塑料模具设计——保护罩

1、塑料模具设计与制造项目报告系别：机电工程学院专业：模具设计与制造班号：学生姓名：学生学号：设计题 目： *注塑模具设计指导教师：设计地点：起迄日期：目 录一、项目引入2二、项目实施2任务（一）、塑件成型工艺的分析31、塑件的原材料分析32、塑件的结构工艺性分析3任务（二）、注射机的选择31、初选注射机型号32、初选注射成型工艺参数43、计算塑件的体积和质量44、确定模具型腔数量4任务（三）、模具结构的设计51、分型面的选择52、型腔的布局53、浇注系统的设计54、排气和引气系统的设计75、成型零件设计76、型腔侧壁和底板厚度计算97、冷却系统设计错误！未定义书签。8、模架的选择9任务（四）、注

2、射机的校核101、最大注射量102、注射压力103、锁模力104、安装部分尺寸105、开模行程106、推出机构10任务（五）、装配图和零件图的绘制101、装配图102、零件图错误！未定义书签。一、项目引入某企业大批量生产塑料保护罩（如图 1-1、1-2 所示），要求保护罩具有足够的强度和耐磨性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，要求设计一套成型该塑件的模具。该塑件上无内凸结构，整体结构比较简单。本任务通过对塑件的工艺性分析、注射机的选择、 模具的结构设计、注射机的校核、模具的装配图和零件图等设计过程， 让学生全面理解和掌握单分型面注射模具设计与制造的基本工作过程。产品设计任务书如下：图 1-1

3、保护罩二维图图 1-2 保护罩三维图技术要求 :材料： PC 产量： 10 万件 未注公差尺寸按GB/T14486-1993 中 MT5 。 要求塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷。二、项目实施任务（一）、塑件成型工艺的分析1、塑件的原材料分析本塑件采用品种为PC 的工程塑料，颜色为微黄。聚碳酸酯的密度为1.20g/cm 3 加淡蓝色后，得到无色透明塑件，可见光的透明率近90%.PC 韧而刚， 抗冲击性在热塑性塑料中名列前茅。耐磨、耐热、耐寒。 脆化温度在 -100 以下，长期工作温度达120。聚碳酸酯吸水率较低，并能在较宽的范围内保持较好的电性能。成型特点如下：聚碳酸酯虽然吸水性小，但高

4、温时对水分比较敏感，所以加工前必须进行干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象。聚碳酸酯熔融黏度大，流动性差，所以，成型时要求有较高的温度和压力，且其熔融黏度对温度比较敏感，所以一般用提高温度的办法来增强熔融塑料的流动性。当冷却速度较快时。当冷却速度较快时，其制品容易产生内应力。 聚碳酸酯成型收缩小， 容易得到精度高的零件。 聚碳酸酯可采用注射、挤出、吹塑、真空成型等方法生产塑料制品。2、塑件的结构工艺性分析设计塑件（塑料制品）时，我们必须充分考虑塑料制品的尺寸、公差、结构型状与该塑料的物理性能、力学性能和工艺性能等是否相适应。塑料制品型状应有利于简化模具结构，尤其是有利于简化抽芯和脱模机

5、构。同时，还要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。塑料制品设计的主要内容是尺寸、公差、表面质量和结构形状。2.1 塑件的尺寸分析此塑件为块类零件，块厚度均为 1mm,详情尺寸见（图 1-1）所示。此保护罩属于小型塑件。侧壁无斜度，由于高度较小，可以顺利脱模。2.2 塑料的公差分析该塑件无尺寸标注公差，所以均按照IT14级精度来处理加工零件。通过以上分析可知，此塑件可采用注射成形生产。又因产量为100,000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。任务（二）、注射机的选择1、初选注射机型号由教材查 nm+m1 Kmp 通用公式，转变成按体积校核的新公式为：V max (n

