塑料殼體注塑模課程設計說明書

1、課程設計course project題目： 注塑模課程設計 系別： 機械工程系 專業(yè)： 08材料成型及控制工程（2）班 學制： 四年 姓名： 學號： 導師： 2011年 9 月 15 日目錄第一章 塑件成型工藝分析31.1 塑件分析31.1.1、外形尺寸分析31.1.2、精度等級分析41.1.3、脫模斜度41.2 abs的性能分析51.2.1、使用性能51.2.2、成型性能51.3 abs的注射成型過程及工藝參數(shù)61.3.1、注射成型過程61.3.2、注射工藝參數(shù)6第二章 模具結構形式的擬定62.1 分型面的確定62.1.1、分型面的形式62.1.2、分型面的選擇原則62.1.3本設計分型面的

2、選擇72.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定72.2.1、型腔數(shù)量的確定72.2.2、型腔排列形式的確定82.2.3、模具結構形式的確定82.3 注射機型號的確定82.3.1、注射量的計算82.3.2、澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計92.3.3、注塑機的選擇92.3.4、注塑機的相關參數(shù)校核9第三章 澆注系統(tǒng)的設計103.1 主流道設計103.1.1、主流道尺寸113.1.2、主流道的凝料體積113.1.3、主流道當量半徑113.1.4、主流道澆口套的形式113.2 分流道設計123.2.1、分流道設計原則123.2.2、分流道的布置形式123.2.3、分流道相應參數(shù)的確定123.2.4校核剪切速率13

3、3.3 澆口的設計133.3.1、側澆口尺寸的確定133.3.2、側澆口剪切速率的校核143.4 校核主流道的剪切速率143.5 冷料穴的設計與計算15第四章 成型零件的結構設計及計算154.1 成型零件的結構設計154.1.1、凹模的結構設計154.1.2、凸模的結構設計164.2 成型零件鋼材的選用174.3 成型零件工作尺寸的計算174.3.1、凹模徑向尺寸的計算174.3.2、凹模深度尺寸的計算184.3.3、型芯徑向尺寸的計算184.3.4、型芯高度尺寸的計算194.3.5、成型孔間距的計算194.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算204.1.1、凹模側壁厚度的計算20第五章 模架

4、的確定205.1 各模板尺寸的確定205.2 模架各尺寸的校核21第六章 冷卻系統(tǒng)的設計216.1 冷卻介質(zhì)216.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算216.2.1、單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量w216.2.2、其他相關參數(shù)計算226.3 凹模的冷卻系統(tǒng)設計22第七章 脫模推出機構的設計237.1 退出方式的確定237.2 脫模力的計算237.2.1、圓柱大型芯脫模力237.2.2、校核推出機構作用在塑件上的單位應力23參考文獻24第一章 塑件成型工藝分析1.1 塑件分析1.1.1、外形尺寸分析 該塑件壁厚為4mm，其外形尺寸不大，同時塑料熔體流程不太長；有臺階，但不影響模具制造，適合于注塑模成

5、型，如圖1-1所示。 圖1-11.1.2、精度等級分析 塑件精度等級為mt5，未標注尺寸都是按照這一精度查取的，屬于較低精度的塑件。1.1.3、脫模斜度 abs屬于無定形塑料，成型收縮率較小為（0.40.7）%，按照表1-1選擇型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1。 表1-1 常用塑料的脫模斜度塑料名稱脫模斜度凹模凸模聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有機玻璃、abs、聚甲醛351303040熱固性塑料254020501.2 abs的性能分析1.2.1、使用性能 abs塑料綜合性能良好，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化

6、學性、電器性能良好；易于成型和機械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機械零件、減磨零件、傳動零件和結構零件。1.2.2、成型性能 1、無定型塑料 其品種很多，各品種的機電性能及成成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。 2、吸濕性強 該塑料含水量小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件硬要求長時間預熱。 3、流動性中等 溢邊料0.04mm左右。 4、模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。避免退出力過大或機械加工時塑件表面呈白色痕跡。1.2.3、abs的主要性能指標見表1-2。 表1-2 abs的性能指標密度/1.021.08屈服密度/mp50比體積/0.86

