注塑模具設(shè)計說明書教程文件

1、精品文檔塑料模課程設(shè)計水杯蓋注塑模具設(shè)計學(xué)院機電與建筑工程學(xué)院專業(yè)材料成型及控制工程姓名李瑞朝學(xué)號200906104104指導(dǎo)老師楊俊杰余五新精品文檔目錄1前言12設(shè)計任務(wù)書13塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析14分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計5模具設(shè)計方案論證16主要零部件的設(shè)計計算17成型設(shè)備的校核計算18設(shè)計小結(jié)19參考文獻11前言水杯蓋在我們生活中隨處可見，幾乎每家每戶都會用到。市場上也有各種各樣的杯蓋，有時候一個靈巧鮮艷的造型便能吸引消費者的眼球，為生產(chǎn)廠家創(chuàng)造利潤。所以一個貌似簡單的蓋子也蘊含著無盡的商機，引人深思。本次設(shè)計的頂蓋結(jié)構(gòu)非常簡單，主要展現(xiàn)出一個最普通的生活用品的注塑成型過程，希望能有助于

2、人們對身邊事物的了解。2設(shè)計任務(wù)書(1)塑料制品名稱：水杯蓋。(2)成型方法：注塑成型。(3)塑料原料：ABS。(4)收縮率：0.4%0.7%。(5)生產(chǎn)批量：10萬件。3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析3.1 塑件的幾何形狀分析本塑件為圓形的頂蓋，尺寸中等，結(jié)構(gòu)簡單?？紤]到該制件精度要求較低，結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級為：MT5。3.2 塑件原材料的成型特性分析ABS是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)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1.021.05g/cm3oABS具有突出的力學(xué)性能，堅韌，堅固；易于成型和機械加工，成型塑料油較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS可采取注射,

3、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(yù)熱干燥(2)比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。(3)頂出力過大或機械加工時塑件表面會留下白色痕跡，脫模斜度宜取2以上。(4)易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計是應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。(5)宜采用高料溫，高模溫，高注射壓力成型。3.3 、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析(1)塑件的尺寸精度分析該塑件的尺寸均為未標(biāo)注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差。下表所列為塑件的主要尺寸的公差要求。(2)塑件的表面質(zhì)量分析該塑件要求外觀光潔、色彩艷麗，顏色可調(diào)，型斑點和

4、熔接痕，而內(nèi)表面無特殊要求。(3)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析從圖紙上看，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，取分型面與蓋下邊緣平齊。綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。3.4 塑件的生產(chǎn)批量塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要的影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占比例較小，提高生產(chǎn)率和注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度壽命高的模具。如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。該塑件產(chǎn)量達10萬件，生產(chǎn)類型屬于中批量

5、生產(chǎn)，可以適合考慮采用一模多腔、快速脫模以及成型周期不宜太長的模具，同時模具造價要適當(dāng)控制。3.5 初選注射機(1)計算塑件體積或重量通過三維造型可獲得橢圓下殼的體積V=24.9cm3。(2)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。(3)確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點和ABS的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見下表。塑件的注射成型工藝參數(shù)(4)確定模具溫度及冷卻方式工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱和干燥8090c成型時間/s注射時間352h保壓時間1530料筒溫度/C后段180200冷卻時間1530中段210230總周期4070前段2002

6、10螺桿轉(zhuǎn)速3060噴嘴溫度/C180190后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/C6080溫度/C70注射壓力/Mpa7090時間/h24ABS流動性中等，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時問，從而提高生產(chǎn)率，所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在6080c。(5)確定成型設(shè)備由于塑件采用注射成型加工，是有一模兩腔分布，由此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為：W=2w+w:=2X25.6+25.6X20%=56.8g。根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計手冊，初選FM100型螺桿式注射

7、機。記錄下FM100型螺桿式注射機的主要技術(shù)參數(shù)，見下表。FM100型注射機的主要技術(shù)參數(shù)4分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計4.1 分型面的選擇不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計方法，都必須首先確定分型面，因為模具結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇。為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處。如下圖所示，在滿足該原則的三個方案中，方案A的塑件開模后留在定模一側(cè)，塑件不易取出，頂出機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜；方案B分型后會產(chǎn)生影響塑件外觀的飛邊，且飛邊不易清除；方案C既保證了塑件的外觀，且毛刺飛邊的清除也較容易，因此選擇方案Co在舁廳P主要技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值1最大注塑量/cm31732注射壓力/

