保護罩塑料模具設計說明書

課程設計說明書題目塑料成型模具綜合設計院、系： 材料學院 專業(yè)： 材料成型及控制工程班級：學號：學生姓名： 指導教師： 完成時間：2015.11.30-12.18目錄TOC\o"1-5"\h\z一 工性分析藝 21、塑膠件的形狀和尺寸： 2\o"CurrentDocument"2、塑膠件的尺寸精度和外觀要求： 3\o"CurrentDocument"3、生產批量 3材料性能分析 4\o"CurrentDocument"注射機型號的選擇及校核 5\o"CurrentDocument".設備選擇 5.注射機的校核 6\o"CurrentDocument"行腔數目的確定及排布 6\o"CurrentDocument".型腔數目的確定 6.型腔的布局 7\o"CurrentDocument"分型面的選擇 8\o"CurrentDocument"澆注系統(tǒng)的設計 1 0成型零件設計與選擇 1 4\o"CurrentDocument"導柱導向機構的設置 1 7\o"CurrentDocument"推出機構的設計 1 8\o"CurrentDocument".側向抽芯機構的設計 1 8\o"CurrentDocument".斜導柱斜角的確定 1 9\o"CurrentDocument"十 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設置 2 0\o"CurrentDocument".冷卻系統(tǒng) 20\o"CurrentDocument".冷卻介質 21\o"CurrentDocument". 冷卻系統(tǒng)設計原則 2 1\o"CurrentDocument".冷卻回路的布置 22\o"CurrentDocument"十一 模架及其尺寸如下圖： 2 4\o"CurrentDocument"十二 設計小結 24\o"CurrentDocument"十三 參考文獻 25工藝性分析分析塑膠件的工藝性包括技術和經濟兩方面，在技術方面，根據產品圖紙,只要分析塑膠件的形狀特點、尺寸大小、尺寸標注方法、精度要求、表面質量和材料性能等因素，是否符合模塑工藝要求；在經濟方面，主要根據塑膠件的生產批量分析產品成本，闡明采用注射生產可取得的經濟效益。1、塑膠件的形狀和尺寸：塑件的形狀和尺寸不同，對模塑工藝要求也不同。其三維圖如下:制品骨架的中心為圓孔，上，下外形較大，該模具采用斜導柱抽芯機構來垂直分離型腔，以便取出制件。2、塑膠件的尺寸精度和外觀要求：塑膠件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結構型式及制造精度等有關。塑件的尺寸精度等級基本都在MT5、MT6左右，精度要求并不高，所以相應的模具制造精度按照IT7或IT8級制造就可以達到塑件的精度要求。3、生產批量生產批量的大小，直接影響模具的結構型式，一般大批量生產時，可選用一模多腔來提高生產率；小批量生產時，可采用單型腔模具等進行生產來降低模具的制造費用。該為大批量生產，采用一出2（一模兩腔）完成。二材料性能分析ABS塑料化學名稱：丙烯-丁二烯——苯乙烯共聚物比重:1.02克/立方厘米成型收縮率:0.3-0.8%查表得收縮率為：0.3%-0.8%。材料分析：ABS無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.02?1.5/cm3ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經過配色可配成任何顏色。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應進行干燥處理，ABS易產節(jié)痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50?60°c,而強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在60?80°c。塑件注射成型工藝參數的確定：根據該塑件的結構特點和ABS得成型性能，查相關手冊得到ABS塑件的成型工藝參數：比重/(g/cm3)1.05拉伸強度/MPa42.8?46.9成型收縮率/%0.4?0.7彎曲強度/MPa72.5?79.4成型溫度/℃200?240線脹系數/(10-5?K-i)7.9?9.9干燥條件/2小時80?90℃介電強度/(KV?mm-i)12?16、ABS塑料注射工藝條件工藝參數通用型高耐熱型阻燃型料筒溫度/℃后部180?200190?200170?190中部210?230220?240200?220前部200?210200?220190?200噴嘴溫度/℃180?190190?200180?190模具溫度/℃50?7060?8550?70注射壓力/MPa70?9085?12060?100螺桿轉速/(r?min-1)30?6030?6020?50三注射機型號的選擇及校核.設備選擇注射模具是安裝在注射機上使用的，因此在設計模具時也應考慮注射機的技術參數，以保證模具和注塑設備相適應。計算塑料體積為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于某注射機的公稱注射量，即：V<V實公式子中，V—實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（mm3）。實由UG分析/體測量，可得塑料件的體積為V、17062mm3,考慮到設計為2腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料。 1該模具一次注射所需的ABS塑料體積 V0==45cm3質量 m0=PV0=45g（3）注射機的選用綜合考慮模具外形尺寸查表選用型號XS-ZY125注射機。SZ-160/1000注射機的技術規(guī)范及特性如下:理論注射容量/。