課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書蓋塞塑料膜

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書設(shè)計(jì)題目 蓋塞塑料模 課程名稱 模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 高分子材料與工程2009級(jí)(1)班 學(xué) 生 2011年12月20日1 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)參數(shù)如圖1所示：圖1 塑件設(shè)計(jì)基本參數(shù)塑件名稱材料生產(chǎn)批量蓋塞PS80萬(wàn)件2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析2.1 塑件成型特性、本次設(shè)計(jì)采用的材料聚苯乙烯（PS）。PS是一種無(wú)色、透明、有光澤、無(wú)毒無(wú)味，密度為/cm的材料。是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣的工程塑料。具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐堿、硫酸、磷酸、10%30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸受及氧化劑的作用，對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗

2、腐蝕能力。它的耐熱性低，只能在不高的溫度下使用，熱變形溫度為6596，質(zhì)地硬而脆，塑件由于內(nèi)應(yīng)力而開裂。聚苯乙烯的透明性很好，透光率很高，光學(xué)性能僅次于有機(jī)玻璃。它的著色能力優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。 聚苯乙烯的成型特性2.2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析塑件的尺寸精度分析該塑件需標(biāo)注公差的尺寸有45屬于一般精度要求，其他尺寸均為未標(biāo)注公差的為自由尺寸，可按MT5查取有關(guān)尺寸公差。如表1所列為塑件主要尺寸的公差要求。表1 塑件主要尺寸的公差要求部位塑件標(biāo)注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸3430247 內(nèi)孔直徑與孔高尺寸22+0.44 05 018 +0.58 06+0.24 0孔間距尺寸10塑件的表面質(zhì)量

3、分析m。塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（1）從圖紙上看，該塑件的外形為回轉(zhuǎn)體，頂面上還均勻分布著4個(gè)一樣的小圓孔，該處設(shè)計(jì)脫模容易，可直接將四個(gè)小型芯設(shè)于定模上，圓角過(guò)渡且無(wú)尖角存在，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求；（2）由于該塑件無(wú)側(cè)孔和內(nèi)凸，所以不用考慮側(cè)向分型抽芯裝置；（3）為使塑件順利脫模，在塑件內(nèi)部處增設(shè)12的拔模斜度。綜合來(lái)看，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求。在注射成型生產(chǎn)時(shí)，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的，所以，該塑件可采用注射成型加工。.塑件的生產(chǎn)批量分析塑件的生產(chǎn)類型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要的影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具壽命問(wèn)題比較突出，所

4、以可以考慮使用自動(dòng)化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度壽命高的模具；如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。因?yàn)樵撍芗漠a(chǎn)量要求達(dá)80萬(wàn)件，所以可定該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)。因此，在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動(dòng)化脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。.初選注射機(jī)2（1）計(jì)算塑件體積和重量：通過(guò)計(jì)算塑件的體積V=14cm。塑件的質(zhì)量計(jì)算查有關(guān)手冊(cè)取聚苯乙烯的密度為=/cm,所以塑件的質(zhì)量M=V=141.054 g/cm=15g。（2）確定型腔數(shù)量由于塑件的內(nèi)孔有尺寸精度要求，不宜采用太多型腔數(shù)目，而該塑件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，為盡量提高

5、生存率，決定采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。（3）確定注射成型的工藝參數(shù)5根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和PS的成型性能，查有關(guān)資料初步確定該塑件的注射成型工藝參數(shù)，如表2所示。表2 塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱和干燥溫度6075成型時(shí)間/s注射時(shí)間03時(shí)間2h保壓時(shí)間1540料筒溫度/后段140160冷卻時(shí)間1530中段總周期4090前段170190螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）40RPM噴嘴溫度/160170后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/3265溫度/70注射壓力/MPa6001100時(shí)間/h24（4）確定模具溫度及冷卻方式雖然塑件體積

