尼龙1010塑料盖工艺设计及注塑模具设计说明书

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1、沈阳理工大学课程设计专用纸目 录目 录I1 工艺性能分析和结构方案的确定和所需设备的校核11.1 工艺性能分析和模具方案的确定11.1.1 工艺性能分析11.1.2 确定模具结构方案11.2 注射机型号的选定及校核21.2.1 注射量的计算21.2.2 锁模力的计算21.2.3 选择注射机22 浇注系统的设计和排溢系统的设计42.1 主流道的设计42.1.1 主流道的设计42.1.2 浇口的设计42.1.3 分流道的设计52.1.4 冷料穴的设计52.1.5 排溢系统的设计63 成型零部件的设计73.1 凹模（型腔）的设计73.1.1 凹模直径73.1.2 凹模深度（圆柱部分）83.2 凸模（

2、型芯）的设计83.2.1 凸模径向尺寸83.3 成型塑件侧面型芯的设计94 侧抽和内抽机构的设计及校核114.1 浇注系统凝料的脱出114.2 推出方式的确定114.3 侧抽零件的设计11 4.3.1 抽芯距S的计算114.3.2 斜销有效长度L的计算114.3.3 斜销的直径d114.3.4 斜销长度的计算125 模架的设计135.1 模架的设计和对其的校核135.1.1 模架的选择135.1.2 定模座板的设计135.1.3 侧抽芯滑块的设计135.1.4 型芯固定板的设计145.1.5 垫板的设计145.1.6 垫块的设计和校核145.1.7 动模座板的设计146 推出机构和复位机构的设

3、计156.1 推出机构和复位机构的设计156.1.1 脱模力的计算156.1.2 拉杆直径的确定156.1.3 推件机构导向的设计166.1.4 复位机构的设计167 冷却系统的设计和校核177.1 冷却水道的设计177.1.1 冷却水道的选择177.1.2 冷却水的体积流量177.1.3 冷却管道直径的确定177.1.4 冷却水在管道中的流速187.1.5 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数187.1.6 冷却管道的总传热面积187.1.7 模具上应开设的冷却水孔数18参 考 文 献20211 工艺性能分析和结构方案的确定和所需设备的校核1.1 工艺性能分析和模具方案的确定1.1.1 工艺

4、性能分析图1.1 零件图（1）形状：如图所示，该制件为塑料盖，外形尺寸直径为59mm，壁厚为3mm，高为12mm，形状为圆形壳体。（2）性能：所设计塑件材料为尼龙1010，聚酰胺类塑料在分子结构中含有亲水的聚酰基，是一种吸湿性材料，化学稳定性较好，机械强度较好。吸水性较小，平均吸水率为0.8%1.0%。为了顺利的成型，事先必须进行干燥，促使水分降至0.3%以下，干燥是最好用真空干燥。表1.1 干燥参数真空度烘箱温度料层厚度干燥时间水分含量1333Pa9011025mm以下812h0.1%0.3%1.1.2 确定模具结构方案（1） 成型方式的确定由于聚酰胺为结晶性塑料，流动性好，成型收缩率较大，

5、所以采用注射成型。（2） 确定分型面考虑到塑件的形状、大小和PA的流动性，采用矩形侧浇口，其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，并采用单分型面，瓣合内抽结构。图1.2 分型面示意图（3） 确定型腔数目估算塑件的质量：取=1.045g/cm3，那么mn=：由三维造型软件确定塑件体积为11272考虑到塑件的尺寸较小，在此采用一模两腔。1.2 注射机型号的选定及校核1.2.1 注射量的计算通过计算可知，塑件质量mn=11.78g，流道凝料的质量m2=0.5mn，上述确定为一模两腔，所以注射量m=2（1+0.5）mn=311.78=35.34g。1.2.2 锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）

6、在分型面上的投影面积A2，根据分析，A2是塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍0.5倍，因此可用0.35A1。A=A1+A2=A1+0.35 A1=1.3529.52=3689mm2所以F=P腔A=303689=110.67KN型腔压力P取30MPa1.2.3 选择注射机根据每一周期的注射量和锁模力的计算值，可选用选用XS-ZY-125卧式注射机，因为螺杆在注射机中既可旋转又可前后移动，能够胜任塑料的塑化、混合和注射工作，这一点远胜于柱塞式注射机，在动力熔融作用下，强烈的搅拌与剪切作用不仅有利于熔体混合均匀，而且避免了波动的机筒温度对熔体温度的影响，因此能得到良好的塑化效果。表2.1 注射机

