聚合物充模取向形態(tài)測試試樣注塑模具CAD設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：塑料成型工藝與模具設(shè)計題 目：聚合物充模取向形態(tài)測試試樣注塑模具CAD設(shè)計學院/系所：機電學院 材料加工系專 業(yè)：材料成形與控制工程班 級：學 號：學生姓名：起訖日期：指導老師：審核日期：- 17 - 目錄目錄 .1課程設(shè)計要求 第一章 塑件成型工藝分析1.1塑件分析21.2塑件的材料特征21.3注塑機的選用21.4模架的選用21.5模架周界尺寸選擇3第二章 模具型腔的有關(guān)計算.3第三章 注塑機參數(shù)校核.43.1最大注塑量校核3.2鎖模率校核3.3模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核3.4模具閉合高度校核3.5開模行程校核.8第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計.84.1制品成型面位置及分

2、型面的選擇4.2模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局4.3主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計4.4分流道的形狀及尺寸4.5導向機構(gòu)的設(shè)計4.6推出機構(gòu)的設(shè)計4.7拉料桿的形式選擇課設(shè)小結(jié). .16主要參考資料. .18第一章 塑件成型工藝分析1.1塑件分析 圖一尺寸如上圖所示：技術(shù)要求：（1） 材料為pc（2） 小批量式樣（3） 不允許有裂紋和變形缺陷（4） 壁厚公差I(lǐng)T3級，其余IT6級（5） 未注圓角半徑R2R3（6） 聚合物充模取向要好，構(gòu)件性能均勻，一致。1.2 塑件的材料特征 材料為PC(聚碳酸酯)，它是一種無味，無臭，無毒，幾乎無色或呈輕微淡黃色，加點藍色后，得到無色透明的塑件。可見光的

3、透光率可達75%80%，接近聚甲基丙烯酸甲酯。吸水率低，在很寬的溫度范圍內(nèi)保持良好的尺寸穩(wěn)定性。成型收縮率小而均勻，適合制作高精度塑件。聚碳酸酯是少有的集剛、韌性于一體的材料。沖擊強度極佳，在熱塑性材料中是最優(yōu)良的，接近酚醛塑料盒聚酯玻璃鋼。聚碳酸酯有很高的抗拉、抗彎、抗壓強度。耐磨，抗蠕變性能好，延伸率比尼龍小，有很高的彈性模量。聚碳酸酯具有良好的電性能，具有良好的耐熱性和耐寒性。密度：1.181.22 g/cm3 線膨脹率：3.8×10-5 cm/°C 熱變形溫度：135°C 低溫-45°C1.3 注射機的選用 根據(jù)m=pv, 算出板料的體積v=14

4、0×60×2=16800（mm3）,密度按照1.20g/cm3來計算，得出質(zhì)量為20.16g，模具為一模量腔，根據(jù)澆道的設(shè)計尺寸，可以確定澆注體積33.6cm3.查附錄表表可以選出注射機為XS-Z-60臥式注射機，其性能參數(shù)如下：額定注射量： 60cm³ 注射壓力： 130MPa 合模力： 50t 最大成型面積： 130cm² 模板行程： 180mm 模具最大高度： 200mm 模具最小高度： 70mm 拉桿間距： 190×300mm 噴嘴半徑： 2mm 噴嘴圓弧半徑： 12mm1.4 模架的選用我國目前標準化注射模零件的國家標準有12個；另外

5、還制訂了塑料注射模具的標準模架，分中小型模架（GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）兩種。中小型模架標準中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：560，并規(guī)定模架的形式為品種型號，即基本型，A1、A2、A3和A4四個品種。表一 四種模架的組成、功能及用途型號組成、功能及用途A1型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機。A2型動、定模均采用兩塊模板，與推件機構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機，可用于帶有斜導柱側(cè)向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具A3型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的

6、模具，適用于立式和臥式注射機。A4型動、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。 根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A4型模型適用于本次模具的設(shè)計，故選用A4模架。1.5 模架周界尺寸的選擇 中小型模架的周界尺寸參數(shù)、規(guī)格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架規(guī)格。根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為：×，再根據(jù)所選

7、取的模架規(guī)格可通過標準模架。表查。得上、下模板的厚度為，墊板厚度為。第二章 模具型腔的有關(guān)計算 型腔工作尺寸的計算 模具型腔是模具和塑件的接觸處其尺寸的公差直接影響了塑件工作的性能和表面的粗糙度，為此工件的型腔尺寸應(yīng)做到在保證工件的質(zhì)量的前提下有足夠的加工余量。表二 塑件有關(guān)尺寸精度等級參數(shù)基本尺寸/mm精度等級12345678公差數(shù)值/mm-30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566-100.060.080.100.160.200.320.400.6410-140.070.090.120.180.2

8、20.360.440.7214-180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721.0040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.465-850.140.190.260.380.520.761.01.685-1000.160.220.300.440.600.881.

