模具課程設(shè)計(jì)家用洗菜筐的注塑模具設(shè)計(jì)

1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 高分子材料與工程 題 目： 家用洗菜筐的注塑模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 李迎春 謝江波 職稱: 教授 講師 2012年12月17日 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 20122013 學(xué)年第 一 學(xué)期學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 高分子材料與工程 學(xué) 生 姓 名： 惠文紅 學(xué) 號(hào)： 0903034115 課程設(shè)計(jì)題目： 家用洗菜筐的注塑模具設(shè)計(jì) 起 迄 日 期：2012年12月17日2012年12月28日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師： 李迎春 謝江波 系 主 任： 李迎春

2、下達(dá)任務(wù)書日期: 2012年12月17日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：通過塑料成型模具課程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生課堂上學(xué)習(xí)到的塑料注射模具的知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)注射模具動(dòng)作原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)注射模具的能力，使學(xué)生熟練掌握AutoCAD等繪圖軟件的應(yīng)用，為學(xué)生以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：自行設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的塑料制件以及成型該制件的注射模具。（1）對(duì)塑料制件的要求：塑件形狀應(yīng)有利于成型時(shí)充模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻，具有一定的力學(xué)性能及使用價(jià)值；設(shè)計(jì)塑料制件時(shí)應(yīng)明確指出塑件的尺寸精度、粗糙

3、度、斜度、圓角、螺紋、側(cè)孔、嵌件等；成型該塑件的注射模具必須滿足下列條件之一：成型模具應(yīng)具有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；：成型模具應(yīng)具有自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)；：成型模具應(yīng)具有點(diǎn)澆口凝料的自動(dòng)脫出、順序脫模、二級(jí)脫模等較為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。（2）對(duì)成型模具的要求： 所設(shè)計(jì)的模具能夠高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品，模具結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作靈活，能夠滿足在使用時(shí)連續(xù)生產(chǎn)、高效率、自動(dòng)化、操作簡便的要求。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：本次課程設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：塑料制件圖紙一張，要求標(biāo)注尺寸公差、粗糙度、技術(shù)要求以及所用原材料；注射模具裝配圖（零號(hào)圖紙）一張；注

4、射模具零件圖至少四張，包括型腔零件圖、型芯零件圖、模板的零件圖、桿件的零件圖；注射模具結(jié)構(gòu)計(jì)算說明書一本。注：以上各項(xiàng)內(nèi)容均要求打印。 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：1 申開智.塑料成型模具.北京：中國輕工業(yè)出版社，20032 宋玉恒.塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).北京：航空工業(yè)出版社，19953 H.蓋斯特羅.注射模設(shè)計(jì)108例.北京：國防工業(yè)出版社，20024 賈潤禮.實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國輕工業(yè)出版社，20005設(shè)計(jì)成果形式及要求：本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成果以模具設(shè)計(jì)圖紙和模具設(shè)計(jì)說明書的形式提交。6工作計(jì)劃及進(jìn)度：2012年12月17日12月18日 塑料制件設(shè)計(jì)2012年1

5、2月19日12月20日 模具結(jié)構(gòu)計(jì)算及草圖設(shè)計(jì)2012年12月21日12月24日 模具裝配圖的繪制2012年12月25日12月26日 模具零件圖的繪制2012年12月27日 模具設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的撰寫2012年12月28日 答辯和成績考核系主任審查意見： 簽字： 2012年12月17日目錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)書.12.目錄.43.塑件分析.54.塑料材料的成型特性與工藝參數(shù).75設(shè)備的選擇.86澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).107.成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算.118脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).159側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).1710合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .2011.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.2212.設(shè)計(jì)小結(jié).26參考資料263.塑件分析3.

6、1塑件形狀如下圖所示，該制件為家用塑料洗菜筐，使用材料為PP。 圖3.1技術(shù)要求：塑件斜度：4（因邊壁上有空，需要增大）塑件厚度：2塑件圓角：1單位：3.2 總裝圖如下圖所示，為家用洗菜筐的注塑模，采用直接澆口，兩個(gè)分型面分型，開模時(shí)先完成側(cè)抽芯，然后用推板推出塑件，具體設(shè)計(jì)思路及零件結(jié)構(gòu)在后面介紹。 圖3.24.塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)PP的材料名稱是聚丙烯（百折膠）。百折膠質(zhì)輕，可浮于水，它具有高的結(jié)晶度，高耐磨性，高溫沖擊性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，衛(wèi)生性能好，無毒，耐熱性高，可在100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能。可應(yīng)用于微波爐、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品

