刷座注射模具的设计文

1、 毕业设计（论文）任务书系 部： 专 业： 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目： 刷座注射模具的设计 起 迄 日 期: 指 导 教 师: 发任务书日期: 年 3月 16日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：本课题来源于河南机电高等专科学校内部课题，本课题要求学生具有良好掌握塑料成型的基础知识，模具设计的基础知识和应用能力，同时具有较好计算机操作应用及分析、解决实际问题的能力。本课题主要任务是查阅并掌握斜抽芯各侧向分型的成型原理，成型工艺等相关知识，使学生在原有材料成型的专业基础上，进一步拓展知识，为将来走入工作岗位打下坚实的基础。2本毕业设计（论文

2、）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一.设计题目: 刷座的注塑模设计,其中刷座材料为硬聚氯乙烯,给定成型收缩率0.006,其图样要求见图.二.内容：1.工艺设计:2.模具设计:3.选用合适的注射机4.编写设计说明书所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日1 绪 论 2 工艺性分析2.1 塑件的原材料分析PVC塑料，化学名称：聚氯乙烯 英文名称:Poly(VINyl Chloride)   比重:1.38克/立方厘米 成型收缩率:0.6-1.5% 成型温度：160-190 特点：力学性能,电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定

3、性好,但软化点低. 适于制作薄板,电线电缆绝缘层,密封件等. 成型特性： 1.无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥.模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角.模具须冷却,表面镀铬. 2.由于其腐蚀性和流动性特点，最好采用专用设备和模具。所有产品须根据需要加入不同种类和数量的助剂。 3.极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度范围小. 4.采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料.好不带镶件,如有镶件应预热. 制品材料为聚氯乙烯，是一种无毒、外观为白色的粉末，由于它对光热稳定性较差，只由加入多种助剂后，才能

4、使它具有实用价值，它的制品一般多为组合的塑料。从使用性能上看，聚氯乙烯机械强度取决于分子量的大小及各种助剂的含量，分子量越大，机械强度越高，助剂含量越大，则强度越低，聚氯乙烯的吸水性很小（50%）透气性也很低，硬度和钢性比聚氯乙烯好，耐磨性超过硫化橡胶，聚氯乙烯具有良好的电绝缘性，且具有非常良好的化学稳定性，能耐浓酸，很适于做防腐材料，聚氯乙烯在光作用下会导致降解，但只要添加适当的光稳定剂，聚氯乙烯的耐老化性大大提高，可几十年保持稳定，从成型工艺上看，如果塑料坯料中含有水分，则制品表面，就会缺乏光泽，并产生银纹，从而降低制品的力学及电性能，聚氯乙烯属于热敏性塑料，加工温度与材料分解温度很接近，

5、受温度影响，极易产生氯化氢气体，导致树脂变色，所以必须严格控制料管温度，并尽可能采用的较低的聚氯乙烯是当今世界上产量最大，应用最广的热塑性塑料之一。在我国是发展较早、产量最大、用途也最广的一种。由于它是具有良好的耐化学腐蚀性能，在常温下对一般浓度的酸碱均较稳定，同时由于其材料来源丰富，成本低廉，国内生产单位较多，而且有一定的机械强度，加工成型方便，焊接性能良好等，因此在水处理中采用得比较广泛。聚氯乙烯塑料本身无色透明，加入增塑剂、稳定剂、着色剂等辅助材料后可制成各种不同用途的制品。聚氯乙烯塑料分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯两种。硬聚氯乙烯除强氧化性酸(如浓硝酸、发烟硫酸)和芳香族及含氟的碳氢化合物

6、和有机溶剂外，对其它一般酸、碱介质，都具有较高的化学稳定性，它在各种腐蚀性介质中的化学稳定性见表030412。 表03一0412硬聚氯乙烯的化学稳定性硬聚氯乙烯耐热性不好,耐低温也差,使用温度为-1050抗冲击性能不好,使用压力为0.25MPa以下，所有这些都限制了硬聚氯乙烯在水处理中的应用。刷座注朔的工艺条件注射机 螺杆式 注射温度200-226机筒温度 后段160-170中段165-180前段150-170注射时间2-5S 保压时间15-40S模具温度30-60 注射压力80-130MPa冷却时间 15-40S 成型周期40-90S收缩率0.0060.015后处理方法:热风循环箱式红外灯烘

