繼電器蓋塑料成型模具設(shè)計書

1、塑料成型工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計說明書題目：繼電器蓋注塑成型工藝及模具設(shè)計 專業(yè) 模具設(shè)計與制造專業(yè) 班級 10模具1班 學(xué)號10020235 姓名 周 偉 指導(dǎo)教師 劉 毅 2012年10月12日目錄第一章 塑料件工藝性分析1.1 塑料件形狀分析1.2 塑件的材料分析1.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析第二章 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 型腔數(shù)目的確定2.2注射機型號的確定第3章 流道的設(shè)計3.1主流道尺寸3.2主流道襯套的形式3.3 定位圈的設(shè)計3.4分流道的設(shè)計第四章 澆口的設(shè)計第五章 成型零件設(shè)計與計算5.1成型零件的機構(gòu)設(shè)計5.2成型零件鋼材選用5.3成型零件工作尺寸的計算第6章 推出機構(gòu)設(shè)計6.1

2、推件力計算6.2確定頂出方式及頂桿位置6.3先復(fù)位機構(gòu)第7章 泠卻系統(tǒng)設(shè)計參考文獻第一章 塑料件工藝性分析1.1 塑料件形狀分析1.該工件壁厚均勻均為2mm.2. 塑件材料為ps,未注尺寸按mt6級。3. 制件表面光華，并且無毛刺。4. 塑件脫模斜度30-1，并且不允許出現(xiàn)裂紋，變形缺陷.本課程設(shè)計題目為線圈零件，其成型工藝采用注塑模具，產(chǎn)品材料ps塑料，其收縮率0.60.8。1.2 塑件的材料分析ps塑料（聚苯乙烯）是一種無定形的高聚物，它無色、無味、透明，密度1.05g/cm3容易染色和加工，尺寸穩(wěn)定，點絕緣性好。剛性較大，質(zhì)地硬而脆，易見光分解。 ps塑料流動性較好，易成型且成品率高。由

3、于其熱膨脹系數(shù)高，所以不宜采用嵌件。成型前進行干燥處理，達到表面光亮。其注塑工藝性能以及成型條件如表所示：ps塑料預(yù)熱干燥溫度/5570成 型 時 間注射時間/s03時間/h 12保壓時間/s1540料 筒 溫 度/后段140160冷卻時間/s1560中段 總周期/s4090前段170190噴嘴溫度/160170后 處 理方法紅外線燈模具溫度/2060溫度/鼓風(fēng)烘箱7080注射壓力/ma60100時間/h24備注1.對于較小的澆口選用低速注射,對其他類型的澆口采用高速注射2.盡可能的使用高注射壓力1.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1) 該塑件尺寸較大111*105*115，塑件未標注的可按公差的mt

4、6級，并要求后處理。2)塑件壁厚均為2mm.3）使用脫模斜度是為了使塑件便于從模具中脫模，但對于直徑方向有精度要求的塑件，原則上不可取斜度，因為斜度對尺寸影響較大。4）由于滑塊和頂桿的運動位置上有干涉，所以需要先復(fù)位。5塑件壁厚最小為2mm,屬于一般厚度，其收縮率取0.007第二章 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計傳統(tǒng)注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式、分型面選擇、流道的設(shè)計和冷卻水道布局以及澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。2.1 型腔數(shù)目的確定 1. 型腔的數(shù)量和排位方式的確定（1）型腔數(shù)量的確定 由于該塑件的精度要求不高，尺寸也

5、較小，并且為大批量生產(chǎn)，可采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。同時，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步制定為一模兩腔形式。按照塑料件2d圖所示尺寸（3d小孔及突起等部位忽略）計算：proe分析測量塑件體積v= 31.02cm3查資料abs塑料的密度=1.05c3單件塑件重量m=v31.021.0532.571（2）型腔排列形式的確定由于該模具采用一模兩腔，并且根據(jù)塑件的壁厚的原因，其排布按對稱排布，其分流道按h型形式,達到平衡進料的效果，不會出現(xiàn)縮孔內(nèi)部凹陷的缺陷。（3）分型面的確定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、模具的

6、制造等因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則：1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。3) 保證塑件的精度要求，滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。4) 便于模具加工制造，對側(cè)向抽芯的影響。5) 便于模具加工制造，對側(cè)向抽芯的影響。6) 對成型面積的影響，對排氣效果的影響結(jié)合繼電器蓋本身的特點，分型面選擇最大輪廓處，選擇繼電器蓋的下底面做為主分型面，便于順利脫模。如圖下（4）模具結(jié)構(gòu)形式初步確定由上面初步分析，該模具采用一模兩腔，對稱式分布，根據(jù)塑件特點其分型面在最大輪廓處，其模具采用雙分型面分型。澆注系統(tǒng)設(shè)計時