6、、壁厚不大，但該塑件生產(chǎn)類型為大批量，加上聚苯乙烯比熱容大、冷卻速度慢，成型時(shí)必須充分冷卻，模具設(shè)計(jì)時(shí)要求有冷卻系統(tǒng)，所以該模具應(yīng)采用冷卻水強(qiáng)制冷卻，冷卻要均勻，以縮短成型周期，提高生存率。（5）確定成型設(shè)備由于塑件采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，因此可計(jì)算出一次注射成型過(guò)程所用塑料量為：W=2w+w廢料=215+1550%=。根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑件品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)和現(xiàn)有設(shè)備，初選XS-Z-60型柱塞式注射機(jī)。記錄下XS-Z-60型柱塞式注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，見(jiàn)下表3所示。表3 XS-Z-60型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

7、序號(hào)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)數(shù)值1最大注射量/cm602注射壓力/MPa1223鎖模力/kN5004動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸/（mmmm）3304405最大模具厚度/mm2006最小模具厚度/mm707最大開模行程/mm1808噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm1253分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 分型面的選擇為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處。如下圖所示，本方案不但能保證塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也更為容易，而且，還有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等，因此，本方案合適。圖2 分型面的方案3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、

8、澆口、冷料穴四個(gè)部分組成?？紤]到塑件的外觀要求較高，以及一模兩腔的布置、PS對(duì)剪切速率較為敏感等因素，澆口采用放便加工修整、凝料去除容易且不會(huì)在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖3所示： 圖3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主流道和定位圈的設(shè)計(jì)主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計(jì)，如圖3所示。查資料得到XS-Z-60型注射機(jī)與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑SRO=12mm，噴嘴孔直徑do=4mm，定位圈直徑為125mm。為保證模具主流

9、道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR=SRO+(12),d=do+0.5。因此取主流道球面半徑SR=14mm（取標(biāo)準(zhǔn)值），主流道的小端直徑d=。為了便于將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24，計(jì)算其大端直徑約為10 mm；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過(guò)大，取D=25 mm；同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)R2的圓弧過(guò)渡；為補(bǔ)償在注射機(jī)噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得比模板厚度短 mm；澆口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，取R=3 mm，以免淬火開裂和應(yīng)力集中。主流道的長(zhǎng)度L一般控制在60mm之內(nèi)，可取L=57mm。定位圈是安裝模

10、具時(shí)做定位用的，查資料得XS-Z-60型柱塞式注射機(jī)的定位圈直徑為125 mm，一般定位圈高出定模座板表面510 mm。由于澆口套與定位圈均屬于注射模具的通用件，所以盡量采用推薦尺寸的澆口套和定位圈。 分流道的設(shè)計(jì)本塑件采用U形斷面的分流道，在一塊模板上，切削加工容易實(shí)現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關(guān)經(jīng)驗(yàn)表格得PS的分流道推薦直徑為3.510 mm，取8 mm，分流道長(zhǎng)度L=26mm，據(jù)此，該模具的分流道設(shè)計(jì)如圖所示。圖4 分流道的設(shè)計(jì) 澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如圖所示的側(cè)澆口。從塑件的底側(cè)中部進(jìn)料，去除凝料時(shí)不會(huì)在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件

11、的外觀。 冷料穴的設(shè)計(jì)采用帶Z形頭拉料桿的冷料穴，如圖5所示，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時(shí)將凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模一側(cè)，稍做側(cè)向移動(dòng)便可取出凝料的作用。圖5 帶Z形頭拉料桿的冷料穴該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又是采用一模兩腔的形式，故采用分型面排氣，如圖6所示。圖6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4 模具設(shè)計(jì)方案論證4.1 型腔布置4對(duì)于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對(duì)稱、均衡、取件方便。本模具采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)。4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑

12、件的質(zhì)量。該塑件的材料為PS工程材料，對(duì)表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理一使其具備5055HRC的硬度。型腔設(shè)計(jì)采用整體嵌入式凹模，放在定模板一側(cè)，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮。型芯設(shè)計(jì)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內(nèi)壁的大型芯裝在動(dòng)模板上，成型45孔的小型芯裝在定模板上，方便型芯的制作安裝、塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布。4.3 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于塑件基本對(duì)稱且無(wú)單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位

