台阶端盖注塑模具设计

★湖南省重点建设高校塑料模课程设计说明书设计题目：台阶端盖学院：机电工程学院专业：材料成型及控制专业学号：设计人：指导老师：完成日期：2011.12.111目录1.任务书………………………………………………………………22.摘要…………………………………………………………………33.塑件结构工艺性分析………………………………………………44.拟定模具的结构形式和初选注射机………………………………65.浇注系统的设计……………………………………………………116.成型零件的机构设计和计算………………………………………177.模架的确定和标准件的选用………………………………………228.合模导向机构的设计………………………………………………249.脱模机构的设计……………………………………………………2510.排气系统的设计……………………………………………………2511.温度调节系统的设计……………………………………………2612.设计体会和总结……………………………………………………3013.参考文献……………………………………………………………312塑料模课程设计任务书一、任务与要求：1、给定塑件零件图一张，按模具设计要求将塑件有关公差进行变换。2、完成模具装配图一张，CAD绘制成A0～A1图幅，按制图标准。3、完成模具零件图3张～10张。①定模座板；②定模板；③动模座板；④型芯固定板；⑤动模支承板；⑥动模镶件（既凸模）；⑦垫块；⑧推板；⑨推杆固定板；⑩推杆（或推管、脱模板）任选。图纸幅面A3或A4均可，用CAD绘图，要求在零件图上标明该零件的材料、数量、序号、尺寸公差和形位公差值、热处理及其它技术要求。4、编写设计说明书（20～30页），二、设计时间及进程安排第1周：设计方案论证与确定，完成有关计算、设备选择，完成设计说明书草稿。第2周：完成模具装配图绘制，完成模具零件的图绘制，并进一步修正装配图，完成说明书正稿的誉写。三、主要参考资料：1、《塑料模具设计指导》2、教材有关章节3、塑料模具设计手册4、机械设计、机械制图（教材）。四、设计题目台阶端盖技术要求：1、塑件不允许有裂纹，变形；2、脱模斜度30＇～1°；3、未注圆角R2～R3。3摘要塑料工业是一门新兴，是随着石油工业发展应运而生的。塑料制品在工业中的应用日益普遍，这是由于他们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料密度小，质量轻，大多数塑料与钢材、铝材等金属材料比起来，在同样的体积下，塑料制品要比金属制品轻的多。此外，塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也比较好。课题主要是台阶端盖的模具设计,其材料采用ABS。大四是我们大学生活的最后一年，通过本次课程设计可以加深对以前学过科目的认识，使我们对专业知识有了更进一步的了解。4一、塑件结构工艺性分析1）塑件的分析1）外形尺寸该塑件壁厚为2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性为中性，适合于注射成型。2）精度等级塑件的尺寸精度为高精度MT3。3）脱模斜度ABS的成性收缩率不大，ABS的流动性为中性，为使注射充型流畅，根据《塑料成型及模具设计》表2-10常用塑件的脱模斜度查得ABS的脱模斜度选为1°。2、ABS工程塑料的性能分析ABS无毒，无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.02-1.05g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配5成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为90度左右。耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。其成型特点：ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚，溶料温度及收缩率影响极小。ABS的主要技术指标1、ABS的注射成型过程及工艺参数1）注射成型过程混料-干燥-螺杆塑化-充模-保压-冷却-脱模-塑件后处理ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性不大，在加工前应进行充分的干燥和预热，不但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，密度比溶吸水率收缩率热变形温度1.02-1.050.8-0.980.2%-0.4%130-1600.3%-0.8%83-103.抗拉强度拉伸弹性模量弯曲强度冲击强度体积50Mpa1.8X10780Mpa11HB9.7HB6.9X106而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。注射前的干燥条件是：干冬季节在75℃-80℃以下，干燥2h-3h，夏季雨水天在80℃-90℃，干燥4h-5h，干燥达8h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。在此，由于端盖属于批量生产，要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS再料斗中再度吸潮。2）注射工艺参数注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min料筒温度t/℃：前段200-220中段180-200后段160-180模具温度℃：50-60注射压力Mpa：70-100喷嘴温度℃：170-180二、拟定模具的结构形式和初选注射机（2）分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，具体位置如下图7（3）型腔数量和排位方向的确定（1）型腔数量的确定由于该塑件的精度要求较高，塑件尺寸小，又是大批量生产，所以模具采用一模两腔的结构。（2）型腔排列形式的确定由于该模具选择的是一模两腔，其型腔中心距的确定如下图，故流道采用T形对称排列，使型腔进料平衡。（3）模具结构形式的初步确定由以上的分析可知，本模具设计为一模两腔，采用单排列式，根据塑件结构形状，推出机构初选为推件板推出或者推杆推出。浇注系统设计时候，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。3、注射机型号的确定（1）注射量的计算8通过对Pro/E建模的分析得塑件的质量属性如下图所示：塑件体积：V塑=29.780cm³塑件质量：m塑=ρV塑=29.780×1.05=31.269g参考文献[2]表9-6取1.05g/cm³。