7、，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業(yè)元件。PP的最大缺點(diǎn)就是容易氧化老化?？捎锰砑涌寡趸瘎┡c紫外光吸收劑等加以克服。收縮率：1.02.5% 熔融溫度：230275 成型溫度：1565度比重：0.9020.906 成型壓力：100130Mpa 流比長：100200結(jié)晶性：半結(jié)晶性 射速：高速注射 5設(shè)備的選擇5.1注塑量的計(jì)算:5.1.1塑件體積：V塑=2160=197.192塑件質(zhì)量= EMBED Equation.3 =g5.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇凝料體積為塑件體積的0.21倍來估算，由于本次塑件簡單，采用直接澆口，因此選擇V凝=0.3V塑來估算：V總=V塑+V凝=

8、256.35立方厘米5.2選擇注塑機(jī)：由于V=V總/0.8=320.4立方厘米，且塑件較大，模具較厚，故選擇型號(hào)為SZ-1250/4000臥式注塑機(jī)，其參數(shù)如下：表5.1理論注射量/31307移模行程/mm750螺桿直徑/mm80最大模具厚度/mm770注射壓力/Mpa154.2最小模具厚度/mm380注射速率/（g/s）65鎖模形式雙曲肘塑化能力/（g/s）410定位孔直徑/mm螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）10170噴嘴球半徑/mmSR20(深25)鎖模力/kN4000噴嘴口孔徑/mm5拉桿內(nèi)間距/mm750750 5.3 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核:5.3.1 鎖模力校核塑件在分型面上的投影面積A塑

9、=R= EMBED Equation.3 ；鎖模力F=PikA=kNF=4000 kN,符合。5.3.2開模行程的校核對(duì)于雙分型面注塑模按下式校核：SH1+H2+a+510(mm)其中：H1型芯高度； H2塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)； a 完成側(cè)抽芯移動(dòng)的豎直距離。S=113+120+100+50=383mm67mm，用剛度計(jì)算： .（7.3.6）所以底板厚度為52mm.7.3.7排氣槽的設(shè)計(jì) 由于塑件尺寸較大，而且邊壁有空，分型面在面積最大的位置，可不設(shè)排氣槽。8脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8.1脫模力的計(jì)算:（帶錐度的圓筒形塑件）8.1.1正壓力計(jì)算：本制品壁厚與直徑之比小于1/20,用下式計(jì)算： .（

10、8.1.1）式中： E塑件拉伸彈性模量，取。 塑料收縮率，取2%。 t壁厚，取2mm. 塑料泊松比，取0.43 r 型芯半徑，取150mm. 塑件斜度，取4。8.1.2總壓力計(jì)算根據(jù)下式計(jì)算：.（8.1.2）式中：l制品型芯總長，取113mm.所以，8.1.3脫模力計(jì)算根據(jù)下式計(jì)算：.（8.1.3）式中：f摩擦因素，取0.5,；A 垂直于抽芯方向型芯的投影面積，所以,選用注射機(jī)的鎖模力為4000Kn,符合要求。8.2脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用推板脫模，如下所示： 圖8.19側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9.1抽拔距S根據(jù)下式計(jì)算： S=S1+23=2+3=5mm .（9.1） S1側(cè)孔深度，為2mm.9.2

11、側(cè)向抽拔力根據(jù)下式計(jì)算： .（9.2）式中：L側(cè)抽芯成型部分的截面平均周長，取L= H側(cè)成型部分的高度，取60mm; P塑件對(duì)型芯的包緊力，取10MPa（模內(nèi)冷卻） 摩擦系數(shù)，取0.5； 側(cè)型芯脫模斜度，取0.5所以，9.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.3.1作用在斜導(dǎo)柱上的彎曲力為： .（9.3.1）式中：F側(cè)向抽拔力，由前知為18.53kN； f鋼材之間的摩擦系數(shù)，取0.15； 斜導(dǎo)柱的傾斜角，取20。所以，9.3.2圓形截面斜導(dǎo)柱直徑的計(jì)算： .（9.3.2）式中：材料許用應(yīng)力，取600MPa; 斜導(dǎo)柱有效長度，為所以，d=23.8mm9.3.3斜導(dǎo)柱長度:由上面可知，d=25mm,D=30mm,h=40

