小油壺蓋注塑模設(shè)計(jì)說明書

1、.注塑模具課程設(shè)計(jì)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Word 資料.設(shè)計(jì)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：在設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)習(xí)。做過注射成型實(shí)驗(yàn)： 韌步了解塑料的成型工藝和生產(chǎn)過程，熟悉多種塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。課程設(shè)計(jì)的容包括：(1)獨(dú)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

2、，并使之結(jié)構(gòu)合理， 質(zhì)量可靠， 操作方便。必要時(shí)可根據(jù)模具設(shè)計(jì)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(jì)者或用戶同意后方可實(shí)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。Word 資料.(4)(5)(6)目錄第 1章塑件成型工藝性分析1.141.2ABS41.341.451.55第 2章 注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核2.172.272.37第 3章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算3.183.28Word 資料.3.393.49第 4 章成型零件設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算4.1104.2104.3104.4104.411第 5 章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1125.212 設(shè)計(jì)總結(jié)14第

3、 1 章塑件成型工藝性分析1.1 塑件結(jié)構(gòu)特征分析3mmMT71Word 資料.1.2ABS 塑料的性能分析優(yōu)點(diǎn) :（ 1）綜合性能較好、沖擊強(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(diǎn)、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

4、劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性比較差。ABS 塑膠原料注塑工藝ABS 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(shí)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 烘 2-4 小時(shí)或用干燥料斗以80烘 1-2 小時(shí)。對于含 PC組份的耐熱級 ABS，烘干溫度適當(dāng)調(diào)高至100，具體烘干時(shí)間可用對空擠出來確定。指標(biāo) :無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆粒或粉狀。密度為： 1.051.18

5、g/cm3收縮率： 0.4%0.9%彈性模量值為 0.2GpaWord 資料.泊松比為 0.394吸濕性 <1%熔融溫度 217-237 。熱分解溫度 >250 。1.3 成型工藝過程及參數(shù)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(yàn)。 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(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。（ 3）塑件的后處理 :塑件成型后要進(jìn)行退火處理。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

6、 60；料筒溫度（C ）：前段 200210；中段 210230；后段 200；噴嘴溫度（C ）： 190直通式模具溫度（C ）： 5070；注射壓力（ MPa）：70 90；保壓壓力（ MPa）：50 70；成型時(shí)間（ s）：注射時(shí)間 35；保壓時(shí)間 15 30；冷卻時(shí)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Word 資料.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。排列方式的確定考慮到塑件自動脫螺紋

7、， 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。Word 資料.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(jì)算：塑件的體積： 15.134cm3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(yàn)值計(jì)算，一般取塑件體積的0.21 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) ×4=90.804cm32.2 選擇注射機(jī)：根據(jù) V 總=90.804cm3 ，根據(jù)公式 V 公 = V 總 / 0.8=113.505cm3Word 資料.初

8、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 /cm3125最大成型面積 /cm2320螺桿直徑 /mm42最大開合模行程 /mm300注射壓力 /MPa120模具最大厚度 /mm300注射行程 /mm115模具最小厚度 /mm200注射方式螺桿式噴嘴圓弧半徑 /mm12鎖模力 /kN900噴嘴孔直徑 /mm42.3 注射機(jī)參數(shù)的校核鎖模力的校核：(nA1+Aj) Fn878.99KN900KN符合要求。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=14mmWord 資料.第

9、3 章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算3.1 主流道的設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。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 ，本次設(shè)計(jì)中取 50mm 進(jìn)行設(shè)計(jì)。（ 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：dd2L主 tan8.5

10、mm ,式中42（4）主流道球面半徑：SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+(12)mm=(12+2)mm=14mm。（ 5）球面配合高度： h3mm 5mm ，取 h3mm 。（ 6）主流道的平均半徑： Rn4.25 2.5 mm 3.375mm23.1.2 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?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計(jì)， 以便于拆卸更換。 同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A 或 T10A），熱處理淬火表面硬度為 5357HRC。Word 資料.3.