6、83;Vs+Vj)/K式中 V max 注射机的最大注射量（cm3）n 型腔数量V s 塑件体积（ cm3）V j 浇注系统凝料体积（cm3 ）K 注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8已知 n=2， V s=1.34cm 3，估计 V j =0.74 cm 3，则 V max（ 2× 1.34+0.74 ） /0.8=4.3cm3查表常用国产注射机的规格和性能和常见注射机模板技术参数，初步选择注射机 XS-ZY-125 。注射机的规格参数如下：3最大注射量：125 cm注射压力： 120MPa模板尺寸： 428mm × 458mm锁模力： 900kN模具厚度：最大30

7、0mm、最小 200mm拉杆空间： 260mm × 290mm喷嘴尺寸：圆弧半径R12mm、孔直径 4mm定位孔直径：100mm顶出型式：两侧顶出，孔径 22mm，孔距 230mm。2、初选注射成型工艺参数查表常用热塑性塑料注射成型工艺参数，PC 的注射成型工艺参数如表2-1 所示。表 1-1 PC 注射成型工艺参数塑料PC项目注射机类型螺杆式螺杆转速 /(r/min)3060形式直通式喷嘴180190温度 /前段200210料筒210230中段温度 /180200后段模具温度 /5070注射压力 /MPa7090保压压力 /MPa5070注射时间 /s35保压时间 /s1530冷却

8、时间 /s1530成型周期 /s40703、计算塑件的体积和质量经 UG 软件测得塑件的体积 V=1.34cm 3，查表常用热塑性塑料的性能、应用及成型特点可知， PC 的密度为 1.20g/cm3，则质量 M=1.20 × 1.05=1.26g 。4、确定模具型腔数量根据表型腔数目的确定方法，结合实际生产的经济性要求。该塑件的生产批量为100,000 件，属于大批量生产，且塑件精度要求不高，因此，应采用一模多腔，为使模具尺寸紧凑，确定型腔数目为一模两腔。任务（三）、模具结构的设计1、分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，处原则，则此塑件的分型面选在盒盖的下底面处，如图

9、根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓1-3 所示。图 1-3 分型面2、型腔的布局由于塑件结构比较简单，且表面没有特殊要求，综合考虑到模具制造精度及制造成本，优先采用两板模结构， 即总体结构类型为单分型面注射模。 采用一模两腔模具结构， 型腔间隔 15mm 布置。如图 1-4 所示。图1-4型腔布局3、浇注系统的设计3.1 主流道由教材相关分析，保护罩塑件模具的主流道采用圆锥型，锥角=3 °，表面粗糙度Ra=0.63m，主流道进口端直径D1=4.5mm ，长度L 由装配决定。主流道设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图1-5 所示。图 1-5 浇口套3.2 分流道查表分

10、流道的截面形状及特点 等相关的分流道设计分析， 选用常用的梯型截面分流道。长度 L 由经验值 830mm 确定，取 L=13mm ；截面上底大边长 b 由经验值 412mm 确定，取 b=4mm ；h=2/3b=2 × 4/3=8/ 3mm ，取 h=3mm ；下底小边长 a=3b/4=3 × 4/4=3mm 。最终分流道尺寸如图 1-6 所示。图 1-6分流道截面尺寸3.3 浇口由于塑件结构简单，查教材表 单分型面注射模常见浇口的形式及特点以及分流道平衡布局的相关知识，确定该模具采用常用的截面形状为矩形的侧浇口。查表矩形浇口的一般尺寸可知，对于中小型塑件，一般厚度0.52

11、.0mm （或取塑件壁厚的1/32/3 ），宽度 b=1.55.0mm ，通常取b=（ 310） t，浇口的长度l =0.52.0mm 。则取 t=1.2mm ；宽度 b=3t=3× 1.2=3.6mm ；长度 l =1mm 。最终浇口截面尺寸如图1-7 所示。图 1-7 浇口截面尺寸浇注系统详细结构见图1-8图 1-8 浇注系统4、排气和引气系统的设计由于塑件高度较小， 型腔深度不是很大， 利用配合间隙排气， 且非软质塑料，不容易型成真空，因此不必设置引气装置。5、成型零件设计5.1 结构设计型腔和型芯的结构有两种基本型式， 即整体式与组合式。 考虑到塑件大批量生产， 则应选用优质