8、MPa1503鎖模力/kN10004動、定模模板最大安裝尺寸/(mmxmm)365X3455最大模具厚度/mm3256最小模具厚度/mm1507最大開模行程/mm1008噴嘴前端球面直徑/mm159噴嘴伸出量/mm4510定位孔直徑/mm12511定位孔深度/mm154.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)有主流道、分流道、澆口、冷料井四個部分組成。考慮到塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點和熔接痕，以及一模兩腔的布置，澆口采用方便加工修整、凝料取出容易且不會再塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計如下圖所示。(1)主流道和定位圈

9、的設(shè)計主流道與注射機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計，如下圖所示。查資料得到FM100型注射機與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑R=15mm,噴嘴二濟EN一J直位聞孔直徑d=3mm,定位圈直徑為小125mm。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR=R+（12）,d=d+0.5。因此取：主流道球面直徑SR=16mm,主流道的小端直徑d=3.5mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為24。，計算其大端直徑約為12mm；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大的反壓力，

10、配合段直徑D不宜過大，取D=16mm；同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計R2的圓弧過渡；為補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設(shè)計得比模板厚度短0.02mm。定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料得FM100型螺桿式注射機的定位圈直徑為小125mm,一般定位圈高出定模座表面510mm。1）分流道的設(shè)計本設(shè)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5mm。2）澆口的設(shè)計根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如上澆注系統(tǒng)中圖所示的側(cè)澆口。從塑件的唇的底側(cè)中部進料，去除凝料時不會再塑件的外壁

11、留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。3）冷料井的設(shè)計采用帶Z形頭拉料桿的冷料井，如圖所示，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料井的作用，又兼有開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側(cè)，稍作側(cè)向移動凝料便可取出的作用。5模具設(shè)計方案論證5.1 型腔布置對于一模多腔的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。本設(shè)計方案的模具采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)。5.2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響了制件的質(zhì)量。該塑件的材料為ABS工程塑料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零

12、件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進行熱處理以使其具備5055HRC的硬度。(1)凹模(型腔)設(shè)計采用整體嵌入式凹模，放在定模板一側(cè)，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮的。注意：凹模鑲塊的尺寸大小設(shè)計出了要考慮壁厚的剛度和強度校核外，還要留有足夠的冷卻水道位置。(2)凸模(型芯)設(shè)計型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)采用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內(nèi)壁的大型芯裝在動模板上，成型條形孔和圓孔的小型芯裝在定模板上，方便型芯的制作安裝、塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布。5.3 導(dǎo)向定位機構(gòu)設(shè)計由于塑件基本對稱且無單向側(cè)壓力，所

13、以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。注意：導(dǎo)柱要比主型芯高出至少68mm。5.4 推出機構(gòu)設(shè)計根據(jù)圓形頂蓋的形狀特點，其推出機構(gòu)可采用推件板推出或推桿推出。其中推件板推出結(jié)構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機構(gòu)。5.5 冷卻系統(tǒng)設(shè)計采用冷卻水道冷卻，凹模冷卻水道采用環(huán)繞型腔布置的單層式冷卻回路，水道開設(shè)時注意避開安裝在定模上的內(nèi)鑲塊；型芯冷卻采用隔板式管道冷卻，在型芯上開設(shè)兩個孔，孔內(nèi)插上縱向隔板，冷卻通路的設(shè)計如下圖所示。6主要零部件的設(shè)計計算6

14、.1 成型零件的成型尺寸該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊的PVC的收縮率為0.4%0.7%,故平均收縮率Scp=(0.4+0.7)%/2=0.0055,根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3,成型零件尺寸計算見下表。照升算模具零件名稱塑件尺寸計算公式工作尺寸型腔定模鑲塊80Lm=(1+Scp)Ls-0.7500.2978.80012Lm=(1+Scp)Ls-0.6700.1911.68064Lm=(1+Scp)Ls+0.750065.000.153Lm=(1+Scp)Ls-0.6700.132.750型芯動模型芯74Lm=(1+Scp)Ls+0.750075.050.296

