垫圈塑料模具设计

塑料模具课程设计说明书设计题目:垫圈的塑料模具设计院（系）：高职学院专业：模具设计与制造班级:079012学号:09设计人:康尚明指导教师:孙钱江完成日期2010年1月13日目录第一部分产品的说明第二部分塑件分析第三部分型腔的数目决定及排布第四部分注射机的型号和规格选择及校核第五部分分型面的选择第六部分浇注系统的设计第七部分成型零件的工作尺寸计算及结构形式第八部分导柱导向机构的设置第九部分推出机构的设计第十部分温度调节系统的设置第十一部分设计小结第十二部分附录垫圈塑料模具设计1.塑料成型工艺性分析该塑料是一塑料垫圈,如图.生产批量很大,材料为ABS,成型工艺性好,制造成本低,可以注射成型.2.分型面位置的确定根据塑料结构形式,分型面选在垫圈上下表面,如图3.确定型腔数量和排列方式1).型腔数量的确定该塑料精度要求不同,又是大批量生产,可以采用一模多腔的形式,考虑到模具制造费用,设备运转费用低一些初定一模四腔的模具形式.2).该塑件含有1个小孔,要使其顺利成型,必须在大型蕊上嵌入1个小型蕊,并且小型蕊的直径与孔直径相吻合,采用一模四腔的制造成本也会增加,因为所用材料为ABS,配合精度要求不高,采用推杆推出机构,正方形排列各个对角各一个,如图.4.模具结构形式的确定上面分析可知,本模具采用一模四腔,圆形排列,推件杆推出,流道采用平衡式,浇口采用潜伏式浇口,采用双分型面,结构形式采用派生模.5.注射机型号的选定1).注射量的确定,塑料体积=843塑料质量m最多为凝料m2为未知数,可按塑件质量的0.6倍来计算,上面分析的一模4腔,所以注射量2).塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及锁模力的计算.流道凝料包括浇口,在分型面上的投影面积A2,模具设计前为未知值,根据多腔统计分析,A2是每个塑件在分型面上投影面积的0.2---0.5倍,因此可用0.35A1来进行计算,所以.式中,式中型腔压力P取30MP,因为塑件浇口为侧浇口,压力损失大,取大一些.3.选用注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值,可选用XS-Z-60式注射机注射机参数额定注射量105喷嘴孔直径4螺杆直径35拉杆空间190×300注射压力125注射方式柱塞式锁模力450定位孔直径55最大开模行程220动定模固定板尺寸330×340最大厚度300塑化能力5.6最小厚度100喷嘴圆弧半径124).注射机有关参数的校核(1).由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数nFn为锁模力,A为单个分型面上的投影,Aj是浇注系统在分型面上的投影.P为成型压力,一般为注射压力的0.8倍.(2).注射压力的校核注射压力校核合格式中K”取1.3,Po取80MP,属正常型浇口类.(3)锁模力校核锁模力校核合格其它安装尺寸校核要待模架选定,结构尺寸确定以后才可以确定.二.浇注系统的设计1.主流道设计2).主流道尺寸根据所选注射机,则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸+(0.5—01)=2+1=4mm主流道球面半径为SR=喷嘴球面半径+(1—2)=19+2=21mm2).主流道衬套形式本设计虽是小型模具,但为了便于加工和缩短主流道长度,衬套和定位圈还是设计成分体式,主流道长度取40.98mm,约等于定模板的厚度,见图,衬套如图,材料采用T8A钢,热处理淬火后表面硬度为53HRC---57HRC.3).主流道凝料体积4).主流道剪切速率校核由经验公式主流道剪切速率偏小,主要是注射量小,喷嘴尺寸偏大,使主流道尺寸偏大所致.2.分流道尺寸1).分流道布置形式分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔.因此采用平衡分流道,如图.2).分流道长度第一级分流道L1=50mm,第二级分流道L2=10mm,第三级分流道L3=15.5mm.3).分流道的形状,截面尺寸以及凝料体积(1).形状及截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模,体设计的分流道设置在分型面上定模一侧,截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面,梯形截面以塑料熔体及流动阻力均不大,一般采用以下面经验公式来确定截面尺寸,即:根据参考文献(1)取B=4mm分流道截面形状如图:从理论上L2,L3分流道可比L1截面小10%,但为了刀具的统一和加工方便,在分型面上的分流道采用一样的截面.(2).凝料体积分流道长度L=50+10*2+15.5*4=264mm分流道截面积凝料体积4)分流道剪切速率校核采用经验公式在之间,剪切速率校核合格式中,式中,t=注射时间,取1sA-------梯形面积0.558C-------梯形周长4.5cm5).分流道表面粗造度分流道表面粗造度R要求很低,一般取0.8---1.6um即可,在此取0.8um,如图所示.3.