圆筒形件塑料模具设计

注塑模课程设计说明书题目：圆筒形件塑料模具设计学号：姓名：班级：专业：学院：日期：模具的结构形式1.1塑件的成型工艺分析1.1.1塑件的结构工艺性分析该塑件是一圆筒形零件，如图1-1所示。塑件的壁厚均匀，厚度为2mm，为旋转体结构，结构相对简单，而且塑件的质量相对较小，生产批量为30万件，材料选用ABS，密度为1.05g/cm3，材料收缩率设为1.006，该种塑料流动性中等。查GB/T14486-2008，得该种塑料制件精度等级一般为MT3级,未标注公差尺寸为MT5级。二维图1-1塑件图1.1.2成型材料性能分析ABS化学名称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。ABS塑料在树脂连续相中分布着橡胶相。丙烯腈使ABS塑料具有高的强度、良好的耐蚀性和耐热性；丁二烯使其具有高的韧性和低温弹性；苯乙烯使其具有良好的成型工艺性、着色性和刚性。ABS塑料无毒、无味、吸水率低，但遇水会燃烧，其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS塑料具有良好的综合力学性能，即优良的力学性能、电绝缘性、化学稳定性、成型工艺性。一重要特点是可表面电镀、喷漆、印刷、真空电镀和绘画。目前ABS塑料除了用于制造多种机械零件外，在家用电器中得到非常广泛的应用。下表1.1所示为ABS塑料的一些特性。表1.1ABS塑料特性注射成型机类型螺杆式密度（g/cm3）1.02-1.16计算收缩率（%）0.3-0.8螺杆转速（r/min）30预热温度（℃）80-85预热时间（h）2-3料筒温度（℃）后段150-170成型时间（s）注射时间20-90中段165-180高压时间0-5前段180-200冷却时间20-120喷嘴温度（℃）170-180成型总周期（s）50-220模具温度（℃）50-80使用温度（℃）小于70比体积（cm3/g）0.86-0.98熔点（℃）130-160抗拉屈服强度（Mpa）50拉伸弹性模量（Mpa）18001.2分型面位置的确定对塑件进行分析，分型面选在塑件断面轮廓最大的位置，如图1-2所示，以便顺利脱模。图1-2分型面1.3型腔数目的确定该塑件精度要求不高，并且结构简单，又是中等批量生产，没有侧向分型机构，而且因为塑件的外形是圆形的，各方向尺寸一致，又考虑到模具制造费用及模具尺寸，初定为一模四腔。1.4模具结构形式的确定本模具采用一模四腔的模具形式。该塑件尺寸较小，最大处也只有Φ40mm，且形状简单，型腔加工容易实现，可以采用整体式结构，浇口采用侧浇口，塑件采用推杆推出。定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支承板，因此可确定模具形式采用标准A2形模架，该模具为单分型面模具。1.5模具脱模斜度的确定查ABS塑料的模具脱模斜度，得凹模斜度35′-1°30′，取1°；凸模斜度30′-40′，取40′。2注塑机型号的选定2.1注射量的计算通过UG建模分析，单个塑件的体积V1=6030.3334mm3，=6.03cm3，取ABS塑料密度为1.06g/cm3,则塑件的质量m1=6.03×1.06g=6.39g。根据经验可按照塑件质量的80%来估算，分析采用一模四腔，则注射量为注射量应为注射机注射能力的70%不会造成超载和浪费，所以注射量为2.2锁模力的计算流道凝料在分型面上的投影面积A2，目前未知，根据分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2-0.5倍，取0.5，则，锁模力2.3选择注塑机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算，可选用SZ-100/60卧式注塑机，主要技术参数r如表2.1所示：表2.1注塑机主要技术参数理论注塑容量/cm3100锁模力/KN600螺杆直径/mm35拉杆间距/mm320×320注塑压力/MP150移模行程/mm300注塑速率/（g/s）85最大模厚/mm300塑化能力/（g/s）40最小模厚/mm170螺杆转速/（r/min）0-200定位孔直径/mm125喷嘴球半径/mm10喷嘴孔直径/mm4锁模方式曲肘注射时间1.873浇注系统的设计3.1主流道的设计3.1.1主流道尺寸根据所选注射机，小端尺寸为主流道球面半径为球面配合高度h=3-5mm，取h=3mm3.1.2主流道凝料体积3.2分流道的设计由于模具采用一模四腔的形式，并且塑件结构简单。