課程設計說明書蓋塞塑料膜

1、課 程 設 計 說 明 書設計題目 蓋塞塑料模 課程名稱 模具設計 學 院 材料科學與工程學院 專業(yè)年級 高分子材料與工程2009級(1)班 學 生 2011年12月20日1 設計參數(shù) 設計參數(shù)如圖1所示：圖1 塑件設計基本參數(shù)塑件名稱材料生產(chǎn)批量蓋塞PS80萬件2 塑件的結構工藝性分析2.1 塑件成型特性、本次設計采用的材料聚苯乙烯（PS）。PS是一種無色、透明、有光澤、無毒無味，密度為/cm的材料。是目前產(chǎn)量最大，應用最廣的工程塑料。具有良好的化學穩(wěn)定性，能耐堿、硫酸、磷酸、10%30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機酸，但不耐硝酸受及氧化劑的作用，對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗

2、腐蝕能力。它的耐熱性低，只能在不高的溫度下使用，熱變形溫度為6596，質(zhì)地硬而脆，塑件由于內(nèi)應力而開裂。聚苯乙烯的透明性很好，透光率很高，光學性能僅次于有機玻璃。它的著色能力優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。 聚苯乙烯的成型特性2.2 塑件的結構工藝性分析塑件的尺寸精度分析該塑件需標注公差的尺寸有45屬于一般精度要求，其他尺寸均為未標注公差的為自由尺寸，可按MT5查取有關尺寸公差。如表1所列為塑件主要尺寸的公差要求。表1 塑件主要尺寸的公差要求部位塑件標注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸3430247 內(nèi)孔直徑與孔高尺寸22+0.44 05 018 +0.58 06+0.24 0孔間距尺寸10塑件的表面質(zhì)量

3、分析m。塑件的結構工藝性分析（1）從圖紙上看，該塑件的外形為回轉體，頂面上還均勻分布著4個一樣的小圓孔，該處設計脫模容易，可直接將四個小型芯設于定模上，圓角過渡且無尖角存在，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求；（2）由于該塑件無側孔和內(nèi)凸，所以不用考慮側向分型抽芯裝置；（3）為使塑件順利脫模，在塑件內(nèi)部處增設12的拔模斜度。綜合來看，該塑件結構簡單，無特殊的結構要求和精度要求。在注射成型生產(chǎn)時，只要工藝參數(shù)控制得當，該塑件是比較容易成型的，所以，該塑件可采用注射成型加工。.塑件的生產(chǎn)批量分析塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結構、注射模具材料使用均有重要的影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具壽命問題比較突出，所

4、以可以考慮使用自動化程度較高、結構復雜、精度壽命高的模具；如果是小批量生產(chǎn)，則應盡量采用結構簡單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。因為該塑件的產(chǎn)量要求達80萬件，所以可定該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)。因此，在模具設計中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動化脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。.初選注射機2（1）計算塑件體積和重量：通過計算塑件的體積V=14cm。塑件的質(zhì)量計算查有關手冊取聚苯乙烯的密度為=/cm,所以塑件的質(zhì)量M=V=141.054 g/cm=15g。（2）確定型腔數(shù)量由于塑件的內(nèi)孔有尺寸精度要求，不宜采用太多型腔數(shù)目，而該塑件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，為盡量提高

5、生存率，決定采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。（3）確定注射成型的工藝參數(shù)5根據(jù)該塑件的結構特點和PS的成型性能，查有關資料初步確定該塑件的注射成型工藝參數(shù)，如表2所示。表2 塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預熱和干燥溫度6075成型時間/s注射時間03時間2h保壓時間1540料筒溫度/后段140160冷卻時間1530中段總周期4090前段170190螺桿轉速/（r/min）40RPM噴嘴溫度/160170后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/3265溫度/70注射壓力/MPa6001100時間/h24（4）確定模具溫度及冷卻方式雖然塑件體積