7、，澆口采用點澆口，這類澆口前后兩端存在較大的壓力差，能較大的增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體表觀粘度下降流動性增加有利于型腔的填充。且開設(shè)在次分型面上其推出機構(gòu)采用推桿推出，綜上分析可確定采用大水口的單分型面注射模。2.2注射機型號的確定1）注射量的計算塑件體積為：v塑=31.02,取密度p=1.05g/塑件質(zhì)量：m塑= v塑xp=32.57g 2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能去定準確的數(shù)值，但是可根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設(shè)計采用的流道中等，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.4倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體

8、的總體積為v總=2x1.4v塑=1.4x31.02x2= 883) 選擇注射機 根據(jù)以上的計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為88，由參考文獻1式（4-18）v公= v總/0.8=88/0.8=110。根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注射量為初步選擇公稱注射量為125,注射機型號為xs-zy-125臥室注射機， 其圖片見圖1-5以及主要技術(shù)參數(shù)見表1-2。 圖1-5 xs-zy-125臥室注射機理論注射量/125拉桿空間/mm260x290螺桿柱塞直徑/mm42模板最大行程/mm300注射壓力/mpa120最大模具厚度/mm300注射速率/g120最小模具厚度/mm200塑化能力/

9、kgh70鎖模形式液壓-機械螺桿轉(zhuǎn)速/r29101模具定位孔直徑/mm55鎖模力/kn900噴嘴球半徑/mmr12噴嘴孔直徑/mm4表1-2注射機主要參數(shù)4）注射機的相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射壓力校核 查參考文獻3 表2-1可知，制件屬于薄壁件，ps所需注射壓力為60-100mpa，所以即使選用p0=100mpa，該注射機的公稱注射壓力p公=120mpa，注射壓力的安全系數(shù)k1=1.251.4,這里我們?nèi)1=1.3，則：k1p0=1.3x100=130。所以，注射機注射壓力合格。（2）鎖模力的校核塑件在分型面上的投影面積a塑=由proe得7674.65澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積a澆，a澆是每

10、個塑件再分型面上的投影面積a塑的0.20.5倍，本例中的流道較簡單。分流道也中等，所以選擇分流道凝料投影面積可適當取，這里選取a澆=0.3a塑 。a澆=0.3a塑=2302.395塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為a總=n(a塑+a澆)=n（a塑+0.3a塑）=2x(7674.65+2302.395)=19954.09 模具型腔內(nèi)的脹型力f脹，則f脹=a總p模=9977x20=398.08kn上式中，p模是型腔的平均計算壓力值由文獻2查表的ps=20mpa由表1-2可知該注射機的公稱鎖模力為f鎖=500kn，鎖模力安全系數(shù)為k2=1.11.2,這里選擇k2xf脹=1.2xf脹=1.2x39

11、8.08=477.5knf鎖 =500kn第三章 流道的設(shè)計主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為3.54mm。主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，形狀一般為圓錐形，便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。由于主流道和高溫塑料熔體以及注射機噴嘴反復(fù)接觸，故再設(shè)計時常設(shè)計為可拆卸更換的澆口套。3.1主流道尺寸（1） 主流道的長度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具l應(yīng)盡量小于60mm。（2） 主流道小端直徑 d=注射機噴嘴尺寸+（0.5-1）mm=4.5mm（3） 主流道大端直徑 d=d+l主tan（a/2）=8，其中式中a選取4。（4

12、） 主流道球面半徑sr=注射機噴嘴球頭半徑+（1-2）mm=12+2=14mm。（5） 球面的配合高度 h=3mm。 3.2主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套，這邊稱唧咀）， 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。唧咀都是標準件，只需去買就行了。常用唧咀分為有托唧咀和無托唧咀兩種下圖為前者，有托唧咀用于配裝定位圈。唧咀的 規(guī)格有12，16，20等幾種。澆口套常采用t8a，與定模板采用h7/m6配合。 3.3 定位圈的設(shè)計 因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定