13、。導(dǎo)柱要比主型芯高出68 mm。4.4 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)蓋塞的形狀特點(diǎn)，其塑件里有45孔，所以不適用推桿推出，可采用推件板推出或推管推出。其中推件板推出結(jié)構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡，所以采用推管推出機(jī)構(gòu)。5 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 成型零件的成型尺寸6該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算，查資料書得PS的收縮率為0.5%0.6%，故平均收縮率Scp=（0.5+0.6）%/2=0.55%，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取z =/3，成型零件尺寸計(jì)算見(jiàn)下表4

14、。表4 成型零件尺寸計(jì)算類別模具零件名稱塑件尺寸計(jì)算公式工作尺寸型腔計(jì)算型腔的徑向尺寸3000LM =（1+Scp）Lz-*3/4+z00+0.1734-0.5600+0.19型腔的軸向尺寸24-0.640HM =（1+Scp）Hz-*2/30 +z 0+0.217-003型芯計(jì)算型芯的徑向尺寸220LM=（1+Scp）lz+*3/4-z0-050-0型芯的軸向尺寸180+0.58HM=（1+Scp）hz+*2/30 -z-060-0孔間距計(jì)算孔間距10CM=（1+Scp）C（/2）5.2 模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，本模具的凹模采用的是

15、整體嵌入式，因此采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法，依據(jù)直徑34mm查參考手冊(cè)得該型腔側(cè)壁厚厚度S為20mm和型腔底板厚度T為10mm。5.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用推管推出機(jī)構(gòu)，由于該塑件的脫模力不是太大，推管的布置空間足夠，所以無(wú)須用繁瑣的計(jì)算方法確定推管的尺寸大小，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取d=4 mm的國(guó)際推管，注意保證推出距離略大于型芯的突出長(zhǎng)度23mm，即推出距離大于18 mm，故而取22mm。5.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸，查相關(guān)資料選取標(biāo)準(zhǔn)模板的尺寸為315 mm400 mm63mm，選

16、用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架，標(biāo)記為：A2-315400-32-Z1(GB/T12555-2006)。6成型設(shè)備的校核計(jì)算6.1 鎖模力的校核鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。注射機(jī)鎖模力的校核關(guān)系為FkpA。式中參數(shù)意義如下：F-注射機(jī)鎖模力，查參考設(shè)計(jì)手冊(cè)得XS-Z-60型柱塞式注射機(jī)鎖模力為500KN；pa；本模具計(jì)算得：A-塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和。 829.38=20319.81N=20.319KNH1+H2+(510)。式中參數(shù)意義如下：S-注射機(jī)的最大開模行程，查參考設(shè)計(jì)手冊(cè)得XS-Z-60型柱塞式注射機(jī)的開模行程S=180 mm；H1-塑件脫模所需的推出距

17、離，該塑件的脫模推出距離為22mmH2-塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為24mm；計(jì)算得：H1+H2+(510)=22+24+10=56mmS=180mm以上分析證明，XS-Z-60型柱塞式注射機(jī)能滿足要求，故可以采用。7 裝配圖 該模具的裝配圖如圖7、圖8，及表5所示。圖7 模具裝配圖主視圖圖8 模具裝配圖左視圖表5 模具裝配圖明細(xì)表序號(hào)名稱數(shù)量材料熱處理1定模座板1Q235正火183235HB2定模固定板145#正火183235HB3定模鑲塊2CrWMn淬火回火5055HRC4大型芯2P20淬火回火5055HRC5小型芯8CrWMn淬火回火5055HRC6內(nèi)鑲塊2P20淬火

18、回火5055HRC7動(dòng)模固定板145#正火183235HB8螺釘M1625645#9支撐板145#正火183235HB10螺釘M16180645#11墊塊1Q235正火183235HB12推桿固定板145#正火183235HB13螺釘M1030445#14推板145#正火183235HB15動(dòng)模座板1Q235正火183235HB16復(fù)位桿4T10A淬火回火5055HRC17拉料桿1T10A淬火回火5055HRC18推管4T10A淬火回火5055HRC19水堵 M12445#外購(gòu)20圓柱銷A840435#21螺釘M830445#其技術(shù)要求：（1）合模后，分型面應(yīng)緊密貼合，不得有縫隙。（2）各模板的邊緣均應(yīng)倒角C2，安裝面應(yīng)光滑