支架注塑模具设计(含CAD图纸)
塑料模具设计与制造课 程 设 计题目:支架注塑模具设计姓名 届 2016 学院材料科学与工程 专业 材料成型及控制工程 日期 2015 年 12 月 14 日 目 录第一章 塑件成型工艺分析与设计1.1 塑件的成型工艺性分析11.2 塑件材料的使用性能31.3 塑件材料的加工特性31.4 塑件的成型工艺参数确定3第二章 塑件在模具中的位置2.1 型腔数目的确定62.2 型腔的布置62.3 分型面的选择62.4 注射机型号的确定7第三章 浇注系统设计3.1 浇口的设计113.2 浇口套的设计11第四章 成形零件设计4.1 成形零件的结构设计124.2 成形零件的工作尺寸计算13第五章 模架的确定和标准件选择5.1 各模板尺寸的确定195.2 模架各尺寸的校核20第六章 排气槽的设计21第七章 合模导向和定位机构7.1 导柱导向机构设计227.2 导套设计22第八章 脱模机构设计8.1 推出方式的确定238.2 脱模力计算23第九章 模具的温度调节系统9.1 冷却系统的计算和设计259.2 模具加热系统设计26第十章 模具各零部件材料的选用10.1 塑料模具零件的主要性能要求2710.2 塑料模具零件的材料及热处理选择27第 11 章 模具主要零件加工工艺规程11.1 定模型腔镶套加工图2911.2 定模板加工图30第十二章 模具总装图及模具的装配.试模12.1 模具总装图3112.2 模具的安装试模 3212.3 试模前的准备3212.4 模具的安装及调试3212.5 试模3312.6 检验33第十三章 小结参考文献34第 1 章 塑件成型工艺分析与设计1.1 塑件的成型工艺性分析塑件如图 1.1 所示。图 1.1塑件图图 1.2塑件三维图课程设计说明书 - 1 -产品名称:支架产品材料:ABS产品数量:批量生产塑件尺寸:如图 1.1 所示塑件重量:18.37g塑件要求:塑件外侧表面光滑,塑件允许最大脱模斜度 1CAD 图纸源文件+ 401339828课程设计说明书 - 2 -1.2 塑件材料 ABS 的使用性能冲击韧度高,并且有较高的弹性模量和尺寸稳定性。无色透明,着色性好,耐热性比尼龙,聚甲醛高,抗蠕变和电绝缘性较好,耐蚀性.耐磨性良好,但自润性差,不耐碱.酮.胺.芳香烃,有应力开裂倾向,高温易水解,与其他树脂相溶性差 1。1.3 塑件材料 ABS 的加工特性1、无定型塑料,热稳定性好,成形温度范围宽,超过 330C 才呈现严重分解,分解时产生无毒.无腐蚀性气体。2、吸湿性小,但水敏性强,含水量不得超过 0.2%,加工前必须干燥处理,否则会出现银丝.气泡及强度显著下降现象。3、流动性差,溢边值为 0.06mm 左右,流动性对温度变化敏感,冷却速度快。4、成形收缩率小,如成形条件适当,塑件尺寸可控制在一定公差范围内,塑件精度高。5、可能发生应力开裂,易产生应力集中,应严格控制成形条件,而喷嘴应加热,喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴。6、粘度高,但对剪切作用敏感。浇注系统宜设冷料穴。进料口附近有残余应力,必要时可采用调节时进料口,模温一般取 70C120C 为宜,应注意顶出均匀,模具应用耐磨钢,并淬火。7、料筒温度对控制塑料质量是一个重要因素,料温低时会造成缺料,表面无光泽,温度高时易溢边,出现银丝暗条,塑件变色有泡。注射压力宜高不宜低。8、模温对塑件质量影响很大,薄壁塑件宜取 80C100C,厚壁塑件宜取80C120C;模温低则收缩率.伸长率.冲击韧性打,抗弯.抗压.抗拉强度低。模温超过 120C 则塑件冷却变慢,易变形粘模,脱模困难,成型周期长 1。1.4 塑件的成型工艺参数确定课程设计说明书 - 3 -查手册得到 ABS 塑料的成型工艺参数 1:适用注射机类型 螺杆式密度 1.18 1.20 g/cm3;收缩率 0.5 0.8 % ;预热温度 110 oC 120 oC,预热时间 8 12 h ;料筒温度 后段 210 oC240 oC,中段 230 oC280 oC,前段 240 oC285 oC;喷嘴温度 240 oC 250 oC;模具温度 90 oC 110 oC; 注射压力 80 130 MPa ;成型时间 注射时间 20 90s ,保压时间 0 5s ,冷却时间 20 90s;螺杆转速 28rmin-1;后处理方法 红外线灯或鼓风烘箱;后处理温度 100 oC 110 oC;后处理时间 8 12 h ;课程设计说明书 - 4 -塑件成型工艺卡表 1.1塑件成型工艺卡塑 件 名 称 聚碳酸酯材 料 牌 号 ABS单 件 重 量 18.37g成型设备型号 G54-S-200每 模 件 数 成型工艺参数干燥设备名称 烘箱温度 / 110120材料干燥时间 /h 812后段 / 210240中段 / 230280前段 / 240285料筒温度喷嘴 / 240250模具温度 / 90110注射 /s 2090保压 /s 05时间冷却 /s 2090注射 /MPa 80130成型过程压力保压 /MPa温度 / _后 处 理时间 /min _塑件草图塑件三维图课程设计说明书 - 5 -编 制 日 期 审 核 日 期李承铿第 2 章 塑件在模具中的位置2.1 型腔数目的确定该塑件为支架,属于中型塑件,要求尺寸精度高,表面质量要求高,不允许产生超差的变形,故定为一模 2 腔的模具形式,这样虽然生产效率低,但塑件质量保证,且制造加工方便。