塑料端蓋的注塑模具成型設計畢業(yè)設計

1、<p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.塑件的工藝性分析8</p><p>　　1.1塑件的原材料分析8</p><p>　　1.2.計算塑件的體積和重量8</p

2、><p>　　1.3.塑件注塑工藝參數(shù)的確定9</p><p>　　1.4 塑料成型設備的選取9</p><p>　　2.注塑機有關參數(shù)的校核9</p><p>　　2.1 模具合模時校核：9</p><p>　　2.2 模具開模時校核：9</p><p>　　3.注塑模的結構設計9&l

3、t;/p><p>　　3.1分型面選擇9</p><p>　　3.2確定型腔的數(shù)目及排列方式11</p><p>　　3.2.1模腔數(shù)量的確定11</p><p>　　3.3澆注系統(tǒng)設計13</p><p>　　3.3.1 主流道設計13</p><p>　　3.3.3澆口設計14&l

4、t;/p><p>　　3.3.5主流道襯套的選取15</p><p>　　3.4抽芯機構設計15</p><p>　　3.4.1確定抽芯距15</p><p>　　3.4.2確定斜銷的傾角15</p><p>　　3.4.3確定斜銷的尺寸16</p><p>　　3.4.4 滑塊和導滑槽設

5、計16</p><p>　　3.5成型零件結構設計16</p><p>　　4.端蓋注塑模具的有關計算17</p><p>　　5.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計18</p><p>　　5.1求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q318</p><p>　　5.2求冷卻水的體積流量V19</p>&l

6、t;p>　　6.模具閉合高度確定19</p><p>　　6.2．校核注塑機的開，合?？臻g20</p><p>　　6.2.1：模具合模時校核：20</p><p>　　6.2.2：模具開模時校核：20</p><p>　　7.冷卻系統(tǒng)的簡單計算20</p><p>　　7.1單位時間內注入模具中塑料熔

7、體的總質量W20</p><p>　　7.2確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量20</p><p>　　7.3計算冷卻水的體積流量21</p><p>　　7.4確定冷卻水路的直徑21</p><p>　　7.5冷卻水在管內的流速21</p><p>　　7.6冷卻管壁與水交界面的膜轉熱系數(shù)h21<

8、;/p><p>　　7.7計算冷卻水通道的導熱總面積A21</p><p>　　7.8計算模具冷卻水管的總長度L21</p><p><b>　　八、參考文獻22</b></p><p>　　1.塑件的工藝性分析</p><p>　　1.1塑件的原材料分析</p><p>

9、;　　塑件的材料采用ABS，屬熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑件具有高強度，良好的耐水、耐油性，其介電性能與溫度和頻率無關，使優(yōu)良的絕緣高的成型溫度和注射壓力，以提高熔料的流動性，減小收縮率。</p><p>　　塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析</p><p>　?。╝）結構分析：從零件圖上分析，該零件總體形狀為矩形，在兩端有兩個凸臺，其厚度為2mm，該零件結構簡單。</p>

10、;<p>　?。╞）尺寸精度分析：該零件各個尺寸均未注明公差，為提高經濟效益，則按未注明公差尺寸來處理，根據表2—14查得ABS材料的適用未注公差等級為MT5級，對應的模具相關零件的尺寸加工容易保證。</p><p>　　（c）表層質量分析：該零件的表面質量除要求沒有缺陷、毛刺、內部不得有導電雜質外，沒有特別的表面質量要求，因此表面要求易于實現(xiàn)。</p><p>　　綜上分析

11、，可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制的較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。</p><p>　　1.2.計算塑件的體積和重量</p><p>　　計算塑件的體積：用體積分割法求得</p><p>　　V=50×60×3+5×3.14×2×2 (式1-2)&

12、lt;/p><p>　　=3062.8mm3 </p><p>　　計算塑件的質量：根據設計手冊查得ABS的密度為ρ=1.0g/cm3,</p><p>　　故塑件的質量為：W=Vρ </p><p>　　=3062.8×1.0×103</p><p>　　=3.1g

13、 (式1-3)</p><p>　　經計算塑件體積和質量，根據手冊，采用一模兩件的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和設備等情況，初選用注塑機XS—Z—30型。</p><p>　　1.3.塑件注塑工藝參數(shù)的確定</p><p>　　查相關文獻資料，ABS塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據實際情況作