9、21.8100-1200.180.250.340.500.681.01.42.0120-1400.280.380.560.761.11.52.2 LM=Ls+LsScp%-3/4+z LS塑件形狀最大尺寸 Scp%塑件的平均收縮率 塑件的尺寸公差 z 模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/31/6計算時取平均收縮率為0.6%，計算可得工件的LM=140+140×0.6%-3/4×0.38+0.25LM = 寬LM2 =60+60×0.6%-3/4×0.22+0.25 LM2 = 60.195+0.25同理可得HM=Hs+HsScp%-2/3+zHM=2+2*

10、0.6%-2/3*0.08+0.025=1.95+0.5mm第三章 注塑機參數(shù)校核3.1最大注射量校核注射機的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量80%由公式得 所以，選用的注塑機最大注塑量應(yīng) 式中注塑機的最大注塑量：單位 注塑機的體積，單位 該產(chǎn)品：V塑件=36.9 澆注系統(tǒng)體積，單位 該產(chǎn)品：=8.50故 V機 56.75cm³所以 選擇注塑機的注塑量為：60cm³。故：滿足要求 。3.2鎖模力校核 由公式得 > 熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力（7090 Mpa）80 ，選取型腔內(nèi)壓力的平均值為35M

11、pa ，所以，計算得582 KN 。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計算為10752mm2注塑機的額定鎖模力 故 =450KN 所以選定的注塑機為：500KN 滿足條件3.3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核即 模具長x寬拉桿間距 模具的長寬為168×64注塑機拉桿間距190×3003.4 模具閉合高度校核 模具實際厚度H模=84mm 注塑機最小閉合厚度H最小=70mm即 H模H最小 故滿足要求3.5 開模行程校核我們所選的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式： > 因為 H1推出距離 單位H2包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位S機注射機最

12、大開模行程故 滿足要求第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 制品成型位置及分型面的選擇選擇分型面時的考慮方向：1 塑件開模后留在動模上2 分型面的痕跡不影響塑件的外觀3 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排4 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上5 使塑件易于脫模根據(jù)以上的分型面選擇的原則：本塑件的分型面選擇在塑件的最下面，這樣有利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整體將在脫模后留在動模側(cè)，而對于推桿的設(shè)計，本次將采用推桿。4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局圖二 圖三與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點。

13、但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔應(yīng)收更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等要求來考慮。根據(jù)注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n，即式中 F注射機額定鎖模力（N） p型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） 、分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數(shù)原則上部超過4個，生產(chǎn)中如果交貨允許，根據(jù)上述公式估算，采用一模兩腔。因為一模二腔，所以塑件的尺寸為豎直方向，取得標準模架的周界尺寸為400*350mm澆注系統(tǒng)設(shè)計及流道的布

14、局：澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻，迅速地輸入型腔，使型腔內(nèi)氣體及時排出，并且將注射壓力傳遞到型腔的各個部分，從而得到組織緊密的制品。4.3 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計圖 四 主流道設(shè)在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機噴噴嘴在同一軸線上，其為一圓錐孔，其小頭正對注射機的噴嘴。因噴嘴外形為球面，所以主流道小頭孔端的外形應(yīng)為一凹球面。為了配合緊密，防止溢料，凹球面的半徑應(yīng)比噴嘴的球面半徑略大 。主流道襯套的材料常用T8A、T10A制造，熱處理后硬度為5055HRC。主流道襯套與定模板采用H7/m6的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用H9/m9的過渡配合。由于受型腔或分流道的反壓力

15、作用，主流道襯套會產(chǎn)生軸向定位移動，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。主流道設(shè)計應(yīng)注意的問題： （1） 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形 。 錐角 粗糙度與噴嘴對接處設(shè)計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑。 （2） 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設(shè)計成可拆卸的襯套，以便選 用優(yōu)質(zhì)材料單獨加工和熱處理。 （3） 襯套大端高出定模端面，并與注射機定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。 （4） 主流道襯套與塑料接觸面較大時，由于腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設(shè)計定住 。 （5） 直角式注射機中，主流道設(shè)計在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設(shè)計成粗的圓柱形。主流道直徑計算

