小油壺蓋注塑模設(shè)計說明書

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1、注塑模具課程設(shè)計 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級：材料 111班 姓 名：辛明明 學(xué) 號：201106094 指導(dǎo)老師：麗華 日 期:2015.1.4-2015.01.16 設(shè)計任務(wù)書 塑件名稱：小油壺蓋 塑件材料：ABS 中小產(chǎn)量 未注圓角R3 塑件簡圖: n ME in 在設(shè)計之前，學(xué)生已具備機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測量、機(jī)械原理及零件、模 具材料及熱處理、模具制造工藝、塑料成型工藝及模具設(shè)計等方面必要的基礎(chǔ)知 識和專業(yè)知識，并已通過金工和生產(chǎn)實習(xí)。做過注射成型實驗：韌步了解塑料的 成型工藝和生產(chǎn)過程，熟悉多種

2、塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。 課程設(shè)計的容包括： (1) 獨立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。 (2) 合理地選擇模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件圖的技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案，并 使之結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。必要時可根據(jù)模具設(shè)計和制造的要求提出 修改塑件圖紙的意見，但必須征得設(shè)計者或用戶同意后方可實施。 (3) 正確地確定模具成型零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及其技術(shù)要求。 (4) 所設(shè)計的模具應(yīng)當(dāng)制造工藝性良好，造價便宜。 (5) 充分利用塑料成型優(yōu)良的特點，盡量減少后加工。 (6) 設(shè)計的模具應(yīng)當(dāng)能高效、優(yōu)質(zhì)、安全可靠地生產(chǎn)，且模具使用壽命長。 目錄 第1章塑件成型工藝性分析 1.1塑

3、件結(jié)構(gòu)特征分析 4?… 1.2ABS塑料的性能分析 4… 1.3成型工藝過程及參數(shù) 4 ?… 1.4塑件分型面位置的分析和確定 5 1.5塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 5 第2章 注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核 2.1注射量的計算 7?… 2.2選擇注射機(jī) 7?… 2.3注射機(jī)參數(shù)的校核 7?… 第3章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算 3.1主流道的設(shè)計 8?… 3.2分流道的設(shè)計 8?… 3.3澆口的設(shè)計 9 3.4冷料穴和拉料桿的設(shè)計 9 第4章成型零件設(shè)計及力學(xué)計算 4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算 10 4.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及

4、尺寸計算 10 4.3成型零件鋼材的選用 10 4.4推出方式的確定 10 4.4模架的選取 10 第5章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 5.1冷卻介質(zhì) 12 5.2冷卻系統(tǒng)的計算 12?設(shè)?計〉總 結(jié) 14 第1章 塑件成型工藝性分析 1.1塑件結(jié)構(gòu)特征分析 1.1.1外形尺寸： 該塑件壁厚為3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注 射成型。 1.1.2精度等級： 未注尺寸按等級公差MT7計算，并對尺寸按入體原則標(biāo)注。 1.1.3脫模斜度： 凸、凹模斜度均取1 1.2ABS塑料的性能分析 1.2.1優(yōu)點： （1） 綜合性能較好、沖擊

5、強(qiáng)度較高、化學(xué)穩(wěn)定性、電性能良好。 ABS塑膠制品。 （2） 與有機(jī)玻璃的熔接性良好、制成雙色塑件、且可表面鍍鉻、噴漆處理。 （3） 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級別。 （4） 流動性比HIPS差一點、比PMMA、PC塑膠原料等好、柔韌性好。 （5） ABS塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好 的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電 能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。 （6） ABS樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和 烴類溶劑，而容 易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 1.2.2缺點： 熱變形溫度較低，可燃，耐候性比較差。 ABS塑膠原料注塑工藝 AB

6、S的流 動性介于PS與PC之間，其流動性與注射溫度和壓力都有關(guān)系，其中注射壓力 的影響稍大，因此成型時常采用較高的注射壓力以降低熔體粘度， 提高充模性能。 塑料的處理ABS的吸水率大約為0.2%-0.8%對于一般級別的ABS,加工前用烘 箱以80-85 C烘2-4小時或用干燥料斗以80T烘1-2小時。對于含PC組份的耐 熱級ABS,烘干溫度適當(dāng)調(diào)高至100C,具體烘干時間可用對空擠出來確定。 1.2.3指標(biāo): 無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱?。 密度為：1.05— 1.18g/cm3 收縮率：0.4%— 0.9% 彈性模量值為0.2Gpa 泊松比為0.394 吸