因此，采用最常用的十字形分流道形式，塑料熔体充模的温降较大，故在其延伸端开较小的冷料穴。只设在动模一侧，查常用分流道系列尺寸，圆形分流道直径d=6mm，分流道长度一般取主流道大端直径的1-2.5倍，取13.5mm，如图3-1所示。3.3浇口的设计对中小型塑件，侧浇口的典型尺寸为深度0.5-2mm，宽1.5-5mm，浇口台阶0.5-2mm。考虑该零件的使用场合及外观要求，本模具采用矩形截面浇口，浇口宽度b=2mm，长度l=2mm，深度h=1.5mm，如图3-1所示。图3-1分流道及浇口示意图3.4定位环及浇口套3.4.1定位圈结构根据注塑机定模扳中心孔尺寸，查GB/T4170-2006，选取定位圈直径为Φ100mm，由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式，其定位圈结构如图3-2所示。图3-2定位圈3.4.2浇口套结构主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，因而主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套。本模具采用45钢，局部热处理硬度为38-45HRC，如图3-3所示。图3-3浇口套结构3.5冷料穴本模具采用Z形冷料穴，其公称直径与主流道直径相同，本模具冷料穴直径取为8mm，深度大约为直径的3/4倍，深度为5mm，如图3-4所示。图3-4冷料穴4成型零件的设计4.1成型零件的机构设计（1）模具的凹模采用整体式凹模。整体式凹模是直接加工在型腔板上的有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。（2）模具的凸模用来成型塑件整体的内部形状，小型芯用来成型塑件的局部孔或槽。该塑件壁厚较薄，中心孔较小，所以采用整体式。4.2成型零件工作尺寸的计算4.2.1材料收缩率ABS塑料的收缩率为0.3%-0.8%,则的ABS塑料的平均收缩率为4.2.2成型零件工作尺寸的计算该塑件尺寸较小，精度为MT3级，精度较高，，塑件的型腔和型芯的径向和轴向尺寸，如表4.1所示。成型零部件工作尺寸和制品尺寸的标注形式，如图4-1所示。表4.1型腔和型芯的径向和轴向尺寸径向尺寸型腔的径向尺寸型芯的径向尺寸轴向尺寸型腔的轴向尺寸18型芯的轴向尺寸162其中，x—修正系数，由于塑件精度为MT3，且塑件尺寸小，故取x=0.75;δZ—制造公差，由于塑件精度为MT3，且塑件尺寸小，故取图4-1成型零部件工作尺寸和制品尺寸的标注形式5型腔壁厚的计算型腔采用整体式，材料为P20（铬镍合金钢3Cr2Mo），材料的许用应力为137.2-156.8MPa。本模具采用整体式型腔。5.1型腔侧壁厚（1）按刚度条件：式中，p-型腔内单位平均圧力，材料为ABS,取p=30MPa；h-型腔深度；E-型腔材料的弹性模量（MPa），取E=2.2GPa；-型腔的许用变形量，（2)按强度条件：式中：r-圆柱型腔半径；p-型腔内单位平均圧力，材料为ABS,取p=30MPa；-材料的许用应力，材料选为P20，许用应力为137.2-156.8,取156.8MPa。综上所示型腔侧壁厚度取30mm。5.2型腔底板厚（1）按刚度条件：式中：r-圆柱型腔半径；p-型腔内单位平均圧力；E-型腔材料的弹性模量（MPa），取E=2.2GPa；-型腔的许用变形量，（2）按强度计算：式中：r-圆柱型腔半径；p-型腔内单位平均圧力；-材料的许用应力，取156.8MPa。综上所述型腔底板厚度取25mm。每个塑件模仁尺寸为100×100×65mm，相邻两塑件之间间距为30mm。