（2）浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍至1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且不是很长，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔的塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和两个塑件的体积之和）为：9V总=1.2nV塑=1.2×2×29.780=71.472cm³（3）选择注射机根据以上计算得出在一次注射成型过程中注入模具型腔的塑料体积为71.472cm³，由参考文献[1]式（4-18）V公=V总/0.8=71.472/0.8=89.34cm³。根据以上的计算，初步选择公称注射量为104cm³，型号为XS-ZY-125卧式注射机，其主要参数见下表理论注射量/3cm104注射速率/1sg90螺杆柱塞直径/mm30移模行程mm/300注射压力/MPa150最大模具厚度mm/300拉杆内向距mm/260×360最小模具厚度mm/200塑化压力/hkg70螺杆转速1minr2200锁模形式液压-机械模具定位孔直径mm/125锁模力/kN1200喷嘴半径mm/12喷嘴口直径/mm410（4）注射机的相关参数的校核A.注射压力校核。查参考文献[1]表4-1可知，ABS所需注射压力为60-100MPa，这里选择取注射压力为0p100MPa，注射机的公称压力位公p150MPa，注射压力安全系数0k1.25-1.4之间，这里选择取中间值1k1.3，则：公pMPapk1301003.101所以注射机注射压力合格。B.锁模力的校核第一步：塑件在分型面的投影面积22224068]4/1054(65[mmA）塑第二步：浇注系统在分型面上的投影面积浇A，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积浇A的数值可以按照多型腔模具的统计分析来确定。浇A是每个塑件在分型面上的投影面积塑A的0.2-0.5倍。由于本设计的流道系统较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取浇A=0.2塑A第三步；塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为22.976340682.12)(mmAAnA浇塑总第四步；模架型腔内的胀型力胀F=模总pAkN71.341353.9763；式中，模p是型腔的平均计算压力值。模p是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%-40%，大致范围是25MPa-40MPa。因为ABS的粘度不大，所以取模p=35MPa。11由表6-2可知，该注射机的公称锁模力k1200锁F,锁模力安全系数为2k=1.1-1.2，这里取2k=1.2，则取2k胀F=1.2胀F=410.05kN锁F，所以注射机锁模力满足要求。对于其他的安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。四、浇注系统的设计1、主流道的设计主流道常常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机的喷嘴注射出的熔体导入分离到或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时候主流道凝料的顺利取出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和填充时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常常设计成独立的主流道衬套。材料选用45钢，并经局部热处理球面硬度38-45HRC，设计独立的定位环用来安装模具是其定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径，0.5-1mm,以免溢料并且防止衔接不准二发生堵截现象。其关系如下图所示喷嘴与浇口套尺寸关系示例图121）主流道尺寸（1）主流道的长度一般由模具结构确定，对于小型模具一般应尽量小于60mm，初选50mm。（2）主流道小端直径d=注射机喷嘴尺寸＋（0.5~1）mm=4.5mm（3）主流道大端直径D=d＋L主tan(α)=8mm，式中α≈4°（4）主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=15＋2=17mm（5）球面的配合高度h=3mm2)主流道的凝料体积V主=L主（R²主＋r²主＋R主r主）π/3=50×（4²＋2.25²＋4×2.25）×3.14／3＝1573.3㎜³3）主流道当量半径Rn=(2.25＋4)／2=3.125㎜4）主流道浇口套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC-55HRC。2、分流道的设计1）分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时13还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道，如下图所示2)分流道的当量直径该塑件厚度为2.5mm，按本书图2-3的经验曲线查得D'=4.3，再根据单向分流道长度为60mm,由图2-5查得修正系数=1.05，则分流道直径修正后为D=D'fL=4.515≈5mm3）分流道的截面形状本设计采用梯形截面，其加工工艺性较好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。144）分流道截面尺寸设梯形的上底宽度为B=6mm（为了便于选择刀具），底面圆角的半径R=1mm，梯形高度取H=2B/3=4mm，设下底宽度为b,梯形面积应满足如下关系式。242DHbB代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。通过计算梯形斜度α=10.6°，基本符合要求，如下图所示5）凝料体积（1）分流道的长度为mmL5.5365275.0-120分（2）分流道截面积221425.46mmA分（3）凝料体积2224.115.1123215.53cmmmALv分分分6）校核剪切速率1.确定注射时间：查本书表2-3，可取t=1.6s。2.计算单边分流道体积流