旋盖杯 课程设计说明书

中北大学课程设计说明书学生姓名：XXX学号：09030342XX学院：材料科学与工程学院专业：高分子材料与工程题目：旋盖杯注塑模具设计指导教师：王文生付一政职称:副教授讲师2012年12月17日中北大学课程设计任务书2012~2013学年第一学期学院：材料科学与工程学院专业：高分子材料与工程学生姓名：XXX学号：09030342XX课程设计题目：旋盖杯注塑模具设计起迄日期：2012年12月17日～2012年12月28日课程设计地点：中北大学材料科学与工程学院指导教师：王文生付一政系主任：李迎春下达任务书日期:2012年12月17日课程设计任务书1．设计目的：通过塑料成型模具课程设计，强化学生课堂上学习到的塑料注射模具的知识，加深学生对注射模具动作原理的理解，培养学生独立设计注射模具的能力，使学生熟练掌握AutoCAD等绘图软件的应用，为学生以后的毕业设计和从事相关工作打下良好的基础。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：自行设计一个符合要求的塑料制件以及成型该制件的注射模具。（1）对塑料制件的要求：①塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使塑料制品达到高效、均匀冷却，具有一定的力学性能及使用价值；②设计塑料制件时应明确指出塑件的尺寸精度、粗糙度、斜度、圆角、螺纹、侧孔、嵌件等；③成型该塑件的注射模具必须满足下列条件之一：Ⅰ：成型模具应具有侧向抽芯机构；Ⅱ：成型模具应具有自动脱螺纹机构；Ⅲ：成型模具应具有点浇口凝料的自动脱出、顺序脱模、二级脱模等较为复杂的机构。（2）对成型模具的要求：所设计的模具能够高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品，模具结构合理，动作灵活，能够满足在使用时连续生产、高效率、自动化、操作简便的要求。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：本次课程设计的工作内容包括以下几个部分：①塑料制件图纸一张，要求标注尺寸公差、粗糙度、技术要求以及所用原材料；②注射模具装配图（零号图纸）一张；③注射模具零件图至少四张，包括型腔零件图、型芯零件图、模板的零件图、杆件的零件图；④注射模具结构计算说明书一本。注：以上各项内容均要求打印。4．主要参考文献：[1]申开智.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社，2003[2]宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.北京：航空工业出版社，1995[3]H.盖斯特罗.注射模设计108例.北京：国防工业出版社，2002[4]贾润礼.实用注塑模设计手册.北京：中国轻工业出版社，20005．设计成果形式及要求：本次课程设计的设计成果以模具设计图纸和模具设计说明书的形式提交。6．工作计划及进度：2012年12月17日~12月18日塑料制件设计2012年12月19日~12月20日模具结构计算及草图设计2012年12月21日~12月24日模具装配图的绘制2012年12月25日~12月26日模具零件图的绘制2012年12月27日模具设计计算说明书的撰写2012年12月28日答辩和成绩考核系主任审查意见：签字：2012年12月17日前言《塑料橡胶模具设计》课程设计是高分子材料与工程专业课程教学中最重要的实践教学环节。旨在培养学生综合运用塑料模具设计专业知识，系统的进行塑料模具设计，涉及到塑件成型工艺分析、成型设备的选用、塑料模具设计的全过程，为缩短上岗适应期奠定工程实践基础。课程设计的目的：通过塑料成型模具课程设计，强化学生课堂上学习到的塑料注射模具的知识，加深学生对注射模具动作原理的理解，培养学生独立设计注射模具的能力，使学生熟练掌握AutoCAD等绘图软件的应用，为学生以后的毕业设计和从事相关工作打下良好的基础。培养学生对具体设计任务的理解和分析能力；培养学生综合应用专业理论知识，分析问题、解决问题的能力和严谨、科学的工作态度。课程设计的要求：自行设计一个符合要求的塑料制件以及成型该制件的注射模具。（1）对塑料制件的要求：①塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能够使塑料制品达到高效、均匀冷却，具有一定的力学性能及使用价值；②设计塑料制件时应指出塑件的尺寸精度、粗糙度、斜度、圆角、螺纹等；③成型该塑件的注射模具必须满足下列条件之一：Ⅰ：成型模具应具有侧向抽芯机构；Ⅱ：成型模具应具有自动脱螺纹机构；Ⅲ：成型模具应具有点浇口凝料的自动脱出、顺序脱模、二级脱模等较为复杂的机构。（2）对成型模具的要求：所设计的模具能够高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品，模具结构合理，动作灵活，能够满足在使用时连续生产、高效率、自动化、操作简便的要求。谭金财2012年12月目录1塑件工艺性分析……………………………………………………………11.1材料的基本性能……………………………………………………11.2聚丙烯的注射工艺参数、成型特性及条件………………………21.3结构工艺性…………………………………………………………31.4塑件体积估算………………………………………………………32确定模具的基本结构…………………………………………………………42.1确定型腔数目………………………………………………………42.2确定分型面…………………………………………………………43注射机的选择及校核…………………………………………………………53.1初选注射机…………………………………………………………53.2注射机的校核………………………………………………………54浇注系统的设计………………………………………………………………84.1主流道的设计………………………………………………………84.2分流道的设计………………………………………………………84.3浇口的设计…………………………………………………………94.4排气方式的选择……………………………………………………105塑件成型尺寸的计算………………………………………………………115.1按平均收缩率计算成型尺寸………………………………………116模具冷却系统的设计………………………………………………………126.1