7、箱.温度60时间4h.3 确定模具结构 制品精度等级为一般精度等级,由于形状复杂,尺寸较大,最多采用一模两腔,根据制品形状结构,采用推板推杆脱模.帅制品精度和尺寸选择. 上模座 31550025 定模板 20031525 凹模板 200315100 凹模固定板 20031532 垫块 3216080 下模座 31540040 推板 11820012.5 制品刷座根据其使用环境,要求不高,可以有浇口痕,故采用梯形浇口,开模时不能自动拉断,需用手动拉断,不需修整,采用梯形浇口,可以使塑件熔体的表现粘度以及通过剪切热,提高料温等.对于PVC这种流动性差,注射工艺条件要求较严格的塑料来说,梯形浇口优于

8、其它形式的浇口. 本模具为一模两腔,采用梯形浇口,双分型面,合模导向采用导柱,导套. 浇注系统与梯形浇口,流道平衡分布,以方便设计与加工. 脱模方法:推板推杆. 模具排气方式:分型面推杆间隙排气. 温度调节系统:采用冷却水环浇调节模温. 模具安装尺寸315500模具结构示意图： 3.1模腔数量的确定与校核一. N=2个,单个制品的体积M1=22 cm3浇注系统和飞边所需的的塑料体积M2=24 cm3 按注射机的最大注射量校核模腔数量N N= 式中: K注射机量子注射量的利用系数取0.8 M0注射机允许的最大注射量(cm3) M1单个制品的体积(cm3) M2浇注系统和飞边所属的塑料体积(cm3

9、)代入数据: N=故满足.3.2 按注射机的额定合模力校核模腔数量 N= 式中: F1注射机的额定合模力(N) Pl单位投影面积需要的合模力(MPa),可近似取塑料熔体对模腔的平均压力<<塑料成型工艺与模具设计>>表417,取PL=20 MPa Aj浇注系统和飞边在模具水平分型面上的投影面积(mm2)Aj=5 cm2 As单个制品在模具水平分型面上的投影面积(mm2),Aj=17 cm2 代入数据: 故满足.3.3 模具厚度的校核实际模具厚度与注射机允许安装的最大模具厚度及最小厚度之间必须满足下列条件:即.已知:=294,已选注射机XSZY125型注射机. =300,

10、=200. 200294300故满足模厚要求.3.4 开模行程校核模具为双分型面注射模,故需满足下式: 式中: 注射机的最大开模距离 制品所用的脱模距离 制品高度代入数据: 右边=88+43.8+10=142 mm=300 mm故满足.3.5 制品在水平分型面上的投影面积与合模力的校核制品投影面积A=34 cm2 注射机最大成型面积 =300 cm2 A故满足.3.合模力的校核. 为可靠闭合模腔,不使成型过程中出现溢料现象,需满足:式中: 工艺合模力 注射机额定合模力又因=A.其中,A为制品(包括浇注系统和飞边)在模具分型面上的投影面积.A=39 cm2 : 为平均模腔压力.由<<

11、塑料成型工艺与模具设计>>表417已知=20MPa,已知A=34cm2=34×20=680KN =(0.80.9) ×900=720810KN (0.80.9) 故满足. 3.6 注射压力校核 对于初步选择确定的模具结构,还应对其流动比所需的注射压力进行校核,以保证不超过注射机允许使用的最大注射压力. 流动比的计算: 式中: V流动比 模具中各段料流通道以及各段模腔的压力. 模具中各段料流通道以及各段模腔截面高度代入数据: 流动比很小,所需注射压力小于注射机允许使用的最大注射压力.3.7 推顶装置校核 XSZY125注射机采用顶杆机械顶出,故可在模具的动模开设中