2.2 型腔的布置由于采取一模 2 腔的模具形式,所以型腔毫无疑问被摆在模具正中位置,如下图 2.1 所示图 2.1型腔布置2.3 分型面的选择课程设计说明书 - 6 -依据分型面的选择原则,分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处,且分型面的选择应有利于塑件的留模及脱模。该塑料支架有外观要求,而且孔有同轴度的要求,故该塑件的分型面应选如下图 2.2 所示 A-A 位置,这样分型后,塑件会包紧型芯儿留在动模一侧,且塑件外表面光滑,且容易脱模。图 2.2分型面2.4 注射机型号的确定2.4.1 注射量的计算通过 UG 对优化后制件进行质量计算计算结果:塑件的密度 1.05塑件的体积课程设计说明书 - 7 -塑件的质量 17.5*1.05=18.3(2.1)此时流道凝料的体积未知,可按塑件质量的 0.6 倍进行估算,所以注射量为1.6.05496.8mg3170Vm(2.2)则注射机的额定注射量 96.8%2.8g (2.3)2.4.2 锁模力的计算流道凝料(包括浇口) 在分型面上的的投影面积 ,在此时还是个未知数,2A根据经验公式: ( 为每个塑件在分型面上的投影面积),用 21(0.5AA 10.3A进行估算: 22213.4805dm(2.4)21211.3.63.AA(2.5)查塑件所需的平均注射压力 80-130Mpa,而型腔的平均压力是注射压力的30%-65%,取 50%进行计算,则MPa40%58型P (2.6)N26148.63Fm型A (2.7)2.4.3 选择注塑机现代电子技术发展迅速,注射机种类越来越多,更适合进行精密注射模的注射。考虑到我国引进的注射机机型和国内注射机厂的新机型日益增多,掌握使用设备的技术参数是模具设计和生产必须的技术要求。因此参照简明塑料课程设计说明书 - 8 -模具设计手册注射机性能及规格并在考虑注射机满足注射量、锁模力、经济和制件的精度后,选用最大注射量为 200g 的国产 G54-S-200 螺杆式注射成型机,其有关参数如表 2.1 所示 1。 表 2.1 注射机的主要技术参数标称注射量/ 3cm200 模板的最大厚度/mm 406螺杆直径/mm 55 模板的最小厚度/mm 165合模力/N 42510模板尺寸 532634注射压力/MPa 109 拉杆空间/mm 290368注射行程/mm 200 合模方式 液压-机械螺杆转速/(r/mm) 20-80 电机功率/KW 18.5模板最大行程/mm 260 定位圈尺寸/mm 125喷嘴球半径/mm 18 喷嘴孔直径/mm 4注射方式 螺杆式 最大成型面积/ 2cm6452.4.4 注射机有关参数的校核1、 型腔数量的校核由注射机的额定注射量校核模具的型腔数量:0.8.20.654721gjzVn(2.8)型腔数目校核合格,式中为 Vj注系统凝料和飞边所需的体积,V z为每个塑件的体积,V g为注射机的额定注射量。2、 注射压力的校核 =1.380439mm,即能满足注射机的开模要求,,校核合格。第 6 章 排气槽的设计课程设计说明书 - 15 -在塑料填充的过程中,模架型腔内除了原有的空气外,还有塑料中吸附的水分在受热后蒸发为水蒸气,以及塑料受热局部分解,放出某些低分子挥发性气体等。此外,有些塑料在凝固过程中,由于体积收缩也会放出气体,这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出型腔,将会影响塑件的成型以及脱模后的质量。在许多情况下,可利用模具的分型面间的间隙自然排气。例如,小型制品的排气槽不大,如果排气点正好在分型面上,就可利用分型面间的微小间隙排气,而不必再专门开设排气槽。但若制品在成形时产生的气体较多,型腔最后充满的部分不在分型面上,或者制品上具有局部薄壁,就要考虑开设排气槽。此塑件为中型塑件,由于该模具为镶拼结构,含有多个镶件,故可以利用镶件与镶件之间的间隙、镶件与模板之间的间隙进行排气,这样不但有利于气体排出,还可以改善原有的加工难度和便于维修。第 7 章 合模导向和定位机构7.1 导柱导向机构设计本设计中导柱与导套之间的配合采用 H7/h6,导套与安装孔之间的配合采用H7/k6,导柱的尺寸计算如图 7.1 所示。图 7.1导柱课程设计说明书 - 16 -7.2 导套设计导套的尺寸计算如图 7.2 所示。图 7.2导套第 8 章 脱模机构设计8.1 推出方式的确定由于本塑件对于精度要求比较高,故采用双推管的推出方式。