注塑模具设计说明书1

11前言经过前期对机械制图，机械设计，塑形成型及模具设计等相关专业知识的学习。对模具制造有一定的的基础。故该课程设计针对前面所学知识的一个综合运用。此次，课程设计中针对注塑产品的工艺分析以及模具设计。运用2维和3维制图软件进行转配图和零件图的绘制并整理制定设计说明书。22设计任务书（1）塑料制品名称：十字架盖。（2）成型方法：注塑成型。（3）塑料原料：ABS。（4）收缩率：0.4%~0.7%。3塑件的结构工艺性分析3.1塑件的几何形状分析本塑件为圆形的顶盖，尺寸中等，结构简单。考虑到该制件精度要求较低，结合其材料性能，故选一般精度等级为：MT5。3.2塑件原材料的成型特性分析ABS是目前产量最大，应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶型聚合物，无其材料性能，其材料性能，密度为1.02~1.05g/cm3。ABS具有突出的力学性能，坚韧，坚固；易于成型和机械加工，成型塑料油较好的光泽，经过调色可配成任何颜色。ABS可采取注射，挤塑，吹塑，真空成型机表面涂饰等多种成型加工方法ABS成型性能如下:(1)易吸水，成型加工前需进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件需长时间预热干燥。(2)比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。(3)顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2°以上。(4)易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。(5)宜采用高料温，高模温，高注射压力成型。3.3、塑件的结构工艺性分析(1)塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸均为未标注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差。下表3-1所列为塑件的主要尺寸的公差要求。3塑件标注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸26270.10141476.0011.511.576.00内形尺寸∅4∅448.00∅14∅1476.00∅8.5∅8.576.004448.00334.003-0(2)塑件的表面质量分析该塑件要求外观光洁、，而内表面无特殊要求。(3)塑件的结构工艺性分析3-1①从图纸上看，该塑件外形为矩形，两端有圆弧，圆角过渡且无尖角存在，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。②塑件型腔中等，有两个通孔，中间是十字状孔③塑件为方便开模分型，取分型面阶梯圆台与矩形状结合面处综上所述，该塑件可采用注射成型加工。4工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥80~90℃成型时间/s注射时间3~52h保压时间15~30料筒温度/℃后段180~200冷却时间15~30中段210~230总周期40~70前段200~210螺杆转速30~60喷嘴温度/℃180~190后处理方法红外线灯烘箱模具温度/℃60~80温度/℃70注射压力/Mpa70~90时间/h2~43.4塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低采用结构简单如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。可以适合考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。3.5初选注射机(1)计算塑件体积或重量通过三维造型可获得的体积V=6.7cm³。(2)用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便浇口排列和模具的平衡。(3)确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见下表3-2。3-2(4)确定模具温度及冷却方式ABS流动性中等，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高率，所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在60~80℃。5序号主要技术参数项目参数数值1最大注塑量/cm³252注射压力/MPa2003锁模力/kN2004动、定模模板最大安装尺寸/(mm×mm)242×1875最大模具厚度/mm2206最小模具厚度/mm1107最大开模行程/mm1008喷嘴前端球面直径/mm109喷嘴口直径/mm210定位孔直径/mm5511定位孔深度/mm10(5)确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，是有一模两腔分布，由此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为W=2w+w：=2×6.7+6.7×20%=16.75g。根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZ-25/20型螺杆式注射机。记录下SZ-25/20型螺杆式注射机的主要技术参数，见下表3-3。SZ-25/20型注射机的主要技术参数3-34分型面及浇注系统的设计4.1分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大轮廓处。如下图3-1所示，在满足该原则的三个方案中，方案A的塑件开模后留在定模一侧，塑件不易取出，顶出机构设计复杂；方案B既保证了塑件的外观，且易于把产品顶出，且顶出机构制作也较简单，因此选择方案B。3-164.2浇注系统的设计浇注系统有主流道、分流道、浇口、冷料井四个部分组成。考虑到塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，浇口采用方便加工修整、凝料取出容易且不会再塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。(1)主流道和分流道设计由上文表3-3可知喷嘴前端球面直径为r=10mm,喷嘴口直径2mm。如下图4-1所示。4-1为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：R=r+（1~2），d=d+0.5~1因此取：主流道球面直径R=12，主流道的小端直径d=3mm为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为2°~4°，计算其大端直径约为6.4mm；主流道出料端设计R3的圆弧过渡为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm。1)分流道的设计本设计采用U型断面分流道，切削加工在一块模板上，加工容易实现，且表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。取ABS的分流道直径为b=3mm。2)浇口的设计根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如上浇注系统中图所示的点浇口。从塑件的阶梯圆台的底中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。3)冷料井的设计采用带Z形头拉料杆的冷料井，如图所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料井的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝料便可取出的作用。75模具设计方案论证5.1型腔布置对于一模多腔的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本设计方案的模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。5.2成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量。该塑件的材料为ABS工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备50~55HRC的硬度。(1)凹模（型腔）设计采用整体式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑的。(2)凸模（型芯）设计型芯结构设计也应采用整体式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。5.3导向定位机构设计由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。以及用限位拉杆来控制开模的行程，用拉胶控制定模与动模之间的牢固性。5.4推出机构设计根据十字架盖的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。6主要零部件的设计计算6.1成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册的ABS的收缩率为0.4%~0.7%，故平均收缩率S=（0.4+0.7）%/2=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δz=∆/3，成型零件尺寸计算见下表6-1。86-16.2模具型腔壁厚的设计塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体式，因此可用整体式矩形型腔壁厚，根据经验计算公式S=34δEcpa，计算得壁厚S=3.2，取4mm。6.3推出机构的设计采用推杆推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推杆的布置空间足够，所以无须用繁琐的计算方法确定推杆的尺寸大小，可以根据经验选取d=2mm的推杆，注意保证推出距离略大于凸模中圆柱的长度，即推出距离大于20mm。6.4标准模架的确定综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、点浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，查相关表选取标准模板的尺寸为宽180mm，长200mmA=40mm，B=50，C=70选用DB型标准模架，标记为：DB—2018-40×50×7-200GB/T12555-2006类别模具零件名称塑件尺寸计算公式工作尺寸径向尺寸凸模270.10Lm=[(1+S)Ls0.75∆]0_δ-z27.89033.0448.00Lm=[(1+S)Ls+0.75∆]0_δ-z4.38016.0轴向尺寸凸模1476.00Lm=[(1+S)Ls+0.67∆]0_δ-z14.59025.011.576.00Lm=[(1+S)Ls+0.67∆]0_δ-z12.07025.034.00Lm=[(1+S)Ls+0.67∆]0_δ-z3013.0∅8.514.00Lm=[(1+S)Ls+0.67∆]0_δ-z8.64013.097成型设备的校核计算7.1锁模力的校核锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射机锁模力的校核关系式为：F≥kpA式中F——注射机的锁模力，查相关表得SZ-25/20型螺杆式注射机的锁模力为200kN；k——压力损耗系数，一般取1.1~1.2；p——型腔内熔体的压力，本塑件p=30MPa；A——塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和A=3.14x0.007x0.007=0.000154㎥计算得kpA=1.2X30x106X0.000154=5.5KN200KN故注塑机的锁模力足够，满足锁模要求。7.2安装尺寸的校核本模具采用的是型号为DB—2018-40×50×7-200GB/T12555-2006的标准模架，模具的外形尺寸200mm×180mm，模具闭合高度为H==220mm，查资料得SZ-25/20型注射机动、定模模板最大安装尺寸为242×187，允许模具的最小厚度Hmin=110㎜，最大厚度Hmax=220㎜，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，模具闭合高度满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件，故该模具满足SZ-25/20型螺杆即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装。7.3推出机构的校核各种型号注射机推出机构的设置情况及推出距离等各不相同，设计模具时，必须了解注射机推出杆的直径、推出形式、最大推出距离及双推中心杆距等，以确保模具推出机构与注射机的推出机构相适应。SZ-25/20型螺杆式注射机的推出形式为圆盖边缘设有四根推杆。由于该模具推力不太大，在SZ-25/20型螺杆式注射机上采用中心φ56㎜顶杆推出，在动模座板预留与之匹配的φ60㎜顶出孔；塑件实际推出距离为45＞20+8，满足推出距离要求。7.4开模行程的校核射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开