多孔塑料罩注塑模课程设计

1、Un i V e r s i t y课程设计COURSE P ROJECT题目注塑模课程设计课程:塑料成型工艺及模具设计系别:班级:姓名:成绩:2016年 月 日塑件成型工艺性分析二、拟定模具的结构形式和初选注射机 三、浇注系统的设计 四、成型零件的结构设计及计算 五、模架的确定 六、排气槽的设计 七、脱模推出机构的设计14八、冷却系统的设计 九、导向与定位结构的设计十、模具的装配19参考文献.20多孔塑料罩注塑模课程设计、塑件成型工艺性分析名称：塑料仪表盖，要求：大批量生产，精度：MT5塑件的质量要求不允许有裂纹和变形缺陷 脱模斜度1° 30'未注圆角R2-3,塑件材料为L

2、DPE一.塑件的工艺性分析(1) 塑件的原材料分析如表4所示。表4塑件的原材料分析塑料品种结构特性使用温度化学稳定性性能特点成型特点低密度聚乙烯(LDPE塑料材料支链 型线型分 子机构的 热塑性塑 料小于80 r较高， 比较稳定。在-6or时下 仍具有较 好的力学 性能成型 性能好，熔 体黏度小结论该塑料具有良好的工艺性能，适宜注射成型，成型前原料要 干燥处理。(2) 塑件尺寸精度和表面粗糙度分析每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有点属于高精度，就按实际公差 进行计算。(3) 塑件结构工艺性分析该塑件的厚度3mm塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成 型。(4) 低密度聚乙烯

3、的成型性特点：1) 成型性好，可用注射，挤出及吹塑等成型条件。2) 熔体黏度小，流动性好，溢边值为；流动性对压力敏感，宜用较高压力注射。3) 质软易脱模，当塑件有浅凹(凸)时，可强行脱模。4）可能发生熔体破裂，与有机溶剂接触可发生开裂。5）冷却速度慢，必须充分冷却，模具设计时应有冷却系统。6）吸湿性小，成型前可不干燥。二、拟定模具的结构形式和初选注射机1. 计算塑件的体积根据零件的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的体积为：Vi= cm3所以一次注射所需要的塑料总体积 V=2. 计算塑件质量查相关手册，LDPE的密度为cm3 取g/cm3塑件与浇注系统的总质量为 M=3. 选用注射机根据塑件

4、的形状，选择一模两件的模具结构，所以初选SZ150/630型塑料注射机,其各参数数据如下：主要技术参 数项目参数值主要技术参 数项目参数值额定注射量/cm3125最小模具厚度/mm170锁模力/kN630模板最大行程/mm270注射压力/MPa120喷嘴前端球面半径/mm15最大注射面积 /cm2320喷嘴直径/mm4动，定模模板 最大安装尺寸320mm< 320mm定位圈直径/mm25最大模具厚度/mm300二.模具结构方案的确定1. 分型面的选择通过对塑件结构的形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的低平面上，其位置如下图图2分型面2. 型腔数量的确定及型腔的排列该

5、塑件采用一模两件成型，型腔布置在模具中间，有利用与浇注系统的排列和模 具平衡。图三型腔排列三、浇注系统的设计主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流 道或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流体和开模时主流道凝料的顺利拔出。2】主流道的尺寸直接影响到熔体的流体速度和充模时间。 【2】另外，由于其与高温塑料熔体 及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。（1）主流道尺寸 主流道长度：小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。 主流道小端直径： 主流道大端直径： 主流道球面半径： 球面的配合高度：（2）主流

6、道的凝料体积V主=n /3 主L （ R2主 + r2 主+R主 r 主）=/ 3X 50+） mmd =注射机喷嘴尺寸 +( 1) mm=( 3+) mm= mmd' =d+2L主 tan a 7mm式 中 a =4oSRo =注射机喷嘴头半径 +(12) mm=( 10+2) mm= 12mmh=3mm（ 3）主流道当量半径Rn=（+） / 2 =（ 4）主流道浇口套的形式主流道衬套为标准间可选购。 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触， 易磨损。 对 材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体， 但考虑上述的因素通常仍然将其分开来设计， 以便于拆