6、、壁厚不大，但該塑件生產(chǎn)類型為大批量，加上聚苯乙烯比熱容大、冷卻速度慢，成型時必須充分冷卻，模具設計時要求有冷卻系統(tǒng)，所以該模具應采用冷卻水強制冷卻，冷卻要均勻，以縮短成型周期，提高生存率。（5）確定成型設備由于塑件采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，因此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為：W=2w+w廢料=215+1550%=。根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑件品種、塑件結構、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設計手冊和現(xiàn)有設備，初選XS-Z-60型柱塞式注射機。記錄下XS-Z-60型柱塞式注射機的主要技術參數(shù)，見下表3所示。表3 XS-Z-60型注射機的主要技術參數(shù)

7、序號主要技術參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值1最大注射量/cm602注射壓力/MPa1223鎖模力/kN5004動、定模模板最大安裝尺寸/（mmmm）3304405最大模具厚度/mm2006最小模具厚度/mm707最大開模行程/mm1808噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm1253分型面及澆注系統(tǒng)的設計3.1 分型面的選擇為保證塑件能順利分型，主分型面應首先考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處。如下圖所示，本方案不但能保證塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也更為容易，而且，還有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等，因此，本方案合適。圖2 分型面的方案3.2 澆注系統(tǒng)的設計1澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、

8、澆口、冷料穴四個部分組成。考慮到塑件的外觀要求較高，以及一模兩腔的布置、PS對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用放便加工修整、凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側澆口，模具采用單分型面結構兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設計如圖3所示： 圖3 澆注系統(tǒng)的設計 主流道和定位圈的設計主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸碰撞，故應設計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設計，如圖3所示。查資料得到XS-Z-60型注射機與噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端球面半徑SRO=12mm，噴嘴孔直徑do=4mm，定位圈直徑為125mm。為保證模具主流

9、道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料主流道與噴嘴的關系為：SR=SRO+(12),d=do+0.5。因此取主流道球面半徑SR=14mm（取標準值），主流道的小端直徑d=。為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為24，計算其大端直徑約為10 mm；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大，取D=25 mm；同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計R2的圓弧過渡；為補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設計得比模板厚度短 mm；澆口套外圓盤軸肩轉角半徑R宜大一些，取R=3 mm，以免淬火開裂和應力集中。主流道的長度L一般控制在60mm之內(nèi)，可取L=57mm。定位圈是安裝模

10、具時做定位用的，查資料得XS-Z-60型柱塞式注射機的定位圈直徑為125 mm，一般定位圈高出定模座板表面510 mm。由于澆口套與定位圈均屬于注射模具的通用件，所以盡量采用推薦尺寸的澆口套和定位圈。 分流道的設計本塑件采用U形斷面的分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關經(jīng)驗表格得PS的分流道推薦直徑為3.510 mm，取8 mm，分流道長度L=26mm，據(jù)此，該模具的分流道設計如圖所示。圖4 分流道的設計 澆口的設計根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如圖所示的側澆口。從塑件的底側中部進料，去除凝料時不會在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件

11、的外觀。 冷料穴的設計采用帶Z形頭拉料桿的冷料穴，如圖5所示，將其設置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側，稍做側向移動便可取出凝料的作用。圖5 帶Z形頭拉料桿的冷料穴該塑件結構簡單又是采用一模兩腔的形式，故采用分型面排氣，如圖6所示。圖6 排氣系統(tǒng)的設計4 模具設計方案論證4.1 型腔布置4對于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結構緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。本模具采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側。4.2 成型零件的結構確定成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑

12、件的質(zhì)量。該塑件的材料為PS工程材料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性，應選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應進行熱處理一使其具備5055HRC的硬度。型腔設計采用整體嵌入式凹模，放在定模板一側，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮。型芯設計型芯結構設計也應用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內(nèi)壁的大型芯裝在動模板上，成型45孔的小型芯裝在定模板上，方便型芯的制作安裝、塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布。4.3 導向定位機構設計由于塑件基本對稱且無單向側壓力，所以采用直導柱導向便可滿足合模導向及閉模后的定位