7、濕性＜1% 熔融溫度217-237 C。 熱分解溫度＞250 C。 1.3成型工藝過程及參數(shù) 1.3.1注射成型過程： （1） 成型前的準(zhǔn)備 對ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗。進(jìn)行干燥和預(yù)熱, 控制水分在0.3%以下。 （2） 注射過程：塑件在注射機(jī)料筒經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的 澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可分為沖模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個 階段。 （3） 塑件的后處理：塑件成型后要進(jìn)行退火處理。 1.3.2注射成型的工藝參數(shù) 注射機(jī)： 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 /（r.min-1）: 30 —60; 料筒溫度（C）：前段200—210； 中段 21

8、0—230 ； 后段一200 ； 噴嘴溫度（C）： —190 直通式 模具溫度（C）： 50—70 ； 注射壓力（MPa）: 70— 90； 保壓壓力（MPa）: 50— 70； 成型時間（s）: 注射時間3—5 ； 保壓時間15— 30； 冷卻時間15— 30； 成型周期40— 70； 1.4塑件分型面位置的分析和確定 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開模取 件的底平面上，其位置如下圖所示 1.5塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 1.5.1型腔數(shù)目的確定 塑件結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)用途推測批量較大，故采用一模四腔結(jié)構(gòu)形式。 1.5.2排列

9、方式的確定 考慮到塑件自動脫螺紋，所以采用一模四腔，平衡布置，兩行兩列矩形排布。 這樣模具尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率較高，塑件成本較低。 第2章 注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核 2.1注射量的計算： 2.1.1塑件的體積：15.134cm3 2.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積： 澆注系統(tǒng)的凝料可以根據(jù)經(jīng)驗值計算，一般取塑件體積的 0.2— 1倍。此次 選取塑件體積的0.5倍。V澆=7.567cm3 一次注入模具型腔熔料的總體積為:V總=(15.134+7.567) M=90.804cm3 2.2選擇注射機(jī)： 根據(jù) V 總=90.804cm3，根據(jù)公式 V 公=V 總/0.

10、8=113.505cm3 初步選擇額定注射量為125cm3的螺桿式注射機(jī)。型號為：XS-ZY-125 理論注射容量/cm3 125 取大成型面積/cm2 320 螺桿直徑/mm 42 取大開合模仃程/mm 300 注射壓力/MPa 120 模具最大厚度/mm 300 注射行程/mm 115 模具最小厚度/mm 200 注射方式 螺桿式 噴嘴圓弧半徑/mm 12 鎖模力/kN 900 噴嘴孔直徑/mm 4 2.3注射機(jī)參數(shù)的校核 2.3.1鎖模力的校核： (nA1+Aj) < Fn 878.99KN w 900KN 符合要求。 2.

11、3.2模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核： 澆口套球面尺寸：澆口套主流道始端的球面必須比注射機(jī)噴嘴頭部球面半徑 略大一些。取SR=14mm 第3章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算 3.1主流道的設(shè)計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射噴嘴注射 的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模是 主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和沖模時間。 另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸， 因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆 卸更換的澆口套。 3.1.1主流道的尺寸： (1) 主流道的長度：小型模具L主應(yīng)盡量小于60mm，本

12、次設(shè)計中取50mm進(jìn) 行設(shè)計。 (2) 主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5?1)mm=(4+1)mm=5mm (3) 主流道大端直徑：d d 2L主 tan^ 8.5mm ,式中 4 (4 )主流道球面半徑：Sf =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+(1? 2)mm=(12+2)mm=14mm 。 (5) 球面配合高度：h = 3mm?5mm，取h = 3mm。 4 25 2 5 (6) 主流道的平均半徑： Rn 一一 一mm 3.375mm 2 3.1.2主流道澆口套： 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸， 易磨損。對材料的要求嚴(yán)格，因 而盡管小型注射模可以將主流道澆

13、口套與定位圈設(shè)計成一個整體， 但考慮上述因 素通常仍然將其分開來設(shè)計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單 獨加工和熱處理。設(shè)計中常采用碳素工具鋼(T8A或T10A)，熱處理淬火表面硬 度為53?57HRC。 3.1.3主流道的凝料體積： 2 2 3 14 2 2 3 V主 L主 R主 r主 R主 r主 50 4.252 2.52 4.25 2.5 mm3 3 3 3 3 1828.4mm 1.83cm 3.2分流道的設(shè)計 3.2.1單邊分流道的長度： 由于塑件較小，所以取單邊分流道的長度為 L=40mm。 3.2.2分流道的形狀與尺寸： 常用分流道形式

14、有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式，U形分 流道加工較容易，且熱量損失與壓力損失均不大，所以選擇U形截面。U形截面 分流道的寬度b可在5 — 10mm選取，取b=6mm 半徑 R=0.5b=3mm，深度 h=1.25R=3.75mm 斜角取 10° 3.2.3凝料體積： 分流道的長度L分=4 40=160mm 分流道截面積 A分=18.822mm2。 凝料體積 V分 = L分 A分 =160 X18.822 =3011.52 mm3 3.01cm3 323分流道在分型面上的布置形式： 由于塑件在模具呈兩行兩列矩形分布，所以分流道采用平衡式輻射狀布置。 3.2.4