14、適當調整）</p><p>　　表1.3 ABS成型工藝參數(shù)</p><p>　　1.4 塑料成型設備的選取</p><p>　　根據計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為XS-ZY-125查材料知： </p><p>　　表1.4 注塑機相關參數(shù)</p><p>　　2.注塑機有關參數(shù)的校核</p>&

15、lt;p>　　本模具的外形尺寸為300mm×300mm×220mm, XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸是370mm×350mm。</p><p>　　由于上述計算的模具閉合高度為220mm，XS-ZY-125型注塑機的最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm</p><p>　　2.1 模具合模時校核：</p><

16、p>　　200mm<220mm<300mm </p><p>　　2.2 模具開模時校核：</p><p>　　200mm<220mm＋15mm<300mm </p><p>　　其中：15mm為模具的抽拔距</p><p>　　經校核XS-ZY-125型注塑機能滿足使用要求故可以采用。<

17、;/p><p>　　3.注塑模的結構設計</p><p>　　注塑模結構設計主要包括：分型面選擇﹑模具型腔數(shù)目的確定﹑型腔的排列方式﹑冷卻水道布局﹑澆口位置設置﹑模具工作零件的結構設計﹑側向分型與抽芯機構的設計﹑推出機構的設計等內容。</p><p><b>　　3.1分型面選擇</b></p><p>　　模具設計中，分型

18、面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。</p><p>　　該塑件為端蓋，表面無特殊的要求，其分型面選擇如圖3.1.1所示：</p><p>　　圖3.1.1 分型面</p><p>　　如圖3.1.1所示取A-A向為分型面，不影響零件外觀質量，抽芯在動模構簡單。</p><p><b&g

19、t;　　圖3.1.2分型面</b></p><p>　　如圖2-2所示取A-A向為分型面，抽芯在定模，抽芯機構復雜，應當避免定模抽芯。從以上兩個分型面的比較可以很容易的看出應該選擇第一個分型方法，有利于模具成型。</p><p>　　3.2確定型腔的數(shù)目及排列方式</p><p>　　3.2.1模腔數(shù)量的確定</p><p>　　

20、塑件的生產屬大批量生產，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產的經濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量；</p><p>　　3.2.1.1.按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1</p><p>　　N1=（F/PC）/A－B/A (式3.

21、1)</p><p>　　其中： F 注塑機的鎖模力 N</p><p>　　PC 型腔內的平均壓力MPa</p><p>　　A 每個制件在分型面上的面積（㎜）</p><p>　　B 流道和澆道在分型面上的投影面積（㎜）</p><p>　　B 在模具設計前為未知量，根據多型腔模具的流動分析B

22、為（0.2～0.5），常取B=0.35，熔體內的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40MPa實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F則</p><p>　　N1=0.6F/APC=500000×0.6/30×342=29.2 （個）</p><p>　　3.2.1.2.注射機注塑量確定型腔數(shù)目N2</p><p>　　

23、N2=（G－C）/V</p><p>　　其中： G 注射機的公稱注塑量（㎜）</p><p>　　V 單個制件體積 （㎜）</p><p>　　C 流道和澆口的總體積（㎜）</p><p>　　生產中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.75～0.45倍，取0.6倍計算，同時流道和澆道的體積為未知量，據統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)

24、是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則</p><p>　　N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=60×0.375</p><p>　　=10.7（個） (式3.2)</p><p>　　從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是2，4，6，8，

25、10個，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于60mm，以防止因為注塑壓力的降低而帶來的制件充型不足等缺陷。我們所設計的端蓋注塑模具采用一模兩腔的方案，即N=2</p><p>　　3.2.2型腔的排列方式</p><p><b>　　圖3-2流道分布</b></p><p>　　本塑件在注塑時采用一模兩腔,綜合考慮澆

26、注系統(tǒng)，模具結構的復雜程度等因素采取如圖3-2所示的型腔排列方式。采用的型腔3-2排列方式的最大優(yōu)點是便于設置側向分型抽芯機構，其缺點是熔料進入型腔后到另一端的料流長度較大，但因本塑件較小，故對成型沒有太大影響。</p><p>　　若采用如圖3-2所示的型腔排列方式，顯然料流長度較短，但側向分型抽芯機構設置則相當困然，勢必成倍增大模具結構的復雜程度。所以應該采用2-2-2-1的排列方式。</p>

