尼龙1010塑料盖工艺设计及注塑模具设计说明书

1、沈阳理工大学课程设计专用纸目录目录 I1工艺性能分析和结构方案的确定和所需设备的校核 11.1工艺性能分析和模具方案的确定 11.1.1 工艺性能分析 11.1.2确定模具结构方案 11.2注射机型号的选定及校核 21.2.1注射量的计算 21.2.2 锁模力的计算 21.2.3选择注射机 22浇注系统的设计和排溢系统的设计 42.1主流道的设计 42.1.1主流道的设计 42.1.2浇口的设计 42.1.3分流道的设计 52.1.4冷料穴的设计 52.1.5排溢系统的设计 63成型零部件的设计 73.1凹模（型腔）的设计 73.1.1凹模直径 73.1.2凹模深度（圆柱部分） 83.2凸模（

2、型芯）的设计 83.2.1凸模径向尺寸 83.3成型塑件侧面型芯的设计 94侧抽和内抽机构的设计及校核 114.1浇注系统凝料的脱出 114.2推出方式的确定 114.3侧抽零件的设计 114.3.1抽芯距S的计算 11432斜销有效长度 L的计算 11433斜销的直径d 114.3.4斜销长度的计算 125模架的设计 135.1模架的设计和对其的校核 135.1.1模架的选择 135.1.2定模座板的设计 135.1.3侧抽芯滑块的设计 135.1.4型芯固定板的设计 145.1.5垫板的设计 145.1.6垫块的设计和校核 145.1.7 动模座板的设计 146推出机构和复位机构的设计 1

3、56.1推出机构和复位机构的设计 156.1.1脱模力的计算 156.1.2 拉杆直径的确定 156.1.3 推件机构导向的设计 166.1.4 复位机构的设计 167冷却系统的设计和校核 177.1冷却水道的设计 177.1.1 冷却水道的选择 177.1.2冷却水的体积流量 177.1.3冷却管道直径的确定 177.1.4冷却水在管道中的流速 187.1.5冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数 187.1.6冷却管道的总传热面积 187.1.7 模具上应开设的冷却水孔数 18参考文献 20III沈阳理工大学课程设计专用纸1工艺性能分析和结构方案的确定和所需设备的校核1.1工艺性能分析和模具

4、方案的确定1.1.1工艺性能分析(1) 形状：如图所示，该制件为塑料盖，外形尺寸直径为O59mm,壁厚为3mm,高 为12m m,形状为圆形壳体。(2) 性能：所设计塑件材料为尼龙1010,聚酰胺类塑料在分子结构中含有亲水的聚酰 基，是一种吸湿性材料，化学稳定性较好，机械强度较好。吸水性较小，平均吸水率为0.8%1.0%。为了顺利的成型，事先必须进行干燥，促使水分降至0.3%以下，干燥是最好用真空干燥。表1.1干燥参数真空度烘箱温度料层厚度干燥时间水分含量1333Pa90 110C25mm以 下8 12h0.1% 0.3%1.1.2确定模具结构方案(1) 成型方式的确定由于聚酰胺为结晶性塑料，

5、流动性好，成型收缩率较大，所以采用注射成型。(2) 确定分型面考虑到塑件的形状、大小和 PA的流动性，采用矩形侧浇口，其优点是截面形状简 单、易于加工、便于试模后修正，并采用单分型面，瓣合内抽结构。图1.2分型面示意图型(3) 确定型腔数目 估算塑件的质量：3取 p =1.045g/cm , 那么 mn= p ：= 1.0451. 1272 = 11.78gv :由三维造型软件确定塑件体积为11272mm考虑到塑件的尺寸较小，在此采用一模两腔。1.2注射机型号的选定及校核1.2.1注射量的计算通过计算可知，塑件质量 mn=11.78g，流道凝料的质量m2=0.5mn,上述确定为一模 两腔，所以

6、注射量 m=2 (1+0.5)x mn=3X 11.78=35.34g1.2.2锁模力的计算流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A2，根据分析，A2是塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍一0.5倍，因此可用0.35A1。2 2A=A1+A2=A1+0.35 A1=1.35X 29.5 X n =3689mm所以 F=P 腔 A=30 X 3689=110.67KN型腔压力P取30MPa1.2.3选择注射机根据每一周期的注射量和锁模力的计算值，可选用选用XS-ZY-125卧式注射机，因为螺杆在注射机中既可旋转又可前后移动，能够胜任塑料的塑化、混合和注射工作，这 一点远胜于柱塞式注射机，在动

