實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)塑料外殼注塑模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課題名稱：注塑模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在學(xué)院：汽車工程學(xué)院專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造班 級(jí)： 模具3121摘 要根據(jù)塑件制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模二件，側(cè)澆口進(jìn)料，設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，cad二維裝配圖及ug三維圖，選擇模具合理的加工方法。附上說(shuō)明書(shū)，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；cad二維圖；澆口；冷卻系統(tǒng)目錄1. 塑件分析和工藝參數(shù)的設(shè)定211 塑件圖212 塑件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)213 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)21.3.1 p

2、p塑料的材料特性21.3.2 pp塑料的成型特性31.3.3 pp塑料的注射成型工藝參數(shù)31.4 塑料外殼的參數(shù)31.4.1 塑件的質(zhì)量和體積31.4.2 塑件的投影面積42. 注射機(jī)的選擇52.1 選用注射機(jī)的方法和原則52.2 注射機(jī)的選用52.3 注射機(jī)參數(shù)的校核52.3.1 最大注射量的校核52.3.2 注射壓力的校核62.3.3 鎖模力的校核62.3.4 最大注射成型面積的校核63. 塑料注射模具設(shè)計(jì)73.1 型腔的數(shù)目和分布73.1.1 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)73.1.2 按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)73.1.3 按制品的精度要求確定型腔數(shù)73.1.4 按經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)

3、83.2 分型面的選擇83.3 型芯和型腔93.3.1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.3.2型腔和型芯尺寸的確定93.4 整體式圓形型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算103.4.1 側(cè)壁厚度的計(jì)算103.4.2 底板厚度的計(jì)算103.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)113.5.1 主流道的設(shè)計(jì)113.5.2 定位環(huán)的設(shè)計(jì)123.5.3 分流道的設(shè)計(jì)123.5.4 分流道的分布123.5.5 拉料桿的設(shè)計(jì)133.5.6 澆口的選擇133.5.7 冷料井的設(shè)計(jì)133.5.8 塑件在模具中的位置133.6 注射機(jī)最大開(kāi)模行程的校核133.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)133.7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)133.7.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)143.8 推出機(jī)構(gòu)

4、的設(shè)計(jì)153.8.1 推桿的設(shè)計(jì)153.8.2 復(fù)位桿的設(shè)計(jì)153.8.3 推板導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)163.8.4 推板導(dǎo)套的設(shè)計(jì)163.8.5 推板的設(shè)計(jì)163.8.6 推桿固定板的設(shè)計(jì)163.8.7 固定螺釘?shù)倪x用173.8.8 支承釘?shù)倪x用173.9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算173.10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)183.11 機(jī)架的選用183.11.1 標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)的選擇183.11.2 模架長(zhǎng)度和寬度的確定183.11.3 確定模架的厚度193.11.4 動(dòng)定模板和座板的設(shè)計(jì)194. 模具的動(dòng)作原理21參考文獻(xiàn)231. 塑件分析和工藝參數(shù)的設(shè)定11 塑件圖塑件外殼示意圖，如圖1.1所示。圖1.1 塑件示意

5、圖12 塑件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)塑件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：此塑料外殼的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小，中空、無(wú)底，屬薄壁殼體塑件，其頂端部分設(shè)有外螺紋。為提高生產(chǎn)率，可采用多型腔。制品精度為一般精度，公差等級(jí)為mt3。13 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)1.3.1 pp塑料的材料特性pp是一種半結(jié)晶性材料，具有特別高的抗疲勞抗彎曲強(qiáng)度。它比pe要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。由于均聚物型的pp溫度高于0以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的pp材料是加入乙烯的無(wú)規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段式共聚物。共聚物型的pp材料有較低的熱扭曲溫度（100）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。pp的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大