27、<p><b>　　3.3澆注系統(tǒng)設計</b></p><p>　　3.3.1 主流道設計</p><p>　　根據XS-ZY-125型注塑機噴嘴的有關尺寸</p><p>　　噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm</p><p>　　噴嘴前端球面半徑： R0=12mm</p><p

28、>　　根據模具主流道與噴嘴的關系：</p><p>　　R=R0+（1～2）mm</p><p>　　D=d0+(0.5～1)mm</p><p>　　取主流道的球面半徑： R=13mm</p><p>　　取主流道的小端直徑d=Ф4.5mm</p><p>　　為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為

29、圓錐形式其斜度取1～3度經換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設計半徑r=5mm的圓弧過渡。</p><p>　　3.3.2分流道設計</p><p>　　分流道的形式和尺寸應根據塑件的體積，壁厚和形狀的復雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比較簡單，尼龍1010的流動性好，沖型能力比較好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根據主流道大端

30、直徑D=Ф8.5mm，則梯形可選用上底為b=5.5mm,高為h=8mm的截面。</p><p>　　截面形狀為U型，在流道設計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長的比值來表示流道的效率。U型實質上是一種雙梯形流道截面，效率為0.195D。</p><p><b>　　分流道的尺寸：</b></p>

31、;<p>　　尼龍1010 分流道直徑/mm 3.8-7.5</p><p><b>　　選取6mm</b></p><p><b>　　分流道表面粗糙度：</b></p><p>　　分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固

32、定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。</p><p><b>　　3.3.3澆口設計</b></p><p>　　根據塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側澆口較為理想。設計時考慮選擇從塑件的表面進料，而且在模具結構上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用截面為矩形的側澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm<

33、;/p><p>　　×0.8mm×0.6mm,試模時修正。</p><p>　　3.3.4排氣結構的設計</p><p>　　在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內，氣體如不能及時排出會使制件的內部有氣泡，甚至會產生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。</p><p>　　排氣方式有

34、兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。</p><p>　　由于端蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動性較好，也不宜開排氣槽）</p><p>　　3.3.5主流道襯套的選取</p><p>　　為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁

35、接觸的地方設計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。</p><p><b>　　3.4抽芯機構設計</b></p><p>　　此設計的塑件側壁有兩個修襖突臺,它們均垂直于脫模方向,阻礙成型后塑件從模具脫出.因此成型小突臺的零件必須做成活動的型心,即必須設置抽芯機構.本模具采

36、用斜銷抽芯機構.</p><p>　　3.4.1確定抽芯距</p><p>　　抽芯距一般大于側凹的深度本副模具設計中必須高于制件最小高度的一半</p><p>　　H1=B2/2=22.5/2=11.25mm</p><p>　　另加3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距為15mm</p><p>　　3.4.2確定斜

37、銷的傾角</p><p>　　斜導柱的傾角a是斜銷機構的主要技術參數(shù)，它與抽拔距和抽芯距有直接關系，一般取15°～25°本副模具取a=20°</p><p>　　3.4.3確定斜銷的尺寸</p><p>　　斜導柱的直徑取決于抽拔力及傾角可按設計資料有關公式進行計算，本例可采用經驗估值，取斜導柱的直徑d=Ф16mm</p>

38、<p>　　3.5成型零件結構設計</p><p><b>　　凹模的設計</b></p><p>　　本副模具采用整體式凹模結構，由于制件結構簡單，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。如圖3.5所示：</p><p><b>　　圖3.5 凹模</b></p><p&g

39、t;　　材料選用T8A, 硬度在50HRC以上.</p><p>　　根據分流道與澆口的設計要求，分流道與澆口設在凹模型腔上其結構見上圖所示。</p><p>　　4.端蓋注塑模具的有關計算</p><p>　　本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計算。</p><p>　　查常用塑料的收縮率塑料尼

40、龍1010的成型收縮率為S=0.5～4.0％，故平均我們取為Scp=0.5％?？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Б=Δ/3。</p><p>　　表4.1 凹模工作尺寸的計算</p><p>　　成型Φ34mm的型芯：</p><p><b>　　圖4.1.1 型芯</b></p><p>　　成型φ10mm孔

41、的型芯：</p><p><b>　　圖4.1.2型芯</b></p><p>　　材料選用T8A, 硬度在50HRC以上.</p><p>　　成型零部件的制造誤差：</p><p>　　成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個方面。設計時一般應將成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右