15、分流道的表面粗糙度： 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有部的熔體流動狀態(tài)比 較理想，因此分流道表面粗糙度值不能太低，一般取 Ra=1.6，這可增加外層料 熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 3.3澆口的設(shè)計 此處采用側(cè)澆口。因為這類澆口加工和修整方便，應(yīng)用廣泛，普遍適用于 塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性較強(qiáng)。由于澆口截面小，去 除澆口較容易，且不留明顯痕接。澆口的長度 1=0.8 —2.0mm，取1.5mm。 側(cè)澆口寬度和側(cè)澆口深度尺寸計算 (0.6--0.9)你 b 2.16 mm 30 h=( 0.6—0.9)§=1.2 — 1.

16、8mm 取 1.6mm 由于澆口體積較小，所以澆口凝料的體積忽略不計。 3.4冷料穴和拉料桿的設(shè)計 冷料穴一般設(shè)置在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注射間隔 而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。此次 設(shè)計僅有主流道冷料穴。由于采用推件板推出機(jī)構(gòu)，故采用與球頭形拉料桿匹 配的冷料穴。 第4章成型零件設(shè)計及力學(xué)計算 4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算 根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計中采用整體嵌入式凹模，這種結(jié)構(gòu) 加工效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。 由材料的參數(shù)可知，ABS的收縮率為0.4%--0.9%所以平均收縮率=0.75%

17、塑件尺寸公差按照MT7級計算。查表得公差=0.021mm模具制造公差去塑件 公 差的1/3. z 凹模深度尺寸計算公式為：Hm 1 S Hs 0.6 =1 S Hs 0.6 z =cm 4.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算 凸模是成型制品的表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種 類型。本例設(shè)計中采用整體嵌入式凸模。 通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件包 緊力較大，所以設(shè)在動模部分。 模具的制造公差為塑件公差的1/3 hM 1 Scp Hs 0.6 凸模深度尺寸計算公式為：M cp s z公差=0.021mm z =1 S Hs 0.6 =cm

18、凸模徑向尺寸計算公式為：lM 1 S ls 0.5 公差=0.025mm z =1 S ls 0.5 =mm 4.3成型零件鋼材的選用 根據(jù)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(qiáng)度、 磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因 該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用 P20 （美國牌號）。 對于成型塑件螺紋的螺紋型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴(yán)重，因此 鋼材選用高合金工具鋼 Cr12MoV。 4.4推出方式的確定 根據(jù)塑件的成型特點，確定模具型腔在定模部分。模具的型芯在動模部分。 塑件成型開模后，

19、塑件和型芯一起留在動模一側(cè)。 該塑件有螺紋孔，螺紋部分是 由螺紋型芯成型的，由于成型塑件的塑料有很好的彈性， 可以采用強(qiáng)制脫模的方 式，但需要較大的脫模力，故采用脫模板推出機(jī)構(gòu)。 4.4模架的選取 根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計算出凹模嵌件所占的 平面尺寸為158x158mm,又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置等，再同時參 考小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗公式，可確定模架序號及結(jié)構(gòu) 。 4.4.1小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗公式： 塑件在分型面上的投影寬度W須滿足：W W 10mm ；塑件在分型面上 的投影長度L須滿足：L lt d 30mm。式中，W是推板寬度（mm）； lt是

20、 復(fù)位桿在長度方向的間距（ mm）； d是復(fù)位桿直徑（mm ）。根據(jù)上式求得 W2=158mm， lt =158mm。 參照模具設(shè)計大典，可確定選用模架序號為 3號（B L 250 315mm）， 模架結(jié)構(gòu)為A4型。 4.4.2模架各尺寸： A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為28mm，凹模嵌件深度35mm , 又考慮在模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需要留出足夠的距離，故 A板厚度取 50mm。 B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取 50mm。 C板（墊塊）尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+ （5?10） mm=28+16+20+ （5 ?10） mm=69

21、 ?74mm，初步選定 C 為 80mm。 經(jīng)上述尺寸的計算，模架尺寸已經(jīng)確定為模架序號為 3號，板面為 250 315mm模架結(jié)構(gòu)形式為A4型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸為： 寬長高 250mm 315mm 295mm。 4.4.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的確定： 該塑件的要求精度不算高，塑件形狀，型腔分布對稱，無明顯單邊注射傾向， 可采用模架本身所帶的導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，在動模板、脫模板、定模板間使用 4 對導(dǎo)柱，導(dǎo)柱的長度要確保推件板推出塑件不脫落， 在定模板與定模座板間采用 2對導(dǎo)柱，保證了澆注系統(tǒng)凝料方便取出，定位精度高 。 導(dǎo)柱直徑d=25mm 推桿直徑d=10mm 推桿固定板厚20mm