7、0.98拉伸強度/mp38吸水率（%）0.20.4拉伸彈性模量/mp熔點/130160抗彎強度/mp80計算收縮率（%）0.40.7抗壓強度/mp53比熱容/1470彎曲彈性模量/mp1.3 abs的注射成型過程及工藝參數(shù)1.3.1、注射成型過程 1、成型前準備 對abs的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于abs吸水性較大，成型前應進行充分的干燥。 2、注射過程 塑料原料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻5個階段。 3、塑件的后處理 處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度6075，處理時間為1620s。1.3.2、注射

8、工藝參數(shù) 1、注射機：螺旋式，螺桿轉數(shù)為30r/min。 2、料筒溫度（）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。 3、噴嘴溫度（）：170180。 4、模具溫度（）：5080。 5、注射壓力（mpa）：60100。 6、成型時間（s）：30s（注射時間取1.61s，冷卻時間20.4s，輔助時間8s）。第二章 模具結構形式的擬定2.1 分型面的確定2.1.1、分型面的形式 分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件等有關，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。2.1.2、分型面的選擇原則 1、復合塑件脫模的基本要

9、求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應設在脫模方向最大的投影邊緣部位； 2、分型線不影響塑件外觀，即分型面應盡量不破壞塑件光滑的外表面； 3、確定塑件留在動模一側，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面； 4、確保塑件質(zhì)量； 5、要立秋盡量避免成型孔、側凹，若須要滑塊成型，力求滑塊結構簡單，盡量避免定?；瑝K； 6、滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積最大的方向放在定動模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側向分型面；另外，分型面是曲面的，應加斜面鎖緊； 7、合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置，有利于開模。2.1.3本設計分型面的選擇 通過對塑件的結構形式的分析，同時根據(jù)以上分型面的選擇原則的綜合考慮，

10、決定將分型面選在塑件面積最大且有利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖2-1所示。 圖2-12.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定2.2.1、型腔數(shù)量的確定 該塑件采用的精度是mt5，屬于較低精度，且生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，故可采用一模多腔的結構形式。同時考慮到模具尺寸與塑件尺寸之間的關系，加之制造成本和經(jīng)濟利益的因素，決定選用一模兩腔的模具結構形式。2.2.2、型腔排列形式的確定 1、型腔排列的一般原則 （1）流動長度要適當，流道廢料盡量少，澆口位置要合適統(tǒng)一，進料要平衡，還要使型腔壓力平衡； （2）排位應保證流道、澆口套距定模型腔邊緣有一定的距離，以滿足封膠要求； （3）排位應滿足模具結構等空間要求

11、； （4）為了使模具達到較好的冷卻效果，排位應注意螺釘、推桿對冷卻水孔的影響，預留冷卻水空的位置； （5）排位要盡可能緊湊，以減小模具的外形尺寸，且長寬比例要適中，同時也要考慮注射機的要求。 2、型腔排列形式的確定 綜合考慮上述排列原則及加工難度、經(jīng)濟性、效率、成本等因素，又由于本設計選擇的是一模兩腔，故采用直線式對稱排列。2.2.3、模具結構形式的確定 由以上分析可知，本模具設計為一模兩腔結構，對稱直線式排列型腔，根據(jù)塑件結構形狀，推出機構采用推件桿的推出形式。 澆注系統(tǒng)設計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側澆口，且設在分型面上。因此，定模部分不需要單獨分開設分型面取出凝料，動模部分需要添加

12、型芯固定板、支撐板和脫模板。 由上述綜合分析可確定選用帶推件桿的單分型面的注射模。2.3 注射機型號的確定2.3.1、注射量的計算 1、注射的體積 2、塑件質(zhì)量m的計算2.3.2、澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計 雖然設計之前難以確定澆注系統(tǒng)凝料的準確數(shù)值，但可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.21倍來估算。由于本次采用流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)凝料按塑件體積的0.3倍來估算。故，一次注入模具型腔的塑料熔體的總體積為：2.3.3、注塑機的選擇 根據(jù)計算得出一次注塑模具型腔的塑料總體積,并結合參【1】式4-18有：。根據(jù)以上計算，初步選定公稱注射量為，根據(jù)參【2】表5-1，選注射機型號為sx-zy-50