7、卸更换。 同时也便于选用优质钢材 进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢5 T8A或者T10A），热处理淬火表面 硬度为5055HRC如图31:浇口采用侧浇口。主流道设计如图：侧浇口和分流道如图：分流道的设计（1）分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度L分取35mm。（3）分流道的当量直径因为该塑件的质量m塑=pV塑=<200g因此分流道当量直径为:D 分=X (m

8、 塑)A X 分)A=X 28八 X 35八(4) 分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料融 体的热量散失、流体阻力均不大。(5) 分流道截面尺寸设梯形的下底宽度为X,地面圆角的半径R=1mm,并根据教材表4-6,设置梯 形的高h=,则该梯形的面积为：A 分=（x+x+2 X h / 2=（x+ X再根据该面积与当量直径为的圆面积相等，得：（X+） X = n 删 4= X,4可得x-则梯形的上底约为+=,如图32:(6)凝料体积分流道长度 L分=35 X 2=70mm 分流

9、道截面积 A分=(+) /2 X=凝料体积V分=A分L分=70X =。7) 校核剪切速率确定注射时间:查教材表 4-8,可取 t=。 计算分流道体积流量:q 分=（V 分 +V 塑）/t= （+） / = cm3/s 可得剪切速率丫分=分/ （ n R分） =XX 103/ X 2） 3=X 103 s 1该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5X1025X10s3s1 之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一边取 叩即可，此处去叩，另外，其 脱模斜度一般在 5o10o 之间，这里去脱模斜度为 8o。浇口的设计该

10、塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射， 为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间， 因此采用侧浇口。 其截面形状简单， 易于加工， 便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。1）侧浇口尺寸的确定1）计算侧浇口的深度。根据教材表 4-10，可得侧浇口的深度 h 计算公式为h=nt= X 3mm=式中，t为塑件壁厚，t=3mm； n为塑料成型系数，对于HIPS,其系数n=；在工厂进行设计时， 浇口深度常常先取小值， 一边在今后试模时发现问题进行修复处理，并根据教材表4-9中推荐的HIPS侧浇口的厚度为，故此处浇口深度h取。2）计算侧浇口的宽度。根据教材表 4-1

11、0，可得侧浇口的宽度 B 的计算公式：B=nX A 30= X A 十 30 士 2cm式中，n是塑料成型系数，n=; A是凹模的内表面面积（约为塑件的外表面面积）。3）计算侧浇口的长度。根据教材表4-10,可得次交口的长度L浇一边选用，这里去L 浇 =。2）侧浇口剪切速率的校核1）计算浇口的当量半径。由面积相等可得n R浇=Bh,由此矩形浇口的当量半径R 浇=（Bh/ n） A。2）校核浇口的剪切速率 确定注射时间：查教材表 4-8，可取 t=。计算浇口的体积流量：q浇=V塑/ t= =s 计算浇口的剪切速率：丫浇=浇 / （ n R浇）=浇/ nX （Bh/ n ）八3/2=XX lOM

12、十2X 卡八3/2=X 10八4 s 1该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5X 10® 5X 10八/之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积以及主流道的当量半 径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。1 ）计算主流道的体积流量q 主=（V 主+V 分+nV 塑）/ t =+2 X /=s2）计算主流道的剪切速率丫主=主/ （ n R主）=XX 103- =X103 s主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5X 1025X 103s1 之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。冷料穴的设计

13、及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上， 起作用主要是收集熔体前锋的冷料， 防止冷料 进入模具型腔而影响制品的表面质量。 本设计仅有主流道冷料穴。 由于该塑件表面要求没 有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料 对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。四、成型零件的结构设计及计算60mm、30mm,可按MT5级塑件精度取公差值,分别是：由零件图分析可知， 决定型腔径向尺寸的主要有： 50mm、R2, 塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸0.740.640.5等。600，500，30 0凹模径向尺寸 :分别代入得： 60 10.02253/4 0.74 00.