7、的主要技术规格：理论注射量（g/cm3）125锁模力（KN）900螺杆直径（mm）42模板行程（mm）300注射压力（Mpa）119最大模具厚度（mm）300定位孔径（mm）100最小模具厚度（mm）200（1） 注射有关参数的校核1） 注射量的校核M=n mn+mj0.8 mg2（1+0.5）11.78=35.340.8250=200注射量符合要求2） 注射压力的校核取PA的注射压力为P0=90Mpa为保证足够的注射压力，取系数K=1.3PeK P0=1.390=117MPa 而pe =130MPa 注射压力校核合格。3）锁模力的校核取压力损耗系数K=0.3，注射机的实际注射压力F=9000

8、.7=630KN，所需的锁模力F= 110.67KN,锁模力校核合格，其他安装时的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。2 浇注系统的设计和排溢系统的设计2.1 主流道的设计2.1.1 主流道的设计（1） 主流道通常设计成圆锥形，其锥角=24，取为3。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.63m。（2） 为防止主流到与喷嘴处溢料，主流道对接处制成半球形凹坑，其半径R2=R1+（12）=13，其小端直径d2=d1+（0.51）=5 。凹坑深取h=4 。 图2.1 浇口套示意图（3） 为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径取r=2 。（4） 在保证塑料良好成型的前提下，主流道L

9、应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。一般L60，可初定L=50 mm。（5） 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于用优质钢材加工和热处理。2.1.2 浇口的设计（1）由于考虑到塑件的外观尺寸和塑件的形状，且是一模两腔，则选用矩形侧浇口如图 图2.2 浇口图（6） 尺寸的确定 根据经验公式：h=nt查表取n=0.8 h=nt=0.83.2=2.56取h=1.0 浇口宽度 式中 为塑件外表面面积， 浇口长度取L=2.0 2.1.3 分流道的设计 参考塑料成型加工与模具，知圆形和正方形流道效率最高，分型面为平面时

10、常采用梯形浇口，因此本设计采用梯形截面流道。 分流道长度，取L=10mm 分流道尺寸，查参考文献6，取D=4mm分流道表面的粗糙度分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通取Ra=2.5m 分流道与浇口的连接形式采用圆弧连接2.1.4 冷料穴的设计由于取凝料不需要侧向移动，为实现自动化操作，将凝料与塑件一起推出动模，故采用钩形头冷料穴如图图2.3 冷料穴2.1.5 排溢系统的设计成型型腔体积比较小，气体会沿着分型面和斜滑块与固定板之间的间隙向外排出。3 成型零部件的设计3.1 凹模（型腔）的设计由于侧壁带有内凹的，为了便于塑件的脱模，将凹模做成两瓣组合式，成型时瓣合，脱模时瓣开。它由两瓣拼块组成，称

11、为哈夫凹模。这样简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修。但为了保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。塑件水平方向收缩率1.11.3%，高度方向的收缩率为高度方向的0.7倍。3.1.1 凹模直径图3.1 凹模图按平均值法 塑件公差等级为MT5级，查表3-3得公差为，制件尺寸，查参考文献6：尼龙-1010收缩率为1.4%1.6%，平均收缩率：凹模径向尺寸：3.1.2 凹模深度（圆柱部分）按

12、平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为，,高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。3.1.3 总的凹模深度按平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为，高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。3.2 凸模（型芯）的设计 3.2.1 凸模径向尺寸按平均值法 制件公差等级MT5级，查表3-2得:公差为，径向平均收缩率。 3.2.2 凸模高度尺寸（圆柱部分）按平均值法 制件公差等级MT5级，查表3-2得:公差为，高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。3.3 成型塑件侧面型芯的设计由于侧壁带有内凹的，为了便于塑件的脱模，将凹模做成两瓣组合式，成型时瓣合，脱模时

13、瓣开。它由两瓣拼块组成，称为哈夫凹模。这样简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修。但为了保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。3.3.1 侧面型芯围成型腔侧壁径向尺寸按平均值法 塑件公差等级为MT5级，查表3-3得公差为，制件尺寸，径向平均收缩率。径向尺寸：高度方向按平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为，,高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。3.4 成型塑件内

14、表面型芯的设计由于制件内壁带有内凹的，为了便于塑件的脱模，将凸模做成两瓣组合式滑块，成型时瓣合，脱模时瓣开。这样使制件在脱模时更加方便，不需要加入嵌件，提高了生产效率，便于自动化生产。但为了保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便3.4.1 内镶块颈部型腔尺寸计算径向尺寸按平均值法 塑件公差等级为MT5级，查表3-3得公差为，制件尺寸，径向平均收缩率。高度方向按平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为，,高

