模板 塑料模具設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)電工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 課程名稱 塑料模具設(shè)計(jì) 題目名稱 鏡頭蓋模具設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級 高分子科學(xué)與工程2013- 學(xué) 號 2013 學(xué)生姓名 _ 指導(dǎo)教師 趙輝 2014年12月22 日目錄1 任務(wù)書11.1 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容11.2 課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)11.3 課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作12 塑件的工藝分析22.1 塑料零件圖及說明、要求：22.2 材料性能22.3 成型特性及條件33 注射機(jī)的選擇43.1 注射成型工藝參數(shù)43.2 結(jié)構(gòu)工藝性43.3 零件體積及質(zhì)量估算43.4 初選注射成型機(jī)的型號和規(guī)格54 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64.1 模具型腔排列方式

2、的確定64.2 模架的選擇和A、B板厚度的確定64.3 模具分型面的選擇64.4 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)74.5 確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式84.6 確定頂出機(jī)構(gòu)類型84.7 確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)）84.8 排氣機(jī)構(gòu)84.9 模具冷卻系統(tǒng)的確定94.10 模具材料95 校核計(jì)算105.1 注射量的校核105.2 鎖模力的校核105.3 模具閉合高度的校核105.4 模具的開模行程校核105.5 注射機(jī)壓力的校核106 模具工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算116.1 型腔與型芯的設(shè)計(jì)：116.2 成型零部件的尺寸計(jì)算：116.3 脫模力的計(jì)算127 設(shè)計(jì)小結(jié)14參考文獻(xiàn)15設(shè)計(jì)小結(jié)1 任務(wù)書1.

3、1 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容是根據(jù)本任務(wù)書指定的塑料制品，分析該制品成型工藝性，設(shè)計(jì)注射成型該產(chǎn)品的模具，根據(jù)制品的要求及所設(shè)計(jì)的模具尺寸等選擇成型注射機(jī)，撰寫設(shè)計(jì)說明書。1.2 課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1) 在規(guī)定時間內(nèi)獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)； 2) 及時了解有關(guān)資料，作好準(zhǔn)備工作，充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性；3) 要求計(jì)算準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理，圖面整潔，圖樣和標(biāo)注符合國家標(biāo)準(zhǔn)；4) 設(shè)計(jì)說明書要求表達(dá)清楚，句子流暢，書寫工整，插圖清晰整齊。1.3 課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1) 對任務(wù)書指定的塑料零件進(jìn)行工藝分析及工藝計(jì)算。并確定模具結(jié)構(gòu)。 2) 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)和尺寸選擇使用的注塑機(jī)型號；

4、3) 設(shè)計(jì)塑件的注射成型模具，計(jì)算各成型零件尺寸，校核主要零件的強(qiáng)度硬度；4) 繪制所設(shè)計(jì)模具的裝配圖和零件圖；5) 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，并裝訂成冊（A4紙約20頁）。 2 塑件的工藝分析2.1 塑料零件圖及說明、要求：該塑件產(chǎn)品材料為LDPE，蓋表面壁厚1mm，側(cè)壁厚3mm，精度等級為7、8級精度，制品要求外觀表面光澤、無雜色，生產(chǎn)批量中等。零件圖如下：圖2.1 塑料零件圖2.2 材料性能 LDPE無毒、無味、無臭，密度為0.9100.940g/cm3，它是在100300MPa的高壓下，用氧或者有機(jī)過氧化物為催化劑聚合而成，也稱高壓聚乙烯。 低密度聚乙烯在聚乙烯樹脂中是質(zhì)量最輕的品種。與高密

5、度聚乙烯相比，其結(jié)晶度（55%65%）和軟化點(diǎn)（90100）較低；有良好的柔軟性、延伸性、透明性、耐寒性和加工性；其化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐酸、堿和鹽類水溶液；有良好的電絕緣性和透氣性；吸水性低；易燃燒。性質(zhì)較柔軟，具有良好的延伸性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、加工性能和耐低溫性（可耐-70）。 不足之處是其機(jī)械強(qiáng)度、隔濕性、隔氣性和耐溶劑性較差。分子結(jié)構(gòu)不夠規(guī)整，結(jié)晶度（55%-65%）低，結(jié)晶熔點(diǎn)（108-126）也較低。其力學(xué)強(qiáng)度低于高密度聚乙烯，防滲系數(shù)、耐熱性和抗日光老化性差，在日光或高溫下易老化分解而變色，導(dǎo)致性能下降，所以低密度聚乙烯在制成塑料卷材時添加了抗氧化劑和紫外線吸收劑來改善其不足

