注塑模課程設(shè)計

1、哈 理 工 榮 成 學(xué) 院塑料模課程設(shè)計說明書題 目： 玩具積木注塑模設(shè)計 院、 系： 榮成學(xué)院 材料工程系 專 業(yè)： 模具11-1 姓 名： 王兆國 學(xué) 號： 1130330127 指導(dǎo)教師： 梁月 完成時間： 2013 年 08 月 30 日哈理工榮成學(xué)院塑料模課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：王兆國 學(xué)號：1130330127學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：模具11-1任務(wù)起止時間： 2013 年 08 月 19 日至 2013 年 08 月 30日課程設(shè)計題目：玩具積木注塑模課程設(shè)計工作內(nèi)容與日程：根據(jù)給定的零件結(jié)構(gòu)、使用特性、已知條件等，進(jìn)行完整的注塑模具設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括：零件的工藝分析、注塑機(jī)的

2、選擇、模具結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計、模具材料選擇、模具及注塑機(jī)校核等。設(shè)計過程應(yīng)有理有據(jù)，在適當(dāng)?shù)牡胤綉?yīng)配有圖例說明。日程安排如下：8.19 零件分析、查閱資料，確定模具關(guān)鍵結(jié)構(gòu)方案8.19-8.21 塑件工藝分析及編制塑件成型工藝卡8.21-8.26 模具結(jié)構(gòu)確定及相關(guān)尺寸計算8.26-8.29 總裝圖及非標(biāo)零件圖計算機(jī)繪圖8.29 -8.30 設(shè)計說明書撰寫及答辯資料：1. 李德群塑料注射成型工藝及模具設(shè)計（第二版）。 2. 孫全穎機(jī)械精度設(shè)計與質(zhì)量保證。 3. 仝基斌機(jī)械制圖。指導(dǎo)教師意見： 簽名：年 月 日系主任意見： 簽名：年 月 日目 錄第1章 塑件工藝分析11.1 設(shè)計任務(wù)11.2 塑件工

3、藝分析2 材料工藝性分析2 尺寸精度工藝性分析3第2章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計42.1模具總體方案確定42.1 成型設(shè)備的選擇9第3章 模具材料及其熱處理方案設(shè)計103.1 模具型芯型腔材料103.2 模具材料熱處理方案10第4章 模具及注塑機(jī)的校核124.1注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核12第5章 模具總裝圖圖5-113結(jié)論14參考文獻(xiàn)15 第一章 塑件工藝分析1.1 設(shè)計任務(wù)根據(jù)任務(wù)設(shè)計玩具積木三視圖如下圖1-11-1玩具積木三視圖1-2玩具積木實物圖已知技術(shù)參數(shù)：材料：ABS生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)1.2 塑件工藝分析1.2.1 材料工藝性分析 ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體聚合而成的非結(jié)晶型的高聚物。

4、它是在聚丙乙烯基礎(chǔ)上改性而發(fā)展起來的一種熱塑性工程塑料。由于聚苯乙烯的突出缺點是耐沖擊性能較差，耐熱性不夠高，因而限制了它的應(yīng)用范圍。而三種單體合成的ABS塑料是一種綜合性能優(yōu)良的在工程技術(shù)中廣泛應(yīng)用的新型塑料。1.ABS塑料的使用性能：由于ABS是三種單體聚合而成的，因此它具有三種組成物的綜合性能。丙烯腈可使ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯可使ABS具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能和成型加工性能。由此可見，還可以通過改變組成物的比例，生產(chǎn)出不同品種的ABS塑料。ABS塑料在一定的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度及耐磨性；它的熱變形溫度

5、為100左右，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺都高；還具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；此外它還有能與其他塑料和橡膠混溶等特性；其制品尺寸穩(wěn)定性不好，表面光澤，可以拋光和電鍍。 但ABS塑料耐熱性并不高，耐低溫性和耐紫外線性能也不好。實際生產(chǎn)中為進(jìn)一步提高ABS塑料的性能，克服缺點，采取了加入其它單體和增加助劑、填料等方法，以提高其耐熱耐寒、耐候性。2. ABS塑料的成型性能：ABS塑料成型性能較好。它的流動性較好，成型收縮率?。?ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進(jìn)行較長時間的干燥，ABS塑料可