14、1960.79500.19 50 10.02253/4 0.64 00.1649.64500.16轴向尺寸 ：代入得 30 1 0.02252 / 30.5 00.1330.34500.13 26 1 0.02253/ 4凸模径向尺寸：代入得 ：轴向尺寸： 代入得 ：0.5 00.13 26.225 00.13式中 塑件的允许公差;Sc塑料的平均收缩率，取Scp=%；Sz成型零件制造公差，取塑件公差的1/4 ;x修正系数，一般中小型塑件取为 3/4 ;X'修正系数，一般精度较小型塑件取 2/3 ;Ls塑件外型尺寸;Hs塑件高度基本尺寸;ls 塑件内形基本尺寸;hs 塑件孔深基本尺寸五、

15、模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为105mmc 251mm，又考虑吧凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，参考指导书表7-1, 可确定选用200x300直浇口 B型模架。【2】 各模板尺寸的确定A版尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为30mm凹模嵌件深度为25mm又在模板 上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故此A版厚度取50mmB板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准板厚取 40mmC板（垫板）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+ （510） mm=75-80mm根据指导书表7-4初步选定C为80mm经过上述尺寸的计算，模架尺寸已经确

16、定为模架B2030-50x35x80GB/T模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。模具平面尺寸250mm 300mm < 320mm 320m（拉杆间距），校核合格。模具高度尺寸270mm 170mm<265mm<300mfm具的最大厚度和最小厚度），校核 合格。模具的开模行程 S=H1+H2+510） mm= 40+40） mm=7& 80mmv300mmf模行程）,校核合格。六、排气槽的设计该塑件由于采用侧浇口进料， 熔体经塑件下方的台阶充满型腔， 其配合间隙可作为气 体排岀的方式，不会在顶部产生憋气的现象。同时，底面的气体会沿着推杆的配合间隙、 分

17、型面和型芯与脱模之间的间隙向外排岀。 【2】七、脱模推出机构的设计推出方式的确定采用推杆的推出方式。脱模力的计算1）圆柱大型芯脱模力因为入=r/t = 3 = > 10,所以，此处视为薄壁圆筒塑件，因此:F1=2ntESLcos9 ( f tan 9)/(1 卩)K2+=2 XX 3XX 103XXX cos1ox- tan 1o) - (1 x (1+ x式中，F是脱模力；E是塑料的弹性模量；S是塑料成型的平均收缩率（ % ； t是塑件的壁厚；L是被包型芯的长度；卩 是塑件的泊松比；9 是脱模斜度；f是塑料与刚才之间的摩擦因素； r是型芯平均半径； A是塑件在与开模方向垂直的平面上的投

18、影面积，当塑件底部有通孔时，A视为零；K1是由入和9决定的无因次数，K1=2入2/ （C0S29 +2入cos9）,其中入的值与塑件的横截面形状和尺寸有关（ K1下面将会 岀现）；K2是由f和9决定的无因次数，K2=1+fsin 9cos9。2）成型塑件内部圆筒型芯的脱模力计算因为入=r/t = 5/3 = < 10，所以，此处视为厚壁圆筒塑件，同时,由于该塑件的内孔是通孔，所以，脱模时不存在真空压力，因此：F2=2n rESL(f tan ¥)/ (1+卩 +K1)K2 =2XXX 103XX 40X3) 4-d2 小型芯脱模力所以 F=F1+F2+F3=校核推出机构作用在塑

19、件闪过的单位压应力( 1 )推出面积A1 = n /4 (D2 d2)= n /4 X (752 -52)mm2=1099 mm2A2=n /4 (D12 d22)= n /4 X (18 2-12 2)mm 2= mm 2A=A1+A2= 2(2) 推出应力(7 =F/A= MPa < 10 MPa因此，抗压强度合格。八、冷却系统的设计设计时忽略模具因空气对流、 辐射以及与注射机所散发的热量，放出的热量应等于冷却水所带走的热量。【 2】按单位时间内的塑料熔体凝固时所冷却介质HIPS 属于中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别为40 C,用常温水对模具进行冷却。200C 和3265 C。