16、的經(jīng)驗公式： 由公式得： 式中 主澆道大頭直徑 流經(jīng)主澆道的熔體體積 注射量為 60 因熔體材料而異的常數(shù) 表三塑料種類PSPE/PPPAPCPOMCAK值2.5451.52.12.25由此選擇K=1.5，故 4.4分流道的形狀及尺寸圖 五分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u形、半圓形、矩形；分流道的長度應(yīng)盡可能的短，少彎折的減少壓力損失和熱量損失；分流道的表面粗糙度為。表四 分流道截面形狀和特征比較截面形狀特征熱量損失加工性能流動阻力效果圓形小較難小最佳U形較小易較小良矩形大易大不良通過以上截面形狀的對比，顯然圓形截面形狀效果最佳，為此選用U形截面形狀。多腔模中，分流道的排布： 1.平衡式和非

17、平衡式： 平衡式：分流道的形狀尺寸一致。 非平衡式：a、靠近主流道澆口尺寸設(shè)計得大于遠離主流道的澆口尺寸。 b、分流道不能太細長，太細長，溫度，壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以充滿。 c、一般需要多次修復，調(diào)理達到平衡。 d、即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同，制品出來的尺寸和性能有差別，對要求高的制品不宜采用。 e、非平衡式分布，分流道長度短 。 f、如果分流道較長，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料穴，使冷料不致于進入型腔。 g、分流道和型腔布置時，要使用塑件投影面積總重心與注塑機鎖模力的作用線重合。U形分流的側(cè)面斜角常取5o10o，此取斜角為6o 。分流道截面形狀采用U

18、形且平衡分布，因為圓形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進料，從而保證塑件質(zhì)量。4.5導向機構(gòu)的設(shè)計當動定模合攏后就構(gòu)成了型腔，為了保證動定模合攏時的導向機構(gòu)合模導向機構(gòu)。合模導向機構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時，都有一個唯一的準確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導向作用，引導動定模正確閉合，避免凸模式型芯先進入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承受單向側(cè)壓力。導向機構(gòu)主要由導柱和導套組成。4.6 推出機構(gòu)的設(shè)計塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一個將塑件從模腔中推出的動作，模具上完成這一動作機構(gòu)稱為脫模推出

19、機構(gòu)。推出機構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動作的導向及和模時推遲推出零件復位的零件。推出機構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)力求簡單，動作可靠，不發(fā)生誤動作，和模時要正確復位。推板結(jié)構(gòu)的設(shè)計：推板一般適用于塑料制品比較高，難于脫模的塑料注射模具。推扳與凸模接觸部分應(yīng)設(shè)有一定的斜度，一般為，這樣可減少推板與凸模壁的摩檫.推管結(jié)構(gòu)設(shè)計:根據(jù)該塑件的特性,推管須和其它推出元件聯(lián)合使用.才能夠合理的推出.使用推管的優(yōu)點是推出動作均勻、

20、可靠、塑料制品上不留明顯痕跡。對于大塑件而言，因為其內(nèi)型腔有兩個圓孔，所以使用一般的推桿推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)等滿足不了塑件脫模的要求，為此大塑件的脫模方式采用側(cè)陷槽脫出機構(gòu)，側(cè)陷槽是指塑件在非開模方向上的凸出或凹進部位，這些部位在脫模時必須采用特殊的方法，推出側(cè)凹陷機構(gòu)分為用成形嵌件推出，用內(nèi)傾滑塊脫出，用內(nèi)斜銷及滑塊脫出等多中方式。根據(jù)本模具的成型特點考慮，采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，采用六根推桿

21、推出。 復位零件的確定為了使推出元件合模后能回到原來的位置，在設(shè)計時應(yīng)考慮推出機構(gòu)的復位，推出 機構(gòu)中常用的復位零件有復位桿和彈簧，對于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮，選用復位桿推出機構(gòu)。4.7拉料桿的形式選擇拉料桿可分為球形拉料桿、z形拉料桿和薄片式拉料桿，根據(jù)對各種拉料桿的對比分析和對本模具成型特點考慮用z形拉料桿。圖（七） z形拉料桿尺寸及形狀圖拉料桿的材料為T8，進行熱處理時頭部硬度為HRC5055,配合部分粗糙Ra0.8um。課程設(shè)計心得 經(jīng)過這幾天對注塑模的設(shè)計，在翻閱資料的過程之中對注塑模有了更加直觀的認識，從塑件的分析，根據(jù)材料和塑件尺寸以及塑件的要求，完成了模具的設(shè)計，讓自己對注塑模有了一個更加全新的認識，也豐富了自己的知識。課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