6、采取注塑、擠出、壓延、吹塑、真空成型等方法制造塑料制品。3. ABS塑料的用途：由于ABS塑料具有良好的綜合性能并易于成型，所以在機(jī)械、電器、輕工、汽車、飛機(jī)、造船以及日用品等工業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用，如管道、計算機(jī)外殼等。 1.2.2 尺寸精度工藝性分析 塑件上尺寸均無特殊要求，為自由尺寸，可按MT5級塑件精度查取公差值（詳見附錄1 GB/T14486-1993）。帶尺寸公差圖略塑件為小孩塑料玩具積木，要求外觀美觀、無斑點、無熔接痕、表面粗糙度可取Ra1.6,塑件內(nèi)部沒有較高的粗糙度要求。 此塑件為殼體類零件，塑件長60mm，寬30mm，高23mm腔體深大約22mm，壁厚1mm，表面有八個凸起

7、里面空心的圓臺，大圓直徑為12mm，小圓直徑10mm，圓臺高11mm，每個圓臺表面有向里凹進(jìn)去的圓柱，深為1mm?？傮w尺寸適中，塑件成型性能較好。不需要側(cè)抽芯。 要求成型后輪廓清晰，成型它的模具工作零件可用數(shù)控雕銑機(jī)加工。第二章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1模具總體方案確定（1）分型面的選則選著如下圖2-1所示圖2-1玩具積木分型面 分型面應(yīng)選擇在塑件截面最大處，盡量取在料流末端，有利于排氣，保證塑件質(zhì)量，該零件分型面如圖所示，取在塑件的底部。（2）型腔數(shù)量的確定及型腔的排列圖2-2型腔布局該塑件采用一模四件成型，型腔布置在模具中間，利用與澆注系統(tǒng)的排列和模具平衡。（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)塑料模具大典查

8、得注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：噴嘴前端出口孔徑：d0=2.5mm噴嘴前端球面半徑：R010mm 模具澆口套主流道球面半徑R與注射機(jī)噴嘴球面半徑R0的關(guān)系為: R=R0+(23)=10+3=13mm 模具澆口套主流道小端直徑d與噴嘴前端出口孔徑d0的關(guān)系為:d=d0+(0.51)mm=2.5+13.5mm主流道為圓錐形，錐角取4°；分流道取半圓形，其半徑R=3mm；澆口采用矩形澆口，從塑件上端四邊形內(nèi)表面進(jìn)料，如圖2-3澆口套圖2-4澆注系統(tǒng)（4）型芯和型腔結(jié)構(gòu)的確定 型芯如下圖2-5所示： 圖2-5型芯 型腔如下圖2-6所示： 圖2-6型腔考慮到加工工藝性，型芯、型腔均采用整體、直通式外

9、形結(jié)構(gòu)。成型零部件的主要工作尺寸計算如下:型腔徑向尺寸計算由零件圖分析可知，決定型腔徑向尺寸的主要有：60mm、30mm、23mm、R6, 塑件上尺寸均無特殊要求，為自由尺寸，可按MT5級塑件精度查取公差值,分別是： 型腔徑向尺寸： 公式（2-1）分別代入計算得： 深度尺寸： 公式（2-2） 公式（2-3） 2.凸模尺寸計算徑向尺寸： 公式（2-4） 深度尺寸： 公式（2-5） 式中 塑件的允許公差； Scp塑料的平均收縮率，取Scp=0.6%； z成型零件制造公差,取塑件公差的1/3； 修正系數(shù)，一般中小型塑件取為3/4； 修正系數(shù)，一般精度較小型塑件取2/3； Ls塑件外型尺寸； 塑件高度

10、基本尺寸； 塑件內(nèi)形基本尺寸； 塑件孔深基本尺寸（5）導(dǎo)向及推出方式的確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之準(zhǔn)確對合，起定位和導(dǎo)向作用。本設(shè)計采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套滑動配合導(dǎo)向。此模具的型芯在動模，開模后塑件留在動模一側(cè)，考慮到塑件的結(jié)構(gòu)特點，宜采用推桿脫模結(jié)構(gòu)，用四根頂桿頂在塑件的不同位置,推桿固定在推桿固定板與推板之間，由注射機(jī)頂出機(jī)構(gòu)推動，使推桿運(yùn)動實現(xiàn)脫模動作，并由復(fù)位桿快速復(fù)位。 （6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計塑件對模具溫度的要求較低，所以此次采用較簡單的直流冷卻回路，采用軟管將直通的管道連接起來，虛線表示冷卻水道。圖2-7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（7） 模架的選擇 ，選擇A1型中小型模