15、度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。3.4.2 内镶块头部型腔尺寸计算径向尺寸按平均值法 塑件公差等级为MT5级，查表3-3得公差为，制件尺寸，径向平均收缩率。3.4.3 内镶块型腔总深度尺寸计算按平均值法 制件公差等级为MT5级，查表3-2得：公差为，,高度方向上收缩率为水平方向上收缩率的70%。4 侧抽和内抽机构的设计及校核4.1 浇注系统凝料的脱出按安装方式，型腔数目和结构特征以及所选用的矩形侧浇口确定注射模具选用瓣合单分型面。主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于动模上拉料杆的拉料作用以及塑件因收缩包紧在型芯上，制品连同流道内的凝料一起留在动模一侧，动模上设置推出机构

16、，用以推出制件和流道内的凝料。4.2 推出方式的确定由于制件需要内抽机构来完成最终的脱模及推出。所以，塑件成型后，穴内冷料与拉料杆的钩头搭接在一起，拉料杆固定在推杆固定板上。开模时，拉料杆通过钩头拉住穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后随推出机构运动，同时顶杆推动内抽斜滑块，完成内抽，使凝料与塑件一起推出动模。这种机构便于实现自动化可提高生产效率。4.3 侧抽零件的设计4.3.1 抽芯距S的计算 +（23）=+（23），取114.3.2 斜销有效长度L的计算斜销的倾角=204.3.3 斜销的直径d采用瓣合结构，侧抽芯力的计算：制件为圆环2形断面时，所需脱模力 式中：无量纲系数，其值随与而异，=

17、r/, 从表中选取为8.527无量纲系数，其值随f与而异，从表中选取为1.0335塑料的弹性模量，从附录中选取为1800MPa塑料的平均成型收缩率，从相关材料中选取为1.5%制件对型芯的包容长度为0.5mm制件与型芯之间的摩擦因数查为0.31模具型芯的脱模斜度为0.5o型芯的平均长度为27.5塑料的泊松比查表的为0盲孔制品型芯在垂直与脱模方向上的投影面积计算得，之间所需的脱模力最大弯曲力，查表得由，查表的斜销的直径d=12mm4.3.4 斜销长度的计算斜导柱长度可按下列公式计算式中 斜导柱总长度； 斜导柱固定部分大端直径； 抽拔距； 斜导柱固定板厚度； 斜导柱直径； 斜导柱倾斜角。,取5 模架

18、的设计5.1 模架的设计和对其的校核5.1.1 模架的选择由于该制件的结构复杂，需要侧抽及内抽，没有标准的模架可以选用，就需要参考标准并通过计算来确定。5.1.2 定模座板的设计定模座板同时也是型腔板1.型腔板侧壁的厚度（组合式）： (5.1)式中 型腔材料的许用应力，MPa，一般中碳钢=180 MPa。2.圆形型腔底部厚度（组合式）： （5.2）式中 塑料熔体对型腔的压力，MPa。根据塑件大小、型腔数、脱模方式，取定模座板的尺寸BLH=31525045mm5.1.3 侧抽芯滑块的设计 侧抽芯滑块用来成型制件的侧表面，其厚度与与侧抽芯距有关，尺寸为如零件图所示。5.1.4 型芯固定板的设计该板

19、用来固定型芯，取厚度为32mm5.1.5 垫板的设计参考标准模架，取垫板的尺寸为：25025040mm5.1.6 垫块的设计和校核C为垫块尺寸，C=推出行程+推杆固定板厚度+（510） =12+30.4+16+（510）=63.468.4所以垫块厚度C取80mm，宽度取50mm5.1.7 动模座板的设计取动模座板的尺寸的31531535mm从设计模架可知，模架外形尺寸：宽长高=315315259.5mm模具高259.5，200257.5300故，合格。模具开模所需行程 S=H1+H2+(510)mm （5.3）式中 H1塑料脱模需要的顶出距离；H2塑件的厚度。S=58+42.4+(510)mm

20、=105.4110.4mm300mm(注射机开模行程)其他参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全合格，满足使用要求。6 推出机构和复位机构的设计6.1 推出机构和复位机构的设计6.1.1 脱模力的计算制件为圆环7形断面时，所需脱模力为式中：无量纲系数，其值随与而异，=r/, 从表中选取为8.028无量纲系数，其值随f与而异，从表中选取为1.0335塑料的弹性模量，从附录中选取为1800MPa塑料的平均成型收缩率，从相关材料中选取为1.5%制件对型芯的包容长度为7mm制件与型芯之间的摩擦因数查为0.31模具型芯的脱模斜度为0.5o型芯的平均长度为27.5塑料的泊松比查表的为0盲孔制品型芯

