塑料殼體模具設計說明書

1 課 程 設 計 說 明 書 設計題目 塑料殼體模具 機械工程 系 模具設計與制造 專業(yè) 班級 設計人 指導老師 完成日期 2 目 錄 一 2 二 2 三 2 四 3 五 3 五 5 七 12 八 16 九 19 十 21 3 塑料殼體模具設計 一 該塑料 件是一殼體 ,塑件壁屬厚壁塑件 ,生產批量大 ,材料選 慮到主流道應盡可能短 ,一般小于 60長則會影響熔體的順利充型 ,因此采用下例數(shù)據 : 材料 A B C D E F G H I J 60 80 25 4 3 45 20 74 12 35 二 根據塑件結構形式分型面應選在 I 上如下圖 : 三 批量大 ,可以采用一模多腔 ,考慮到模具的制造費用和設備的運轉費用 ,定為一模四腔。 4 四 從上面的分析中可知本模具采用一模四腔 ,雙列直排 ,推件板推出 ,流道采用平衡式 ,澆口采用側澆口 ,動模部分需要一塊型芯 ,固定板 ,支撐板 . 五 建模分析 ,塑件 為 v1=, =1=道凝料的質量 m=需的鎖模力 . 流道凝料 (包括澆口 )在分型面上的投影面積 2 可用 進行估算 ,所以 A=2= n=4 5920中 0 60=4800表 2 P 型 =255 P 型 =25920 25=648000N 根據每一生產周期的注射量和鎖模力的計算值可選用 250 理論注射量 / 鎖模力 / 250_ 螺桿直徑 /45_ 拉桿內間距 /415 注射壓力 / 60_ 移模行程 /射速率 /g/ 最大模厚 /化能力 / 最小模厚 /桿轉速 /10200_ 定位孔直徑 /嘴半徑 / 鎖模方式 /雙曲肘 n (600(30/3600)(600*30/*4 型腔數(shù)校核合格 . 式中 ,K 注射機最大注射量的利用系數(shù)一般取 0.8 s) t 成型周期取 30s 1)注射壓力的校核 k 150=195 一般取 K =6 30等壁厚件 2)鎖模力校核 F =648=1250 0 鎖模力安全系數(shù) ,一般取 其他安裝尺寸的校核要待模架的選定 ,結構尺寸確定后才可進行 . 六 . 澆注系統(tǒng)的設計 1. 主流道設計 1)主流道尺寸設計 根據所選注射機 ,則主流道小端尺寸為 d=注射機噴嘴尺寸 +(1) = 2) 主流道球面半徑為 嘴球面半徑 +(1 2)=15+(1 2)=16) 球面配合高度 h=35 h=3) 主流道長度 ,盡量小于 60,由標準模架結合 該模具的結構 ,取L=25+20=45) 主流道大端直徑 D=d+2錐角 為 1 ,取 = 2 )取 D=6) 澆口套總長 5+20+h+2=50 2. 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸屬易損件 ,對材料要求嚴格 ,因而模具主流道部分常設計可拆卸更換的主流道襯套形式即澆 7 口套 ,以便常用碳素工具鋼如 10A 等 ,由于該模具主流道較長 ,定位圈和襯套設計成分體式較宜 ,其定位圈結構尺寸如下圖 主流道襯套的固定形式如圖 8 的設計 1)主流道冷料穴的設計 開模時應將主流道中的凝料拉出 ,所以冷料穴直徑稍大于主流道大端直徑 形頭冷料穴 ,很容易將主流道凝料拉離定模 ,如圖所示 1；定模座板 2；冷料穴 3；動模板 4；推桿 主流道凝料體積 Q 主 = h/12(d+40/12(=809流道剪切速率校核 由經驗公式 v=R qv=q 主 +q 分 +q 塑件 = n=（ /2=主流道剪切速率偏小主要是 注射量小，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致 。 9 5 分流道設計 分流道布置形式 分流道布置有多種形式，但是需要循兩方面原則：一方面排列緊湊，縮小模具版面尺寸；另一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。應采用平衡式分流道。 如圖： 分流道長度 第一級分流道 0二級分流道 5分流道的形式 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上。工程設計中 常用梯形截面，加工工藝性好， 且塑料熔體的熱量散失 0 力均不大，一般采用下面的經驗公式可確定其截面尺寸，即 B=中， 度 g），為 據塑料模具設計手冊表 4 B=4 H=2/3B=取 H=3從理論上 3 分流道可以 面小 1/10,但為了刀具的統(tǒng)一和加工方便 ,在分型面上的分流道采用一樣的截面 . 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體 的流動狀態(tài)較理 想，因此分流道的內表面粗糙度 不要求很低，一般取 樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力，避免熔體表面滑移，使中心層具有較 高 的 剪切速率。此處 凝料體積 分流道長度 L=（ 50+8 2+1 2） 2=136流道截面積 A=（ 3+4） /2 3=料體積 q 分 =136 428分流道剪切速率校核 采用經驗公式 r =R 3=6801 式中 q=1/t=4 澆口的設計 11 澆口截面積通常為 分流道截面積的 ，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為 2口具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐漸修正。 