11、架，周界尺寸300×300。 如下圖所示：圖2-8標(biāo)準(zhǔn)模架1.3 成型設(shè)備的選擇（1）計算塑件的體積根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件可直接查詢塑件的體積為：V1=9936.56mm3。 生產(chǎn)中，每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的(0.21)倍，考慮到流道較長，我們?nèi)?.5倍，初步估算流道的體積V2=4968.28 mm3。 一次注射所需要的塑料總體積V= V1+ 4V2=44714.52 mm3。（2）計算塑件的質(zhì)量 查相關(guān)手冊，ABS的密度為=1.05g/cm3塑件與澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為M=V×=46.96g（3）選用注射機(jī)初選FL-50G型螺桿式注射機(jī)，其各項參數(shù)如下

12、表2-1: 表2-1注塑機(jī)參數(shù) 規(guī)格 參數(shù)理論注射量/g 60螺桿（柱塞）直徑/ 28注射壓力/Mpa 190鎖模力/KN 500拉桿內(nèi)間距/ 400×350移模行程/ 200最大模具厚度/ 300最小模具厚度/ 150噴嘴圓弧半徑/ 10噴嘴孔孔徑/ 2.5第三章 模具材料及其熱處理方案設(shè)計1.4 模具型芯型腔材料45號鋼價格低廉，來源方便。目前用作塑料模具仍較為廣泛，但其滲透性差，制作較大型模具尺寸模具時，一般用熱軋、熱鍛的退火態(tài)或正火態(tài)，由于硬度低，耐磨性差，故壽命較低，可以采用調(diào)制處理獲得一定的硬度及強(qiáng)韌性，用來制作中低檔次的中小型模具。 材料名稱: 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 標(biāo)準(zhǔn)號: G

13、B699-8 試樣尺寸: 25 試樣狀態(tài): 退火鋼 抗拉強(qiáng)度: 600 (MPa) 屈服強(qiáng)度: 355 (MPa) 延長率: 16% 斷面收縮率:40% 布氏硬度: 197 (Hblack eye) 化學(xué)成分: 材料化學(xué)成分組成： 元素比例(%)： 碳 C: 0.420.50 鉻 Cr: 0.25 錳 Mn: 0.500.80 鎳 Ni: 0.25 磷 P: 0.035 硫 S: 0.035 硅 Si: 0.170.37 未熱處理時:HB229 熱處理: 正火 沖擊功: Aku39J 強(qiáng)度較高，塑性和韌性尚好，用于制作承受負(fù)荷較大的小截面調(diào)質(zhì)件和應(yīng)力較小的大型正火零件，以及對心部強(qiáng)度要求不高的

14、表面淬火零件。1.5 模具材料熱處理方案（1）根據(jù)塑料制品的種類和質(zhì)量要求選用。（2）根據(jù)塑料件的生產(chǎn)批量選用。在其它影響因素確定時,生產(chǎn)批量越小,對模具的耐磨性和使用壽命要求越低。因此,可選用性能指標(biāo)低的材料。小批量時,可以選用調(diào)質(zhì)型合結(jié)鋼或碳結(jié)鋼。中等批量（30-100萬件）時,可以選用P20，5NiSCa，SM2等,大批量時,5NiSCa,PMS等。（3）根據(jù)塑料件的尺寸大小及精度要求選用。對大型高精度的注射模,當(dāng)塑料件生產(chǎn)批量大時,采用預(yù)硬化鋼,以防止熱處理變形。（4）根據(jù)塑料件的復(fù)雜程度選用。應(yīng)充分考慮模具的加工工藝性,盡量選用易切削,熱處理變形小,耐磨性好的材料。 45號鋼熱處理溫

15、度，正火850，淬火840，回火600。 45號鋼淬火后沒有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達(dá)HRC62）為合格。實際應(yīng)用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）。 45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)表面淬火提高零件表面硬度。 滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)表面淬火高。其表面含碳量0.8-1.2，芯部一般在 0.1-0.25（特殊情況下采用0.35）。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度（HRC58-