15、6Lm=(1+Scp)Ls-0.6700.2965.72010Lm=(1+Scp)Ls-0.6700.169.730Lm=(1+Scp)Ls+0.67404.3200.156.2 模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可用整體式圓型腔壁厚，根據(jù)經(jīng)驗計算公式S=r(2p)-1),計算得壁厚S=25.32mm,取30mm。6.3 推出機構(gòu)的設(shè)計采用推桿推出機構(gòu)，由于該塑件的脫模力不是太大，推桿的布置空間足夠，所以無須用繁瑣的計算方法確定推桿的尺寸大小，可以根據(jù)經(jīng)驗選取d=4mm的推桿，注意保證推出距離略大于型芯的突出

16、長度23mm,即推出距離大于20mm。6.4 標(biāo)準模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項因素，估算型腔模板的概略尺寸，查相關(guān)表選取標(biāo)準模板的尺寸為230mmx350mmX40mm,選用AI型標(biāo)準模架，標(biāo)記為：AI230350-30Z1GB/T12556.11990。7成型設(shè)備的校核計算7.1 鎖模力的校核鎖模力是指注射機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力。注射機鎖模力的校核關(guān)系式為F>kpA式中F注射機的鎖模力，查相關(guān)表得FM100型螺桿式注射機的鎖模力為600kN;k壓力損耗系數(shù)，一般取1.11.2;p型腔

17、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，本模具A=3.14x0.04x0.04+0.097X0.08=0.013m3計算得kpA=1.2X30x106X0.013=468KN<1000KN故注塑4磯,的軸欖力早夠滿早軸欖再或C'7''7107.2 安裝尺寸的校核本模具采用的是型號為AI23035A30Z1GB/T12556.11990的標(biāo)準模架，模具的外形尺寸280mmX350mm,模具閉合高度為H=25+32+40+35+80+25=237mm,查資料得FM100型注射機動、定模模板最大安裝尺寸為365mmX345mm,允許

18、模具的最小厚度Hmin=150mm,最大厚度Hmax=325mm,即模具的外形尺寸不超過注射機動、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足Hmin<H<Hmax的安裝條件，故該模具滿足FM100型螺桿式注射機的安裝要求。7.3 推出機構(gòu)的校核各種型號注射機推出機構(gòu)的設(shè)置情況及推出距離等各不相同，設(shè)計模具時，必須了解注射機推出桿的直徑、推出形式、最大推出距離及雙推中心桿距等，以確保模具推出機構(gòu)與注射機的推出機構(gòu)相適應(yīng)。FM100型螺桿式注射機的推出形式為圓蓋邊緣設(shè)有四根推桿。由于該模具推理不太大，在FM100型螺桿式注射機上采用中心656mm頂桿推出，在動模座板預(yù)留與之匹配的小60mm

19、頂出孔；塑件實際推出距離為45>20+8,滿足推出距離要求。7.4 開模行程的校核注射機的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，本模具為單分型面注射模具，F(xiàn)M100型螺桿式注射機的最大開模行程與模厚無關(guān)，校核關(guān)系式為S>H1+H2+(510)式中S注射機的最大開本g行程，查資料得FM100型螺桿式注射機的最大開模行程S=100mm；H1塑件脫模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為45mm；H2塑件的高度(不包括澆注系統(tǒng)的高度)，該塑件的高度為12mm0計算得：H1+H2+(510)=45+12+10=67mm<S=100mm0以上分析證明，F(xiàn)M100型螺桿式注射機能滿足要求，故可以采用。根據(jù)校核結(jié)論，將,FM100型螺桿式注射機填入塑件的成型工藝卡中。9設(shè)計小結(jié)一個月的課程設(shè)計接近尾聲了，期間有過迷茫，苦惱，快樂與喜悅，更多的是收獲了更多的專業(yè)知識，熟悉了注塑模具成型的基本原理和過程。這次課程設(shè)計有點特殊，課程設(shè)計期間不停課，只能是利用課余時間完成。這對我們的學(xué)習(xí)自主性是一次正真的