这种推出脱模机构适用于环形带孔的塑件,特点是推管的整个周边与塑件接触,故塑件受力均匀,推出时平衡可靠,制品不容易变形,也不会在塑件上留下明显的接触痕迹,此外还有利于提高内外表面的同轴度。8.2 脱模力的计算8.2.1 圆环大型芯脱模力课程设计说明书 - 17 -因为 ,所以,此处视为厚壁圆筒塑件,根据脱模力计算公式274.510rt得 .(1)cospfcrEhKQA393202.4702.1.71.8013.4(71)35.84cos N 8.2.2 成型塑件内部圆柱型芯的脱模力因为 ,所以,此处视为厚壁圆筒塑件,同时,由于该塑件的内92.5104rt孔是通孔,所以,脱模时不存在真空压力,根据脱模力计算公式得 (1)cospfcrEhKQ39302.4902.1.721.41278.94cosN 式中 塑料的弹性模量,MPa ;E塑料的平均成形收缩率,同上;塑料的泊松比,同上;制品与钢材表面之间的静摩擦因数,同上;f型芯的脱模斜度;型芯脱模方向高度,mmh脱模斜度修正系数,其计算公式为fKcosin1fK厚壁制品的计算系数,其计算为 2coss比例系数, ;/cprt课程设计说明书 - 18 -型芯的平均半径,mm;cpr制品厚度 ,mm ;t塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积,mm 2,当塑件底部有通孔时A项视为零;第 9 章 模具的温度调节系统冷却系统的计算很麻烦,在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量,按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所带走的热量进行计算。9.1 模具冷却系统设计9.1.1 冷却介质ABS 属中等黏度材料,其成型温度及模具温度分别为 280 oC 和 90 oC 110 oC。所以,模具温度初步选定为 100 oC。9.1.2 冷却系统的简单计算 5课程设计说明书 - 19 -1.单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W(1)塑料制品的体积 372.80cmV塑流(2)塑料制品的质量 kggm096.8.96.1(3)单位时间塑料熔体的注射次数塑件壁厚为 4mm,查表的 。取注射时间 ,脱模时间.2s4冷t .6s1注t,则注射周期: 。由此得每s8脱t 38.61)(脱冷注小时注射次数: 次次 0)8.3/60(N(4)单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 hkghkgmW/27.1/9.12.确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 SQ查表直接可知 ABS 的单位热流量 的值为 。SkgJ/03.计算冷却水的体积流量 Vq设冷却水道入口的水温为 ,出水口的温度为 ,取水Co2Co301的密度 ,水的比热容 ,则根据公式可得3/10mkg )/(187.4kgJcomin/0138.)23(.106)(621cWQqsV 4.确定冷却水路的直径 d当 时,查表可知,为了使冷却水处于湍流状态,in/038.mV取模具冷却水孔的直径 。08.5.冷却水在管内的速度 v smdqvV /45143604226.求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h因为平均水温为 ,查表可得 ,则有Co9.6f课程设计说明书 - 20 -)/(2.10)/(08.)45.1(967.4)(187.4 222.2.08. 8.0 ChmkJChmkJdfh oo7.计算冷却水通道的导热总面积 A 223 083.)1(2.0.hWQAs 8.计算模具所需冷却水管的总长度 L mdL13.8.439.冷却水路的根数 X设每条水路的长度为 ,则冷却水路的根数为l60根根 1.760lx有上述计算可以看出,一条冷却水道可以满足模具冷却系统的要求。但是,在计算过程中忽略了很多其它因素,所以在实际设计中我采用了两根冷却水道,以满足实际生产中的冷却要求。9.2 模具加热系统设计由于 ABS 的成型温度在 240 oC 310 oC 之间,对模具温度的要求较高,所以模具必须设置加热装置。在这里根据模具的结构而采用的是电热套加热装置。第 10 章 模具各零部件材料的选用10.1 塑料模具零件的主要性能要求10.1.1 成形零件的主要性能要求塑料模具的成形零件时直接成型制品内外表面的组成零件,包括型腔、型芯、成型镶件、成型顶杆等。由于这些零件直接与塑料接触,因此要求具有一定的强度、表面耐磨性好、热处理性能好、淬火变形小、对带腐蚀性添加剂塑料成型的模具,还应具有抗蚀能力好。