16、62），芯部硬度低，耐沖擊。 如果用45號鋼滲碳，淬火后芯部會出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點?，F(xiàn)在采用滲碳工藝的材料，含碳量都不高，到0.30芯部強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到很高，應(yīng)用上不多見。0.35從來沒見過實例，只在教科書里有介紹?？梢圆捎谜{(diào)質(zhì)高頻表面淬火的工藝，耐磨性較滲碳略差。冷壓毛胚軟化處理規(guī)范：溫度740760，保溫時間46h，以50100/h的冷速，隨爐降至溫度600，出爐空冷，處理前硬度197HBS，處理后硬度156HBS。正火規(guī)范：正火溫度850-870，正火后硬度170-217HBS。調(diào)質(zhì)處理規(guī)范：淬火溫度840±10，水冷淬火；回火溫度600±10，出爐空

17、冷。GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的45鋼推薦熱處理制度為850正火、840淬火、 600回火，達(dá)到的性能為屈服強(qiáng)度355MPaGB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定45鋼抗拉強(qiáng)度為600MPa，屈服強(qiáng)度為355MPa，伸長率為16，斷面收縮率為40，沖擊功為39J。第四章 模具及注塑機(jī)的校核4.1注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核FL-50G型注塑機(jī)主要參數(shù)如下： 表4-1注塑機(jī)參數(shù) 規(guī)格 參數(shù)理論注射量/g 60螺桿（柱塞）直徑/ 28注射壓力/Mpa 190鎖模力/KN 500拉桿內(nèi)間距/ 400×350移模行程/ 200最大模具厚度/ 300最小模具厚度/ 150噴嘴圓弧半徑/ 10噴嘴孔孔徑

18、/ 2.5（1）注射量的校核 如前所述，塑件和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為M=31.3g, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注射機(jī)的標(biāo)稱注射量60g。（2）模具閉合高度的校核 由裝配圖可知模具的閉合高度為H閉300mm. 最小裝模高度為Hmin=150mm，最大裝模高度為Hmax=300mm，能滿足HminH閉Hmax的安裝條件。（3）模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為300×300 mm，注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為350×320 mm，故能滿足安裝要求。模具定位圈的直徑為160 mm=注塑機(jī)定位孔的直徑160 mm，符合安裝要求。 澆口套主流道球面半徑R=17mm大于注射機(jī)噴嘴圓弧半徑15 mm，符合安

19、裝要求。澆口套小端孔徑5mm大于噴嘴孔直徑4mm，符合要求。（4）模具開模行程的校核 模具的開模行程S模=塑件的高度+澆注系統(tǒng)的高度+推出距離+（510）=23+75+10+10=118 mm注塑機(jī)的最大開模行程S=360>118 mm,符合要求。第五章 模具總裝圖 圖5-11定模座板2連結(jié)螺釘3型腔固定板4型腔5連結(jié)螺釘6型芯7主流道襯套8定位圈9推板10拉料桿11復(fù)位桿12導(dǎo)套13導(dǎo)柱14墊板15推板固定板16墊塊17推板18動模座板19連結(jié)螺釘20連結(jié)螺釘21連接螺栓22卻水道結(jié)論本文論述了注塑模具國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)出模具的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、虛擬化的發(fā)展趨勢。并以階

20、梯管注塑模具設(shè)計為課題，首先對階梯管的原材料工藝分析?？偨Y(jié)出ABS塑料的流動性較好，成型收縮率小； ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進(jìn)行較長時間的干燥，該材料適宜注塑成型。并對其進(jìn)行塑料制品結(jié)構(gòu)工藝分析及尺寸精度分析，來確定塑料制品的尺寸精度。通過對注塑件體積及質(zhì)量的分析選擇注塑機(jī)。根據(jù)分型面應(yīng)選在注塑件的最大截面處，盡量取在流料末端，利于排氣，確定其分型面。通過計算，該塑件采用一模一件?？紤]到加工工藝性，型芯、型腔均采用整體式式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。塑件上尺寸均無特殊要求，為自由尺寸，可按IT12IT15級塑件精度查