6模架的确定根据模具型腔一模四腔的布局、浇注系统的结构和圆筒形型腔侧壁厚度等各方面，查GB/T12556-90，确定模架为A2的形式，基本尺寸为B×L=250×250mm。6.1各模板尺寸的确定定模座板，根据设计手册选用模板尺寸为300×250×25mm；浇口套，根据设计手册选用的标准为φ20×58mm；定位圈，根据设计手册选用的标准为φ100×15mm；定模板，根据设计手册选用选用尺寸为250×250×60mm；动模板，根据设计手册选用尺寸为250×250×70mm；支承板，根据设计手册选用尺寸为250×250×35mm；垫块，根据设计手册选用垫块高度为80mm，尺寸为48×250×70mm；动模座板，根据设计手册选用尺寸为250×250×20mm；推杆固定板，根据设计手册选用尺寸为150×250×15mm；推板，根据设计手册选用尺寸为150×250×25mm。综上所述，选用模架外形尺寸为：250×250×281.7导向与导向机构的设计本模具采用导柱导向设计，由导柱与导套的间隙配合组成，并呈滑动运动。7.1导柱国家标准规定了带头导柱和有肩导柱两种结构形式的导柱，本模具采用有肩导柱，查GB/T4169.5-2006，且根据所选模架，选直径为25mm的导柱,材料选为低碳钢（20钢），渗碳处理硬度56-60HRC。7.2导套选用与导柱配合的导套，本模具选用带头导套，查GB/T4169.5-2006，材料选为20钢，渗碳处理硬度56-60HRC,但其硬度最好比导柱低5HRC。8脱模推出机构的设计8.1脱模力的计算该塑件t/D=0.11≥0.05，属于厚壁塑件。圆环形塑件断面的脱模力式中，r是型芯的平均半径；；S是塑料平均成型收缩率为0.55%；，；；E为塑料的弹性模量，取2200MPa；是模具型芯的脱模斜度,取40′；f是塑件与型芯之间的静摩擦因数，取0.2；l是塑件对型芯的包容长度，取16mm；是塑料的泊松比，取0.35；A是盲孔塑件型芯在脱模方向上的投影面积，通孔塑件的A=0。8.2推出方式的确定本模具采用推杆推出，材料选择为T8A,设置直径为6mm的圆推杆4根。推出面积推杆推出应力查表取ABS塑料的许用应力所以，强度校核合格，采用推杆推出的方式。查，GB/T4169.91-84，得推杆φ4×160.9排气系统的设计该套模具属于中小型模具，排气量较少，而且塑件由于采用重叠式浇口进料熔体经塑件下方的台阶向上充满型腔，每个型芯上有四根推杆，利用配合间隙就能达到排气效果。因此本套模具不单独设计排气槽。10冷却系统的设计对于多数的塑料来说，要求的模具温度不高时，模具设置冷却系统即可。该套模具采用最简单的流道式冷却水道，即通过在模具上直接打孔，并通过冷却水进行冷却。10.1冷却水的体积流量塑料熔体具有的热量通过辐射、对流约有5%扩散到空气中，而95%由模具传导，假设熔体带入的热量全部由模具传导，则有式中：w-单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min）；Q1-单位质量的塑料熔体在凝固时所放出的热量（kJ/kg）；-冷却水的密度（kg/m3）；c1-冷却水的比热容[kJ/(kg.℃)]；θ1-冷却水出口温度（℃）；θ2-冷却水入口温度（℃）10.2冷却水道直径根据冷却水的体积流量，可查得冷却水道直径d=8mm。10.3冷却水在圆管中的平均流速由于1.78m/s>1.66m/s，达到湍流状态，所以直径为8mm合理。10.4冷却水道孔数为了加快冷却，冷却均匀，该模具采用4个冷却水道。冷却水道示意图如下图10-1所示。图10-1冷却水道11注射机校核11.1注射压力的校核本次塑件的材料为ABS,ABS塑料的注射压力约70-100MPa，选用的注射机最大注射压力为180MPa，符合要求。11.2锁模力的校核锁模力是注射机锁模装置用于夹紧模具的力。所选注塑机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力。按上述计算，可得该模具的胀模力为244.92KN，所选注塑机的锁模力为600KN,大于244.92KN，符合要求。11.3模具闭合高度的校核由于SZ-100/60塑料卧式注塑机所允许的模具最小厚度为Hmin=170mm；模具最大厚度为Hma