课程设计说明书 - 21 -10.1.2 导向零件的主要性能要求导向零件包括导向柱、导向套、限位导柱、顶板导柱及导套、销钉等。这类零件在使用中起导向作用。开合模具时相对运动,成型过程中要承受一定的压力,或偏载负荷。因此要求表面耐磨性好,芯部具有一定的韧性。10.1.3 浇注系统零件包括浇口套、拉料杆、分流锥等。这类零件的工作条件与成形零件相近,要求具有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性。10.1.4 顶出机构和抽芯机构零件这类零件要求表面耐磨性好,并具有足够的机械强度。10.1.5 模体零件包括各种模板、顶出板、固定板、模架垫板等。这些零件是成型制品中主要承力零件,因此要求具有足够的机械强度。10.2 塑料模具零件的材料及热处理选择10.2.1 成型零件1. 定模型腔镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。2. 型芯:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。3. 动模镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。4. 型腔镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。5. 动模型腔镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。10.2.2 模板零件 1. 动、定模板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为调质,230270HRC。2. 动、定模底板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为调质,230270HRC 。3. 推板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为调质,230270HRC。课程设计说明书 - 22 -4. 浇口套:选择牌号为 T8A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。10.2.3 导向零件1. 导柱:选择牌号为 20#钢,热处理方法为渗碳、淬火,5660HRC。2. 导套:选择牌号为 T8A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。3. 推板导柱、导套:选择牌号为 T8A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。10.2.4 顶出机构零件1. 推杆:选择牌号为 T10A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。2. 推杆固定板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。10.2.5 定位零件1. 定位螺钉:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。2. 定位圈:选择牌号为 45#钢。第 11 章 模具主要零件图及加工工艺规程11.1 定模型腔镶套零件图定模型腔镶套尺寸如图 11.1 所示。课程设计说明书 - 23 -图 11.1型腔尺寸11.2 定模板零件图定模板尺寸如图 11.2 所示课程设计说明书 - 24 -图 11.2定模板尺寸定模板的加工工艺(1)备料:45#钢锭(2)锻:锻成 170mm X 170mm X 50mm(3)热处理:退火(4)线切割:切内孔(5)铣:铣平面、台阶孔(6)钳:钻螺纹孔和通孔达到图样要求(7)热处理:淬火回火硬度至 230-270HRC(8)磨:磨平面至要求(9)检验课程设计说明书 - 25 -第 12 章 模具总装图及模具的装配、试模12.1 模具总装图模具装配如图 12.1 所示课程设计说明书 - 26 -图 12.1 模具总装图1动模固定板 2支撑柱导套 3小支撑柱 4第一组推板 5推杆兼复位杆 6支撑板 7横向进水管 8水嘴 9镶件固定板 10动模镶套 11定位杆 12第二组推板 13推管 14型芯 15长推管 16横向进水管 17齿形行腔镶套 18动模型腔镶套 19动模板 20定模板 21动模型腔镶套 22定模底板 23爪形浇口套 24定位圈 25固定螺栓 26定模底板 27推杆 28固定螺栓 29型芯固定板模具工作过程:闭模时,镶件 17、18 被定位柱兼支撑柱 11 固定住,避免了镶件的移动。开模时,动模 19 与定模 20 分离,然后第一组推板 4 同时推动长推管 15 与第二组推板 12,而第二组推板则推动推管 13,使双推管同时推动制件并将其顶出。12.2 模具的安装试模试模是模具制造中的一个重要环节,试模中的修改.