12、模具钢，为节省贵重钢材， 型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变型、利于排气、便于模具的维修。型芯结构简单，选择通孔台肩式，其结构形式如图1-10 所示。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为装拆方便，选通孔台肩式，其结构形式如图1-11 所示。图 1-10 型芯结构形式图 1-11 型腔结构形式5.2 工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按表成型零件工作尺寸的计算有关公式进行计算，其余未注公差的尺寸则参照简化公式进行相应计算。查表可知，PC 的收缩率Smax =0.8% ，Smin=0.5% ，由公式可计算其平均收缩率为：SSmaxSmin =(0.8%

13、+0.5%) /2=0.65%=0.0065mm ，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造2公差取 Z = /4。计算保护罩模具成型零件的工作尺寸如表1-2 所示。表 1-2 型腔、型芯主要工作尺寸计算mm类型模具零件部位塑件尺寸小端对应的型腔大端对应的型腔型腔深度对应的型腔计算(Lm )0( H m )0ZZ计算公式计算结果(1S) LS30Z4(1s) H S2 0Z3突沿对应的型腔(H m ) 0Z(1s)H S 0Z圆角对应的型腔( Lm ) 0Z(1S)LS 0Z径向的型芯(l S ) 0z(1S)l S3 0Z4型芯高度方向的型芯(hm ) 0计算圆角对应的型芯( Lm ) 0ZZ(1s

14、)hS203Z(1S)LS 0Z6、型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式矩型型腔，查表矩形型腔壁厚尺寸，已知矩型型腔内壁短边b=87mm，则凹模壁厚S1 =1314 mm ，模套壁厚S2=4045mm 。查表系数 a 的值可知， L/b=87/87=1.0则 a =0.3078。查表常用塑料注射时的型腔压力可知， PC 材料充填型腔时， p=30 MPa，为了安全起见，取p=40MPa， 由表型腔壁厚及底板厚度计算公式知， =300MPa （常用模具钢的许用应力为300MPa），带入公式 1-43 得， ta pb2= (0.3078 × 40/300)0.5× 87=1

15、8mm 。 7、模架的选择根据以上项目分析，保护罩塑件为薄壁壳类塑件，一模两腔， 采用侧浇口。 因此可以选用 A 1A 4 单分型面模架，考虑到企业现有的加工手段（如有大量的数控加工设备） ，易采用镶件型芯， 镶件型芯底部需要支承板， 可以采用推板推出机构， 定模和动模均由两块模板组成，查附录，则应选择A4 型。模架型号模架标记： A4-200315-22-Z2GB/T12556.1-1990 如图所示。任务（四）、注射机的校核1、最大注射量已知 V s V j=1.34 ×2+0.7=3.38 ， Vmax=430 ， K 取 0.8，则 KV max Vs V j ，适合。2、注

16、射压力已知 P 注 = 7090 MPa ，P 公 =120MPa，则 P 公 P 注，适合。3、锁模力已知 Pq=20 40MPa，A 分 =3.14×(87/2) 2× 2 32 =59737.3mm 2。F 锁 =900kN ，则 Pq A 分 =40× 5973.7=238946N=239kN 。显然 F 锁 Pq A 分 ，适合。4、安装部分尺寸喷嘴圆弧半径12浇口套圆弧半径 14喷嘴孔直径 4主流道小端直径 4.5定位孔直径 100定位圈外径100拉杆空间 260×290模具外型250× 315最小模厚 200模具厚度212最大模厚3005、开模行程开模行程 =9.51110 30.5最大开模行程300则最大开模行程开模行程，适合。6、推出机构两侧顶出，孔径 22mm，孔距 230mm。任务（五）、装配图和零件图的绘制装配图