21、在垂直与脱模方向上的投影面积计算得，之间所需的脱模力6.1.2 拉杆直径的确定 根据压杆稳定公式，推杆的直径式中 安全系数，查表得=1.5拉杆的长度，取=137.5脱模力，上述求得拉杆数目，为1根钢材的弹性模量为210000MPa计算得，取对于拉杆直径进行强度校核所以拉杆直径校核合格6.1.3 推件机构导向的设计侧抽芯依靠斜导柱进行导向，由于该制件的结构特殊，不需要其它的导向结构。6.1.4 复位机构的设计 其作用是使完成推出任务的推出零部件回复到初始位置，模具图中采用弹簧复位，将弹簧套在一定拉杆上，由于塑件质量轻、结构特殊、复位力要求小，并且结构简单、价格低廉，故可只采用弹簧复位。7 冷却系

22、统的设计和校核7.1 冷却水道的设计7.1.1 冷却水道的选择塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率，要得到优质产品，模具必须进行温控。但对于尼龙来说，模具温度在4080，可利用熔融塑料传给模具的余热来解决。在模具上不需设置加热装置，但必须设置冷却装置，缩短成型冷却时间，提高生产效率。由于塑件的投影面积较大，故选用直流冷却回路。7.1.2 冷却水的体积流量式中 冷却介质的体积流量，；单位时间（每）内注入模具内的塑料质量（/） 按每分钟注射两次：；单位质量的塑件在凝固时所放出的热量，查表得：；冷却水的密度（）；冷却水的比热容：()；冷却水的出口温度（）；冷却水的入口温度（）。 7.1.

23、3 冷却管道直径的确定为了使冷却水处于湍流状态，有考虑到塑件尺寸以及推出系统的结构查表得：=8，冷却水道所选位置如图图7.1 冷却管道7.1.4 冷却水在管道中的流速所以冷却水为湍流状态，管道直径合格。7.1.5 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数7.1.6 冷却管道的总传热面积7.1.7 模具上应开设的冷却水孔数为使模具冷却均匀，取冷却水孔数为2。附 录附录A 塑件工艺卡片塑件名称塑料盖嵌件名称塑件图号SM2007-31图号设备型号XS-ZY-125(卧式)数量材料材料名称尼龙收缩量材料预处理材料牌号PA10101.4%1.6%干燥零件净重11.78g零件毛重17.6g每模总重备注35.3

24、4g工艺参数浇注温度200320填充时间2090注射量加料量模具预热温度4080成型时间45200s压力10100成型温度200210取件时间注速工艺规程原料准备模具准备成型过程生产操作成型后处理工艺说明模具名称每模件数2备注模具图号1件数技术定级工人等级单件工时班产职责签字日期工艺员工艺组长更改标记更改单号数签字日期审核批准参 考 文 献1 邹继强主编. 塑料模具设计参考资料汇编. 北京：清华大学出版社，20012 刘昌祺主编. 塑料模具设计. 北京：机械工业出版社，20033 潘淑清主编.几何精度规范学 . 北京：北京理工大学出版社，19984 贾润礼，程志远主编. 实用注射模设计手册.

25、北京：中国轻工业出版社，20015 唐志玉等编.塑料模具师指南.北京：国防工业出版社，20056 黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，2003塑料课设总结及感想总结 本设计为塑料盖注塑模具设计，制件特点是外缘有内凹，内侧有凸台，故外部需侧抽芯成型，考虑斜滑块的简单和稳定性，本设计选择了斜导柱滑块侧向抽芯机构，成型内部凸台部分，采用内部斜滑块成型本是生产效率最高的选择，但制件尺寸太小，无法安放斜滑块的推出及复位零件，所以最终方案采用了内部可拆卸镶块的成型方式，该方式虽然自动化程度略低于斜滑块，但使模具结构简单化，提高了模具的稳定性和寿命。优点模具整体结构比较合理，拉料杆，顶杆都采

26、用了设计标准，可以外购，T形槽采用压板式，可替换，降低了成本，推杆前端连接凸形金属块，保证了弹簧复位机构的可靠性。缺点（1） 模架未标准化，导致加工复杂，提高了成本；（2） 采用卧式注射机，镶块安装不可靠，未采取可靠的定位方法，是本次设计的最大缺陷；（3） 绘图存在细节性错误，零件图缺尺寸，标注不合理，因而造成工人加工不便。感想做了两个课设了，八个字恰当地形容我的感受：战战兢兢，如履薄冰。四周时间，起早贪黑，查手册，计算，绘图；四周时间，我把自己当成了刚入了小厂子的工人，老师当老板，每一步我都必须认真地去对待，要像样，要合理。 课设结束了，收获了很多东西，我无法一一表达，很感激启蒙老师王老师，你的关注给了我很大的鼓舞，您的帮助和批评我很受用，我会更加努力，做得更好。