补充和调整是对于模具设计的补充。塑料模具设计与制造课 程 设 计题目:支架注塑模具设计姓名 届 2016 学院材料科学与工程 专业 材料成型及控制工程 日期 2015 年 12 月 14 日 目 录第一章 塑件成型工艺分析与设计1.1 塑件的成型工艺性分析11.2 塑件材料的使用性能31.3 塑件材料的加工特性31.4 塑件的成型工艺参数确定3第二章 塑件在模具中的位置2.1 型腔数目的确定62.2 型腔的布置62.3 分型面的选择62.4 注射机型号的确定7第三章 浇注系统设计3.1 浇口的设计113.2 浇口套的设计11第四章 成形零件设计4.1 成形零件的结构设计124.2 成形零件的工作尺寸计算13第五章 模架的确定和标准件选择5.1 各模板尺寸的确定195.2 模架各尺寸的校核20第六章 排气槽的设计21第七章 合模导向和定位机构7.1 导柱导向机构设计227.2 导套设计22第八章 脱模机构设计8.1 推出方式的确定238.2 脱模力计算23第九章 模具的温度调节系统9.1 冷却系统的计算和设计259.2 模具加热系统设计26第十章 模具各零部件材料的选用10.1 塑料模具零件的主要性能要求2710.2 塑料模具零件的材料及热处理选择27第 11 章 模具主要零件加工工艺规程11.1 定模型腔镶套加工图2911.2 定模板加工图30第十二章 模具总装图及模具的装配.试模12.1 模具总装图3112.2 模具的安装试模 3212.3 试模前的准备3212.4 模具的安装及调试3212.5 试模3312.6 检验33第十三章 小结参考文献34第 1 章 塑件成型工艺分析与设计1.1 塑件的成型工艺性分析塑件如图 1.1 所示。图 1.1塑件图图 1.2塑件三维图课程设计说明书 - 1 -产品名称:支架产品材料:ABS产品数量:批量生产塑件尺寸:如图 1.1 所示塑件重量:18.37g塑件要求:塑件外侧表面光滑,塑件允许最大脱模斜度 11.2 塑件材料 ABS 的使用性能冲击韧度高,并且有较高的弹性模量和尺寸稳定性。无色透明,着色性好,耐热性比尼龙,聚甲醛高,抗蠕变和电绝缘性较好,耐蚀性.耐磨性良好,但自润性差,不耐碱.酮.胺.芳香烃,有应力开裂倾向,高温易水解,与其他树脂相溶性差 1。1.3 塑件材料 ABS 的加工特性1、无定型塑料,热稳定性好,成形温度范围宽,超过 330C 才呈现严重分解,分解时产生无毒.无腐蚀性气体。课程设计说明书 - 2 -2、吸湿性小,但水敏性强,含水量不得超过 0.2%,加工前必须干燥处理,否则会出现银丝.气泡及强度显著下降现象。3、流动性差,溢边值为 0.06mm 左右,流动性对温度变化敏感,冷却速度快。4、成形收缩率小,如成形条件适当,塑件尺寸可控制在一定公差范围内,塑件精度高。5、可能发生应力开裂,易产生应力集中,应严格控制成形条件,而喷嘴应加热,喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴。6、粘度高,但对剪切作用敏感。浇注系统宜设冷料穴。进料口附近有残余应力,必要时可采用调节时进料口,模温一般取 70C120C 为宜,应注意顶出均匀,模具应用耐磨钢,并淬火。7、料筒温度对控制塑料质量是一个重要因素,料温低时会造成缺料,表面无光泽,温度高时易溢边,出现银丝暗条,塑件变色有泡。注射压力宜高不宜低。8、模温对塑件质量影响很大,薄壁塑件宜取 80C100C,厚壁塑件宜取80C120C;模温低则收缩率.伸长率.冲击韧性打,抗弯.抗压.抗拉强度低。模温超过 120C 则塑件冷却变慢,易变形粘模,脱模困难,成型周期长 1。1.4 塑件的成型工艺参数确定查手册得到 ABS 塑料的成型工艺参数 1:适用注射机类型 螺杆式密度 1.18 1.20 g/cm3;收缩率 0.5 0.8 % ;预热温度 110 oC 120 oC,预热时间 8 12 h ;料筒温度 后段 210 oC240 oC,中段 230 oC280 oC,前段 240 oC285 oC;喷嘴温度 240 oC 250 oC;模具温度 90 oC 110 oC; 注射压力 80 130 MPa ;成型时间 注射时间 20 90s ,保压时间 0 5s ,冷却时间 20 90s;螺杆转速 28rmin-1;后处理方法 红外线灯或鼓风烘箱;课程设计说明书 - 3 -后处理温度 100 oC 110 oC;后处理时间 8 12 h ;课程设计说明书 - 4 -塑件成型工艺卡表 1.1塑件成型工艺卡塑 件 名 称 聚碳酸酯材 料 牌 号 ABS单 件 重 量 18.37g成型设备型号 G54-S-200每 模 件 数 成型工艺参数干燥设备名称 烘箱温度 / 110120材料干燥时间 /h 812后段 / 210240中段 / 230280前段 / 240285料筒温度喷嘴 / 240250模具温度 / 90110注射 /s 2090保压 /s 05时间冷却 /s 2090注射 /MPa 80130成型过程压力保压 /MPa温度 / _后 处 理时间 /min _塑件草图塑件三维图编 制 日 期 审 核 日 期李承铿课程设计说明书 - 5 -第 2 章 塑件在模具中的位置2.1 型腔数目的确定该塑件为支架,属于中型塑件,要求尺寸精度高,表面质量要求高,不允许产生超差的变形,故定为一模 2 腔的模具形式,这样虽然生产效率低,但塑件质量保证,且制造加工方便。