郑灿煌螺旋桨塑件课程设计说明书

1、集美大学专业课程设计塑料模具设计院 系：机械与能源工程学院专 业：材料成型及控制工程姓 名：郑灿煌学 号：2010717049指导教师：评 分：日 期： 2014.1.3摘要本次课程设计的主要任务是塑料注射模具的设计，通过此次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。本文主要从实用型、简单型的角度出发进行注射模设计。此注射模在设计上满足其性能要

2、求，适应工作条件、工作可靠，力求其结构简单、尺寸紧凑、成本低、生产效率好和操作维修方便等。本文设计的是单分型面注射模，这是注射模中最常用的一种。此模具对生产效率、设备占用情况、模具的使用寿命提出了较高的要求，用于塑件表面质量较高的生产中。本设计从模具的初步设计包括：（1）明确设计任务，收集有关资料；（2）注射工艺分析及工艺方案制定；（3）确定模块尺寸（4）确定注射模类型及结构形式（5）注射工艺计算及设计等各个方面展开设计计算的，在满足设计要求的前提下，并且进行优化，使的各零件既满足载荷要求，又使得其尺寸最小，所占空间也大大减少，并且节约大量制造成本，在使用过程中也真正体现了实用性.。目录 设计

3、题目1一:塑件的工艺性分析21、塑件的原材料分析22、塑件的结构工艺性分析33 : 塑件的尺寸精度分析 34: 塑件表面质量分析4二: 成型设备选择与模塑工艺规程编制4 1:计算塑件的体积42: 注塑机的初步选择43: 塑件模塑成型工艺参数的确定54: 填写模塑工艺卡6三: 注射模的结构设计71: 分型面的选择72: 型腔数目的确定及型腔的排列83: 浇注系统的设计84: 型芯、型腔结构的确定95: 推件方式的选择11四: 注射模设计尺寸计算121: 成型零件尺寸计算133: 模板尺寸设计14五: 冷却系统的设计141、动模模镶件的冷却152、定模镶件的冷却16六:注射机有关参数的校核17七:

4、模具零件的配合关系17模具的工作原理及特点18 设计小结19参考文献20.前言随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业

5、的首要任务。在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，所带来的效果是明显的，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已经很广泛的采用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不可能形

6、成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，

7、随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主(约占整个模具周期的l/3)，不仅效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。国外在模具生产中，计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)技术已得到十分成功的应用。三维造型和型腔的数控加工都是由计算机辅助软件完成的，它大幅度的缩短了模具的生产周期，提高工作

8、效率。德、美、日、法、意等工业发达国家在模具设计制造领域仍处于国际领先水平，他们的一些先进的模具方面的技术被许多发展中国家，甚至是其它发达国家学习采用。亚洲以日本和韩国模具技术水平最高，其它国家与之还有较大的差距，不过他们也正在以惊人的速度发展着，国家之间的交流会使之发展更快。本课题是关于塑料玩具螺旋桨的注塑模具设计。要求运用所学知识,能很好的对注塑模具进行设计.达到熟练的掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次的认识的目的。该课题的设计要求通过基于现代CAD技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用,完成塑料玩具螺旋桨注

9、塑模具设计. 所设计塑料玩具螺旋桨模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性.选择注塑模型腔进行加工分析,用数控加工进行编程加工。本课题要解决的主要问题是玩具螺旋桨注塑模具工艺方案的拟定和玩具螺旋桨注塑模具的设计。注塑模具设计总体思路如图1-1所示设计前的准备确定成形工艺选择成形设备拟定总体结构草图设计计算、绘制总图及零件图1.准备设计所需的技术资料2.了解塑件的结构特点1.了解塑料的成形性能，计算塑件的重量和体积2.选择成形设备、了解设备的性能、规格、特点1.确定模具结构形式2.确定模具的主要

10、结构3.绘制模具结构草图1.成形零件的设计及尺寸计算2.结构件的设计及尺寸确定3.结构件的强度、模具安装尺寸的校核4.绘制总图及零件图图1-1模具设计思路图本课题要达到的预期效果：a. 外观及尺寸均符合要求，未出现溢边、缩坑等缺陷； b.结构合理；c.镶拼简单，加工简便； d.顶出动作平稳、可靠。零件名称:玩具螺旋桨生产批量:中小批量材料:丙烯腈 丁二烯 苯乙烯(ABS)未注公差按MT3级精度塑件工程图和三维图（图一）： 一、 材料分析ABS树脂是具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，乃化学性及电性能良好，线性结构非结晶型，使用温度小于70，稳定性比较好，机械强度较好，有一定的耐磨性，但耐热性

11、较差，吸水性较大，成型性能很好，成型前原料要干燥，引用范围广泛，如电器外壳，汽车仪表盘，日用品，齿轮，凸轮，泵叶轮等。密度为1.021.05，熔点130-160ABS选用注射机类型螺杆式；螺杆转速（r/min）3060；喷嘴形式直通式；喷嘴温度/180190；模具温度/5080；料筒温度/前段 200210中段 210230； 注射压力/MPa7090；后段 180200保压力/MPa5070；注射时间/s35；保压时间/s 1530；冷却时间/s1530；成型周期/s4070。二、工艺性分析1） 该塑料件材料为ABS，收缩率为0.30.8%，生产批量为10万件。2） 该塑料件尺寸较小，一般精

12、度等级，为了便于设计模具，把制件做成如图1所示，达到制件要求。3） 为了满足制品的要求采用侧浇口。4） 为了方便加工和热处理，型腔与型芯采用整体式结构。三、确定型腔数目根据塑料件的生产批量及尺寸精度要求采用一模两件。按照图1所示尺寸近似计算：塑料件体积：Vs1.18cm3塑料ABS的密度为1.021.05g/cm3单件塑料件重量：m=1.18×1.05=1.17 g四、型腔、型芯工作部位尺寸确定查表6-4ABS收缩率为0.30.8%。平均收缩率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%型腔径向尺寸： Lm =Ls+ LsScp%-3/4 Ls塑料件外型径向基本尺寸的最大尺寸(mm