6、之處。2.3 成型特性及條件 （1）LDPE吸水率很?。?lt;0.01%），而成型水分允許含量可達(dá)0.1%左右，因此加工前不必要進(jìn)行干燥處理。（2）LDPE熔點(diǎn)不高，料筒溫度對熔體流動性的影響不如壓力。由于結(jié)晶晶核的熔融需要吸收大量的熱量，故料筒溫度的選擇點(diǎn)應(yīng)比熔點(diǎn)高，通常要高出十多度。提高熔體的流動性。一般為108204。（3）LDPE的流動性能好，較低壓力下既能成型大多數(shù)制品。薄壁件、長流程、窄澆口的制品一般用120MPa；一般制品用100MPa。（4）模具溫度對LDPE制品的質(zhì)量有較大的影響，模具溫度大概為6070以保證側(cè)壁的易變性問題。以提高其韌性及尺寸穩(wěn)定性。 3 注射機(jī)的選擇3.

7、1 注射成型工藝參數(shù)注射劑類型： 柱塞式干燥： 7080，預(yù)干燥1h左右溫度: 料桶后端        140160        料桶中端                料桶前端        170200&

8、#160;       噴  嘴         150170        模  具          3555壓力:   注射壓力        

9、 60100Mpa時間:   高壓時間         05s        保壓時間         1560s        冷卻時間        1560s &#

10、160;      成型周期         40140s螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）: 說明: 料斗干燥3.2 結(jié)構(gòu)工藝性 （1）、 零件壁厚為3 mm，蓋面壁厚1mm，大于塑件的最小壁厚0.6 mm注射成型時應(yīng)不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。 （2）、該塑料制件有3個側(cè)孔，需設(shè)置側(cè)向抽芯 （3）、考慮塑件的尺寸不是很大，為了提高生產(chǎn)率，采用一模兩腔；并且用側(cè)澆口，用拉料桿使?jié)沧⑾到y(tǒng)冷凝料拉斷、頂出脫落，以利于生產(chǎn)自動化。3.3 零件體積及質(zhì)量估算（1）、單個塑件 體積

11、V5.51cm3（利用UG軟件分析所得），質(zhì)量m5.510.92=5.06g（2） 兩個塑件和澆注系統(tǒng)凝料 總體積V總16.53cm3，總質(zhì)量m總15.2 g。3.4 初選注射成型機(jī)的型號和規(guī)格由公式41 （塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)，第107頁）可得注射機(jī)最大注射量20.7 cm3。 料筒內(nèi)應(yīng)還有比vg/0.3=69 cm3 大才能保證注塑機(jī)不停地正常運(yùn)行查表240（塑料模具設(shè)計(jì)資料，第48頁）,選擇SXZY125型號的注射機(jī)。 SXZY125注射機(jī)參數(shù)如下：理論注射量：125cm3鎖模力：900kN螺桿直徑：42mm公稱注射壓力：119Mpa柱桿距離：260×290（mm×

12、mm）定位圈尺寸：直徑100mm噴嘴球半徑：R12mm模板行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最小厚度：200mm4 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 模具型腔排列方式的確定根據(jù)材料的尺寸形狀及成型性能要求，本模具采用一模兩腔，呈對稱分布，如下圖。圖4.1 塑件排樣圖4.2 模架的選擇和A、B板厚度的確定由圖1的塑件形狀尺寸、各成型板的厚度要求，并考慮注射機(jī)的最大裝模厚度，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架180×250A2（塑料模具設(shè)計(jì)資料，第141頁）。確定A、B板厚度：A板布置了冷去水管和澆注系統(tǒng)主流道，該板厚度主要考慮塑件高度和冷去水管的布置，取A板厚度HA為32mm。B板其厚度主要考慮嵌入型芯的

13、高度，以及抽芯滑塊的高度。選B板厚度HB為32mm。 4.3 模具分型面的選擇經(jīng)分析，該塑件圓周方向有側(cè)孔，成型時必須采用側(cè)向抽芯。中間的孔用嵌入式型芯成型?？紤]到加工的方便性和加工的自動化，選擇側(cè)澆口。分型面設(shè)計(jì)如下圖：圖4.2 塑件分型面設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)分析：型芯由組合滑塊組成，流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道采用半圓形流道。分型面分開，拉料桿將冷凝料拉出留在動模一側(cè)；開模一定距離后，當(dāng)推板推出時，推動型芯滑塊推出并抽芯，塑件與澆注系統(tǒng)靠自重落下。4.4 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）主流道的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)資料查得XS-ZY-125型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為：注射機(jī)噴嘴直徑d1=4mm；噴嘴球半徑R1=12mm。

