+f sincos A:塑件在與

22、開模方向垂直的平面上的投影面積 3848將以上參數代如的F=4074N7.3校核推出機構作用在塑件上的單位應力 （1）推出面積 A=/4（D2-d2)=/4(702-662)=427mm2 （2）推出應力 <80MPa(抗壓強度） 合格 7.4推桿直徑的計算推桿推頂推件板時應有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據壓桿穩(wěn)定公式推導推桿直徑計算式為：d=K(l2Qe/nE)1/4 推桿直徑確定后，還應用下式進行強度校核：c=4Qe/nd2s 式中：d推桿直徑(mm)K安全系數，通常取K=1.52 2l推桿的長度(mm) 130Qe脫模力(N) 4074E推

23、桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105n推桿根數 4c推桿所受的壓應力(MPa)s推桿材料的屈服點(MPa) 360將以上各數據代入式得：d=3.3mm 圓整取4mm將以上各數據代入式進行校核：c=4Qe/nd2=17.47 MPas=360 MPa所以此推桿符合要求。8.1模架的設計8.1模架的結構與形式 為薄壁殼體塑件，因此采用A4型模架，動、定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板設置脫模板推出機構8.2模架的確定塑件在分型面上的投影寬度W<W2-10塑件在分型面上的投影長度L<ll-d-30W2W+10=70+10=80mm查表4-38可得W2=94mm，對應的標準

24、模架的寬度W=315mm。復位桿的直徑d=10mm。ll180+10+30=220mm，即復位桿在長度方向的間距大于220mm查表4-38可得ll=277mm，對應的標準模架的長度L=315mm，故所選模架為表4-38中第3號A3型標準模架，其規(guī)格為WL=160315寬度B=160mm，第3號A3型標準模架，其規(guī)格為WL=160315mm標準模架選定之后，就可以從表4-38中直接查處與之相對應的參數導柱直徑=16mm 導柱間距1lT=122281,動、定模座板的寬度W1=200mm 墊塊的寬度W3=32mm定模座板的厚度H1=20mm 脫模板的厚度H3=16mm推板的厚度H4=16mm 推桿固

25、定板的厚度H5=12.5mm9.注射機與模具各參數的校核9.1注射量的校核（按體積）Vmax=V 式中：Vmax模具型腔流道的最大容積(cm3)V指定型號與0規(guī)格注射機的注射量容積(cm3)塑料的固態(tài)密度(g/cm3)注射系數取0.750.85，無定形料可取0.85，結晶形可取0.75。將以上各數代入式得：Vmax=V 0.85×125106.25cm3倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時間會過長。所以最小注射量容積Vmin0.25V。Vmin0.25V=0.25×125=31.25cm3實際注射量V=2V0+2×0.6V0=2&#

26、215;34+2×0.6×34=88.4cm3即 Vmin VVmax所以符合要求。9.2鎖模力的校核公式：FKAPm式中F注射機的額定鎖模力(kN) 900A制品和流道在分型面上的投影和(cm3)Pm型腔的平均計算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30K安全系數，通常取K1.11.2 1.2則：KAPm1.2×2(70/2)2+20×6×30=286KN900KN=F所以符合要求。9.3最大注射壓和的校核PmaxKP0式中：Pmax注射機的額定注射壓力(MPa) 150P0成型時所需的注射壓力(MPa) 100K 安全系數，常取K=1.251.4 取1.3則KP0=1.3×100=130 MPaPmax150 MPa所以符合要求。9.4安裝參數的校核模具各模板的厚度分別為：H1定模座20m