注塑模具设计任务书

1、哈 理 工 荣 成 学 院塑料模课程设计说明书题 目： 连接块传递模 院、 系： 荣成学院 材料工程系 专 业： 模具13-1 姓 名： 彭聪 王曦 郭静 学 号：1330050116 122 306 指导教师： 刘淑杰 完成时间： 2016 年 07 月 1 日哈尔滨理工大学塑料模设计说明书哈理工荣成学院塑料模课程设计任务书学生姓名： 彭聪 王曦 郭静 学号：1330050116 122 306学 院：荣成学院 专业：模具13-1任务起止时间： 2016 年 06 月 20 日至 2016 年 07 月 1日课程设计题目：连接块传递模课程设计工作内容与日程：根据给定的零件结构、使用特性、已知

2、条件等，进行完整的注塑模具设计。设计内容应包括：零件的工艺分析、注塑机的选择、模具结构及尺寸设计、模具材料选择、模具及注塑机校核等。设计过程应有理有据，在适当的地方应配有图例说明。日程安排如下：6.18 零件分析、查阅资料，确定模具关键结构方案6.19-6.21 塑件工艺分析及编制塑件成型工艺卡6.21-6.26 模具结构确定及相关尺寸计算6.26-6.29 总装图及非标零件图计算机绘图6.30 -7.1 设计说明书撰写及答辩资料： 互换性与测量技术基础 机械制图 塑料注射成型工艺及模具设计机械额设计 模具设计大典指导教师意见： 签名：年 月 日系主任意见： 签名：年 月 日目 录第1章 塑件

3、工艺分析11.1 设计任务11.2 塑件成型工艺性分析和设计21.2.1 材料工艺性分析21.2.2 塑件的结构工艺性分析31.2.3 尺寸精度工艺性分析31.2.4 成型设备的选择3第2章 模具结构设计72.1 模具总体方案确定72.1.1 分型面的选择72.1.2 型腔数目和布局的设定82.1.3 模具总体方案分析102.1.4 浇注系统的设计102.1.5 导向机构设计142.1.6 排气系统的设计172.1.7 推出机构的设计172.1.8 成型零件的结构设计17 2.1.9 成型零件的尺寸计算（尺寸精度IT14）182.1.10温度调节系统的设计202.1.11 推杆的布置20第3章

4、 模具材料及其热处理方案设计233.1 模具材料的选择233.2 热处理要求23第4章 模具及注塑机的校核244.1 注射机注射量的校核244.2 注射压力的校核244.3 模具锁模力的校核244.4 开模行程的校核244.5 推杆强度的校核25第5章 模具总装图26参考文献29千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 塑件工艺分析1.1 设计任务1. 设计题目：连接块传递模 2. 设计人员：郭静、彭聪、王曦3零件图图1-1 零件图4. 已知技术参数：材料：硬质聚氯乙烯，即RPVC

5、圆周位置不能有明显的痕迹及毛刺；芯部具有配合关系，尺寸精度要求较高，其他尺寸无严格要求。5. 工作量及任务分配基本要求： 绘制模具装配图一张（A0图纸），零件图三张（定模板、动模板、型芯、型腔、侧向抽芯滑块、双分型面的中间板、推件板中的选择三个，A3图纸）； 编制设计计算说明书，不少于5000字、相应位置的结构图必须有（模板另给）。 同组三位同学设计同一个题目（三人分工合作，共同确定整体模具结构，一位同学主要负责撰写任务书，随着设计进程随时跟进；一位同学主要负责装配图的分析与绘制；另一位同学负责零件图的绘制；说明书所需结构图及必要尺寸计算由另外两名同学根据实际工作量情况分工提供，三人同时答辩）

6、。1.2 塑件成型工艺性分析和设计1.2.1 材料工艺性分析 塑件的原材料分析塑料品种结构特性使用温度稳定性性能特点成型特点常用的热塑性塑料之一 VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物软化点低，约7580，脆化温度低于-5060。长期在100以上或受紫外线辐射就开始有氯化氢气体逸出。热稳定性差，不易加工。硬质聚氯乙烯(rigid polyvinyl chloride),也称为Unplasticized polyvinyl chloride (UPVC），UPVC又称硬PVC，它是氯乙烯单体经聚合反应而制成的无定形热塑性树脂加一定的添加剂（如稳定剂、润滑剂、填充剂等）组成.但严格来说，UPV