13、。導柱要比主型芯高出68 mm。4.4 推出機構設計根據(jù)蓋塞的形狀特點，其塑件里有45孔，所以不適用推桿推出，可采用推件板推出或推管推出。其中推件板推出結構可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡，所以采用推管推出機構。5 主要零部件的設計計算5.1 成型零件的成型尺寸6該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查資料書得PS的收縮率為0.5%0.6%，故平均收縮率Scp=（0.5+0.6）%/2=0.55%，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取z =/3，成型零件尺寸計算見下表4

14、。表4 成型零件尺寸計算類別模具零件名稱塑件尺寸計算公式工作尺寸型腔計算型腔的徑向尺寸3000LM =（1+Scp）Lz-*3/4+z00+0.1734-0.5600+0.19型腔的軸向尺寸24-0.640HM =（1+Scp）Hz-*2/30 +z 0+0.217-003型芯計算型芯的徑向尺寸220LM=（1+Scp）lz+*3/4-z0-050-0型芯的軸向尺寸180+0.58HM=（1+Scp）hz+*2/30 -z-060-0孔間距計算孔間距10CM=（1+Scp）C（/2）5.2 模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是

15、整體嵌入式，因此采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，依據(jù)直徑34mm查參考手冊得該型腔側壁厚厚度S為20mm和型腔底板厚度T為10mm。5.3 推出機構的設計采用推管推出機構，由于該塑件的脫模力不是太大，推管的布置空間足夠，所以無須用繁瑣的計算方法確定推管的尺寸大小，可以根據(jù)經(jīng)驗選取d=4 mm的國際推管，注意保證推出距離略大于型芯的突出長度23mm，即推出距離大于18 mm，故而取22mm。5.4 標準模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布置、側澆口一次分型結構、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項因素，估算型腔模板的概略尺寸，查相關資料選取標準模板的尺寸為315 mm400 mm63mm，選

16、用A2型標準模架，標記為：A2-315400-32-Z1(GB/T12555-2006)。6成型設備的校核計算6.1 鎖模力的校核鎖模力是指注射機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力。注射機鎖模力的校核關系為FkpA。式中參數(shù)意義如下：F-注射機鎖模力，查參考設計手冊得XS-Z-60型柱塞式注射機鎖模力為500KN；pa；本模具計算得：A-塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和。 829.38=20319.81N=20.319KNH1+H2+(510)。式中參數(shù)意義如下：S-注射機的最大開模行程，查參考設計手冊得XS-Z-60型柱塞式注射機的開模行程S=180 mm；H1-塑件脫模所需的推出距

17、離，該塑件的脫模推出距離為22mmH2-塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為24mm；計算得：H1+H2+(510)=22+24+10=56mmS=180mm以上分析證明，XS-Z-60型柱塞式注射機能滿足要求，故可以采用。7 裝配圖 該模具的裝配圖如圖7、圖8，及表5所示。圖7 模具裝配圖主視圖圖8 模具裝配圖左視圖表5 模具裝配圖明細表序號名稱數(shù)量材料熱處理1定模座板1Q235正火183235HB2定模固定板145#正火183235HB3定模鑲塊2CrWMn淬火回火5055HRC4大型芯2P20淬火回火5055HRC5小型芯8CrWMn淬火回火5055HRC6內(nèi)鑲塊2P20淬火

18、回火5055HRC7動模固定板145#正火183235HB8螺釘M1625645#9支撐板145#正火183235HB10螺釘M16180645#11墊塊1Q235正火183235HB12推桿固定板145#正火183235HB13螺釘M1030445#14推板145#正火183235HB15動模座板1Q235正火183235HB16復位桿4T10A淬火回火5055HRC17拉料桿1T10A淬火回火5055HRC18推管4T10A淬火回火5055HRC19水堵 M12445#外購20圓柱銷A840435#21螺釘M830445#其技術要求：（1）合模后，分型面應緊密貼合，不得有縫隙。（2）各模板的邊緣均應倒角C2，安裝面應光滑