12、心孔,使模具的顶出系统与注射机的相连,顶出制品及浇注系统凝料.3.8 模具在注射机上的安装固定尺寸校核 模具定模座外形尺寸:315×500 mm 模具动模座外形尺寸:200×315 mm 又根据XS-Z-125注射机动定模固定板上安装孔的布置可知,采用螺栓固定模具的方法比较合适,如下图所示形式:4 注射机的选择及校核 单个制品体积V1+浇注系统体积V2 V1+V2=23911 mm3 注射量为21511+240024 cm3握以上 根据可选择xs-zy-125型注射机其性能参数为146cm 螺杆直径42mm额定注射量120MPa 注射行程210mm注射时间2.9s 注射方法

13、螺杆式合摸力900KN 最大成型面积320最大开模行程375mm 模具最大厚度200mm注射机的性能参数校核5 模具零部件设计5.1浇注系统设计 为使主流道与喷嘴和机筒对中,另加设定位环,其材料为T8A,热处理后硬度为5357HRC与注射机定模固定板之间采用/的间隙配合.其图样如下图: 5.1.2 分流道的设计分流道是将高温高压的塑料熔体流向,从主流道转换到模腔,因此设计时要求熔体通过分流道时的温度下降和压力损失都应尽可能小,而且,还要求平稳,均衡地将熔体分配到各个模腔故分流道应设计行短而粗. 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表

14、面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 由于PVC流动性差,故分流道直径应取较大值,而且,宜采用较高的注射压力和注 代入数据: =17.06MPa故MPa式中:熔体流经注射机喷嘴的压力降(MPa)2).由前所碠得浇注系统组成,分别示出熔体流经主

15、流道,分流道所引起的压力降.熔体流经主流道的压力降. 由前所述计算可知:=0.275cm,=0.225cm,L=2.6cm,又因90°转向的两分支,所以=5=2.5cm,熔体特性数据n=0.2,=,代入方程: 式中: 熔体流经主流道及其分支与转向所产生的压降(MPa)主流道小端直径主流道大端直径 L熔体流道长度(即主流道长度) 主流道分支及改向的当量长度代入数据： =4.14×Pa=4.14MPa.熔体流经分流道的压降 由前述计算可知=3.5cm,=0.6cm,=0.225cm,=0.204cm熔体特性数据n=0.2,=7.06,由方程: =式中: 熔体剪切粘度系数当量值.

16、代入数据=7.06××=7.43×.再由分流道截面K8知h=0.5cm.又由分流道截面面积F=0.242/4得=0.55cm.2de=1.1cm=LR w=0.46由方程式: 式中: 熔体流经第一分流道及扆向和流经第二分流道的压降(MPa) 分流道中的熔体流率 第二分流道长度 分流道分支及改向的当量长度 W分流道截面的宽度 h分流道截面矩形的高度其余参数含义同前.代入数据: =6.7MPa 将以上算得的值相加,得 =4.14+6.7=10.84MPa 式中: 塑料熔体流经浇注系统的压力降5.1.5 求型腔压力 =120-(29.46+10.84) =79.7MPa

17、上式中: 型腔压力 P注射设定压力5.1.6 校核锁模力 由式:胀模力投影面积×得T=41.65×7970=639KN900KN胀模力小于注射机最大合模力,故注射机符合要求.4.2 成型零部件的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结

18、构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。5.2.1 成型零部件的结构设计本模具为一模两腔,为便于取模,节省材料,降低成本方面考虑,凸模采用整体嵌入式和齿条抽芯机构,因考虑到制品的实际情况,凹模采用组合式凹模,用支承板,螺钉固定,工件上凸模与定模板之间采用H7/js6的配合形式,凹模与定模板之间采用H9/f9的配合形式.5.2.2 成型零部件工作尺寸计算 本模具成型零部件包括凹模,凸模两部分,由前可知,制品的精度等级要求为一般精度,故采用公差带法计算型芯型腔的工