6、。pp的維卡軟化溫度為150。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。pp不存在環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。均聚物型和共聚物型的pp材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對(duì)芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒(méi)有抵抗力。pp也不象pe那樣在高溫下仍具有抗氧化性。1.3.2 pp塑料的成型特性(1)pp塑料吸水率（）：，吸濕性較弱。成型前允許的含水量：，如果儲(chǔ)存適當(dāng)則不需要干燥處理。(2)pp塑料收縮率較大，為，為了使制品具有較好的尺寸穩(wěn)定性，在成型過(guò)程中，可適當(dāng)增加冷卻時(shí)間。 1.3.3 pp塑料的注射成型工藝參數(shù)pp塑料的注射成型工藝參數(shù)如表1.1所示：表1.1

7、 pp塑料的注射成型工藝參數(shù)參數(shù)取值范圍選取數(shù)值密度（）0.91計(jì)算收縮率（%）1.5預(yù)熱溫度/時(shí)間/h902料筒溫度/后段中段前段170190210噴嘴溫度模具溫度85注射壓力/mpa85成型時(shí)間/s注射時(shí)間保壓時(shí)間冷卻時(shí)間總周期403801231.4 塑料外殼的參數(shù)1.4.1 塑件的質(zhì)量和體積塑件體積：已知pp的密度為，故塑件質(zhì)量：取。1.4.2 塑件的投影面積塑件成型的投影面積：2. 注射機(jī)的選擇2.1 選用注射機(jī)的方法和原則選用的方法和原則：（1）使用現(xiàn)有設(shè)備；（2）根據(jù)每次成型件數(shù)應(yīng)滿足最大注射量、鎖模力、經(jīng)濟(jì)性等要求選擇合適的注射機(jī)。2.2 注射機(jī)的選用根據(jù)塑件的大小和實(shí)際中常用的

8、注射機(jī)，選用型注射機(jī)。型注射機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表2.1所示：表2.1 型注射機(jī)的主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值額定注射量：注射壓力鎖模力最大開(kāi)模厚度最大開(kāi)模行程最小模具厚度噴嘴球半徑噴嘴口孔徑拉桿內(nèi)間距螺桿（柱塞）直徑2.3 注射機(jī)參數(shù)的校核當(dāng)最大注射量的校核、注射壓力的校核、鎖模力的校核、最大注射成型面積的校核這四方面都滿足要求時(shí)，才能確定注射機(jī)選用的合適。2.3.1 最大注射量的校核注射機(jī)的額定注射量為：。塑件體積：，每次成型2個(gè)塑件。假設(shè)澆道凝料為，實(shí)際注射量：故最大注射量滿足要求。2.3.2 注射壓力的校核pp的注射壓力為：，取。型注射機(jī)的注射壓力為，故注射機(jī)的注射壓力滿足要求。2.3.3 鎖模力的校核

9、注射機(jī)的鎖模力為。塑料的注射壓力為，取。單個(gè)塑件在分型面上的投影面積為，澆道凝料為，注射時(shí)模具的膨脹力：鎖模力滿足要求。2.3.4 最大注射成型面積的校核型注射機(jī)的最大注射成型面積為。單個(gè)塑件在分型面上的投影面積為，澆道凝料為，注射時(shí)模具的成型面積：最大注射成型面積滿足要求。3. 塑料注射模具設(shè)計(jì)3.1 型腔的數(shù)目和分布確定型腔數(shù)目時(shí)要考慮的因素：（1）滿足注射機(jī)的最大注射量；（2）鎖模力；（3）塑件精度；（4）經(jīng)濟(jì)性。3.1.1 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù) (式3.1)型腔數(shù)量注射機(jī)最大注射量（或g），取澆注系統(tǒng)凝料量（或g），假設(shè)澆道凝料為單個(gè)制品的容積或質(zhì)量（或g），單個(gè)塑件為。3.

