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(jí) 高分子科學(xué)與工程2013- 學(xué) 號(hào) 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(hào)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(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)； 2) 及時(shí)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(duì)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(hào)；

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(cè)（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L(zhǎng)DPE，蓋表面壁厚1mm，側(cè)壁厚3mm，精度等級(jí)為7、8級(jí)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(shí)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吸水率很小（<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(duì)熔體流動(dòng)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(dòng)性。一般為108204。（3）LDPE的流動(dòng)性能好，較低壓力下既能成型大多數(shù)制品。薄壁件、長(zhǎng)流程、窄澆口的制品一般用120MPa；一般制品用100MPa。（4）模具溫度對(duì)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(shí)間:   高壓時(shí)間         05s        保壓時(shí)間         1560s        冷卻時(shí)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(shí)應(yīng)不會(huì)發(fā)生填充不足現(xiàn)象。 （2）、該塑料制件有3個(gè)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(dòng)化。3.3 零件體積及質(zhì)量估算（1）、單個(gè)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(gè)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(hào)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(hào)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(duì)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(shí)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(dòng)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(dòng)模一側(cè)；開模一定距離后，當(dāng)推板推出時(shí)，推動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)度L10mm，其中冷料穴較長(zhǎng)，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(dòng)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(jiǎn)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(zhǎng)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(tái)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(duì)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(huì)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(dòng)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(shí)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(dòng)模和定模只按一個(gè)方向合模，采用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置，導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。4.8 排氣機(jī)構(gòu) 該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)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(shí)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(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，使模具沿分型面漲

19、開。這個(gè)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(tái)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(jí)為7級(jí)。根據(jù)對(duì)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(gè)。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(duì)型芯的包容長(zhǎng)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