14、根據(jù)模具主流道球面半徑R=R1+（12）mm及小端直徑d=d1+(0.51)mm，故取主流道球面半徑R=14mm；小(上)端面直徑d=5mm。（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)圖4澆注系統(tǒng)冷凝料另外，為了便于將冷凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為：2°4°。經(jīng)換算得主流道大（下）端直徑D=8mm。（2）、冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴設(shè)置在主流道的末端，采用Z形的冷料穴，便于將澆注系統(tǒng)冷凝料和A板分開。（3）分流道的設(shè)計(jì)分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)制件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長度、成型工藝條件等因素來確定。多型腔通常要設(shè)置分流道。為了便于制造、加工，本模具選用

15、截面為半圓形的分流道，只設(shè)在定模一側(cè)。分流道寬度同主流道直徑，高度h4mm，長度L10mm，其中冷料穴較長，只要考慮了拉料桿位置的設(shè)計(jì)。（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)，第233頁）（4）澆口設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的成型、外觀要求及型腔的排列方式，并便于冷凝料的自動脫落，并使塑件外觀質(zhì)量好，在塑件上留下的痕跡小等特點(diǎn)，選用結(jié)構(gòu)簡單的側(cè)澆口。側(cè)澆口與塑件表面水平連接。高度h=1mm,寬度b=4mm，長度L=2mm。（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)，第126頁）（5）定位環(huán)及澆口套設(shè)計(jì)根據(jù)注射機(jī)定模板中心孔尺寸，選取定位環(huán)直徑為 100mm（相關(guān)尺寸見塑料模具設(shè)計(jì)資料表2138，第270頁）；澆口套公稱直徑為 25mm（相

16、關(guān)尺寸見塑料模具設(shè)計(jì)資料表2118，第257頁）。4.5 確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式（1）、型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔以鑲嵌塊形式固定在定模上，一模兩腔。 （2）型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、固定方式 為了便于熱處理和節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，型芯采用整體鑲塊式結(jié)構(gòu)，加工成臺階形狀。型芯如零件圖所示。4.6 確定頂出機(jī)構(gòu)類型頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)因塑件的脫模要求的不同而有所變化，但對頂出機(jī)構(gòu)所應(yīng)達(dá)到的基本要求是一致的：使塑件在頂出過程中不會損壞變形；保證塑件在開模的過程中留在設(shè)置有頂出機(jī)構(gòu)的動模內(nèi)；若塑件需留在定模內(nèi)，則要在定模上設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)。其中，一次頂出機(jī)構(gòu)是最常用的頂出機(jī)構(gòu)。本模具采用組合型芯，斜滑塊在抽芯的同時頂出塑件。4

17、.7 確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)）（1）導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式 為便于加工導(dǎo)柱導(dǎo)套安裝孔，獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，使用有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)套也使用有肩導(dǎo)套。（2）導(dǎo)柱的布置 為確保動模和定模只按一個方向合模，采用等直徑導(dǎo)柱的不對稱布置，導(dǎo)柱設(shè)在動模一側(cè)。4.8 排氣機(jī)構(gòu) 該零件結(jié)構(gòu)簡單，且熱塑性塑料模具排除的氣體量比較少，利用模具分型面之間以及滑塊與型芯之間的縫隙排氣。4.9 模具冷卻系統(tǒng)的確定 因塑料的加熱溫度對塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度為300），成型時要控制模溫在5080,具體措施是布置冷卻水管。（1）冷卻水管直徑 8mm。（2）冷卻系統(tǒng)布置見裝配圖（3）冷卻水嘴采用伸入

18、型腔的形式，以防止液體泄漏。4.10 模具材料型腔、型芯、鑲塊等非標(biāo)準(zhǔn)模具零件的材料為Cr12，淬火加低溫回火硬度55HRC，或45鋼，熱處理硬度240HBS，或P20、優(yōu)質(zhì)P20（預(yù)硬塑膠模具鋼）、S136、S316H（鏡面塑膠模具鋼）。各種模板、墊板、固定板、支承塊、壓緊塊、推板、擋塊等選材。材料：45鋼，熱處理后硬度200HBS；或材料Q235鋼，正火。5 校核計(jì)算5.1 注射量的校核所需的注射機(jī)的注射量V=16.53cm ³注射機(jī)最大注射量Vz=125 cm ³滿足要求，初選注射機(jī)合適。5.2 鎖模力的校核當(dāng)高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生很大的壓力，使模具沿分型面漲