11、1.3 主流道的凝料體積：V主L主 R主2r主2R主 r主3.1450 4.2522.524.25 2.5 mm3331828.4mm31.83cm33.2 分流道的設(shè)計(jì)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 。分流道的形狀與尺寸：常用分流道形式有圓形、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°凝料體積 :分流道的長度 L分 =440=1

12、60mm。Word 資料.分流道截面積 A分 = 18.822mm2 。凝料體積 V分 = L分 A分 =160 ×18.822 =3011.52 mm33.01cm3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。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(jì)此處采用側(cè)澆口。因?yàn)檫@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

13、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l=0.8 2.0mm ，取 1.5mm 。側(cè)澆口寬度和側(cè)澆口深度尺寸計(jì)算（0.6 - -0.9）Ab2.16 mm30h= （0.60.9）§=1.2 1.8mm取 1.6mm由于澆口體積較小，所以澆口凝料的體積忽略不計(jì)。3.4 冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)及力學(xué)計(jì)算Word 資料.4

14、.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)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%塑件尺寸公差按照MT7 級計(jì)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(jì)算公式為: H M1S H s0.6z=1S H s0.6=cm4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算凸模是成型制品的表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。本例設(shè)計(jì)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

15、差為塑件公差的1/3hM1Scp H s0.6凸模深度尺寸計(jì)算公式為 :z= 1 S H s 0.6= cm_凸模徑向尺寸計(jì)算公式為 : l M1S ls0.5_= 1 S l s 0.5=mmz 公差 =0.021mm公差 =0.025mmz4.3 成型零件鋼材的選用Word 資料.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(shí)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(shí)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

16、方式的確定根據(jù)塑件的成型特點(diǎn)，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， 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(jì)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(shí)參考小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)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(yàn)公式：塑件在分型面上的投影寬度W 須滿足： WW210mm ；塑件在分型面上的投影

17、長度 L 須滿足：L l td 30mm。式中，W2是推板寬度（ mm ）；l t是復(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，l t=158mm。參照模具設(shè)計(jì)大典，可確定選用模架序號為3號（B L250 315mm ），模架結(jié)構(gòu)為 A4 型。模架各尺寸：Word 資料.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 +

18、 推桿固定板厚度 + （ 5 10）mm=28+16+20+ （510）mm=69 74mm ，初步選定 C 為 80mm 。經(jīng)上述尺寸的計(jì)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 。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=2

19、5mm推桿直徑 d=10mm推桿固定板厚 20mm導(dǎo)柱導(dǎo)套的形式第 5 章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 冷卻介質(zhì)Word 資料.本次設(shè)計(jì)的材料為ABS，查表得成型溫度為200-270 ，模具溫度為40-80 ，所以選用常溫水進(jìn)行冷卻。5.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算塑料制品的體積： VV主V分nV塑1.831.884 15.14 cm366.17cm3 。塑料制品的質(zhì)量: mV1.166.17 g72.79g平均壁厚為 2-4mm ，所以水孔直徑可取1012mm ，取 10mm 。冷水的體積流量公式為：qvMqcp12qv冷卻介質(zhì)的體積流量，m3 / minq 單位時(shí)間樹脂在模具釋放的熱量，KJ/kg；c 冷卻

20、水的比熱容 J/（kg.k)；冷卻介質(zhì)的密度， kg m3 ；1 冷卻介質(zhì)的出口溫度，；取60 2 冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度，；取20M 單位時(shí)間 (每小時(shí) )注入模具的塑料質(zhì)量， Kg/h ； 設(shè)每分鐘兩次，得 M= 2 ×60×0.073kg/min = 8.76kg/h查表得單位時(shí)間 ABS在模具中釋放的熱量為 q=4 ×105 J/kg冷卻水的比熱容為： c=4.2×103 J/（kg )冷卻水的密度： =1000kg/m3qvcpMq= 0.0004 m3 / min125.2.2冷卻水在管道的流速 V4qvV2公式 10-161 得：d=0.51 m/sWord 資料.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 。冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由表 11-4 得，用插值法求的取=10.25。v 0. 8= d 0.2= 3716.3W/(m2 ·K)式中 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)； 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。冷卻水管總傳熱面積：MqA= 3600mw= 0.013m2式中 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)，W/(m2 ·K)m 模具成型表面溫度，。w冷卻水的平均溫度，。冷卻管道