13、0臥式注射機。其主要技術參數(shù)見表2-1。 表2-1 注塑機的主要技術參數(shù)理論注射量/500移模行程/mm500螺桿直徑/mm65最大模具厚度/mm300注射壓力/mpa104最小模具厚度/mm200注射速率/105鎖模形式液壓-機械塑化能力/45模具定位孔直徑/mm螺桿轉速/2080噴嘴球半徑/mm18鎖模力/kn3500000噴嘴口徑/mm7.5拉桿內(nèi)間距/mm2.3.4、注塑機的相關參數(shù)校核 1、注射壓力校核 查參【1】表4-1知，abs所需注射壓力為80110mpa，在這里取，該注射機的公稱壓力，注射壓力安全系數(shù)，這里取，則： ，所以，注射機壓力合格。 2、鎖模力校核 （1）塑件在分型面

14、上的投影面積： （2）澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積： 即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積。按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定，即是每個塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍。由于本次設計流道簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小一點，這里取。 （3）塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積： （4）模具型腔內(nèi)的脹形力： 式中是型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的20%40%。對于粘度較大的塑料制品應取大值，abs塑料屬于中等粘度的塑料，故取35mpa。查表2-1，可得該注射機的公稱鎖模力，鎖模力的安全系數(shù)為，這里取1.2，則，所以，注射機鎖模力合格。第三章 澆注系統(tǒng)的設計3.1

15、主流道設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。3.1.1、主流道尺寸 1、主流道長度 小型模具應盡量小于60mm，本次設計中初取50mm進行設計。 2、主流道小端直徑 3、主流道大端直徑 4、主流道球面半徑 5、球面的配合高度 取3.1.2、主流道的凝料體積 3.1.3、主流道當量半徑 3.1.4、主流道澆口套的形式 主流道襯套為標準件可選購。主流道

16、小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損，對材料要求嚴格，因而盡管小型注射模可以將主流道澆口與定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理。設計中常采用碳素工具鋼（t8a或t10a），熱處理淬火表面硬度為5055hrc。3.2 分流道設計3.2.1、分流道設計原則 1、塑料流經(jīng)分流道時的壓力損失及溫度損失要??； 2、分流道的固化時間應稍后于制品的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓； 3、保證塑料迅速而均勻地進入各型腔； 4、分流道的長度應盡可能短，其容積要??； 5、要便于加工和刀具選擇。3.2.2、分流道的布置形式 根據(jù)上

17、面的設計原則，考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式中的單排式分流道。3.2.3、分流道相應參數(shù)的確定 1、分流道的長度 由于流道設計簡單，根據(jù)兩個型腔的結構設計，分流道較短，故設計時分流道設計可適當選小一些。單邊分流道長度取 2、分流道的當量直徑 因為塑件的質(zhì)量，根據(jù)參【1】式4-16得，分流道當量直徑為： 3、分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、u形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設計在分型面上。綜合考慮各方面的因素，本設計決定采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失和流動主力均

18、不大。 4、分流道截面尺寸 設梯形下底寬度為，底面圓角的半徑，并根據(jù)參【1】表4-6設梯形高度，則該梯形的截面積為： 再根據(jù)該面積與當量直徑為4.5mm的園面積相等，可得：，即可得：，則梯形的上底約為22.7mm。 5、凝料體積計算 （1）分流道長度； （2）分流道截面積； （3）凝料體積。 6、分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道表面粗糙度要求不是很低，一般在即可，此處取。另外，脫模斜度一般在之間，這里取脫模斜度為。3.2.4校核剪切速率 1、確定注射時間：查參【1】表4-8，可?。?2、計算分流道體積流量：； 3、由參【1】式4-20可得剪切速率 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的

19、最佳剪切速率之間，所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。3.3 澆口的設計 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側澆口。其截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設在分型面上，從型腔的邊緣進料。3.3.1、側澆口尺寸的確定 1、計算側澆口深度 根據(jù)參【1】表4-10可得，側澆口的深度h計算公式為： 式中，t是塑件厚度，這里t=4mm；n是塑料成型系數(shù)，對于abs，其成型系數(shù)n=0.7。 在工廠進行設計時，澆口深度常常先取小值，以便今后在試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據(jù)參【1】表4-9中推薦的abs澆口厚度為，故此處

20、澆口深度h取1.3mm。 2、計算澆口的寬度 根據(jù)參【1】表4-10，可得側澆口的寬度b計算公式為： 式中，n是塑料成型系數(shù)，對于abs，其成型系數(shù)n=.07；a是凹模的內(nèi)表面積（約等于塑料外表面積）。3.3.2、側澆口剪切速率的校核 1、計算澆口的當量直徑 由面積相等可得，由此可得矩形澆口的當量半徑。 2、校核澆口的剪切速率 （1）確定注射時間：查參【1】表4-8，可??； （2）計算澆口的體積流量： (3)計算澆口的剪切速率 由參【1】式4-20可得：，則 該矩形澆口的剪切速率處于澆口分流道的最佳剪切速率之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體