19、開。這個漲力，等于塑料制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和乘以型腔內(nèi)熔體的壓力，應(yīng)小于注塑機(jī)的鎖模力。FzkPA=450kN初選注射機(jī)滿足要求5.3 模具閉合高度的校核安裝模具的厚度應(yīng)滿足： H 。設(shè)計(jì)的模具高度H208mm;初選的注射機(jī)XS-ZY-125， ， 滿足要求，初選合適。5.4 模具的開模行程校核模具的開模行程應(yīng)滿足：SmSz其中：Sz為注射機(jī)的最大開模行程，初選設(shè)備參數(shù)中可知Sz=300 mm,Sm為模具的開模行程,Sm=H1 H251059+1851089Sz=300 mm，所以初選的注射機(jī)滿足要求。5.5 注射機(jī)壓力的校核注射機(jī)壓力應(yīng)滿足：。其中：為注射機(jī)的最大注射壓力， 為成

20、型塑件所需的注射壓力。該注射產(chǎn)品屬于中小型制品，取100MPa，由初選的注射機(jī)的參數(shù)可知，119MPa，滿足要求。綜合驗(yàn)證，XS-ZY-125注射機(jī)完全滿足此模具的注射要求。6 模具工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 型腔與型芯的設(shè)計(jì)：考慮到該模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在鑲塊上加工型腔，型腔的結(jié)構(gòu)見零件圖。結(jié)合塑件材料性能要求和模具結(jié)構(gòu)及排氣等方面，并考慮加工，型芯采用臺階式，采用車床加工,與B板的配合按H7/m6的配合,其結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸見型芯零件圖。6.2 成型零部件的尺寸計(jì)算：由塑料模具設(shè)計(jì)資料表216查得LDPE的平均收縮率為S=3.3%。塑件要求的公差等級為7級。根據(jù)對塑件尺寸公差分析，修正系數(shù)取1/2,模

21、具的制造公差取z=/3。查塑料模具設(shè)計(jì)資料表217,第18頁,得各個。成型零件各部分尺寸計(jì)算如下：（1）型腔徑向尺寸：AM1z =(1+S)×As1-x+/3 =(1+3.3%)×56-1/2×0.92+0.92/3 =57.4+0.31AM2z =(1+S)×As1-x+/3 =(1+3.3%)×52-1/2×0.92+0.92/3 =53.3+0.31BM1-z = (1+S)×Bs1+x-/3 =(1+3.3%)×48+1/2×0.80-0.80/3 =50.00-0.27（2）型腔成型部分的深度：

22、HM1z=(1+S)×Hs1-2/3+/3 =(1+3.35%)×8.5-2/3×0.40+0.40/3 =8.5+0.130HM2z =(1+S)×Hs2-2/3+/3 =(1+ 3.3%)×7.5-2/3×0.40+0.40/3 =7.5+0.130（4）型芯成型部分的高度BM2-z = (1+S)×Bs2+x-/3 =(1+3.3%)×50+1/2×0.80-0.80/3 =52.10-0.27BM3-z = (1+S)×Bs2+x-/3 =(1+3.3%)×54+1/2

23、5;0.92-0.92/3 =56.20-0.31BM3-z = (1+S)×Bs2+x-/3 =(1+3.3%)×2+1/2×0.32-0.32/3 =2.20-0.11（4）型芯成型部分的高度：hM1-z=(1+S)×hs1+2/3-/3 =(1+3.3%)×1.5+2/3×0.32-0.32/3 =1.80-0.11hM2-z=(1+S)×hs1+2/3-/3 =(1+3.3%)×6.5+2/3×0.40-0.40/3 =35.510-0.33（5）中心距部分：CM z/2 (1+S)×C

24、sz/2=(1+3.3%)×4 0.12/2=4.1 0.066.3 脫模力的計(jì)算分析塑件，得平均壁厚=2mm，平均直徑d=53mm，則/d=0.030.05為薄壁塑件。由塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)P161公式460可得脫模力。式中：E塑料的彈性模量 ，查塑料模具設(shè)計(jì)資料第15頁表2-16可知E=0.8×10³MPa 型芯的平均半徑d/2=26.5mm； S塑料平均成型收縮率， S=3.3%； 塑件對型芯的包容長度，由塑件高度可知6.5mm; k無因次系數(shù)，k=1 塑件與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常取為0.10.2，這里取0.15 是模具型芯的脫模斜度，查塑料模具設(shè)計(jì)資料第19頁表