7、C是硬PVC，而硬PVC不是UPVC,严谨而科学论述UPVC，应该是UPVC当中不能含有或使用增塑剂，而硬PVC是含有增塑剂的。除了用添加剂外，还采用了与其它树脂进行共混改性的办法，使其具有明显的实用价值。这些树脂有CPVC、PE、ABS、EVA、MBS等。UPVC的熔体粘度高，流动性差，即使提高注射压力和熔体温度，流动性的变化也不大。另外，树脂的成型温度与热分解温度很接近，能够进行成型的温度范围很窄，是一种难于成型的材料。硬聚氯乙烯主要应用于硬质PVC管材和管件，型材，对于管材而言有如下特性：（1）特性：通常直径为40-100mm，内壁光滑阻力小、不结垢、无毒、无污染、耐腐蚀。使用温度不大于

8、40度，故为冷水管。抗老化性能好、难燃，可用橡胶圈柔性连接安装。（2）应用：用于给水（非饮用水）、排水管道、雨水管道。1.2.2 塑件的结构工艺性分析材料形状为长方体，内侧除去两个凹模侧板和两个孔洞。侧凹版的表面精度要求较高，是配合面。图1-21.2.3 尺寸精度工艺性分析 由塑件的零件图可知，该塑件的尺寸属于未标注公差尺寸，又因为该塑件采用硬聚氯乙烯以该塑件的作用，所以该塑件采用MT5级塑件精度设计。由以上分析可见，该零件的尺寸精度为一般精度，对应的模具尺寸精度等级减小1-2级。尺寸精度分析：该零件外尺寸有高13mm，宽21mm，长41mm。1.2.4 成型设备的选择1.计算塑件的体积根据零

9、件的三维模型，利用UG三维软件可直接查询塑件的体积为：V1=11432.4413mm3图1-3 2.计算塑件的质量查相关手册，硬聚氯乙烯的密度为：注射量=密度*塑件的体积*型腔数目+（0.21）*密度*塑件的体积注射量=最大注射量=注射量/0.8最大的注射量=单件制品的体积为11.432立方厘米单件制品的质量浇注系统的质量等于分流道的质量加上侧浇道的质量即3.选用注射机 注射模是安装在注射机上的，模具与注射机应当相互适应，这样关系到塑件的质量，均匀性及有效的成型周期。一副模具放在许多型号和规格的注射机上使用，均可能取得令人满意的效果。但是惟有包括该模具预想的量、锁模力、注射速度和总的循环操作的

10、机型才能取得最佳的效果。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机的最大注射量的80%。注塑机选择的两个方案：一是如果设计要求中给出了注塑机型号，那么列表给出此型号注塑机的其他基本参数，根据注塑机最大注射量和额定锁模力计算可成型的型腔数目；二是自行根据产品大小、所要求的生产效率、批量选定型腔数目，并根据公式计算所需注塑机的最大注射量及锁模力，并以此选定注塑机，并列表给出注塑机的其他参数。所以根据任务要求内容在选用注射机上采用第二种方法：根据最大注射量选择注塑机。该塑件需要的最大注射量为90.025g图1-4查表得到所需要的注塑机型号为

11、XS-ZY-125。注射压力为：119Mpa锁模力为：900kN图1-5根据上表得螺杆式注射成型机参数： 预热温度： 7090 预热时间： 46h 料筒温度前段： 170190 料筒温度中段： 165180 料筒温度后段： 160170 模具温度： 3060 注射压力： 80130MPa 注射时间： 1560s 高压时间： 05s 冷却时间： 1560s 总周期： 40130s 螺杆转速： 28 r/min第2章 模具结构设计2.1 模具总体方案确定根据塑件技术要求和塑件注塑成型工艺文件技术参数，进行模具设计可行性及总体方案全局分析：2.1.1 分型面的选择 分型面位置选择的原则（1）分型面必

12、须开设在制品截面轮廓最大的部位才能使制品顺利地脱模。 （2）因为分型面不可避免地要在制品上留下痕迹，所以分型面最好不选在制品上留下痕迹，所以分型面最好不选在制品光滑的外表面或带圆弧的转角处。 （3）在注射成型时因退出推处机构一般设置在动模内的地方。 （4）对于同轴度要求高的制品等，在选择分型面，最好把要求同轴的部分放在分型面同一侧。 （5）一般侧向分型抽芯机构的侧向抽拔距距离都较小，故选择分型面时应将抽芯或分型距长的一边放在动，定模的方向上，而将短的一边作侧向分型的抽芯。 （6）因侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型制品，应将投影面积大的分型面放在动，定模的合模主平面上，而将投影面积小