19、作尺寸.5.2.2.1 模腔工作尺寸的计算 制品成型时,分型面取在高8的台阶处,故可知模腔的尺寸有:径向尺寸:60mm, 48mm, 42.8mm.轴向尺寸:15mm,7mm13mm.台阶以下部分,模腔尺寸有:径向尺寸: 32mm,轴向尺寸:50mm27mm60mm. 径向尺寸计算:= 60mm求 60mm为自由尺寸,按10级精度级别查<<公差配合手册>>得制品公差=1.2mm其制造偏差和磨损量分别按制品公差的1/3和1/6取值,根据预定收缩率0.0060.015.初算结果为(=0.4, =0.2)式 =(1+)-式中: 基本尺寸 原始尺寸 制品在尺寸内的公差 该种塑料

20、制品的最大成型收缩率代入数据: =(1+0.015)×60-1.2=59.7mm 用公式(+)-L验算以上计算结果.式中: 成型零部件的制造公差 成型零部件的磨损量 该种塑料制品的最小成型收缩率因为:=(59.7+0.4+0.2)-60×0.6 =59.94故有=.凹模深度 =8mm,查表5-5,得=0.82,故=0.27, =0.14 初算:由式mm验算:由式=7.8-8×0.015+0.82=8.5mm8mm故有=.径向尺寸计算 =42.8求 32mm为自由尺寸,7级精度;查<<公差配合手册>>得制品公差=0.86mm其制造偏差和磨损量

21、分别按制品公差的1/3和1/6取值,根据预定收缩率0.0060.015初算结果为=0.29, =0.14式中: 基本尺寸 原始尺寸 制品在尺寸内的公差 该种塑料制品的最大成型收缩率代入数据: =(1+0.015)×42.8-0.86=42.3mm 用公式,(lm+)-ls minls 验算以上计算结果式中成型零件制造公差 成型零部件磨损量 该种塑料制品的最小成型收缩率代入数据: (42.15+0.29+0.14)-42.8×0.006=42.3mm =mm.凹模深度 =7mm.查表5-5,得=0.67mm,故=0.22mm, =0.11mm态复萌 初算:由式 =(1+0.0

22、06)×7-0.22 =6.82mm验算:由式左边=6.82-7×0.015+0.67=7.39mm故有=6.82+8=14.82 mm.拼合凹模模腔尺寸计算. 径向尺寸32 mm 轴向尺寸 60 mm,50 mm,27 mm,26 mm径向尺寸计算:=32 mm,求 32 mm为自由尺寸,按10级精度,查<<公差配合手册>>得制品公差=0.86mm其制造偏差各磨损量分别按制品公差的1/3和1/6取值,根据预定收缩率0.0060.015mm,初算结果为: =0.25mm, =0.13mm 式中: 基本尺寸 原始尺寸 制品在尺寸内的公差 该种塑料制品的

23、最大成型收缩率代入数据: =(1+0.015)×32-0.76=31.72mm 用公式验算以上计算结果.式中: 成型零部件制造公差 成型零部件磨损量 该各塑料制品的最小成型收缩率代入数据: 左边=(31.7+0.25+0.13)-32×0.006 =32.1-0.109 =31.9mm故有=凹模深度=26+60=86mm,查表5-5,得=2.87mm,故, =0.96mm, =0.48mm 初算:由式 =(1+0.006)×86-0.96=85.56mm 验算:由式 左边=85.56-1.29+2.87=87.14mm故有=5.2.2.2 型芯工作尺寸计算需计算的

24、尺寸有:径向3mm, 38mm,30mm 轴向尺寸有:15+17.32=32.32mm,60mm,5mm 径向尺寸计算:=3mm =0.13mm = 0.043 mm =0.022mm=38mm =0.92mm = 0.31mm =0.15mm=30mm =0.82mm = 0.27mm =0.14mm由式: 左边=3.15-0.043-0.022-3×0.015=3.04mm左边=39.15-0.31-0.15-38×0.015=38.12mm左边=31-0.27-0.14-30×0.015=30.14mm故有: =mm, =mm, =mm 型芯高度 =26mm

