塑料模具设计完整题

塑料模具设计说明书题目：外盖塑料模具设计姓名学号班级指导老师2014年6月18日塑料模具设计任务说明设计任务：外盖：大批量生产；精度：MT5，材料PE每班分5组，每组人数5-7人，选一组长，每组选一设计任务，组长将设计任务划分给组员，合作完成设计任务。要求：（1）设计时间：6月9日-6月22日（2）设计完成后提交设计说明书、模具总装配图（3）设计说明书打印或手写，装配图电子版、打印版、手绘均可。成绩构成成员成员1成员2成员3成员4成员5工作量a%b%c%d%e%工作量由组长决定，成员1成绩=总成绩×a%目录第一章塑件的工艺分析1.1任务要求1.2原料ABS的成型特性和工艺参数1.3塑件的结构工艺性第二章注射设备的选择2.1注射成型工艺条件2.2选择注射机第三章型腔布局与分型面的选择3.1塑件的布局3.2分型面的选择第四章浇注系统的设计4.1主流道和定位圈的设计4.2分流道设计4.3浇口的设计4.4冷料穴的设计4.5排气系统的分析第五章主要零部件的设计计算5.1型芯、型腔结构的确定5.2成型零件的成型尺寸第六章成型设备的校核6.1、注射成型机注射压力校核6.2、注射量的校核6.3、锁模力的校核第一章塑件的工艺分析1.1任务要求外盖：大批量生产；精度：MT5，材料PE1.2原料PE的成型特性和工艺参数基本特性：聚乙烯材料是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压、低压三种。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色，密度为0.91-0.96克/立方厘米,为结晶型塑料。聚乙烯有一定的机械强度，但与其他塑料相比其机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸，以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙烯耐水性很好，长期接触水，其性能可保持不变。聚乙烯的透水性能差，而透氧气、二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会发生老化而变脆。聚乙烯耐寒，在-60度时仍有较好的力学性能，-70度时仍有一定的柔软性。主要用途：低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳，以及能承载力不高的零件，如齿轮、轴承等，高压聚乙烯常用于制作塑料薄膜、生活用保鲜膜、保鲜袋、食品盒、塑料瓶，以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。成型特点：聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向上的收缩率差异较大。注射方向的收缩率的绝对值较大，成型收缩率也较大，容易产生缩孔。成型时冷却速度慢，必须充分冷却，且要均匀冷却。由于质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。由设计任务书可知该塑件产量为大批量生产，塑件材料为PE。综合分析，该塑件可采用注射成型加工，考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不太长的模具，同时模具造价要适当控制。在注射成型生产时，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，只要工艺参数控制得当，该塑件比较容易成型的。该塑件尺寸精度无特殊要求，尺寸均为自由尺寸，查《塑料成型工艺与模具设计》表6-1，选MT5，主要尺寸公差见下表该塑件为外盖，则表面要求光滑，表面粗糙度可取Ra=0.6um,。塑件内表面粗糙度可取Ra=3.2um。1.3塑件的结构工艺分析（1）由图可知，该塑件结构简单无须设置侧向分型与抽芯机构，壁厚均匀，圆角过度，符合最小壁厚要求。（2）为顺利与脱模，脱模斜度设为30´。第二章注射设备的选择2.1注射成型工艺条件通过软件三维造型得盒盖的体积为174.7cm³，根据《简明模具手册》可查出PE的密度为0.935g/cm³，则塑件的质量W=Vρ=163g。根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数量塑件结构简单，生产批量大，为了提高生产效率采用一模两腔的模具结构型腔平衡布置在型腔板两侧。外形尺寸076.1-200000.1-100064.0-50038.0-10R内部尺寸44.002038.0010R中心距尺寸100±0.540±0.282.2选择注射机由于塑件采用注射成型工艺，使用一模两腔的分布方式，则可计算出一次注射成型过程中所用的塑料量W=2W+W废料=2×163g×(1+40%)=456.4g根据一次注射量分析，以及考虑塑料的品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素,查《简明塑料模具设计手册》表3-4，初选XS—ZY—125型塑料成型注射机，注射机主要技术参数如下表4第三章型腔布局与分型面设计3.1塑件在型腔中的布局在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使得模具型腔对称、均衡、取件方便。由于，该塑件结构简单，无需测分型，则采用左右对称分布在模板两侧，如图所示SYS-30型注射成型机的主要技术参数主要技术参数项目技术参数值最大注射量/g60注射压力/MP122锁模力/KN500模具最大厚度/mm200模具最小厚度/mm70最大开模行程/mm180喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mmΦ4.0定位圈直径/mm55图2塑件的型腔分布3.2分型面的选择不论塑件的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，模具结构很大程度上取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件的外形的最大轮廓处。该塑件为塑料壳，外形表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图图3塑件的分型面第四章浇注系统的设计4.1主流道和定位圈的设计浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等四个部分组成。考虑到塑件的外观要求高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，PE对剪切速率较为敏感等情况，浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围，浇注系统设计如图所示图4浇注系统图5浇口套定位圈主流道是熔料注入模具最先经过的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。