冷却介质热量传递计算…………………………………………126.2冷却系统的长度计算………………………………………………136.3冷却水道的布置……………………………………………………147自动脱螺纹机构的设计……………………………………………………157.1脱螺纹机构的分析和设计…………………………………………158导柱导向机构的设计………………………………………………………168.1导柱的尺寸计算……………………………………………………168.2导柱位置的确定……………………………………………………169模架和其他模板的设计……………………………………………………189.1定模座板……………………………………………………………189.2定模板凹模…………………………………………………………189.3动模板………………………………………………………………189.4垫块…………………………………………………………………189.5动模座板……………………………………………………………1810模架装配图………………………………………………………………1911总结………………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………………2111产品工艺性分析本次设计的塑件如图1.1所示：图1.１塑件零件图1.1材料的基本性能聚丙烯，英文名：Polypropylene，缩写：PP，化学式：nHC)(63，密度：0.91g/3cm熔点：164～170℃。PP有较低的热变形温度（100℃）、低透明度、低光泽度，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。PP由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP的熔体质量流动速率（MFR）通常在1～100。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚型的抗冲强度比均聚型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.6～2.0%。聚丙烯的结晶度高，结构规整，而具有优良的力学性能。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。21.2聚丙烯的注射工艺参数、成型特性及条件PP注射成型主要的工艺参数有：（1）熔料温度220～280℃，料筒恒温220℃，模具温度40～80℃。（2）注射压力PP具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80～140MPa。（3）保压压力避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压（约为循环时间的30％）；约为注射压力的30％～60％。（4）背压5～20MPa（50～200bar）。（5）注射速度对薄壁包装容器需要高的注射速度（带蓄能器）,中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品。（6）螺杆转速高螺杆转速（线速度为1.3m/s）是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。（7）残料量2～8mm，取决于计量行程和螺杆转速。（8）预烘干不需要；如果贮藏条件不好，在80℃的温度下烘干1h就可以。（9）收缩率1.2～2.5％；收缩程度高；24h后不会再收缩（成型后收缩）。（10）浇口系统点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的缩水。PP注射成型主要的工艺条件有：（1）PP的吸湿性很小，因此在成型前一般不需要进行干燥处理，若湿度超过允许值，则应进行干燥处理。（2）PP分子结构中含有叔碳原子，故抗氧化能力很低，在塑化时应加入抗氧化剂。（3）PP在超过280℃时会发生热降解，使性能劣化，熔料和金属壁面接触会加速热降解，故成型时应避免熔料长时间滞留在料筒内。（4）PP熔体流动性良好，介于HDPE和LDPE之间，易成型薄壁、长流程塑件。（5）PP具有结晶性、成型收缩率的变化范围较大，为1.0%～3.0%，且有较明显的后收缩性，故易产生缩孔、凹痕和变形，且方向性强。（6）PP的熔点和熔体热焓量比LDPE高，在结晶和冷却过程中会放出较多热量，因此模具要有较好的冷却系统，以减少塑件变形。3（7）由于PP的热收缩和结晶作用，在成型过程中的比容积有较大变化，塑件的筋、孔及壁厚较大的部位容易产生气泡及凹痕等缺陷。（8）PP熔料温度低时取向明显，尤其在低温高压时更甚，因此要控制成型温度。（9）PP塑件脱模时收缩性较大，应在脱模后在定型装置上放置1天以上以定型，对于尺寸精度较高的塑件，可及时进行热处理。（10）由于PP的成型收缩率较大，低温呈脆性，故塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角出现，防止产生应力集中。（11）如果保压时间过长，会使塑件出现较大的收缩而出现质量缺陷，因此在保证补充熔体固化收缩用料的基础上，尽量缩短保压时间。（12）PP熔体具有较明显的非牛顿性，粘度时剪切速率和温度都较敏感。1.3结构工艺性零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚1.0mm，注射成形式应不会发生填充不足的现象。大端直径70mm，小端直径58mm，脱模斜度2度左右，较易脱出。1.4零件体积及质量估算该产品的材料为PP，查手册或产品说明书得知PVC的密度为0.91g/3cm使用UG或Pro/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积，当然也可以根据塑件的形状手动几何计算得到实体的体积。本设计采用手动几何计算塑件的体积得到：V=D×π×h×b+π×22）（d×b（式1.1）将数值带入式1.1得：V=70×π×100×1+π×2258）（×1=29.033cm，初步确定为一模两腔，则总V=2V=58.063cm考虑到实际注射量为理论注射量的80%，'V=总V/0.8=72.583cm42确定模具的基本结构2.1确定型腔数目确定型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑件精度确定和经济型确