浇口的设计根据外部特征,外观表面质量要求较高,应看不到明显的浇口痕迹,采用潜伏式浇口,在开模时对浇口自行剪断,几乎看不到浇口的痕迹.潜伏式浇口尺寸的确定由经验公式得,式中n=塑料材料系数取0.6C=塑件壁厚的函数值取0.242浇口截面形状如图所示,浇口先取,然后在试模时再调整.2)浇口剪速率的校核由点浇口的经验公式得剪切速率的校核合格.4.冷料穴的设计(1)主流道冷料穴如图所示,采半球形,并采用球形头拉料杆,该拉料杆固定在动模固定板上,开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出.2).公流道冷料穴在分流道端部加长5mm,作分流道冷料穴.1.3,成型零件的设计模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件.在本设计中成型零件就是成型外面的凹模,成型内表面的凸模.各类成型零件的尺寸设计凹模(型腔)垫圈四周就一个整体,且无螺纹和其它外部特征,可用整体式,而且加简单,成本低为了节约成本直接用定模板充当型腔的作用。用凸模来保证尺寸。如下图结构1-型芯2-摧管3-定模板2.凸模(型蕊)型蕊尺寸2.成型零件刚材的选用垫圈大批量生产,成型零件所选用的钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好,机械加工性能和抛沅性能也应良好,因些构成型腔的钢材选用SM1垫圈型蕊因为采用推杆推出,磨损也较大,采用硬度较高的模具钢Cr12MoV,淬火表面硬度58HRC---62HRC.3.成型零件强度及支承板厚度的选用计算1).型腔侧壁厚度(按整体式圆筒形凹模计算)式中,P---型腔压力(取30MP)E---材料弹性模量,取----根据塑料品种,模具刚度计算许用变形量型腔铡壁可以设为10mm,两型腔之间受力是大小相等,方向相反的在合模状态下不会产生变形,因此两型腔之间壁厚只要满足结构设计条件就可以了.型腔与模板周边的距离由模板外形尺寸来确定,因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多,所以完全满足强度和刚度要不求.(2).支承板厚度和所选模架两垫块之间的跨度有关,根据前面的型腔布置,模架应选在这个.1.4.模架的确定根据型腔布局可看出,型腔嵌件分布尺寸75*115,又根据型腔的侧壁最小厚度小于1,再考虑导柱,导套及连接螺钉,布置应占的位置,采用推件板推出等各方面的问题,确定选用模架序号为5号,模架结构为A4的形式,如图所示.各模板尺寸的确定A板是定模型腔板,塑件高度3,在模板上还要开设冷却水道,冷却水道离型腔应有一定距离,因些A板厚度取25mm.C垫块尺寸32垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+(5---10)=2.5+20+15+(5---10)=42.5---47.5,所以垫块厚度可取50上述尺寸确定之后,就可以确定模架序号为5号,板面200*160,模架结构形式为A4的标准模架.从选定模架可知,模架外形尺寸:宽*长*高=200*160*163模具平面尺寸200*160<330*340(拉杆间距)1.5排气槽的设计瓶盖成型型腔体积比较小,约0.268,注射时间约为1s,采用的是潜伏工浇口向型腔顶部倾斜,塑料熔体先充满型腔顶部,然后充满周边下部,这样型腔顶部不会造成憋气现象,气体会沿着分型面和型蕊与推件板之间的轴向间隙向外排出.如果对于中大型塑件一定要通过计算,开设一定量的排气槽,方可保证产品质量.1.6,脱模推出机构的设计推杆推出过程中,因为是有孔塑件,所以推杆必须得承受得起以下推出力因为塑件底部为圆形,所以可以将推杆截面设计成圆形,直径<20mm.1.7冷却系统的设计冷却系统的计算很麻烦,在些只进行简单计算,在单位时间内塑料内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量,模具温度设为40冷却水的体积流量式中W----单位时间内注入模具中的塑料质量,按每分钟注射两次即Q1单位质量的塑件凝固时所放出的热量,ABS为冷却管道的直径为使冷却水处于湍流状态,查资料取d=2.5mm冷却水在管道内的流速冷却水管道水孔壁与冷却水之间的传热膜系数查参考文献,1中的表取f=7.22,水温为30时,因此冷却管道的总传热面积模具上应开设的冷却水孔数从计算结果看,因塑件小,单位时间注射量小,所需冷却水也比较小,但一条冷却水道对模具来说是不可取的,因为冷却不均匀.以上是我个人的课程设计,该模具的装配图及各个零件图见附页.设计小结:经过两周多的设计,让我更加深刻的体会到了设计的快乐,并且从中学到不少知识,明白设计这门课程,有必要一步一个脚印走过来,在塑料模具这门课程上希望能够走得更远的话,一定得把以前的基本功打扎实.以上只是个人的少许想法,参考资料:1、《塑料模具设计制造与应用实例》模具实用技术丛书编委员编机械工业出版社2、《塑料模具设计》卜建新主编，中国轻工业出版社3、《塑料模具设计》申树义、高济编，机械工业出版社4、《塑料模具设计手册》《塑料模具技术手册》编委会，编机械工业出版社5、《塑料制品成型及模具设计》叶久新、王群主编，湖南科学技术出版社