7、力熔融作用下，强烈的搅拌与剪切作用不仅有利于熔体 混合均匀，而且避免了波动的机筒温度对熔体温度的影响，因此能得到良好的塑化效果。表2.1注射机的主要技术规格：理论注射量（g/cm3)125锁模力（KN ）900螺杆直径（mm)42模板行程（mm）300注射压力（Mpa)119最大模具厚度（mm）300定位孔径（mm)100最小模具厚度（mm）200（1）注射有关参数的校核1）注射量的校核M=n mn+mjW 0.8 m2X（ 1+0.5） X11.78=35.34<0.8 250=200注射量符合要求2）注射压力的校核取PA的注射压力为P°=90Mpa为保证足够的注射压力，取系

8、数 K=1.3Pe> K P0=1.3 90=117MPa 而 pe =130MPa 注射压力校核合格。3）锁模力的校核取压力损耗系数K=0.3，注射机的实际注射压力F=900X0.7=630KN，所需的锁 模力F= 110.67KN,锁模力校核合格，其他安装时的校核要待模架选定，结构尺寸确 定以后才可进行。3沈阳理工大学课程设计专用纸2浇注系统的设计和排溢系统的设计2.1主流道的设计2.1.1主流道的设计(1) 主流道通常设计成圆锥形，其锥角 a =2。4°取为3°内壁表面粗糙度一般为Ra=0.63 ym(2) 为防止主流到与喷嘴处溢料，主流道对接处制成半球形凹坑，

9、其半径 R2=R1 +(12) =13伽，其小端直径 d2=d1+ (0.51) =5伽。凹坑深取h=4伽。图2.1 浇口套示意图(3) 为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径取r=2伽,(4) 在保证塑料良好成型的前提下，主流道 L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增 加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。 一般L<60mm，可初定L=50 mm(5) 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主 流道衬套，便于用优质钢材加工和热处理。2.1.2 浇口的设计(1)由于考虑到塑件的外观尺寸和塑件的形状，且是一模两腔，则选用矩形侧浇口如 图

10、图2.2 浇口图(6) 尺寸的确定根据经验公式：h=nt查表取 n=0.8 h=nt=0.8 &2=2.56mm取 h=1.0mm浇口宽度b = U30mm6沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸式中A为塑件外表面面积，mmn i A300. 8 、8082302. 39mm取2.5 mm#沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸浇口长度取L=2.0 mm2.1.3分流道的设计参考塑料成型加工与模具，知圆形和正方形流道效率最高，分型面为平面时常采用 梯形浇口，因此本设计采用梯形截面流道。 分流道长度，取L=10mm 分流道尺寸，查参考文献 6,取D=4mm

11、 分流道表面的粗糙度分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通取Ra=2.5卩m 分流道与浇口的连接形式采用圆弧连接2.1.4 冷料穴的设计由于取凝料不需要侧向移动，为实现自动化操作，将凝料与塑件一起推出动模，故 采用钩形头冷料穴如图图2.3冷料穴2.1.5排溢系统的设计成型型腔体积比较小，气体会沿着分型面和斜滑块与固定板之间的间隙向外排出7沈阳理工大学课程设计专用纸3成型零部件的设计3.1凹模（型腔）的设计由于侧壁带有内凹的，为了便于塑件的脱模，将凹模做成两瓣组合式，成型时瓣合, 脱模时瓣开。它由两瓣拼块组成，称为哈夫凹模。这样简化了复杂凹模的加工工艺，减 少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维

12、修。但为了保证组合式模具型腔精度和装 配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和 位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入， 拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。塑件水平方向收缩率1.11.3%，高度方向的收缩率为高度方向的 0.7倍。3.1.1凹模直径图3.1凹模图8沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸按平均值法塑件公差等级为MT5级，查表3-3得公差为0.37，制件尺寸Ls = 59. 370n.37，查参考文献6:尼龙-1010收缩率为1.4%1.6%,平均收缩率:Scp 二Smax ' S