22、 導(dǎo)柱導(dǎo)套的形式 第5章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 5.1冷卻介質(zhì) 本次設(shè)計的材料為ABS,查表得成型溫度為200-270 C,模具溫度為 40--80 C,所以選用常溫水進(jìn)行冷卻。 5.2冷卻系統(tǒng)的計算 塑料制品的體積：v V主 V分nV塑1.83 1.88 4 塑料制品的質(zhì)量 ：m V 1.1 66.17g 72.79g 平均壁厚為2--4mm，所以水孔直徑可取10~12mm 5.2.1冷水的體積流量公式為：qv Mq— Cp 1 2 qv—冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/mi n q —單位時間樹脂在模具釋放的熱量，KJ/kg； c — 冷卻水的比熱容J/（ kg.k）； p

23、—冷卻介質(zhì)的密度， kgm3 ； 91 —冷卻介質(zhì)的出口溫度，C；取60 C 92 —冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度，C；取20T M —單位時間（每小時）注入模具的塑料質(zhì)量，Kg/h ； 3 3 15.14 cm 66.17cm。 ，取 10mm。 設(shè)每分鐘兩次，得M =2 X60 X0.073kg/min = 8.76kg/h 查表得單位時間ABS在模具中釋放的熱量為q=4 X105J/kg 冷卻水的比熱容為：c=4.2 X103 J/ (kgC) 冷卻水的密度：p =1000kg/m3 Mq 3 qv = 0.0004 m / min CP 1 2 5.2.2冷卻水在管

24、道的流速V V如 2 公式 10-16[1]得： d =0.51 m/s 式中 V—冷卻介質(zhì)的流速，m/s; qv—冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/s ; d —冷卻水管的直徑，mm。 523冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a 由表11-4得，用插值法求的?、?10.25。 0.8 v .0.2 a d = 3716.3W/(m2 K) 式中 ①—與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)； P—冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，kg/m3 ; v —冷卻介質(zhì)在圓管中的流速，m/s; d —冷卻水管的直徑，m。 5.2.4冷卻水管總傳熱面積： Mq A= 3600 m w = 0.013m

25、2 式中 a—冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)， W/(m2 K) 9m —模具成型表面溫度， C。 9w—冷卻水的平均溫度，°C。 5.2.5冷卻管道總長度： 由公式得：L= A/ <1=0.013/(3.14 X0.01)=0.41m=410mm 所以，最少需要兩根冷卻管道。 525冷卻系統(tǒng)的布置形式: 設(shè)計總結(jié) 本次課程設(shè)計是大學(xué)生活中的最后一個課程設(shè)計， 具有非同尋常的意義。它 是對這一學(xué)期中所學(xué)知識的一個總結(jié)概括， 更是一次檢驗，讓我們每個人都能清 楚自己學(xué)習(xí)的效果。 確定了自己的課程設(shè)計題目后，開始可以說腦中是一片空白，很茫然，不知 所措無從下手

26、。于是就在互聯(lián)網(wǎng)上查找相關(guān)的資料，掌握了第一手資料。接著我 又到圖書館查找相關(guān)的專業(yè)書籍，尋找塑料注塑模具的設(shè)計思路和一些塑料注塑 模具設(shè)計與制造的實例進(jìn)行參考。這些實例和思路就為我的課程設(shè)計創(chuàng)造了“骨 架”，接下去就要為這個“骨架”添加“血肉”，最后使它生動完整。 此次課程設(shè)計，讓我學(xué)到了許多知識，包括課本上學(xué)不到的知識。當(dāng)然，在 設(shè)計過程中也出現(xiàn)了一些難題。通過翻閱相關(guān)的書籍，在網(wǎng)絡(luò)上尋找答案和經(jīng)過 指導(dǎo)老師的悉心指教和幫助后最終才得以解決。本次課程設(shè)計，也讓我學(xué)會了齊 心協(xié)力、共同協(xié)作、努力創(chuàng)新，自始至終都抱著一顆堅定的信念 ，在漫長而又短 暫的設(shè)計過程中用到了很多以前上課時學(xué)的知識， 尤其是老師上課教給我們的一 些分析問題、解決問題的思想在這次課程設(shè)計中都得到了很好的印證， 使我在這 些方面能夠很快的領(lǐng)會。 即將畢業(yè)的我，在以后的工作中將面臨著許多的問題或麻煩。我們應(yīng)該善 于采集和利用各種信息資源，擴(kuò)展知識面和能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、 艱苦奮斗、團(tuán)體協(xié)作的精神；增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識，做到清潔生產(chǎn)和文明生產(chǎn)，力 求最大限度地獲得企業(yè)效益和社會效益。