21、積、主流道體積、分流道體積（澆口的體積太小可以忽略不計）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 1、計算主流道的體積流量 2、計算主流道的剪切速率 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。3.5 冷料穴的設計與計算 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入熔體型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設計僅有主流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭型拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。第四章 成型零件的結構設計及計算4.1 成型零件

22、的結構設計4.1.1、凹模的結構設計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲嵌式四種形式。根據(jù)對塑件的結構分析，本設計采用整體式凹模，如圖4-1所示。 圖4-14.1.2、凸模的結構設計 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件的結構分析可知，因塑件包緊力較大，故設在動模部分，如圖4-2所示。 圖4-24.2 成型零件鋼材的選用 根據(jù)對成型零件的綜合分析，該塑件的成型零件需具有足夠的耐磨性和良好的抗疲勞性能，又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以凹模材料選用40cr。對于大型芯而言，由于開模時與塑件磨損嚴重，因此

23、選用合金工具鋼cr12mov。4.3 成型零件工作尺寸的計算 采用參【1】表4-15中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照精度mt5查表得出的公差計算。4.3.1、凹模徑向尺寸的計算 塑件外部徑向部分尺寸的轉換：，相應的塑件制造公差。 式中，是塑件的平均收縮率，查參【1】表1-2可得abs得收縮率為，其平均收縮率；是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在之間，此處取；是塑件上相應尺寸的按相應精度查的公差（下同）；是塑件上相應的尺寸制造公差，對于小中型塑件?。ㄏ峦?。4.3.2、凹模深度尺寸的計算 塑件高度方向尺寸的轉換：塑件高度的最大尺寸，相應的。 式中是系數(shù)，查參【1】表4-15可知

24、一般在4.3.3、型芯徑向尺寸的計算定模型芯徑向尺寸的計算 塑件外部徑向部分尺寸的轉換：； 動模型芯徑向尺寸的計算 式中是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在4.3.4、型芯高度尺寸的計算 1、成型塑件內(nèi)腔大截面型芯高度 塑件尺寸轉換： 式中是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在 2、成型塑件小截面型芯高度 塑件尺寸轉換： 式中是系數(shù)，查參【1】表4-15可知一般在4.3.5、成型孔間距的計算 塑件型芯及凹模的成型尺寸的標注如圖4-3 圖4-34.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算4.1.1、凹模側壁厚度的計算 凹模側壁厚度與型腔內(nèi)壓強及凹模深度有關，根據(jù)型腔的布置來確定。第五章 模架的確定

25、5.1 各模板尺寸的確定 1、定模型腔板尺寸 塑件的高度為35mm，凹模深度為30mm，又考慮到模板上還要開設水道，還需留出足夠的距離，故該板厚取40mm。 2、型芯固定板尺寸 按模架標準，板厚取32mm。 3、墊塊尺寸 根據(jù)墊塊=推出行程+推件桿推送長度+推件桿固定板厚度+（）mm =35+12.5+16+（）mm=mm，初步選定為80mm。 經(jīng)過上述尺寸的計算，模架面板尺寸為200mm315mm，模架結構形式為型的標準模架。其外形尺寸：寬長高=200mm315mm240mm。如圖5-1所示。 圖5-15.2 模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機的參數(shù)來校核模具設計的尺寸： 1、模具平面尺寸355

26、mm500mm515mm515mm，校核合格； 2、模具高度尺寸408mm，315mm408mm450mm，校核合格。第六章 冷卻系統(tǒng)的設計6.1 冷卻介質(zhì) abs屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別是200和，所以模具溫度初步選定為50，用常溫水對模具進行冷卻。6.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算6.2.1、單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量w 1、塑料制品的體積 2、塑料制品的質(zhì)量 3、塑件壁厚為4mm，查參【1】表4-34得。注射時間為2.5s，脫模時間為7.5s，則注射周期。由此得每小時注射次數(shù) 4、單位時間內(nèi)注射入模具中的速率熔體總質(zhì)量： 6.2.2、其他相關參數(shù)計算 1、單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量：查參【1】表4-35直接可知abs的單位熱量的值范圍在之間，故可取 2、計算冷卻水的體積流量 設冷卻