由3125螺桿直徑/mm42注射壓力/MPa119鎖模力/KN900拉桿內距/（mmXmm）330x300最大模厚/mm300最小模厚/mm150定位孔直徑/mm①80噴嘴球半徑/mmSR18噴嘴口孔徑/mm①62、鎖模力的校核鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力，當高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產生一個很大的脹型力。為此，注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：F鎖>F脹=KPaF脹AXkp=356KNVF鎖=900KNF鎖一注射機的額定鎖模力（N）；Pa分一模具型腔內塑料熔體平均壓力（MPa）;一般為注射壓力的0.3?0.65倍。K壓力損害系數.四行腔數目的確定及排布1.型腔數目的確定型腔指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。注射成形是先閉模以形成空腔，而后進料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上）形成這一空腔——型腔。其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯。為了使模具與注射機的生產能力相匹配，提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數目。注射模的型腔數目，可以是一模一腔，每一次注射生產一個塑件，也可以是多腔，每一次注射生產多個塑件。每一副模具中，型腔數目的多少與下列條件有關系。塑件尺寸精度模具制造成本注塑成形的生產效益制造難度型腔的布局多型腔模具設計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合考慮。型腔的排布應使每一個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中心中均等地分得所需的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內在質量均為達到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原則上不應該用同一副多模腔模具生產。在同一副模具中同時安排尺寸相差較大的型腔不是一個好的設計，不過有時為了節(jié)約，特別是成型配套式塑件的模具，在生產實踐中還使用這一方法，但難免會引起一些缺陷，如有些塑件發(fā)生翹曲、有些則有過大的不可逆應變等。本設計成型同一塑件，且壁厚均勻，故采用平衡式，布局如圖所示：五分型面的選擇模具上用以取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填性及制品的脫模，分型面的位置也影響著成型零部件的結構形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設密切相關。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵內容。分型面的選擇應注意以下幾點：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處當已經初步確定塑件的分型方向后分型面應選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向塑件的截面積最大，否則塑件無法從形腔中脫出。2）保證制件的精度和外觀要求與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內孔，為保證其精度，應盡可能設置在同一半模具腔內。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處。3）考慮滿足塑件的使用要求注塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。4）考慮注塑機的技術規(guī)格，使模板間距大小合適5）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積6）確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模7）不妨礙制品脫模和抽芯在安排制件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運動相垂直方向的側凹或側孔。一般機械式分型面抽芯機構的側向抽拔距都較小，因此選擇的分型面應使抽拔距離盡量短。8）有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。盡可能與料流的末端重合，以利于排氣。9）分型面應使模具分割成便于加工的部件,8）有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。盡可能與料流的末端重合，以利于排氣。9）分型面應使模具分割成便于加工的部件,根據塑件結構形式，本設計分型面如圖所示。^_一.百^~——_7--一以減少機械加工的困難。\\W六澆注系統(tǒng)的設計（1）澆注系統(tǒng)設計原則1）澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置;2）盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間；3）澆口位置的選擇，應避免產生湍流和渦流，及噴射和蛇行流動，并有利于排氣和補縮；4）避免高壓熔體對型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移。5）澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無損傷；6）熔合縫位置必須合理安排，必要時配置冷料井或溢料槽；盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；7）澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度，其中澆口必須有IT8以上精度。（2）澆注系統(tǒng)布置在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，本塑件采用平衡式。如下圖所示：