澆口類型及位置確定 該模具是中小型塑件的多型腔模具，設置側澆口比較合適。側澆口開設在垂直分型面上，從型腔（塑件）外側面進料， 側澆口是典型的矩形截面澆口，能很方便的調整充模時的剪切速率和澆口封閉時間，因而又被稱為標準澆口。這類澆口加工容 易，修正方便，并且可以根據塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。 澆口結構尺寸的經驗公式 側澆口深度和 寬度經驗計算： 經驗公式為 h= w=中， h 為 3 表得 n= 澆注系統(tǒng)的平衡 對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等， 形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，澆注是平衡的。 12 8 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 主流道與主流道冷料井凝料體積 V 主 =v 錐 v 冷 =h/12（ d+/4（ = 普通澆注系統(tǒng)截面尺的計算與校核 確定 適當?shù)募羟兴俾?r 根據經驗澆注系統(tǒng)各段的 r 取以下值，所成型塑件質量較好。 主流道 1025 103 分流道 R=5 102 點澆口 05 其他澆口 1035 104 確定體積流率 q 1） . 主流道體積流率 塑件小，即使是一模四腔的模具結構，所需注射塑料熔體的體積也還是比較小的，而主流道尺寸并不小，因此主流道體積流率并不大，取 103 103 s 2） . 澆口體積流率 （矩形）澆口用適當?shù)募羟兴俾?104 13 =104/6=38s . 注射時間（充模時間）的計算 1） ts=vs/中 s； 需塑料熔體的體積， ） . 單個型腔充模時間 G/8=） . 注射時間 根據經驗公式 5求得注射時間 t=+2= 校核各處剪切速率 1） 103） 由經驗公式 =103 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底版厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞，也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢 14 料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 為了便于加工設置一個定模型芯，它的配合可以采用過盈配合。 零件是大批量生產，成型零件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應該良好，機械加工性能和拋光性能也應該良好，因此構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用 塑件尺寸公差按 78 標準中的 6 級精度選取 1） (1+s)+ 20=(1+s)(1+s)x + 20=中， S 塑件平均收縮率 S=（ = 修正系數(shù)（取 塑件公 差值（查塑件公差表取 2 制造公差，（取 /5） 參考塑料模具設計手冊 腔深度尺寸 （ 1+s） 0+ = 式中， h 塑件厚度最大尺寸（取 25） x 修正系數(shù)（取 15 塑件公差值（取 考塑料模具設計手冊 芯高度尺寸 （ 1+s） H+0=中， h 塑件厚度最小尺寸（取 3） X 修正系數(shù)（取 塑件公差值（查塑件公差表 取 模架的確定和標準件的選用 模架尺寸確定后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度的計算，以校核所選模架是否適當，尤其對大型模具。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用模架尺寸為 250315標準模架，可符合要求。 模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘，模具外表盡量不要有突出部分，模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應用分模間隙，即在裝配，調試，維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 1 定模座板（ 315315 25料為 45 鋼 . 通過 4 個 內角圓柱螺釘與定模板連接定位圈通過 4 個 模座板與澆口套為 H8/合。 模固定板）（ 250315 20定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用 45 鋼或 成，最好用調質 230270 其上的導套孔與導套一端采用 H7/合，另一端采用 H7/16 定模板與澆口套采用 H8/合，定模板與圓筒型芯為 H7/合。 180 250 支撐板應具備較高的平行度和硬度。 40315 50 1）主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機構的動作空間，或是調節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。 2.）結構形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 3.）