主流道太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失大，但主流道太大会造成塑料损耗大，冷却时间长，发生旋涡及紊乱，要求机床可塑化能力增大。则必须选择恰当尺寸的流道。查《简明塑料模具设计手册》，由经验公式，可计算出主流道是尺寸，如下主流道与喷嘴的关系为：SR＝R+(1～2)mm，d＝d+1mm，则主流道球面半径取SR=12+2=14mm,主流道的小端直径为d=4+1=5mm。为了便于将疑料从主流道中拔出，将主流道设计出圆锥形，其斜度3～6°，主流道大段约为D=8mm，为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射成型机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.04mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R＝3mm，以免淬火开裂和应力集中。定位圈是用来安装模具时作定位用的，查资料得到SYS-30型注射成型机的定位圈直径为55mm；一般定位圈高出定模座板表面5～10mm。4.2分流道的设计分流道是熔料从主流道注入型腔前的过渡部分，其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳转换流向注入型腔。分流道是形状及尺寸应满足在相等截面积时其周长为最小的要求，从而可减小熔料散热面积和摩擦阻力。查《简明塑料模具设计手册》表4-11、4-12，选择U截面的分流道，只切削加工在一块模板上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。查有关经验表格得，PE的分流道推荐直径为5-8mm，据此，该模具的分流道尺寸大小计算设计，如图所示如图6分流道设计4.3浇口设计浇口是流道与型腔之间最短的一段距离，能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。根据塑件的外形及外观要求，型腔分布，选用侧浇口方式，从塑件的底部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。4.4冷料穴的设计采用带Z形头拉料杆的冷料穴如图所示，设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝料便可取出图7冷料穴的设计4.5排气系统的设计型腔内气体的来源，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，必须考虑把这些气体顺序排出。一般来说，对于结构复杂的模具，事先较难估计发生气阻的准确位置。所以，往往需要通过试模来确定其位置，然后再开排气槽。排气槽一般开设在型腔最后被充满的地方。排气的方式有利用模具零件配合间隙排气和开设排气槽排气。排气是塑件成型的需要，而引气是塑件脱模的需要。对于大型深腔壳体类塑件，注射成型后，型腔内气体被排除，塑件表面与型芯表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模。若强制脱模，塑件会变形或损坏，因此，必须引入气体，即在塑件与型芯之间引入空气，使塑件顺利脱模。同时，在分型面处加工几道浅槽，以便排气。第五章主要零部件的设计计算5.1型芯、型腔结构的确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理使其具备50～55HRC的硬度。型腔设计：型腔采用整体式型腔，整体式型腔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。型芯设计：型芯结构设计亦应整体式型芯，可以节省贵重模具钢，减少加工5.2成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得PE的收缩率为1.5％～3.0％，故平均收缩率为Scp＝(1.5％+3.0％)/2＝2.25％。根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取：3z。表5类别模具零件名称塑件尺寸/mm计算公式型芯或型腔的工作尺寸/mm型腔的计算型腔076.1-200z0cpss)43-Sl(lmL59.0018.203000.1-10033.005.101064.0-50z0cpss)43-SH(HmH21.0065.50038.0-10Rz0cprsrs)43-Sl(lrL13.0094.9R型芯的计算型芯76.10190smL0cpss)43Sl(l059.0-60.19500.1090033.0-78.9264.0040z0cpss)43SH(HmH021.0-49.4638.0010RzcprsrsrSLLL0)43(013.0-28.0R44.0020018.0-78.20孔距型孔中心距100±0.52)(zcpssmSCCC102.25±0.08340±0.2840.9±0.047第六章、成型设备的校核6.1、注射成型机注射压力校核注射时螺杆施于熔融塑料单位面积上的压力称为注射压力。设计模具时，成型塑件所需的实际压力应小于注射成型机所标定的最大注射压力，即P公P注式中P公一—注射成型机的最大注射压力，MPa；P注—一成型塑件所需实际注射压力，MPa，PE注射压力值为40-130MPa。本例中，注射成型机的最大注射压力P公＝130MPa，满足上述公式要求，注射压力足够。6.2、注射量的校核在一个注射成型周期内，注塑模内所需的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式汁算MisimNm式中N——型腔的数量；ms——单个制品的质量或体积，g或cm3；mi——浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，g或cm3；已知，N＝2，ms＝174.7cm3，经估算mi=8.69cm3，则Mi=358.09cm3。XS—Z—125注射成型机的额定注射量为m＝630cm3，为了使注射成型过程稳定可靠，应有Mi＝(0.1~0.8）m＝63~504cm3因此，该注射成型机的注射量满足模具的要求。6.3、锁模力的校核锁模力是指注射成型机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射成型机锁模力的校核关系式为F≥kpA式中F——注射成型机锁模力，N，查表得XS—ZY—125型注射成型机的锁模力为160~2000kN；A——塑件及浇注系统在分型面上的