(3)流道系統(tǒng)設計流道系統(tǒng)設計包括主流道、分流道和冷料井及其結構設計等。1)主流道設計直澆口式主流道呈截錐體，主流道入口直徑d應大于注射機噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對準，也使得主流道凝料能順利脫出。所以：d=6+1=7mm，考慮到澆口套標準件的選用，d取值為6.5mm。主流道入口的凹坑球面半徑SR1,應該大于注射機噴嘴球頭半徑SR約1?2mm。反之，兩者不能很好貼和，會讓塑料熔體反噴，出現溢邊致使脫模困難。故:SR1=18+(1~2)=(19~20)mmR標準化取值為19.5mm錐孔壁粗糙度RaW0.8口m。主流道的錐角a=2°?6。。過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣。過小錐角使凝料脫模困難，還會使充模時流動阻力大，比表面增大，熱量損耗大。主流道出口端應有1mm左右的圓角。主流道的長度是L,一般按模板厚度確定。但為了減小充模時壓力降和減少物料損耗，小模具通常應控制在50mm之內。(4)分流道截面形狀確定(5)冷料井及拉料設計該模具采用斜導柱抽芯機構來垂直分離型腔故采用拉料穴。（6）澆口設計澆口是塑料熔體進入型腔的閥門，對塑料件質量具有決定性的影響，因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數量便成為澆注系統(tǒng)設計中的關鍵。澆口有多種類型,如直澆口、側澆口、點澆口、重疊式澆口、扇形澆口、潛伏式澆口等。該模具采用側澆口。（7）澆注系統(tǒng)的平衡型腔采用的是平衡式布置，需要調節(jié)澆口的尺寸，使個澆口的流量和成型工藝達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡也叫澆口的平衡。但由于塑件的精度要求不高，若每個澆口截面尺寸不同，會給加工制造帶來不便，綜合考慮，故不做澆口平衡計算。（8）排氣系統(tǒng)設計從某種角度而言，注塑模具也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔的同時，必須置換出型腔內的空氣和從物料中溢出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設計的重要組成部分。排氣系統(tǒng)設計原則:1）利用分型面排氣是最簡單的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關。2）利用頂桿與孔的間隙排氣，必要時可對頂桿作些排氣的結構措施；3）利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣，燒結塊應有足夠的承壓能力，設置在塑件隱蔽處，并需要開設排氣通道；4）在熔合縫位置開設冷料井，在儲存冷料前也滯留了不少氣體；5）可靠有效的方法是在分型面上開設專用的排氣槽，尤其上大型注塑模具必須如此；6）對于大型的模具，也可以利用鑲拼的成型零件的縫隙排氣。本例中可通過頂針間隙均排氣，配合部件間隙來達到排氣效果.七成型零件的工作尺寸計算及結構形式⑴型腔徑向計算按平均收縮率計算:平均收縮率為0.6%。L=L+￡L+￡2LMcpPcpScpPcpScpPcp0.38L =18.19———=18Pcp 2L =18+18x0.006+18x0.0062=18.1Mcp模具型腔按IT9級精度制造，制造偏差5二0.06mm。L=(L —5)+5m=(18.1-0.06)+0.06=17.97蝕13MMcpm0 0 0按平均收縮率計算:平均收縮率為0.6%。L=L+￡L+￡2LMcpPcpScpPcpScpPcpL=1PcpL =1+1x0.006+1x0.0062=1.006Mcp模具型腔按IT9級精度制造，制造偏差5二0.06mm。L=(L —5)+5m==0.94+0.07MMcpm0 0(2)型腔深度計算按平均收縮率計算：L=L+￡L+￡2LMcpPcpScpPcpScpPcp0.4L=15+ =15.2Pcp 2L =15.2+15.2x0.006+15.2x0.0062=15.29Mcp模具型芯按IT9級精度制造，制造偏差5二0.06mm。L=(L +5)0=(15.29+0.06)0 =15.35。MMcpm—5 —0.06 —0.06m(3)型腔深度計算按平均收縮率計算：H=H+￡H+￡2HMcpPcpScpPcpScpPcpH=14PcpH =14+0.006x14+0.0062x14=14.08Mcp型腔深度按IT9級精度制造，其制造公差為0.052mm。若型腔容易修淺，則H=(H)+5m=13.97+0.11MMcp(4)定模尺寸計算按平均收縮率計算：L=L+￡L+￡2LMcpPcpScpPcpScpPcpL=35.21Mcp假設型芯容易修長，型芯高度按IT9級精度制造，其制造偏差查表為0.043mmL=(L -0.19)0=35.020MMcp -5 -0.19m按平均收縮率計算：L=L+￡L+￡2LMcpPcpScpPcpScpPcpL=28+0.006x28+0.0062x28=28.17Mcp假設型芯容易修長，型芯高度按IT9級精度制造，其制造偏差查表為0.043mmL=(L -0.17)0=28+0.17MMcp -5 0m(5)側壁厚度計算側壁厚度s飛E4二23.8八導柱導向機構的設置合模導向機構對于塑料模具是不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，必須導向。導柱安裝在動模或者定模一邊均可。有細長型芯時，以安在細長型芯一側為宜。通常導柱設在模板四角。導向機構主要有定位、導向、承受一定側壓力三個作用。定位作用為避免模具裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失敗。導向作用動定模合模時，首先導向機構接觸，引導動定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M入型腔以保證不損壞成型零件。