10、1.2 按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù) (式3.2)型腔數(shù)量注射機(jī)的額定鎖模力（），查手冊(cè)為單位投影面積需用的鎖模力，可近似取熔體對(duì)型腔的平均壓力（），取澆注系統(tǒng)和飛邊在模具水平分型面上的投影面積（），取單個(gè)塑件在模具水平分型面上的投影面積（），由計(jì)算得3.1.3 按制品的精度要求確定型腔數(shù)成型高精度制品時(shí)，型腔數(shù)不宜過(guò)多，通常推薦不超過(guò)4腔，因?yàn)槎嗲浑y于使各腔的成型條件均勻一致。 (式3.3)型腔數(shù)量塑件基本尺寸（）塑件的尺寸公差（），為雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注單腔模注射時(shí)塑件可能產(chǎn)生的尺寸誤差的百分比3.1.4 按經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)原材料費(fèi)用，僅考

11、兩年模具費(fèi)和成型加工費(fèi)。 (式3.4)型腔數(shù)量制品總件數(shù)每小時(shí)注射成型加工費(fèi)（元/h）成型周期（）型腔數(shù)目的確定：由于塑件的形狀簡(jiǎn)單，重量較輕，且生產(chǎn)批量大，所以應(yīng)使用多型腔模具。綜合分析本設(shè)計(jì)采用一模二腔、平衡布置。這樣模具的尺寸較小，生產(chǎn)率高，塑件質(zhì)量可靠，成本較低。3.2 分型面的選擇塑件的分型面應(yīng)位于截面尺寸最大的部位，故本實(shí)例中塑件的分型面的選擇如圖3.1所示。圖3.1 分型面的選取3.3 型芯和型腔3.3.1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定型芯和型腔的結(jié)構(gòu)形式：型芯和型腔可分別有整體式和組合式兩種形式。由于塑件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，型腔加工容易，所以選用整體式型腔和組合式型芯，可通過(guò)數(shù)控機(jī)床、加工

12、中心加工而成。（1）型腔示意圖如圖3.2所示：圖3.2 型腔示意圖（2)型芯可采用組合式結(jié)構(gòu)（軸肩+底板）型芯示意圖如圖3.3所示：圖3.3 型芯示意圖3.3.2 型腔和型芯尺寸的確定pp的收縮率在，取。pp塑件的精度一般為3級(jí)，模具最大磨損量取塑件公差的；由于塑件的尺寸較小，模具制造公差約占塑件總公差的左右，取。型腔和型芯的尺寸計(jì)算見(jiàn)表3.1：表3.1 型腔和型芯的尺寸計(jì)算類別塑件尺寸計(jì)算公式型腔成型尺寸型腔的計(jì)算型芯的計(jì)算3.4 整體式圓形型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算3.4.1 側(cè)壁厚度的計(jì)算自由膨脹分界點(diǎn)的高度為： (式3.5)由于型腔深度為，側(cè)壁厚度按組合式圓形型腔作剛度、強(qiáng)度計(jì)算。壁厚：

13、 (式3.6)其中計(jì)算得。3.4.2 底板厚度的計(jì)算最大變形發(fā)生在圓板中心。按照剛度條件，底板厚度： (式3.7)按照強(qiáng)度條件，底板厚度： (式3.8)其中計(jì)算得：，。綜上所述，取側(cè)壁厚度為，底板厚度為。3.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。3.5.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道徑向尺寸的小端應(yīng)大于噴嘴口孔徑，取主流道徑向尺寸的小端為。主流道選用圓錐形，錐角取為，。凹球半徑r應(yīng)比噴嘴球半徑大，取凹球半徑。進(jìn)料口直徑取，出料口直徑，澆口套外徑取。主流道設(shè)計(jì)圖如圖3.4所示：圖3.4 主流道設(shè)計(jì)圖3.5.2 定位環(huán)的設(shè)計(jì)定位環(huán)外徑與注射機(jī)定位孔采用間隙配合。定位環(huán)的外徑取，厚度