13、min1. 4%1.6%21. 5%#沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸凹模径向尺寸:Lm =Lsl-s Scp-3.;44厂n59. 37 + 59. 37 x 1. 5% - x 0. 740.2559.70mm#沈阳理工大学课程设计专用纸3.1.2凹模深度（圆柱部分）按平均值法制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为士 0. 1mm,巴=2. 6。.2口厲高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的 70%0. 07=2.49 0mm70%HsScp - 2 .:3_ 22. 62.670% 1. 5%_ -30. 209沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专

14、用纸3.1.3总的凹模深度按平均值法制件公差等级为MT5级,查表3-2得：公差为一 0. 14mm，#沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸Hs = 7. 14行.28mm，高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%Hm=Hs70%HsScp2严 込314 714 7。5%-3 °280.09=7. 030mm3.2凸模（型芯）的设计3.2.1凸模径向尺寸按平均值法制件公差等级MT5级，查表3-2得:公差为一 0. 32mm I s = 45. 6806" mm,-30-3jIsI sScpA 1二 45.6845.681.5% 0.64-p 4_、z4径向

15、平均收缩率Scp - 1.5%.Io0l m43046. 8.21 mm#沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸3.2.2凸模高度尺寸（圆柱部分）按平均值法制件公差等级MT5级，查表3-2得:公差为一 0. 14mm, hs - 5. 860°.28 mm,高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。k2 f 2Thm = hs 70%!sScp5. 86 5.86 70% 1. 5%0. 28_3一33=6. 1.9 mm3.3成型塑件侧面型芯的设计由于侧壁带有内凹的，为了便于塑件的脱模，将凹模做成两瓣组合式，成型时瓣合, 脱模时瓣开。它由两瓣拼块组成，称为哈夫凹模

16、。这样简化了复杂凹模的加工工艺，减 少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修。但为了保证组合式模具型腔精度和装 配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和 位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入， 拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。3.3.1侧面型芯围成型腔侧壁径向尺寸按平均值法塑件公差等级为MT5级，查表 3-3得公差为_0.37，制件尺寸Ls = 53.37,74，径向平均收缩率Sep =1.5%。径向尺寸：=53. 6?0'25mm03Lm二 53. 3753. 371. 5%0.74公差为0. 12m

17、m,高度方向 按平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：也2 n 3.12 5. 12 70% 1.5%-0. 243Hs =5. 120.24mm高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%-2严Hm 二 Hs70%HsScp_30=5. 01*'08mm3.4成型塑件内表面型芯的设计由于制件内壁带有内凹的，为了便于塑件的脱模，将凸模做成两瓣组合式滑块，成 型时瓣合，脱模时瓣开。这样使制件在脱模时更加方便，不需要加入嵌件，提高了生产 效率，便于自动化生产。但为了保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上 留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置公差要求较

18、高，组合 结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模 塑时操作必须方便3.4.1内镶块颈部型腔尺寸计算径向尺寸按平均值法塑件公差等级为MT5级，查表 3-3得公差为_ 0. 12，制件尺寸Ls = 4. 12,24 mm,径向平均收缩率 SCp =1.5%。3Lm = Ls二 5. 124. 121.5%一 -0. 24I44 0 0.08mm0高度方向按平均值法Hs = 4. 620.24制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为一 0.12mm,mm高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的 70%。HmHs+70%HsScp-2/T34. 62 + 4. 6

19、2 5%" 5%J 0.24 代30.08二 4. 51° mm3.4.2内镶块头部型腔尺寸计算 径向尺寸MT5级，查表 3-3得公差为0. 12，制件尺寸按平均值法塑件公差等级为$=6.12打.24口口径向平均收缩率Sep严一3=14. 12 + 4. 12 汉 1.5%汇 0. 24 0 一 4Ls 2 一 4-亠0. 08=4。 mm03.4.3内镶块型腔总深度尺寸计算按平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为一 0. 14mm， Hs = 7. 14纭.28mm高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。Hm = Hs70%HsScp - 2 :=7.