13、位圈也是標準件，外徑為120mm，內(nèi)徑35mm。定位圈應(yīng)高出定模坐板h=510mm,對于大型模具h=15mm。定位圈采用螺釘固定在定模板上，與澆口套采用h9/m8配合。 3.4分流道的設(shè)計 1）多腔模中型腔和分流道的布置多腔模設(shè)計時型腔布置和分流道的布置應(yīng)同時加以考慮，設(shè)計原則有：1) 盡量保證各型腔同時充滿，并均衡的補料，以保證同模各塑件的性能，尺寸盡可能一致。2) 各型腔之間距離恰當，應(yīng)有足夠的空間排布冷卻水道，螺釘?shù)?，并有足夠的截面承受注射壓力?) 在滿足以上的要求的情況下盡量縮短流道長度，降低澆注系統(tǒng)凝料重量。4) 型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心應(yīng)盡量接近注射機鎖模力的中心，一般在模板

14、的中心上。2）分流道的截面形狀及優(yōu)缺點：此副注射模分流道的布置形式為平衡式，其主要特征是從主流道到各個型腔的分流道，其長度、端面形狀及尺寸均相等，以達到各腔能同時均衡進料。分流道截面尺寸視塑料品種、塑料尺寸、成型工藝條件以及流道的長度等因素來確定，其中圓形截面比面積較小，半圓形斷面分流道直徑d一般在212mm范圍內(nèi)。ps流動性較好一般取5mm。分流道的長度一般在830mm之間，一般根據(jù)型腔布置適當加長或縮短。本塑件的分流道長度為21mm，分流道的最短長度不宜小于8mm，否則會給塑件修磨和分割帶來困難。3） 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

15、動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）4）分流道布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力

16、力求平衡。根據(jù)塑件的特點和模具的特點，分流道設(shè)在a分型面上，并且分流道在定模板上，并且采用側(cè)凹在定模板上起到拉凝料作用。如圖第四章 澆口的設(shè)計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。1） 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、

17、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 根據(jù)塑件的特點采用點澆口，又俗稱小澆口。這類澆口前后兩端存在較大的壓力差，能較大的增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生剪切熱，從而導(dǎo)致熔體表觀粘度下降，流道性增加，有利于型腔的充填。2）澆口的設(shè)計與計算點澆口采用圓錐端部有一段直徑為d長度為l的點澆口相連。這種澆口直接d不能太小，澆口長度不能太長，否則脫模時澆口凝料會斷裂而堵塞住澆口，不能正常正常進行，d=0.51.5mm, 最大不超過2mm，這取1.5mm ;l=0.52mm,常取11.5mm，這取1.5mm。倒錐穴=26度。第五章 成型零件設(shè)計與計算5.1

18、成型零件的機構(gòu)設(shè)計（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。凹模是成型制品外表面的成型零件。其結(jié)構(gòu)可分整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。這里采用整體嵌入式，由于塑件有一個小孔采用小型芯可以利于制造防止工件報廢。（2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件。通常是整體式和組合式兩種類型。這里采用整體式型芯。5.2成型零件鋼材選用對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的強度、剛度、耐磨性及良好的抗疲勞性，還考慮它的機械加工性能和拋光性能。該塑件是大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用p20。成型塑件型芯，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材也選用p20。5.3成型零件工作尺寸的計算采用相應(yīng)

19、公式的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差安塑件零件圖給定的公差計算。（以下單位都為mm）型腔的徑向尺寸84-1.48 lm1 =(1+s)l-x =（84+84x0.007-0.75x1.48)+0.49=83.48+0.4920+0.62 lm1 =(1+s)l-x =(20+20x0.007-0.75x0.26)+0.21=19.95+0.21115-1.72 lm1 =(1+s)l-x=(115+115x0.007-0.75x1.72)+0.57=114.52+0.57 型芯的徑向尺寸8+0.38 l=(1+s)l+x=(1.007x8+0.5x0.38)-0.12=8.24-0.

20、12111-1.72 l=(1+s)l+x=(1.007x111+1/3x1.72)+0.57=111.3+0.5780-1.28 l=(1+s)l+x=(1.007x80+1/3x1.28)+0.42=80.63+0.42型腔的軸向尺寸8-0.38 hm=(1+s)hs-x=(1.007x8-2/3x0.38)=7.83+0.125-0.32 hm=(1+s)hs-x=（1.007x5-0.67x0.32)+0.11=4.85+0.1124-0.62 hm=(1+s)hs-x=(1.007x24-0.67x0.62)+0.21=23.75+0.21型芯軸向尺寸2.5+0.26 hm=(1+s

21、)hs+x=（1.007x2.5+0.67x0.26)-0.09=2.69-0.09第六章推出機構(gòu)設(shè)計6.1推件力計算推件力 f=ap（cossin）+qa式中a塑件包絡(luò)型芯的面積（mm2）; p塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8101.210pa;脫模斜度；一般取1q大氣壓力0.09mpa；塑件對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3；a制件垂直于脫模方向的投影面積（mm2）。其中塑件包絡(luò)型芯的面積a可以按下面的公式計算得到：根據(jù)proe計算的14058mm2a2為7475 mm2則ft =14058x0.8107x（0.1*cos（1）-sin（1）+2182*0.091787n推出面積設(shè)