14、取。定位環(huán)的設(shè)計(jì)圖如圖3.5所示：圖3.5 定位環(huán)設(shè)計(jì)圖3.5.3 分流道的設(shè)計(jì)分流道的截面形狀選用梯形，既節(jié)省加工費(fèi)用，又使熱量損失和阻力損失較小。分流道設(shè)計(jì)圖如圖3.6所示：圖3.6 分流道設(shè)計(jì)圖3.5.4 分流道的分布采用平衡式對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)，示意圖如圖3.7所示：圖4.7 分流道分布圖3.5.5 拉料桿的設(shè)計(jì)澆口套出料口直徑取，拉料桿直徑也取為。桿上部選用z字形結(jié)構(gòu)。3.5.6 澆口的選擇選擇標(biāo)準(zhǔn)側(cè)澆口，形狀為矩形。?。簜?cè)澆口寬度，深度為，長(zhǎng)度。3.5.7 冷料井的設(shè)計(jì)選擇冷料井底部帶推料桿的冷料井。在冷料井底部有一根與冷料井圓孔成功配合的拉料桿，拉料桿的根部固定在推出版上，在推出制件時(shí)

15、，冷料也一同將推出，取產(chǎn)品時(shí)向拉料鉤的側(cè)向稍許移動(dòng)，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。3.5.8 塑件在模具中的位置塑件在模具中的位置見(jiàn)圖3.8所示：圖3.8 塑件在模具中的位置示意圖3.6 注射機(jī)最大開(kāi)模行程的校核對(duì)于雙分型面注塑模，取，。 （式3.9)故注射機(jī)滿足最大開(kāi)模行程。3.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常導(dǎo)柱設(shè)在主型芯周圍，故考慮將導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，將導(dǎo)套設(shè)在定模一側(cè)。3.7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱位置的布置采用三根直徑相同的導(dǎo)柱不對(duì)稱布置，這樣能夠保證模具的動(dòng)模板只能按一個(gè)方向合模，防止在裝配或合模時(shí)因方位搞錯(cuò)而使型腔損壞。如圖3.9所示。圖3.9 導(dǎo)柱位置的布置選用階梯型導(dǎo)柱，導(dǎo)向部分

16、直徑50mm,高度93mm,倒角高度17mm。材料選用碳素工具鋼t8a,淬火處理，表面粗糙度ra0.8。導(dǎo)柱示意圖如圖4.10所示。圖3.10 導(dǎo)柱示意圖3.7.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)選用臺(tái)肩型導(dǎo)套，導(dǎo)向部分直徑63mm,高度80mm,壁厚3mm,臺(tái)肩高度8mm。材料選用碳素工具鋼t8a,淬火處理，表面粗糙度ra0.8。導(dǎo)套示意圖如圖3.11所示。圖3.11 導(dǎo)套示意圖3.8 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于塑件形狀簡(jiǎn)單且為圓柱形外殼，所以采用普通推出機(jī)構(gòu)中的推桿推出方式。每個(gè)制件用四根頂桿頂出，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出可靠。 組成注射模的推桿推出機(jī)構(gòu)的零件有：推桿、復(fù)位桿、推板導(dǎo)柱、推板導(dǎo)套、推板、推桿固定板、固定螺釘、

17、支承釘。3.8.1 推桿的設(shè)計(jì)推桿的直徑選6mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度由模板厚度和塑件的推出距離決定，取105mm。如圖3.12所示：圖4.12 推桿示意圖推桿材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號(hào)鋼，淬火處理，低溫回火，hrc45-50,表面粗糙度ra1.6，與型芯的配合為間隙配合h8/g7。3.8.2 復(fù)位桿的設(shè)計(jì)復(fù)位桿的直徑選8mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度由模板厚度和塑件的推出距離決定，取105mm。推桿材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號(hào)鋼，淬火處理，低溫回火，,表面粗糙度ra1.6，與動(dòng)模板的配合為間隙配合h8/f8。如圖3.13所示：圖3.13 復(fù)位桿示意圖3.8.3 推板導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)材料選擇：碳素工具

