塑料模具课程设计.doc

湖南铁道职业技术学院课 程 设 计题 目 盒盖 成方案拟定与模具设计系 机 电 工 程 系 专 业 模具设计 学生姓名 班级 模具设计101 学 号 指导教师 刘庚武 职称 工程师 完成日期 2012 年 11 月 9 日课 程 设 计 明 细 表计：封 面 张说 明 书 页 表 格 张 插 图 幅附 设 计 图 张完成日期 2012 年 11 月 9 日课程设计评分标准考核项目及总分具体内容分值评分标准得分差及中良优设计过程40查阅参考资料及手册的能力1004678.510工作态度及纪律情况1004678.510基本概念、基本理论及专业知识的掌握情况1004678.510独立工作能力的表现1004678.510设计结果60规定任务的完成情明书质纸及技术文档质量200812141720设计有无独到之处或创新之处1004678.510班级模具设计学号姓名总得分指导老师签名湖南铁道职业技术学院塑料成型方案拟定及模具设计与制造课程设计任务书一、课题名称： 塑料成型方案拟定及模具设计与制造二、指导教师： 三、设计要求独立完成零件的工艺分析和模具结构设计与计算，典型工作零件制造工艺规程制定和工序编制等工作。完成模具总装图及全部零件图，完成设计说明书一份。课程设计完成后进行答辩。四、设计依据（1）零件图（2）设备参数（3）生产纲领五、参考资料（1）丁松聚主编 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社（2）王芳主编 冷冲压模具设计指导 机械工业出版社（3）何忠保主编 典型零件模具图册 机械工业出版社（4）冯炳荛等编 模具设计与制造简明手册 上海科学出版社（5）李云程主编 模具制造工艺学 机械工业出版社（6）中国机械工业教育协会组编 机械制造基础 机械工业出版社（7）谭海林、陈勇主编 模具制造工艺学 中南大学出版社（8）李益民主编 机械制造工艺简明手册 机械工业出版社（9）艾兴、肖诗纲主编 切削用量手册 机械工业出版社（10）张崇本主编 机械制图 机械工业出版社六、设计内容及工作量(一)设计内容（1）分析产品零件成形工艺性，确定工艺方案，画出产品零件工序尺寸图。（2）确定成形工艺，选定加工设备。（3）设计整套模具、画出模具装配图及全部模具零件图。装配图必须手工绘制，模具零件图可用电脑绘制。（4）编制一个模具成型零件的机械加工工艺规程，合理选定加工工艺路线、选择设备、计算毛坯尺寸、工序尺寸及其公差，合理选择切削用量，填写好机械加工工艺过程卡片和全部工序的机械加工工序卡片（包括绘制工序图），工时定额内容不要求填写。（5）撰写课程设计计算说明书，应阐述整个设计过程、设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。 (二)工作量 （1）设计模具，手工绘制模具装配图1张（0号或1号标准图纸）。（2）绘制全部模具零件的零件图。（3）产品零件图1张。（4）一个模具成型零件的机械加工工艺规程，模具工作零件的线切割加工程序（对线切割加工工序）。（5）课程设计计算说明书1份（说明书用A4纸打印或书写，正文字数不少于1.2万（含空格）。(三)设计进度序 号工 作 阶 段时间（天）1熟悉工件图纸，查阅相关资料12工艺计算23绘制模具装配图，零件图24模具制造工艺15撰写课程设计计算说明书1总 计7七、课程设计资料装订顺序和装订要求（一）装订顺序（1）课程设计封面（全系统一格式）（2）课程设计评阅书（全系统一格式）（3）评分标准（全系统一格式）（4）课程设计任务书（指导教师下发）（5）产品零件图（6）课程设计明细表（全系统一格式）（7）课程设计资料目录（8）课程设计计算说明书（9）模具成型零件的机械加工工艺规程（10）设计图纸（装配图、零件图）（11）课程设计总结（12）参考资料目 录第一章 塑件的工艺分析1.1 任务要求1.2 原料ABS的成型特性和工艺参数1.3 塑件的结构工艺性第二章 注射设备的选择2.1 注射成型工艺条件2.2 选择注射机第三章 型腔布局与分型面的选择3.1 塑件的布局3.2 分型面的选择第四章 浇注系统的设计4.1主流道和定位圈的设计4.2 分流道设计4.3 浇口的设计4.4冷料穴的设计4.5 排气系统的分析第五章 主要零部件的设计计算5.1 型芯、型腔结构的确定5.2 成型零件的成型尺寸第六章 成型设备的校核 6.1、注射成型机注射压力校核6.2、注射量的校核 6.3、 锁模力的校核 6.4、安装尺寸的校核6.5、推出机构的校桉 6.6、开模行程的校核相关零件图设计总结第一章 塑件的工艺分析1.1 任务要求图 1 盒 盖1.2原料ABS的成型特性和工艺参数ABS是目前产量最大、应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶聚合物，无毒、无味，密度为1.021.05 gcm3。ABS具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性不高，连续工作温度约为70，热变形温度约为93，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。ABS的成型特性： (1)ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干 (2)流动性中等，溢边值0.04 mm左右。 (3)壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。 (4)ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 (5)ABS的表观黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。 (6)顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2以上。 (7)易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。 (8)易采用高料温、高模温、高注射压力成型。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。 由设计任务书可知该塑件产量20万件，生产类型属中批量生产，塑件材料为ABS。 综上分析，该塑件可采用注射成型加工，考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不太长的模具，同时模具造价要适当控制。在注射成型生产时，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，只要工艺参数控制得当，该塑件是比较容易成型的。该塑件尺寸精度无特殊要求，尺寸均为自由尺寸，查塑料成型工艺与模具设计表3-1、3-2 选MT7，主要尺寸公差见下表1：塑件尺寸公差（MT7）外形尺寸 内部尺寸 中心距尺寸 该塑件为盒盖，则表面要求光滑，表面粗糙度可取Ra=0.8m，塑件内部表面粗糙度可取Ra3.2m。1.3塑件的结构工艺分析由图可知该，该塑件结构简单无须设置侧向分型与抽芯机构，壁厚均匀，圆角过度，符合最小壁厚要求。为顺利脱模，脱模斜度如图设为1第二章 注射设备的选择2.1注射成型工艺条件通过软件三维造型得盒盖的体积为V=18.07，根据简明模具设计手册可查出ABS的密度为1.04g/ ,则塑件的质量W=V=18.79g 根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数量塑件结构简单，生产批量大，为了提高生产效率采用一模两腔的模具结构型腔平衡布置在型腔板两侧。 确定注塑成型的工艺参数根据塑件的结构和成型性能，查塑料模具成型工艺与模具设计表2-2初步确定注射成型工艺参数，见下表2：塑件的注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热与干燥温度8090成型时间/s注射时间35时间2 h保压时间1530料筒温度/前段200210冷却时间1530中段210230总周期4070后段180200螺杆转速/(rmin)3060喷嘴温度/180190处理方法烘箱模具温度/5070温度/70注射压力/7090时间/h24塑件注射成型工艺卡的编制表3塑件注塑成型工艺卡（厂名）塑料注射成型工艺卡资料编号车间共 页第 页塑件名称盒盖材料牌号ABS设备型号SYS-30装配图号材料定额每模件数2件零件图号单位质量/g18.07工装号材料干燥设备温度8090时间2 h料筒温度 /前段200210中段210230后段180200喷嘴180190模具温度 5070时间/s注射35保压1530冷却1530压力/MPa注射压力7090背压后处理温度烘箱70时间额定/min辅助时间24 h单件检验编制校对审核组长车间主任检验组长主管2.2选择注射机由于塑件采用注射成型工艺，使用一模两腔的分布方式，则可计算出一次注射成型过程中所用的塑料量W=2W+W=2X18.79X(1+40%)=52.61g根据一次注射量分析，以及考虑塑料的品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素,查简明塑料模具设计手册表3-4，初选XSZY125型塑料成型注射机，注射机主要技术参数如下表4SYS-30型注射成型机的主要技术参数主要技术参数项目技术参数值最大注射量/g60注射压力/MPa122锁模力/KN500模具最大厚度/mm200模具最小厚度/mm70最大开模行程/mm180喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm4.0定位圈直径/mm55第三章 型腔布局与分型面设计3.1塑件在型腔中的布局 在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使得模具型腔对称、均衡、取件方便。由于，该塑件结构简单，无需测分型，则采用左右对称分布在模板两侧，如图所示图2 塑件的型腔分布3.2 分型面的选择不论塑件的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，模具结构很大程度上取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件的外形的最大轮廓处。该塑件为塑料壳，外形表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图图3 塑件的分型面第四章 浇注系统的设计4.1主流道和定位圈的设计浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等四个部分组成。考虑到塑件的外观要求高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，ABS对剪切速率较为敏感等情况，浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围，浇注系统设计如图 所示 图5 浇注系统 图6 浇口套 定位圈主流道是熔料注入模具最先经过的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。