承受一定側壓力塑料注入型腔過程中會產生單向側壓力，或由于注射機精度的限制使導柱在工作中承受一定的側壓力，此時，導柱能承擔一部分側壓力。當側壓力很大時，不能單靠導柱來承擔，需要增設錐面定位裝置。對于三板模、脫模板脫模等，導柱還要承受懸浮模板的質量.當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據模具結構進行具體設計。導向結構的總體設計導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后變形。導柱中心至模具外緣應至少有一個導柱直徑的厚度；導柱通常設在離中心線1/3處的長邊上。該模具采用4根導柱，其布置為在模板的四個角上。該模具導柱安裝在動模固定板上，導套安裝在定模固定板和脫板上。為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑板，即可削去一個面或在導套的孔口倒角。各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行。在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致成型零件損壞。當動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。7)導柱導套的配合長度通常取配合直徑的1.5?2倍，其余部分可以擴空，以減小摩擦，并降低加工精度。九推出機構的設計.側向抽芯機構的設計當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側壁有凹凸形狀時，除極少數情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹做成可活動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。完成側向活動型芯的抽出和復位的這種機構叫做抽芯機構。它應具備以下基本功能：(1)能夠保證不引起塑間件變形的情況下準確地抽芯；(2)運動靈活動作可靠，無過分磨損現象；(3)具有必要的強度和剛度；(4)配合間隙和拼縫線不溢料；其滑塊設計如下圖所示:.斜導柱斜角的確定斜導柱的斜角a是斜導柱抽芯機構的一個主要參數。它的大小涉及導開模力、斜導柱所受的彎曲力、滑塊實際抽芯力以及開模行程等的小，其關系如下：.側向分型與抽芯方式；（1）手動側向分型抽芯；（2）機械側向分型抽芯；（3）液壓或氣動分型抽芯。.抽拔力的計算、，一一 EE內應力為81=62= 1—N式中E=2.2Gpa；￡=0.6%；日=0.394總軸向力為E￡F=S——=593.2N—N每塊滑塊摩擦力：F=2f=SEef=89（N）f2 （1—田.抽拔距計算瓣合模為兩瓣時最小抽拔距：S=-rR2—r2=1mm1設計抽拔距：S=S+（2~3）=4mm1.斜銷幾何尺寸和最小開模行程的計算： L=4mm-=12.9mmsin18o最小開模行程：H=Scota=Lcosa=12.3開模力：f=fsinf丁=408（n）pQcos（a+2。）斜銷彎曲力：F=Fsina+Fcosa+Ffcosa=1072（N）NP Q P斜銷強度計算：M=FLNt為Mc=——W圓形斜銷：W=吧氏0.1d332d=13.58mmx14mm十溫度調節(jié)系統(tǒng)的設置在塑料注射成形中，注射模具不僅是塑料熔體的成形設備，還起著熱交換器的作用。模具溫40度調節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成形工藝要求不同，對模具溫度的要求也不同。對于大多數要求較低模溫的塑料，僅設置模具的冷卻系統(tǒng)即可。但對于要求模溫超過80C0的塑料以及大型注射模具，均需要設置加熱裝置。1．冷卻系統(tǒng)一般注射到模具內塑料溫度為200°C左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60°C以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66等），因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻。通過查表可得尼龍6的成型溫度與模具溫度的范圍：成型溫度：230。?290。模具溫度：40。?60。.冷卻介質冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大，傳熱系數大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道。.冷卻系統(tǒng)設計原則冷卻水道的開受模具上鑲塊和頂出桿等零件幾何形狀的限制，必須根據模具的特點，靈活地設置冷卻裝置，其設計要點如下：盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。冷卻水孔的數量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。根據經驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應為冷卻水孔直徑的1-2倍(12?15Mm),冷卻水孔中心距約為水孔直徑的3?5倍，水孔直徑常為8?12mm。進水管直徑的選擇應使水流速度不超過冷卻水道的水流速度.避免產生過大的壓力降應，應根據模具的具體大小和產品大小狀況而定。盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應處處相等。澆口出加強冷卻。應降低進水與出水的溫差。一般進水與出水溫度差不大于5°。合理選擇冷卻水道的形式。對于聚乙稀等收縮率較大的成型樹脂，必須沿制品收縮大的方向設置冷卻回路。合理確定冷卻水管接頭位置。冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他結構(如推桿孔、小型芯孔等)發(fā)生干涉現象。冷卻水管進出