18、鋼t8a。熱處理為淬火處理硬度。推板導(dǎo)柱的尺寸如圖3.14所示：圖3.14推板導(dǎo)柱示意圖3.8.4 推板導(dǎo)套的設(shè)計(jì)材料選用碳素工具鋼t8a。淬火處理后。推板導(dǎo)套的尺寸如圖3.15所示：圖3.15 推板導(dǎo)套示意圖3.8.5 推板的設(shè)計(jì)推板的長(zhǎng)、寬、厚分別為230、180、15mm。材料采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼a3。3.8.6 推桿固定板的設(shè)計(jì)推桿固定板的長(zhǎng)、寬、厚與推板相同，分別為230、180、15mm。材料采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼a3。3.8.7 固定螺釘?shù)倪x用選用m6內(nèi)六角螺釘，長(zhǎng)度為20mm。3.8.8 支承釘?shù)倪x用支承釘工作部分的直徑為20mm,高度為10mm。下面直徑12mm，材料選用45號(hào)鋼，

19、調(diào)質(zhì)處理。3.9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)定模具平均工作溫度為55，用常溫20的水作為模具冷卻介質(zhì)，出口溫度為30，產(chǎn)量為（初算每1套，一模兩腔）1.459kg/h。冷卻水的體積流量 （式3.10）其中查詢冷卻水流速與管道直徑的關(guān)系表可知：表中冷卻水體積流量，對(duì)應(yīng)的最低流速、冷卻管道直徑由于遠(yuǎn)小于，可推得所需水管直徑非常小。由上述計(jì)算可知：因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。3.10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于此塑料外殼的尺寸不大，且不采用特殊的高速注

20、射，可利用分型面排氣或利用推桿與孔、推板與孔、脫模板與型芯、活動(dòng)型芯與孔的配合間隙排氣，故不必再增設(shè)專用的排氣槽。3.11 機(jī)架的選用選用標(biāo)準(zhǔn)模架應(yīng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：1)選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)2)確定模架的長(zhǎng)度和寬度3)確定模架的厚度，并使之與注射機(jī)要求的最大、最小模具厚度適應(yīng)4)設(shè)計(jì)動(dòng)定模板和座板3.11.1 標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)的選擇中小型模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有四種基本型的結(jié)構(gòu)。因?yàn)椴捎谜w式型腔和組合式型芯，所以選用a2型標(biāo)準(zhǔn)模架。如圖3.16所示：圖3.16 a2型標(biāo)準(zhǔn)模架3.11.2 模架長(zhǎng)度和寬度的確定模架主要尺寸確定的原則：模架的長(zhǎng)、寬取決于型腔、型芯、導(dǎo)柱及 推出機(jī)構(gòu)的位置，以各零件不干涉為原則。確定模架

21、的長(zhǎng)度和寬度，應(yīng)以設(shè)計(jì)動(dòng)模板為基準(zhǔn)。 模具的長(zhǎng)度為座板的長(zhǎng)度，在動(dòng)模板長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上兩側(cè)各加上壓板空間尺寸20mm。即：260+40=300mm。模具寬度與動(dòng)模板一致（200mm）。3.11.3 確定模架的厚度確定模架的厚度，并使之與注射機(jī)要求的最大、最小模具厚度適應(yīng)。如圖3.17所示：圖3.17 確定模架的尺寸型注射機(jī)要求：最小模具厚度：最大模具厚度模具厚度確定為 故模具厚度滿足注射機(jī)要求。3.11.4 動(dòng)定模板和座板的設(shè)計(jì)（1）動(dòng)模板的設(shè)計(jì)：動(dòng)模座板設(shè)計(jì)尺寸為：300 × 200 × 30 mm。 材料為a3鋼。（2）動(dòng)模墊板的設(shè)計(jì)：動(dòng)模墊板設(shè)計(jì)尺寸為：300 × 200×30mm。 材料為a3鋼。（3）動(dòng)模墊塊的設(shè)計(jì)：動(dòng)模墊塊設(shè)計(jì)尺寸為：200 x 30 x 70 mm。材料為a3鋼。（4）動(dòng)模座板的設(shè)計(jì)：動(dòng)模座板設(shè)計(jì)尺寸為：340 x 200 x 25 mm。