20、 400.09mm产=7.14 + 7.145%"5%-27 28广I3 一012沈阳理工大学课程设计专用纸4侧抽和内抽机构的设计及校核4.1浇注系统凝料的脱出按安装方式，型腔数目和结构特征以及所选用的矩形侧浇口确定注射模具选用瓣合 单分型面。主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于动模上拉料杆的拉 料作用以及塑件因收缩包紧在型芯上，制品连同流道内的凝料一起留在动模一侧，动模 上设置推出机构，用以推出制件和流道内的凝料。4.2推出方式的确定由于制件需要内抽机构来完成最终的脱模及推出。所以，塑件成型后，穴内冷料与 拉料杆的钩头搭接在一起，拉料杆固定在推杆固定板上。开模时，拉料

21、杆通过钩头拉住 穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后随推出机构运动，同时顶杆推动内抽斜滑块， 完成内抽，使凝料与塑件一起推出动模。这种机构便于实现自动化可提高生产效率。4.3侧抽零件的设计4.3.1 抽芯距S的计算S =D/ 2)2 (d / 2)2 + (23)二 J26. 52 252 +(23)，取 11mm4.3.2斜销有效长度L的计算斜销的倾角020°S11L.32. 3mmSin ： Sin 204.3.3斜销的直径d采用瓣合结构，侧抽芯力的计算：制件为圆环X 2形断面时，所需脱模力F =進堕凹)o. 1A(1 + 4 + KJ：式中：K1无量纲系数，其值随 入与

22、9;而异，入=r/迟 从表中选取为8.527K2 无量纲系数，其值随f与©而异，K2从表中选取为1.0335E 塑料的弹性模量，从附录中选取为1800MPaS 塑料的平均成型收缩率，从相关材料中选取为1.5%L 制件对型芯的包容长度为0.5mmf 制件与型芯之间的摩擦因数查为 0.31一一模具型芯的脱模斜度为0.5°r型芯的平均长度为27.5J塑料的泊松比查表的为0A盲孔制品型芯在垂直与脱模方向上的投影面积计算得，之间所需的脱模力F二449NHw = L cos ：= 32. 3 cos 20 = 30. 4mm最大弯曲力Fw，查表得Fw = 1KN由 Fw 二 1KN，:

23、 = 20，Hw = 30.4mm,查表的斜销的直径 d=12mm4.3.4斜销长度的计算斜导柱长度可按下列公式计算L = L1 L2 L3 L4 L51 h 1sD tand tan( 510)2 cos ：2sin :式中L斜导柱总长度；D-斜导柱固定部分大端直径；S抽拔距；h斜导柱固定板厚度；d-斜导柱直径；:-斜导柱倾斜角。L 二1-17245111x tan 20° + + 汉 12 tan 20。+ +(510)取 L = 95mmcos 20 住2sin 20°'5模架的设计5.1模架的设计和对其的校核5.1.1模架的选择由于该制件的结构复杂，需要侧抽

24、及内抽，没有标准的模架可以选用，就需要参考 标准并通过计算来确定。5.1.2定模座板的设计定模座板同时也是型腔板1.型腔板侧壁的厚度（组合式）：L- I - 2P1(5.1)16沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸式中 卜型腔材料的许用应力，MPa, 般中碳钢J =180 MPa。180180 - 230 - 1=3. 15mm#沈阳理工大学课程设计专用纸#沈阳理工大学课程设计专用纸2t1.22pr -nrr式中 p 塑料熔体对型腔的压力,MPa。$咤竺込=13.3mm1802.圆形型腔底部厚度（组合式）：(5.2)根据塑件大小、型腔数、脱模方式，取定模座板的尺寸BX LX

25、H=315X 250X 45mm5.1.3侧抽芯滑块的设计侧抽芯滑块用来成型制件的侧表面，其厚度与与侧抽芯距有关，尺寸为如零件图所示。5.1.4型芯固定板的设计该板用来固定型芯，取厚度为32mm5.1.5垫板的设计参考标准模架，取垫板的尺寸为：250X250X40mm5.1.6 垫块的设计和校核C为垫块尺寸，。=推出行程+推杆固定板厚度+ （510）=12+30.4+16+ （5 10） =63.4 68.4所以垫块厚度C取80mm,宽度取50mm5.1.7动模座板的设计取动模座板的尺寸的315X315X35mm从设计模架可知，模架外形尺寸：宽 X长X高=315X315X259.5mm模具高