附录资料：不需要的可以自行删除数控设备使用中应注意的问题

2.1数控设备的使用环境

为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。

2.2良好的电源保证

为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。

2.3制定有效操作规程

在数控机床的使用与管理方面，应制定一系列切合实际、行之有效的操作规程。例如润滑、保养、合理使用及规范的交接班制度等，是数控设备使用及管理的主要内容。制定和遵守操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一。实践证明，众多故障都可由遵守操作规程而减少。

2.4数控设备不宜长期封存

购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。加工中，尽量减少数控机床主轴的启闭，以降低对离合器、齿轮等器件的磨损。没有加工任务时，数控机床也要定期通电，最好是每周通电1～2次，每次空运行1小时左右，以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池电量不足报警，以防止系统设定参数的丢失。

3数控机床的维护保养

数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况，并参照机床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、\o"gm,通用"通用的日常维护保养要点。

3.1数控系统的维护

（1）严格遵守操作规程和日常维护制度

数控设备操作人员要严格遵守操作规程和日常维护制度，操作人员的技术业务素质的优劣是影响故障发生频率的重要因素。当机床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。

（2）防止灰尘污物进入数控装置内部

在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏，应该尽量减少打开数控柜和强电柜门。

（3）防止系统过热

应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。

（4）数控系统的输入/输出装置的定期维护

80年代以前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。

（5）直流电动机电刷的定期检查和更换

直流电动机电刷的过度磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。

（6）定期检查和更换存储用电池

一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。

（7）备用电路板的维护

备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。

3.2机械部件的维护

（1）主传动链的维护

定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。

（2）滚珠丝杠螺纹副的维护

定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