42、，通常取IT6—9級，綜合考慮取IT8級。</p><p>　　5.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計</p><p>　　塑料在生產過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設計可按下式進行計算：</p><p>　　設該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質，其出口溫度

43、為30°，產量為（1分鐘2模）1000g/h。</p><p>　　5.1求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3</p><p>　　查有關文獻得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取 Q2=350J/g：</p><p>　　Q3=WQ2=1008g/h×350

44、J/h=352800J (式5.1)</p><p>　　5.2求冷卻水的體積流量V</p><p>　　V=WQ1/Pc1(T1－T2)</p><p>　　=352800/60×1/1000×4.2－（30－20）=140cm3 (式5.2)</p><p

45、>　　溫度調節(jié)對塑件的質量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　變形 尺寸精度 力學性能 表面質量</p><p>　　在選擇模具溫度時，應根據使用情況著重滿足制件的質量要求。</p><p>　　在注射模具中溶體從200℃ C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質帶走，因此注射模的冷卻時

46、間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3。縮短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產效率的關鍵。</p><p>　　表5.2 冷卻水道參數(shù)</p><p>　　6.模具閉合高度確定</p><p>　　在支撐板與固定零件的設計中根據經驗確定：定模板厚度H1=42mm，斜楔塊厚度為H2=34mm，腔板型芯固定板厚度為H3=28mm，推件板厚

47、度為H4=16mm，墊塊厚度H5=73mm動模板厚度H6=27mm(考慮模具的抽芯距)如下圖所示：6.1計算模具的閉合高度：</p><p>　　H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5</p><p>　　=25＋46＋23＋70＋25＋31</p><p>　　=220mm (式6.1)<

48、/p><p>　　6.2．校核注塑機的開，合模空間</p><p>　　6.2.1 模具合模時校核：</p><p>　　110mm<220mm<277mm （模具符合注塑機的要求）</p><p>　　6.2.2：模具開模時校核：</p><p>　　110mm<220mm＋15mm&l

49、t;200mm （模具符合注塑機的要求）</p><p>　　7.冷卻系統(tǒng)的簡單計算</p><p>　　7.1單位時間內注入模具中塑料熔體的總質量W</p><p><b>　　塑料制品的體積</b></p><p><b>　　V=8.358 </b></p><

50、;p>　　塑料制品的質量=W=V =0.0087KG (式7.1)</p><p>　　塑件壁厚為2mm，查文獻可知冷卻時間為此37秒，取注射時間 ，脫模時間 </p><p>　　則注射周期t= =46.5s (式7.2)</p><p&g

51、t;　　N=(3600/46.5)=77次</p><p>　　單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量W=N m=77×8.7=673.5g</p><p>　　7.2確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量</p><p>　　由文獻可知,HDPE的單位熱流量 的值的范圍在(690～810)KJ/kg之間,故可取 =690KJ/kg</p>

52、<p>　　7.3計算冷卻水的體積流量</p><p>　　設冷卻水道入口的水溫為 ,出口水溫為 ,取水的密度 ,水的比熱容c=4.187KJ/(kg </p><p><b>　　根據公式有</b></p><p>　　= = =1.35 (式7.3)</p><p>　　7.4確定冷卻水路的直徑&l

53、t;/p><p>　　當 1.35 時,由文獻可知為了使冷卻水處于湍流狀態(tài),取模具冷卻水孔直徑d=20mm</p><p>　　7.5冷卻水在管內的流速</p><p>　　= = =0.71＞0.66m/s 合理 (式7.5)</p><p>　　7.6冷卻管壁與水交界面的膜轉熱系數(shù)h</p&

54、gt;<p>　　因為平均水溫為23.5℃，查文獻[]有f=6.65</p><p>　　h = = =11628.5KJ/ (式7.6)</p><p>　　7.7計算冷卻水通道的導熱總面積A</p><p>　　= (式7.7)</p><p>

55、;　　7.8計算模具冷卻水管的總長度L</p><p>　　L= (式7.8)</p><p>　　冷卻水路的根數(shù)x,設每條水路的長度均為l=400mm,則冷卻水路的根數(shù)為:</p><p>　　x=L/l=796/400=1.99根 (取2根)</p><p><b&g

56、t;　　參考文獻</b></p><p>　　[1].申開智.塑料成型模具.北京：中國輕工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2].宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊.北京：航空工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[3].H.蓋斯特羅.注射模設計108例.北京：國防工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[4].賈潤禮