26、259.5, 200< 257.5< 300故，合格。模具开模所需行程S=H1+H2+（5 10）mm（5.3）式中 H1 塑料脱模需要的顶出距离；H2塑件的厚度。S=58+42.4+（510）mm=105.4110.4mm< 300mm（注射机开模行程）其他参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全合格，满足使用要求。17沈阳理工大学课程设计专用纸6推出机构和复位机构的设计6.1推出机构和复位机构的设计6.1.1脱模力的计算制件为圆环X7形断面时，所需脱模力为2 ：rESLf - tan )F0.1A(1 + 4 + kjk2式中:K1无量纲系数，其值随 入与©

27、;而异，入=r/迟 从表中选取为8.028K2 无量纲系数，其值随f与©而异，K2从表中选取为1.0335E 塑料的弹性模量，从附录中选取为 1800MPaS 塑料的平均成型收缩率，从相关材料中选取为1.5%L 制件对型芯的包容长度为7mmf 制件与型芯之间的摩擦因数查为 0.31:模具型芯的脱模斜度为0.5°r型芯的平均长度为27.5J塑料的泊松比查表的为0A盲孔制品型芯在垂直与脱模方向上的投影面积计算得，之间所需的脱模力F = 1010N6.1.2拉杆直径的确定 根据压杆稳定公式，推杆的直径式中K安全系数，查表得K=1.5L拉杆的长度，取L =137.5F 脱模力，上述

28、求得F二1010Nn拉杆数目，n为1根E 钢材的弹性模量为 210000MPa 计算得d = 4. 6mn,取6mm对于拉杆直径进行强度校核-D22 = 8. 9MPa ： 119MPax 6所以拉杆直径校核合格6.1.3推件机构导向的设计侧抽芯依靠斜导柱进行导向，由于该制件的结构特殊，不需要其它的导向结构6.1.4复位机构的设计其作用是使完成推出任务的推出零部件回复到初始位置，模具图中采用弹簧复位,将弹簧套在一定拉杆上，由于塑件质量轻、结构特殊、复位力要求小，并且结构简单、 价格低廉，故可只采用弹簧复位。19沈阳理工大学课程设计专用纸7冷却系统的设计和校核7.1冷却水道的设计7.1.1冷却水

29、道的选择塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率，要得到优质产品，模具必须进行温控。但对于尼龙来说，模具温度在4080C，可利用熔融塑料传给模具的余热来解决。在模具上不需设置加热装置，但必须设置冷却装置，缩短成型冷却时间，提 高生产效率。由于塑件的投影面积较大，故选用直流冷却回路。7.1.2冷却水的体积流量WQ-0.0942650- 5.0210-3m3/min：c 门-匕 1004. 187 (23 - 20)式中 qv冷却介质的体积流量，m3 / mmW单位时间（每min ）内注入模具内的塑料质量（kg /min ）按每分钟注射两次：45.212 = 90.4 ;Q 单位质量的塑件

30、在凝固时所放出的热量，查表得：6500kJ / kg ;r冷却水的密度（100kg / m3）;C冷却水的比热容：（4. 187kJ / kg - C）；円一一冷却水的出口温度（23 C ）;一一冷却水的入口温度（20 C ）。7.1.3冷却管道直径的确定为了使冷却水处于湍流状态，有考虑到塑件尺寸以及推出系统的结构查表得: d =8 mm冷却水道所选位置如图5口图7.1冷却管道7.1.4冷却水在管道中的流速V - 3600d45. 020. 00121. 67m/ s 1.66m/ s3600二 0. 0082所以冷却水为湍流状态，管道直径合格 7.1.5冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数h = 7348(10. 015d5m)-5m 0. 55= 7348 (10. 01521.5) l67 = 94264kJ /( nf hC)0. 557.1.6冷却管道的总传热面积60WQhe二 3300mm2600.0904265010694264(60 - 21.5)7.1.7模具上应开设的冷却水孔数A3300cn2.2dL3. 14859为使模具冷却均匀，取冷却水孔数为 2。22沈阳理工大学课程设计专用纸附录附录A塑件工艺卡片塑件名称塑料盖嵌 件名称塑件图号SM2007-31图号设备型号X