2.2 型腔的布置由于采取一模 2 腔的模具形式,所以型腔毫无疑问被摆在模具正中位置,如下图 2.1 所示图 2.1型腔布置2.3 分型面的选择依据分型面的选择原则,分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处,且分型面的选择应有利于塑件的留模及脱模。该塑料支架有外观要求,而且孔有同轴度的要求,故该塑件的分型面应选如下图 2.2 所示 A-A 位置,这样分型后,塑件会包紧型芯儿留在动模一侧,且塑件外表面光滑,且容易脱模。课程设计说明书 - 6 -图 2.2分型面2.4 注射机型号的确定2.4.1 注射量的计算通过 UG 对优化后制件进行质量计算计算结果:塑件的密度 1.05塑件的体积塑件的质量 17.5*1.05=18.3(2.1)此时流道凝料的体积未知,可按塑件质量的 0.6 倍进行估算,所以注射量为105496.8mg课程设计说明书 - 7 -31.6.5046.91875.06Vm(2.2)则注射机的额定注射量 .%2.g (2.3)2.4.2 锁模力的计算流道凝料(包括浇口) 在分型面上的的投影面积 ,在此时还是个未知数,2A根据经验公式: ( 为每个塑件在分型面上的投影面积),用 21(0.5AA 10.3A进行估算: 22213.4805dm(2.4)21211.3.63.AA(2.5)查塑件所需的平均注射压力 80-130Mpa,而型腔的平均压力是注射压力的30%-65%,取 50%进行计算,则MPa40%58型P (2.6)N26148.63Fm型A (2.7)2.4.3 选择注塑机现代电子技术发展迅速,注射机种类越来越多,更适合进行精密注射模的注射。考虑到我国引进的注射机机型和国内注射机厂的新机型日益增多,掌握使用设备的技术参数是模具设计和生产必须的技术要求。因此参照简明塑料模具设计手册注射机性能及规格并在考虑注射机满足注射量、锁模力、经济和制件的精度后,选用最大注射量为 200g 的国产 G54-S-200 螺杆式注射成型机,其有关参数如表 2.1 所示 1。 表 2.1 注射机的主要技术参数课程设计说明书 - 8 -标称注射量/ 3cm200 模板的最大厚度/mm 406螺杆直径/mm 55 模板的最小厚度/mm 165合模力/N 42510模板尺寸 532634注射压力/MPa 109 拉杆空间/mm 290368注射行程/mm 200 合模方式 液压-机械螺杆转速/(r/mm) 20-80 电机功率/KW 18.5模板最大行程/mm 260 定位圈尺寸/mm 125喷嘴球半径/mm 18 喷嘴孔直径/mm 4注射方式 螺杆式 最大成型面积/ 2cm6452.4.4 注射机有关参数的校核1、 型腔数量的校核由注射机的额定注射量校核模具的型腔数量:0.8.20.654721gjzVn(2.8)型腔数目校核合格,式中为 Vj注系统凝料和飞边所需的体积,V z为每个塑件的体积,V g为注射机的额定注射量。2、 注射压力的校核 =1.380439mm,即能满足注射机的开模要求,,校核合格。第 6 章 排气槽的设计在塑料填充的过程中,模架型腔内除了原有的空气外,还有塑料中吸附的水分在受热后蒸发为水蒸气,以及塑料受热局部分解,放出某些低分子挥发性课程设计说明书 - 15 -气体等。此外,有些塑料在凝固过程中,由于体积收缩也会放出气体,这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出型腔,将会影响塑件的成型以及脱模后的质量。在许多情况下,可利用模具的分型面间的间隙自然排气。例如,小型制品的排气槽不大,如果排气点正好在分型面上,就可利用分型面间的微小间隙排气,而不必再专门开设排气槽。但若制品在成形时产生的气体较多,型腔最后充满的部分不在分型面上,或者制品上具有局部薄壁,就要考虑开设排气槽。此塑件为中型塑件,由于该模具为镶拼结构,含有多个镶件,故可以利用镶件与镶件之间的间隙、镶件与模板之间的间隙进行排气,这样不但有利于气体排出,还可以改善原有的加工难度和便于维修。第 7 章 合模导向和定位机构7.1 导柱导向机构设计本设计中导柱与导套之间的配合采用 H7/h6,导套与安装孔之间的配合采用H7/k6,导柱的尺寸计算如图 7.1 所示。图 7.1导柱7.2 导套设计课程设计说明书 - 16 -导套的尺寸计算如图 7.2 所示。图 7.2导套第 8 章 脱模机构设计8.1 推出方式的确定由于本塑件对于精度要求比较高,故采用双推管的推出方式。