12、mm所以，.（9.3.3）9.3.4最小開模行程的計(jì)算：.（9.3.4）開模行程為750mm75.2mm,所以注塑機(jī)選擇合適。9.3.5斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下： 圖9.1整體配合如下圖所示：采用斜導(dǎo)柱和滑塊都在定模一邊，中間增加一塊板來形成斜導(dǎo)柱和滑塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以順利完成側(cè)抽芯。 圖9.210合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) d=25mm;且d1(f7) d1=d2=d3=35mm,且d1(k6),d2(c7),d3(f7); D= L1= L= S= 圖10.110.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)：d=25mm;且d1(f7) d1=d2=d3=35mm,且d1(k6),d2(c7),d3(f7); D= L1

13、= L=25 S= R=1.5 圖10.210.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合：11.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算11.1冷卻時(shí)間的計(jì)算：ln（11.1）式中：S制品厚度，取2mm； 塑件脫模時(shí)平均溫度，取60； 模具型腔壁溫度，取40； 塑料注塑溫度，取250； 塑料熱擴(kuò)散系數(shù)，取0.67/s所以，ln=11.3s N=1/t0.75=0.0611.2計(jì)算單位產(chǎn)量（kg/h）需用冷卻水散失的熱量 （11.2）式中：單位質(zhì)量塑料從沖模到脫模的焓變，??； C 塑料的平均比熱容，??； 塑料熔體的沖模溫度和塑件的脫模溫度，分別取250，60； q : 結(jié)晶型塑料的單位質(zhì)量的結(jié)晶潛熱，取 m 每次注射的塑料及熔體質(zhì)量

14、，取233g; n 單位時(shí)間內(nèi)的注射次數(shù)，取0.06次/s k靠傳熱介質(zhì)傳導(dǎo)散失的熱量比例系數(shù)，取0.95。所以，j/s11.3計(jì)算單位產(chǎn)量所需冷卻水的體積流量v（） （11.3）式中： 水的平均比熱容，取 冷卻水的密度，取 冷卻水出口，入口溫度差，取5所以，11.4根據(jù)冷卻水的體積流量確定冷卻水道直徑為12mm,Vmin=1.10m/s.11.5求冷卻水道內(nèi)的流速 V=1.10m/s（11.5）11.6求冷卻水道壁與冷卻水間的傳熱系數(shù) （11.6）式中;與水溫有關(guān)的物理參數(shù)，取7.95。11.7計(jì)算冷卻水道總傳面積: .（11.7）11.8求冷卻水道總長度L: L=.（11.8）11.9求冷

15、卻水道數(shù)目：.（11.9）11.10冷卻水流動(dòng)狀態(tài)Re的校核; 符合.（11.10）11.11冷卻水道的出入口溫度校核;（11.11）11.12凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式 圖11.1 11.13凹模冷卻水路的設(shè)計(jì) 圖11.212.設(shè)計(jì)小結(jié)在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。隨著高分子材料的不斷發(fā)展，塑料模具也在飛速發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)與制造制約著高分子材料

16、的發(fā)展前景。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，我初步掌握了模具設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，能夠設(shè)計(jì)簡單的注塑模具，此次模具課程設(shè)計(jì)是對(duì)前一段時(shí)間學(xué)習(xí)的集中訓(xùn)練，從設(shè)計(jì)塑件到CAD出圖，經(jīng)歷很多挫折，查閱了很多資料，終于在兩周之內(nèi)完成了課程設(shè)計(jì)，期間學(xué)到了很多知識(shí)，尤其是CAD軟件的學(xué)習(xí)，以前雖然接觸過，但想繪制一幅完整的稍微復(fù)雜的圖，總覺得不可思議，現(xiàn)在我親自完成繪圖，收獲真的很多，非常感謝李老師的指導(dǎo)。模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作，需要廣泛的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的業(yè)務(wù)知識(shí)，通過這次課程設(shè)計(jì)，我不僅對(duì)專業(yè)理論知識(shí)有了深入的理解，更對(duì)模具設(shè)計(jì)者感到由衷的敬佩，更加激發(fā)了我對(duì)模具設(shè)計(jì)的興趣。參考資料1.申開智.塑料成型模具.北京：中國輕工業(yè)出版社，20032.宋