主流道太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失大，但主流道太大会造成塑料损耗大，冷却时间长，发生旋涡及紊乱，要求机床可塑化能力增大。则必须选择恰当尺寸的流道。查简明塑料模具设计手册，由经验公式，可计算出主流道是尺寸，如下主流道与喷嘴的关系为：SRR+(12)mm，dd+1 mm，则主流道球面半径取SR=12+2=14mm,主流道的小端直径为d=3+1=4mm。为了便于将疑料从主流道中拔出，将主流道设计出圆锥形，其斜度36，主流道大段约为D=8mm，为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射成型机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02 mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R3 mm，以免淬火开裂和应力集中。定位圈是用来安装模具时作定位用的，查资料得到SYS-30型注射成型机的定位圈直径为55 mm；一般定位圈高出定模座板表面510 mm。4.2分流道的设计分流道是熔料从主流道注入型腔前的过渡部分，其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳转换流向注入型腔。分流道是形状及尺寸应满足在相等截面积时其周长为最小的要求，从而可减小熔料散热面积和摩擦阻力。查简明塑料模具设计手册表4-11、4-12，选择U截面的分流道，只切削加工在一块模板上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。查有关经验表格得，ABS的分流道推荐直径为4.89.5 mm，据此，该模具的分流道尺寸大小计算设计，如图所示图7 分流道设计4.3浇口设计浇口是流道与型腔之间最短的一段距离，能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。根据塑件的外形及外观要求，型腔分布，选用侧浇口方式，从塑件的底部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。4.4冷料穴的设计采用带Z形头拉料杆的冷料穴如图 所示，设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝料便可取出图8 冷料穴的设计4.5排气系统的设计型腔内气体的来源，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，必须考虑把这些气体顺序排出。一般来说，对于结构复杂的模具，事先较难估计发生气阻的准确位置。所以，往往需要通过试模来确定其位置，然后再开排气槽。排气槽一般开设在型腔最后被充满的地方。排气的方式有利用模具零件配合间隙排气和开设排气槽排气。排气是塑件成型的需要，而引气是塑件脱模的需要。对于大型深腔壳体类塑件，注射成型后，型腔内气体被排除，塑件表面与型芯表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模。若强制脱模，塑件会变形或损坏，因此，必须引入气体，即在塑件与型芯之间引入空气，使塑件顺利脱模。同时，在分型面处加工几道浅槽，以便排气。第五章 主要零部件的设计计算5.1 型芯、型腔结构的确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理使其具备5055 HRC的硬度。型腔设计：型腔采用整体式型腔，整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。型芯设计：型芯结构设计亦应整体式型芯，可以节省贵重模具钢，减少加工5.2成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为0.40.7，故平均收缩率为 Scp (04+07)055。根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取：。表5类别模具零件名称塑件尺寸/mm计算公式型芯或型腔的工作尺寸/mm型腔的计算型腔型芯的计算型芯孔距型孔中心距第六章、成型设备的校核 6.1、注射成型机注射压力校核 注射时螺杆施于熔融塑料单位面积上的压力称为注射压力。设计模具时，成型塑件所需的实际压力应小于注射成型机所标定的最大注射压力，即 PP式中 P一注射成型机的最大注射压力，MPa； P一成型塑件所需实际注射压力，MPa，ABS注射压力值为7090 MPa。 本例中，注射成型机的最大注射压力 P119 MPa，满足上述公式要求，注射压力足够。 6.2、注射量的校核 在一个注射成型周期内，注塑模内所需的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式汁算 M 式中 N型腔的数量； m单个制品的质量或体积，g或cm； m浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，g或cm； 已知，N2，m18 .07 cm，经估算m=7.02 cm，则M=43 cm。 XSZ60注射成型机的额定注射量为m125 cm，为了使注射成型过程稳定可靠，应有 M(0.10.8)m 12.5100 cm因此，该注射成型机的注射量满