这种推出脱模机构适用于环形带孔的塑件,特点是推管的整个周边与塑件接触,故塑件受力均匀,推出时平衡可靠,制品不容易变形,也不会在塑件上留下明显的接触痕迹,此外还有利于提高内外表面的同轴度。8.2 脱模力的计算8.2.1 圆环大型芯脱模力因为 ,所以,此处视为厚壁圆筒塑件,根据脱模力计算公式274.510rt得 .(1)cospfcrEhKQA课程设计说明书 - 17 -393202.14702.1.71.8013.4(71)35.84cos N 8.2.2 成型塑件内部圆柱型芯的脱模力因为 ,所以,此处视为厚壁圆筒塑件,同时,由于该塑件的内92.5104rt孔是通孔,所以,脱模时不存在真空压力,根据脱模力计算公式得 (1)cospfcrEhKQ39302.4902.1.721.41278.94cosN 式中 塑料的弹性模量,MPa ;E塑料的平均成形收缩率,同上;塑料的泊松比,同上;制品与钢材表面之间的静摩擦因数,同上;f型芯的脱模斜度;型芯脱模方向高度,mmh脱模斜度修正系数,其计算公式为fKcosin1fK厚壁制品的计算系数,其计算为 2coss比例系数, ;/cprt型芯的平均半径,mm;cpr制品厚度 ,mm ;t塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积,mm 2,当塑件底部有通孔时A项视为零;课程设计说明书 - 18 -第 9 章 模具的温度调节系统冷却系统的计算很麻烦,在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量,按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所带走的热量进行计算。9.1 模具冷却系统设计9.1.1 冷却介质ABS 属中等黏度材料,其成型温度及模具温度分别为 280 oC 和 90 oC 110 oC。所以,模具温度初步选定为 100 oC。9.1.2 冷却系统的简单计算 51.单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W(1)塑料制品的体积 372.80cmV塑流(2)塑料制品的质量课程设计说明书 - 19 -kggVm096.8.962.1780(3)单位时间塑料熔体的注射次数塑件壁厚为 4mm,查表的 。取注射时间 ,脱模时间.2s4冷t .6s1注t,则注射周期: 。由此得每s8脱t 38.61)(脱冷注小时注射次数: 次次 0)8.3/60(N(4)单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 hkghkgmW/27.1/9.12.确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 SQ查表直接可知 ABS 的单位热流量 的值为 。SkgJ/03.计算冷却水的体积流量 Vq设冷却水道入口的水温为 ,出水口的温度为 ,取水Co2Co301的密度 ,水的比热容 ,则根据公式可得3/10mkg )/(187.4kgJcomin/0138.)23(.106)(621cWQqsV 4.确定冷却水路的直径 d当 时,查表可知,为了使冷却水处于湍流状态,in/038.mV取模具冷却水孔的直径 。08.5.冷却水在管内的速度 v smdqvV /45143604226.求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h因为平均水温为 ,查表可得 ,则有Co9.6f )/(2.10)/(08.)451(967.4)(187.4 222.2.08. 8.0 ChmkJChkJdfh oo7.计算冷却水通道的导热总面积 A 223 083.)1(2.0. mhWQAs 课程设计说明书 - 20 -8.计算模具所需冷却水管的总长度 L mdAL13.08.14329.冷却水路的根数 X设每条水路的长度为 ,则冷却水路的根数为l6根根 .7016lx有上述计算可以看出,一条冷却水道可以满足模具冷却系统的要求。但是,在计算过程中忽略了很多其它因素,所以在实际设计中我采用了两根冷却水道,以满足实际生产中的冷却要求。9.2 模具加热系统设计由于 ABS 的成型温度在 240 oC 310 oC 之间,对模具温度的要求较高,所以模具必须设置加热装置。在这里根据模具的结构而采用的是电热套加热装置。第 10 章 模具各零部件材料的选用10.1 塑料模具零件的主要性能要求10.1.1 成形零件的主要性能要求塑料模具的成形零件时直接成型制品内外表面的组成零件,包括型腔、型芯、成型镶件、成型顶杆等。由于这些零件直接与塑料接触,因此要求具有一定的强度、表面耐磨性好、热处理性能好、淬火变形小、对带腐蚀性添加剂塑料成型的模具,还应具有抗蚀能力好。10.1.2 导向零件的主要性能要求导向零件包括导向柱、导向套、限位导柱、顶板导柱及导套、销钉等。