13、)塑料件公差(mm)z模具制造公差，取1/35 Lm1 =Ls+ LsScp%-3/4 =5+5×0.55%-3/4×0.34 =5.30 R3 Lm2 =Ls+ LsScp%-3/4 =3+3×0.55%-3/4×0.32 =3.02 15 Lm3 =Ls+ LsScp%-3/4 =15+15×0.55%-3/4×0.20=15.90 SR5.4 Lm3 =Ls+ LsScp%-3/4 =5.4+5.4×0.55%-3/4×0.32=5.45 MM 型腔深度尺寸：Hm =Hs+ HsScp%-2/3 Hs塑料件外

14、型高度基本尺寸的最大尺寸(mm) 2.4Hm =Hs+ HsScp%-2/3 =2.4+2.4×0.55%-2/3×0.32=2.54 型芯高度尺寸：hm =hs+ hsScp%+2/3 hs塑料件内型高度基本尺寸的最小尺寸(mm) SR4.5hm =hs+ hsScp%+2/3 =4.5+4.5×0.55%+2/3×0.32=4.75五、浇注系统的设计1) 确定分型面的位置根据塑料件图1分析可知，分型面应选在截面最大处及叶片处。 2) 确定浇口形式及位置为了提高制件的表面质量，采用侧浇口，浇口尺寸与位置如图2所示。 侧浇口可根据经验公式计算a1=(0.

15、140.20)a1=(0.140.20)0.5mmd浇口直径(mm)塑料件在浇口处的壁厚(mm)A型腔表面积(mm2)3) 主流道的形状及尺寸主流道设计成圆锥型，其锥角为2º6º，内壁粗糙度为Ra取0.4µm.六、选用模架1) 型腔强度和刚度的计算型腔、型芯均采用整体式，因此型腔强度和刚度按整体式来计算。由于计算较麻烦，可参考经验推荐数据。2) 初选注射机 注射量 该塑料件单件重为m1.17 g浇注系统重量的计算可根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 Vj0.214cm3粗略计算浇注系统的重量：mjVj×=0.214×1.05=0.225g总体

16、积： V塑件=1.17+0.225=1.395cm3总重量： M=1.395×1.05=1.46g满足注射量 V机 V塑件/0.80 V塑件/0.80=1.46/0.80=1.825cm3V机额定注射量(cm3)；V塑件塑件与浇注系统凝料体积和(cm3)。 注射压力 P注P成型查表6-5ABS塑料成型时的注射压力P成型=7090 锁模力 P锁模力PFP-塑料成型时型腔压力，ABS塑料成型时型腔压力为30Mpa； F-浇注系统和塑料件在分型面上的投影面积和（mm2）。PF=30×3.14×20=37680N=37.68KN根据以上分析、计算，查表6-24初选注射机型

17、号为：XSZ30。注射机XSZ30有关技术参数如下：最大开合模行程S 160mm模具最大厚度 180mm模具最小厚度 60mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔直径 2mm动定模板固定板尺寸 250mm×280mm 3)选标准模架根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查表 选用：MB FUTABA Type SC GB/T12556.1-1990定模板厚度： A=30mm 动模板厚度： B=30mm垫块厚度： C=60mm 模具厚度： H模=20+30+30+60+20=160mm模具外形尺寸为：180×190×160mm七、校核注射机 1

18、) 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因数选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选用的注射机要求。2) 开模行程的校核 注射机最大开模行程S S2h件+h浇+(510)h件塑料制品高度(mm)；h浇浇注系统高度(mm)。2h件+h浇+(510)=2×5+45+(510)=6065mm故满足要求。3) 模具在注射机上的安装从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，所以所选用注射机规格满足要求。八、推出机构的设计1) 推件力的计算推件力 Ft=Ap(µcosa-sina)+qA1

19、A塑件包络型芯的面积(mm2)；p塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取0.8×1071.2×107Pa；脱模斜度；q大气压力0.09Mpa；塑料件对钢的摩檫系数,约为0.10.3；A1制件垂直于脱模方向的投影面积(mm2)。A=4x3.14x4.52128 mm2Ft=128×1.0×107×(0.2×cos2°-sin2°)/106+0.09××202238N2) 确定顶出方式根据制品结构特点，故采用推杆推出。如图3所示。顶杆3mm，选用GB/T4169.11984选用十根根3mm推杆，均匀地分

20、布在螺旋桨的五个叶片上。九、 冷却系统的设计由于制品平均壁厚为2mm，制品尺寸较小，确定随模具冷却。故设冷却系统，动定模同时设有冷去系统，如下图4十一、排气系统的设计由于制品尺寸较大，利用分型面间隙排气。十二、模具标准件的选用1) 内六角圆柱头螺钉的选用 4×M10 四个用于紧固下模座板、垫块和型芯固定板。所以上模座板的四个螺钉选用M10×85 GB/T70.1-2000。材料均选用45。如图5所示。 8×M6 主要用于紧固推杆固定板与垫板。这四个螺钉选用M8×16 GB/T70.1-2000。另外四个用于紧固冷却水道的橡胶圈M6x16 GB/T70.1-2000；材料选用45。如图6所示 4×M10 主要用于紧固垫圈与浇口套。这四个螺钉选用M5×10 GB/T70.1-2000。材料选用45。如图7所示。2) 导柱、导套的选用 导柱、导套主要