13、的分型面作为侧向分型面。 （7）当分型面作为排气面时，应将分型面设计在料流的末端，以利于排气。 （8）不能有分型面与开模方向平行，应当尽量是分型面与开模方向垂直或有较大角度。这样才能保证在导向间隙下动模与定模正确接触形成封闭型腔。（9）分型面应避免使模具上产生尖角等强度薄弱的部位。 由以上原则分析，该制品的分型面设置在最大截面处：图2-22.1.2 型腔数目和布局的设定型腔数目的确定： 根据最大注射量确定型腔数目确定模具型腔数目公式为G是指注射机最大的注射量（g）m是指浇注系统的重量（g）m是个制品的重量（g）代入公式得：所以选型腔数目为4。型腔的排列 多型腔的排列原则: （1）尽可能采用平衡

14、式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保制品质量的均一和稳定。 （2）型腔的布置和浇口开设部位应相对模具中心对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。 （3）尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。 （4）型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线形排列和H形排列，从平衡角度来看应尽量选择H形排列。由以上原则分析得：型腔的布置型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常采用直线形排列和H幸排列，从平衡角度来看应尽量选择H形排列。又因为型腔H形排列是一

15、模多腔，所以需要注意浇注系统的平衡，当采用一模多腔的模具成型时，如果各个型腔不是同时被充满，那么最先充满的型腔内的熔体就会停止流动，浇口处的熔体便开始冷凝，此时型腔内的注射压力并不高。在一模多腔的模具成型时，只有当所有的型腔全部充满后，注射压力才会急剧升高。但若此时最先充满的型腔浇口已经封闭，高型腔内的制品就无法进行压实和保压，因而也就得不到尺寸正确和物理性能良好的制品，所以必须对浇注系统进行平衡，即在相同的温度和压力下使所有的型腔在同一时刻被充满。图2-22.1.3 模具总体方案分析由分析所得，该制品不需要设置侧向抽芯机构，唯一的尺寸精度要求是内侧凹下去的两侧板，是装配要求，必须得有一定的精

16、度要求。2.1.4 浇注系统的设计（1）主流道的设计 根据浇口套的尺寸确定主流道的大小。对于本零件，选用的是B型浇口套，需要设置定位圈；选择的D为16mm。具体的参数见下图所示：图2-3图2-4（2）分流道的设计分流道设计的基本原则：分析所设计产品特点及材料性能，确定分流道截面形状：常用的流截面形状有圆形，梯形，U形和六角形等。在流道设计中要减少在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，要减少传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，该比值大则流道的效率高。各种流道截面的效率如下。图2-5对于壁厚小于3mm，重200g以下的塑料制品。可采用经验公式确定分

17、流道直径： 式中，D为分流道直径(mm),m为制品重量(g),L为分流道长度(mm)。其中，所以。（3） 浇口的设计 确定浇口类型及尺寸； 浇口是连接流道和型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状，位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的主要作用有以下几点：（1） 熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。（2） 熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。（3） 易于切除浇口尾料，二次加工方便。（4） 对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模 在注射模设计中常用的浇口形式主要有：（1）直接浇口（2）矩形侧浇口（3）扇形浇

18、口（4）膜状浇口（5）点浇口 （6）潜伏浇口 （7）护耳浇口浇口的位置要求：（1） 浇口应设置在能是型腔各个角落同时充满的位置。（2） 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，是熔体从厚截面进入薄截面，以利于补料。（3） 浇口的位置应选择在有利于排出型腔中气体的部分。当制品的壁厚不均匀时，由于熔体在型腔内较厚位置的流速比较薄的位置快，更应仔细分析困气的可能性。（4） 浇口的位置应选择在能避免制品表面产生熔合纹的部位。（5） 对于带有细长型芯的模具，浇口位置不当会是型芯受到熔体的冲击而产生变形。（6） 浇口的设置应避免产生喷射的现象。（7） 浇口应设置在不影响制品外观的部位。（8） 不要在制品中承受弯曲