这类零件在使用中起导向作用。开合模具时相对运动,成型过程中要承受一定的压力,或偏载负荷。因此要求表面耐磨性好,芯部具有一定的韧性。10.1.3 浇注系统零件课程设计说明书 - 21 -包括浇口套、拉料杆、分流锥等。这类零件的工作条件与成形零件相近,要求具有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性。10.1.4 顶出机构和抽芯机构零件这类零件要求表面耐磨性好,并具有足够的机械强度。10.1.5 模体零件包括各种模板、顶出板、固定板、模架垫板等。这些零件是成型制品中主要承力零件,因此要求具有足够的机械强度。10.2 塑料模具零件的材料及热处理选择10.2.1 成型零件1. 定模型腔镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。2. 型芯:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。3. 动模镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。4. 型腔镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。5. 动模型腔镶套:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。10.2.2 模板零件 1. 动、定模板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为调质,230270HRC。2. 动、定模底板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为调质,230270HRC 。3. 推板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为调质,230270HRC。4. 浇口套:选择牌号为 T8A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。10.2.3 导向零件1. 导柱:选择牌号为 20#钢,热处理方法为渗碳、淬火,5660HRC。2. 导套:选择牌号为 T8A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。课程设计说明书 - 22 -3. 推板导柱、导套:选择牌号为 T8A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。10.2.4 顶出机构零件1. 推杆:选择牌号为 T10A 钢,热处理方法为淬火,5055HRC。2. 推杆固定板:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。10.2.5 定位零件1. 定位螺钉:选择牌号为 45#钢,热处理方法为淬火,4348HRC。2. 定位圈:选择牌号为 45#钢。第 11 章 模具主要零件图及加工工艺规程11.1 定模型腔镶套零件图定模型腔镶套尺寸如图 11.1 所示。课程设计说明书 - 23 -图 11.1型腔尺寸11.2 定模板零件图定模板尺寸如图 11.2 所示课程设计说明书 - 24 -图 11.2定模板尺寸定模板的加工工艺(1)备料:45#钢锭(2)锻:锻成 170mm X 170mm X 50mm(3)热处理:退火(4)线切割:切内孔(5)铣:铣平面、台阶孔(6)钳:钻螺纹孔和通孔达到图样要求(7)热处理:淬火回火硬度至 230-270HRC(8)磨:磨平面至要求(9)检验课程设计说明书 - 25 -第 12 章 模具总装图及模具的装配、试模12.1 模具总装图模具装配如图 12.1 所示课程设计说明书 - 26 -图 12.1 模具总装图1动模固定板 2支撑柱导套 3小支撑柱 4第一组推板 5推杆兼复位杆 6支撑板 7横向进水管 8水嘴 9镶件固定板 10动模镶套 11定位杆 12第二组推板 13推管 14型芯 15长推管 16横向进水管 17齿形行腔镶套 18动模型腔镶套 19动模板 20定模板 21动模型腔镶套 22定模底板 23爪形浇口套 24定位圈 25固定螺栓 26定模底板 27推杆 28固定螺栓 29型芯固定板模具工作过程:闭模时,镶件 17、18 被定位柱兼支撑柱 11 固定住,避免了镶件的移动。开模时,动模 19 与定模 20 分离,然后第一组推板 4 同时推动长推管 15 与第二组推板 12,而第二组推板则推动推管 13,使双推管同时推动制件并将其顶出。12.2 模具的安装试模试模是模具制造中的一个重要环节,试模中的修改.补充和调整是对于模具设计的补充。
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