22、4mm的圓推桿設(shè)置6根，那么推出面積為= =2x4x4=75.36mm推桿推出應(yīng)力 查表取許可應(yīng)力=12mpa =1787n/75.36=126.2確定頂出方式及頂桿位置頂針的布置遵循以下幾個原則：1.頂針的受力點應(yīng)作用在制件上不易變形的部位，即剛性強的部位，如加強筋等；2.盡量避免使受力點作用于制件的薄平面上； 3.受力點應(yīng)盡量靠近型芯或難于脫模的部位，防止制件變形；4.注意美觀性，頂出痕跡盡量在塑件的隱蔽面或非裝飾面上；5.注意布局盡量均勻，盡量采用同一類頂桿，方便加工；6.頂出機構(gòu)的運動要準確、可靠、靈活，無卡死現(xiàn)象根據(jù)塑件的形狀特點，模具型腔在動模部分，開模后，塑件留在型芯板上。推出機

23、構(gòu)可采用推塊推出或頂針推出。本設(shè)計采用頂針推出機構(gòu)。根據(jù)塑件的特點，頂桿分布在中間孔的四周成正方形位置上。6.3先復(fù)位機構(gòu)由于采用斜導(dǎo)柱在定模側(cè)滑塊在動模，會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，所以采用先復(fù)位機構(gòu)。采用彈簧式先復(fù)位機構(gòu)，利用復(fù)位桿上彈簧實現(xiàn)先復(fù)位，避免產(chǎn)生干涉。第七章 泠卻系統(tǒng)設(shè)計在注塑生產(chǎn)過程中，塑件冷卻時間約占整個注塑生產(chǎn)周期的80。為了縮短成型周期，需要對模具進行冷卻，因此塑料注塑模具的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計計算，不僅影響成型制件的質(zhì)量，還直接影響到生產(chǎn)效率。冷卻系統(tǒng)主要有以下幾種冷卻方式：水冷，油冷，壓縮空氣冷卻以及自然冷卻。本設(shè)計所采用的是水冷。在模具設(shè)計中，冷卻水回路布置的基本原則： 1) 冷卻

24、水道應(yīng)盡量多，截面尺寸應(yīng)盡量大；2) 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位；3) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應(yīng)適當；4) 冷卻水道應(yīng)暢通無阻，適當布置水道的出入口。由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。所以在實際的模具設(shè)計和生產(chǎn)過程中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、流速來滿足要求。結(jié)合充電器型芯、型腔的實際結(jié)構(gòu)特點，在本設(shè)計中采用如圖。1） 確定冷卻水路直徑確定冷卻水路的直徑時候應(yīng)注意，無論多大模具，水孔直徑不能大于14mm,否則冷卻水路成為湍流狀態(tài)。一般孔的壁厚在24mm。 2）冷卻水

25、路設(shè)置的位置1 冷卻水道盡量多，冷卻孔盡量大，冷卻水路盡量多。2 冷卻水道至型腔表面盡量相等。但是當塑料布均勻時候，厚的部分水路應(yīng)近些，一般水孔至型腔表面大于10mm,常取1215mm。3澆口出加強冷卻。4 冷卻水道出、入孔溫差應(yīng)較小。5冷卻應(yīng)沿塑料收縮方向設(shè)置6冷卻水路應(yīng)盡量避免產(chǎn)生溶接痕地方。參考文獻1.塑料成型工藝與模具設(shè)計（第一版）.屈華昌編. 高等教育出版社出版. 2005年。動模板加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容1下料塊料310mmx280mmx40mm2熱處理退火3銑平面銑各 平 面 ，厚度留磨削余量0.6mm，側(cè)面留磨削余量0.4mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相鄰兩側(cè)面保證垂直5鉗工劃線劃出對稱中心線6型孔粗加工在銑床上加工型孔，留單邊加工余量0.15mm7加工孔加工孔8熱處理按熱處理工藝保證183235hb9磨平面磨上下面及其基準面達要求10型孔精加工在坐標磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm 11研磨型孔鉗工研磨型孔達規(guī)定技術(shù)要求 定模板加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容1下料塊料310mmx280mmx40mm2熱處理退火3銑平面銑各 平 面 ，厚度留磨削余量0.6mm，側(cè)面留磨削余量0.4mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相鄰兩側(cè)面保證垂直5鉗工劃線劃出對稱中心線，6型孔粗加工