19、载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般，制品浇口附近的残余应力较大而强度较差。 图2-6 制品材料为硬质聚氯乙烯可以选择直接浇口、侧浇口和护耳浇口，又因为制品在制造过程中采用一模四腔，H形分布，所以采用侧浇口。矩形侧浇口广泛使用于中小型制品的多型腔注射模，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。矩形侧浇口：矩形侧浇口一般开在模具的分型面上，从制品的边缘进料。侧浇口的厚度h决定着浇口的固化时间。在实践中，通常是在允许的范围内首先将侧浇口的厚度加工得薄一些，在试模时再进行修正，以调节浇口的固化时间。矩形侧浇口广泛使用于中小型制品的多型腔注射模，其优点是截面形状

20、简单，易于加工，便于试模后修正，缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。图2-7由查表得：矩形侧浇口尺寸：长2mm，宽2mm，厚1.5mm。（4）冷料穴（拉料杆）的设计 ：选择Z型拉料杆。如下图所示：图2-6（5）定位圈的设计由于选择的浇口套是B型，尺寸如下图所示：图2-9（6）根据前五条的设计内容绘制浇注系统总体结构图：图2-102.1.5 导向机构设计（1）导柱设计图2-11根据标准模架与CAD的标注尺寸选择如上图几何尺寸所示。（2）导套的设计图2-12根据标准模架与CAD的标注尺寸选择如上图几何尺寸所示。2.1.6 排气系统的设计 排气槽设计原则 （1）排气要迅速，安全，排气槽的排气速度要与充

21、模速度相适应。 （2）排气槽应尽量开设在制品较厚的成型部位。 （3）排气槽应尽量开设在分型面上。但排气槽应不产生溢料，如有溢料，溢料所产生的毛边应不妨碍制品脱模。 （4）在保证动，定模有足够的合模面积的前提下，排气槽应尽量多，并保证在型腔中各个充填末端设计有足够打的排气面积。 （5）为了方便制造模具和清理模具，排气槽应尽量开设在凹模一侧。 （6）排气槽排气方向不应朝向工人操作面，以防注射成型时漏料伤人。 （7）排气槽深度一般不超过0.05mm，宽度一般不超过8mm。 （8）可以利用推杆和推杆孔的配合间隙排气。 （9）为防止流道内的空气被熔体推入型腔，可以在流道的各拐角处开设排气槽。 （10）产

22、品肋的位置，往往因为空气无法排出而填充不满。解决的办法是在肋部增设分型面，即用镶件成型该部位，并在镶件的镶拼面上开设排气槽，使空气能从镶件的镶拼面处拼出。2.1.7 推出机构的设计图2-13根据标准模架与CAD的标注尺寸选择如上图几何尺寸所示。2.1.8 成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计整体嵌入式凹模采用过盈配合直接嵌入凹模固定板内。图2-14（2）型芯的结构设计整体式嵌入型芯采用过盈配合直接嵌入凸模固定板内。图2-152.1.9 成型零件的尺寸计算（尺寸精度IT14）图2-16（1） 常用塑料的最大收缩率S和最小收缩率S，设塑料的平均收缩率为S，则，S=S+S 平均收缩率S=（1+0.

23、6/2）=1.05（2）凹模径向尺寸的计算其中前的系数X可以随着制品的精度和尺寸变化，一般在1/23/4之间，若制品的偏差大则取小值，若偏差小取大值。 凹模制造偏差取制品公差的1/3，=0.21长宽 型芯制造的偏差取制品的公差的1/3，=0.21长 宽（3）凹模深度尺寸计算 凹模深度制造偏差取制品公差的1/3，=0.14图2-17（4）型芯高度尺寸的计算 型芯高度制造偏差取制品公差的1/3，=0.12（5）型芯之间或成型孔之间中心矩尺寸计算=1/2 孔间距的制造偏差取制品公差的1/4，=0.0252.1.10温度调节系统的设计根据注塑机参数初步确定：注射时间10s，保压时间5s，冷却时间20s

24、，分模时间20s，则周期为55s。一小时的产量为用20的水作冷却介质，27为出水温度。水流为湍流，模具平均温度为40模具宽度160mm式中，qv为冷却介质的体积流量（m3/min）；W为单位时间（每分钟）内注入模具的塑料重量（kg/min）；Q1为单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量（kj/kg）；为冷却介质的密度（kg/m3）；c1为冷却介质的比热容【kj/(kg)】;1为冷却介质出口温度（）；2为冷却介质进口温度（）所以qv=4.8×10-4m3/min,小于最小的流量，故不需要设计冷却水道，可以通过增加制品冷却时间来对制品进一步冷却。调整后的生产时间为：注射时间：10s；保压