20、所以，模具温度初步定为冷却系统的简单计算1 )单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量塑料制品的体积V=V 主 +V 分+nV 塑=+= cm3塑件制品的质量m = Vp = X = g = kg塑件壁厚为3mm可以查教材表 4-34得，t冷=。 取注射时间 t 注 = ， t 脱 = 6s 。则注射周期t=t注+t冷+t脱=(+6) = 25s。由此得每小时注射次数为： N=3600/25= 144 次单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=14X4= kg/h(2)确定单位质量的塑件在凝固时所放岀的热量Qs,查教材表4-35直接可知HI PS的单位热流量 Qs的值得范围在( 310

21、 350) kj/kg, 故可以取 Qs=320 kj/kg 。( 3)计算冷却水的体积流量 qv设冷却水道入水口的水温为0 2=23C。岀水口的水温为0 1=25C，取水的密度p =1000kg/m3,水的比热容c = kj/(k g C )，则：qv=WQs/60 p c( 0 1-0 2) =X 320- 60 X 1000XX (25-23)= m3/min(4) 确定冷却水路直径 dd=。当 qv= m3/min 时，查教材表 4-30 可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径 ( 5)冷却水在管内的流速vv=4qv* 60*n* d2=4X* 60* = m/s.>

22、;s因此合理。h4-31 可得 f= ，则有：(6) 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数因为平均水温为 24C，查教材表h= (p V)A / dA=XX (1000 X A * 人 =(m2 - h C)(7) 计算冷却水通道的导热总面积 A40-(23+25)/2A=WQs/ (hA 0 ) =X 320* X= m2(8) 计算模具所需冷却水管的总长度L=A/( n d)= * = 139 mm(9) 冷却水路的根数 X设每根水路的长度 I =120mm则冷却水路的根数为：X=L/ I =139/120 根 由上述计算可以看出，一条冷却水道对于模具来说显然不适合，因此应根据具体情况加以修改

23、。为了 提高生产效率，凹模和型芯都应得到充分的冷却。凹模嵌件和型芯冷却水道的设置型芯的冷却系统的计算与凹模冷却系统的计算方法基本上是一样的。设计时，在大型芯的下部采用简 单冷却流道式来设计，小型芯采用隔片式冷却水道。凹模嵌件拟采用两条冷却水道进行冷却。冷却系统还 要遵循： 【 4】1. 浇口处加强冷却。2. 冷却水孔到型腔表面的距离相等。3. 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。4. 冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。5. 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。6. 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。 而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，

24、防止冷却水外泄。九、导向与定位结构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为膜外定位和模内定 位。膜外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进 行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精确定位。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要 求不高，因此可采用模架本身所带的定位结构。 【1】十、模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段， 装配精度直接影响到模具的质量、 寿命和各 部分的功能。 模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系， 将合格的零件连接固定 为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中

25、， 对模具的装配精度应控制在合理的范围内， 模具的装配精度包括 相关零件的位置精度， 相关的运动精度， 配合精度及接触只有当各精度要求得到保证， 才 能使模具的整体要求得到保证。 【4】塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔， 型芯为装配基准。 这种情况， 定模各动模的导柱和导套孔先不加工， 先将型腔和型芯镶块 加工好， 然后装入定模和动模内， 将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚， 动 模和定模合模后用平行夹板夹紧， 镗投影导柱和导套孔， 最后安装动模和定模上的其它零 件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后， 必须与分模面有一定的

26、间隙， 其间隙为毫米， 因为该 处受喷嘴压力的影响， 在注射时会发生变形， 有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周 围出现塑料飞边， 就是由于没有间隙的原因。 为了有效的防止飞边， 可以接近塑件的有相 对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。 模具的装配顺序1. 确定装配基准；2. 装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；3. 调整各零件组合后的累积尺寸误差， 如各模板的平行度要校验修磨， 以保证模板组 装密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边；4. 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；5. 组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；6. 组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺 钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；7. 试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。1）模具预热模具预热的方法， 采用外部加热法， 将铸铝加热板安装在模具外部， 从外部向内进行 加热，这种方法加热快，但损耗量大。2）筒和喷嘴的加热根据工艺手册中推荐的工