25、 =1.9,=0.63. =0.32=60mm =4.32, =1.44. =0.72由式: 验算得:左边1=27.02-26×0.006-1.9=24.96左边2=62.34-60×0.006-4.32=57.66故有=,=齿轮型芯结构的设计:由于在模具中塑件对型芯的包紧力较小,只需采用一般的齿轮结构即可,因此齿轮结构不需要校核,选用Z=17, m=2.分度圆直径:d=34 齿顶圆直径:=38齿根圆直径:d=29 齿顶高:=2齿根高: 齿高:齿距: 齿轮抽芯辅助机构的设计如下图所示: 6 成型零部件材料的选择 制品刷座精度等级为一般精度,变形小,生产批量为大批在量,根据制

26、品的材料为PVC及自身性能,成型零部件选用PMS. PMS是镜面塑料模具钢,是一种新型的析出硬化型塑料钢,热处理后,为贝氏体和马氏体混合组织,具有良好的冷热加工性能和综合力学性能.热处理工艺简便,变形小,淬透性高,适宜进行表面强化处理,在经固溶处理和时效处理后,其硬度为4042HRC.型腔壁厚的计算型腔采用组合式,材料为PMS,由公式得:刚度计算:强度计算:代入数据: 按刚度计算: =11.4mm按强度计算: =5.45mm按刚度计算: =5.67mm按强度计算: =3.89mm按按强度计算: =2.31mm按强度计算: =10.91mm由计算结果结合实际经验数据以及模具自身制造工况,取型腔壁

27、厚S=12mm凸凹模图样见附图,加工工艺卡片.6 分型面的选择与设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响

28、。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。本模具采用一模两腔的平衡布排,由于采用窄浇口和组合凹模需用顶出机构脱出制品及浇注系统凝料,水平分型是为脱出凝料及定模板内部分,侧分型是为顶出制品.采用侧分型有以下几点好处,1 选择在最大外圆处可以方便凸凹模的加工.2 如果开设在凸台上方,则凹模加工复杂度提高,提高了模具成本.为了确保分型的次续及正确性,如下图所示加斜导柱,确保第一次分型与侧分型同时进行.排气结构设计本模具为中小型模具,由于其采用组合型芯和拼合凹模,可通过拼合间隙来排气,不需另加排气装置.8 顶出机构的设计本模具采用一次分型和

29、侧分型,需考虑制品的顶出和凝料的脱卸,浇注系统凝料的脱卸.浇注系统凝料的脱卸可利用窄浇口的强度和刚度将凝料带出.制品的顶出:模具为一模两腔,且制品为非规则旋转体,而且具有台阶，故采用推板顶杆脱模,可简化模具,具有脱模可靠,脱模力均匀分布,对保证制品的质量有利,而需用弹簧复位装置.模具导向机构设计模具为中小型模具,可采用导柱导套机构进行导向,机拼合凹模则采用斜导柱导向.其中导柱导套都为标准件.导柱标准为四个,其标准为: 导柱 4×25×150 GB4169.4-84 导套 4×25×150 GB4169.4-84导柱与模板,导套模板安装之间采用H7/f7的

30、配合.9 温度调节系统设计由前知模具在在时温度应保持在7080的范围内,而注射温度为160190的范围内,同时为了保证制品的成型质量,避免出现银纹,气泡,缩孔等缺陷,应设计有温调系统,特别是对PVC这种塑料.为缩短制品在模内的冷却时间和成型周期,确定采用冷却系统,冷却介质采用常温水,冷却水道的布置如附图定模板中所示形式,孔径的大小依经验值,及模具结构尺寸暂定为8mm,依据实际工作环境,在试模时具体确定.流道中的冷却水流就为紊流状态,在此态下,方能更好发挥冷却作用,水的流动方向如附图定模板,在浇口附近的流道为入口,入口为两处.设计小结本模具是刷座注射模的设计，模具结构总体来说是比较复杂的，在模具结构中，采用了齿轮抽芯机构，组合凸模，组合凹模，和斜导柱分型。而脱模机构则采用强制脱模结构。通