25、时间：5s；冷却时间30s;分模时间20s；总周期为65s。2.1.11 推杆的布置1.推杆的布置要求：（1） 布置推杆时，要考虑脱模阻力的平衡，以保护和防止制品由于推杆的纵向弯曲造成损坏，在肋，凸台，细小凹部要多设推杆。（2） 推杆应设置在脱模阻力大的地方。（3） 在不损害制品商品价值且有包紧力的部位，应尽可能多地设置推杆，这样可以减轻制品的变形，白化，破裂和应力集中。（4） 在顶推制品的边缘时，为了增加推杆和制品的接触面积，应尽可能采用直径较大的推杆，推杆的边缘与型芯侧壁相隔0.100.15mm，以避免推杆因推杆孔的 磨损而把型芯侧壁擦伤。（5） 在装配推杆时，应使推杆端面和型腔平面在同一

26、平面或者比型腔平面高出0.050.10mm，以免影响塑料制品的使用。（6） 避免在制品靠近浇口的位置设置推杆，因为浇口附近残余应力大，顶推容易使制品破裂。（7） 在空气或废气难以排出的部位，应尽可能设置推杆，以用它代替排气槽。（8） 推杆和推杆孔的配合一般为H7，配合长度约为推杆直径的1.52倍。且一般不应小于15mm。（9） 在推出肋和凸台时，多用阶梯性形推杆，应尽量缩短细杆处的长度，并注意与粗杆的配合的沉孔深度应高于粗杆头部推出行程的距离，以保证阶梯推杆的推出动作不会受阻。（10） 推杆与推板径向应留有间隙，也就是说推杆相对于推板应是浮动的，但在推出方向上推杆与推板不能有间隙。（11） 推

27、杆的布置不能与模具的其他结构干涉，特别是不能与冷却水道发生干涉，一般的设计要求是推杆孔边缘距冷却水通道边缘至少有4mm距离。（12） 推杆应尽量布置在制品的平面上，如果顶推在斜面或推杆头部有非平面的成型位置，推杆的固定台位置应设计止转结构，使推杆不能转动，以保证其头部正确的成型位置。2.脱模力的计算：t为制品的厚度，为3mm，d为板料的长边尺寸为41mm所以计算脱模力的时候按厚壁制品，有如下表示F为脱模力；a为型腔受到熔体的压力的高度（mm）；b为制品件的宽度（mm）；E为材料的弹性模量（MPa）；S为塑料的平均成型收缩率（%）；f为制品与型芯之间的静摩擦因数；为模具型芯的脱模斜度（°

28、;）；为塑料的泊松比；A为不通孔制品型芯在脱模方向上的投影面积（）；为无因次系数，变化为：；为无因次系数，变化规律为：经计算得到脱模力F为261.072KN。推杆的直径为：d为推杆的最小直径（mm）；K为安全系数，可取K为1.5；L为推杆的长度（mm）；F为脱模力（N）；n为推杆的数目；E为钢材的弹性模量（MPa）/经计算得d=8.025mm，取d为8mm。第3章 模具材料及其热处理方案设计3.1 模具材料的选择凹模嵌件采用40 Cr凸模嵌件采用40 Cr导柱采用45钢（GB/T 1298-1986）导套采用45钢（GB/T 1298-1986） 限位螺钉采用45钢（GB/T 699-1999

29、）推杆采用45钢（GB/T 699-1999）其余材料均采用45钢（GB/T 699-1999）3.2 热处理要求嵌件的热处理，进行调质处理，获得更好的强度、硬度、冲击韧性等机械性能好的材料限位螺钉需要热处理，使其硬度达40-45HRC（淬火加低温回火）导柱需要热处理，使其硬度达50-55HRC（淬火加低温回火）导套需要热处理，使其硬度达50-55HRC（淬火加低温回火）- 28 -第4章 模具及注塑机的校核4.1 注射机注射量的校核 查相关手册，硬聚氯乙烯的密度为：注射量=密度*塑件的体积*型腔数目+（0.21）*密度*塑件的体积注射量=最大注射量=注射量/0.8最大的注射量=查的注塑机最大的注射量是119g>90.025g，满足要求。4.2 注射压力的校核制品所需的注射压力80130，取P=90MPa，该注射机公称注射压力为119Mpa，注射压力安全系数1.251.4，取K=1.3，所以注射压力合格。4.3 模具锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的沿注射机轴向的推力，其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力小于注射机额定的锁模力： 型腔内塑料熔体的平均压力查表得为30Mpa 满足要求。故采用螺杆式注