墊塊材料 墊塊材料為 可用 墨鑄鐵等，該模具墊塊采用 造。 4.）墊塊的高度 h 校核 . H=h1+h2+h3+s+ =0+16+8+0中， 推板厚度，為 16mm 推桿固定 板厚度，為 推出行程， 為 18 推出行程富余量，一般為 26 .）動模座板（ 315315 25 材料為 45 鋼，注射機頂桿孔為 上的推板導柱孔與導柱采用 H7/合。 6.）推板（ 118315 16 17 材料為 45 鋼，其上的推板導套孔和推導套采用 H7/合，用 4個， 內六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。 7.）推桿固定板（ 118315 材料為 45 鋼，其上的推 板導套孔與推板導套采用 H7/合。 八 1. ）導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分。 2. ）該模具采用 4 根導柱，其分布為等直徑導柱不對稱裝置 3. ）該模具導柱安裝在支撐板和模套上，導套安裝在定模固定板上。 4. ）為了保證分型面很好的接觸，采用在導套的孔口倒角。 5. ）在合模時，應保證到向零件首先接觸。 6. ）動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 該模具采用帶頭導柱 ,不加油槽 ,如下圖示 導柱的長度必須比凸模端面高度高出 ,681.) 為使導柱能順利地進入導向孔 ,導柱的端部常做成錐形或球形的先導部分 . 18 2.) 導柱的直徑應根據模具尺寸來確定 ,應保證具有足夠的抗彎強度 ,該導柱直徑由標準模架可知為 3.) 導柱的安裝形式 ,導柱固定部分與模架按 H7/合 ,導柱的滑動部分按 H7/ 間隙配合 . 4.) 導柱工作部分的表面粗糙度為 .) 導柱應具有堅硬耐磨的表面 ,堅韌而不易折斷的內芯 淬火處理 ,硬度為50上或 45 鋼經 調質表面淬火 ,低溫回火 ,硬度為 50上 . 導套與安裝在另一半模上的導柱相配合 ,用一確定運動定模的相對位置 ,保證模具運動導柱相配合 ,用以確定運動定模的相對位置 ,保證模具運動導向精度的圓套形零件 直導套 (頭導套 (1984). 1.) 結構形式 ,采用帶頭導套 (型 )如圖所示 19 2.) 導套的端面應倒角 ,導柱孔最好做成面孔 ,利于排出孔內剩余空氣 . 3.) 導套孔的滑動 部分按 H8/ H7/間隙配合 ,7/合 ;另一端采用 H7/入模板 . 4.) 導套材料可用 ,淬火鋼或青銅合金等耐磨材料制造該模具中采用推板導柱除了起導向作用外 ,還支撐著支撐板 ,從而改善了支撐板的受力情況 ,大大提高了支撐板的剛性 ,該模具設置了 4 套推板導柱與導套 ,它們之間采用 H8/合其形狀與尺寸配合如圖所示 20 九 注射成型每一循環(huán) 中 ,塑件必須準確無誤地從模具的凹模中型芯上脫出 ,完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構也常推出機構 1. 塑件推出的基本方式 1.) 推桿推出 推桿推出是一種基本的 ,也是一種常用的塑件推出方式常用的推桿形式有圓形 ,矩形 ,階梯形 . 2.) 推件板推出 對于輪廓封閉且周長較長的塑件 ,采用推件推出結構 3.) 氣壓推出 對于大型深型塑件 ,經常采用或 助氣壓推出方式本模具 ,考慮到塑件輪廓封閉且周長較長故采用推板推出 . 脫模力的計算 脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力它是設計脫模機構上午重要依據之一 . 21 F 阻 =f(F 正 = 式中 , F 阻 摩擦阻力（ N） f 摩擦系數(shù) ,一般取 f=(取 f=F 正 塑件收縮對型芯產生的正壓力即包緊力（ N） F 脫 脫模 脫模斜率，一般為 1 2（取 =1） 根據受力圖可列平衡方程式 F 脫 + F 正 F 阻 . 由于，一般很小，式中（ F 脫 = F 正 F 正 (f. 正 = 中 ,P 塑件對型芯產生的單位正壓力（包緊力），一般為 P=8 12件取小值，厚件取大值，（ P=10 A 塑件包緊型芯側面積（ A F 脫 =2262822 F 正 = 628 6280N F 脫 = F 正 (f. =16280 256N 由于塑件有孔不需要計算 ,真空吸引阻力 F 總脫 =n(F 脫 +F 阻 )=4 3024N 推桿的尺寸計算 ,圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡化得 ,d=k(* 式中 , d 推桿直徑（ L 推桿長度（ F 脫 塑件的脫模力（ N） E 推桿材料的彈性模量（ n 推桿數(shù)量 k 安全系數(shù)，取 k=桿直徑確定后，還應進行強度校核 d （脫 30244/4 = 1. 加熱系統(tǒng) 由于該套模具的模溫要求在 80以下， 又是中小型模具，所以無需設置加熱裝置。 2. 冷卻系統(tǒng) 一般注射到模具內的塑料溫度為 200左右，塑件固化后，從模具型腔中取出時其溫度在 60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具， 23 以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。 因為 度低流動性好，因為成型工藝要求模溫都不太高