法兰盘注塑模具设计说明书.doc
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山东大学07模具
山东大学
法兰盘注塑模具设计说明书
模具设计及CAD课程设计
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学号：
目录
一、设计任务 3
二、塑件工艺性和工艺条件分析 3
1、材料种类及工艺特性 3
2、结构工艺性 4
三、塑件成型工艺和设备的确定 4
1、成形方法 4
2、确定工艺参数 4
3、选择注射机 4
（1）计算注射量V 4
（2）选择注射机 5
四、模具结构设计 5
1、模具总体结构形式 5
（1）型腔数及其排列形式的确定 5
（2）分型面的确定 5
（3）浇注系统形式的确定 6
（4）脱模方式的确定 7
（5）冷却系统考虑 7
（6）确定零部件的结构形式 7
（7）标准模架组合的型号与规格的确定 7
2、方案草图 8
3、校核注射机有关的工艺参数 8
1）注射量的校核 8
2）注射压力的校核 8
3）锁模力的校核 8
4）闭合高度的校核 8
4、校核模具有关零件的刚度和强度 9
5、成形零部件工作尺寸的计算 9
（1）凹模尺寸的计算 9
（2）型芯尺寸的计算 10
（3）冷却水设计及计算 11
参考文献 12
一、设计任务
零件：
法兰盘
材料：
高压（密）聚乙烯HDPE
精度：
7级
零件具体形状尺寸如下：
二、塑件工艺性和工艺条件分析
1、材料种类及工艺特性
该零件材料为HDPE，是一种通用性热塑性材料，其成型性能较好，流动性好，熔点、刚性、硬度和强度较高，吸水性小，成型前不需要干燥，具体材料性能参数如下：
密度：
ρ=0.94~0.97g/cm3
熔点：
105oC~137oC
吸水性：
<0.01%
比热容：
2.554KJ/（Kg·k）
热变形温度：
60oC~80oC
热分解温度：
338oC~450oC
收缩率：
径向：
2.5%轴向：
5%
2、结构工艺性
塑件尺寸不大，外形结构简单，不需要抽芯机构，精度等级为一般等级，除了壁厚较大且不均匀需要补缩外其它结构特征符合塑件的设计要求。
三、塑件成型工艺和设备的确定
1、成形方法
该零件为热塑性塑料制件，塑件生产批量不大，采用应用范围广泛、技术成熟的注射成形。
2、确定工艺参数
成形时间：
注射时间：
10s
保压时间：
50s
冷却时间：
60s
开模取件时间：
5s
总周期125s
模具温度：
50oC~79oC
料筒温度：
前部260oC中部230oC后部2210oC
注射压力：
80MPa
每小时注射次数：
10次/h
冷却水：
进口温度20oC
出口温度25oC
比热容Cp=4.23KJ/（Kg·K）
3、选择注射机
（1）计算注射量V
工件体积V1=两柱体体积＋两椎体体积－中心孔体积
=＋－
=3.227×106mm3
浇注系统占总体积的5%~10%，故总体积V为
V=1.1V1=1.1×3.227×106=3.550×106mm3
（2）选择注射机
从计算结果，并根据塑料注射机技术规格（《使用模具设计与制造手册》上表6-93，拟选用XS-ZY-6000型注射机。
其主要技术参数如下：
最大模具厚度：
1000mm
最小模具厚度：
700mm
注射行程：
400mm
压力：
110MPa
锁模力：
18000KN
额定注射量：
6000cm3
注射方式：
螺杆式
四、模具结构设计
1、模具总体结构形式
（1）型腔数及其排列形式的确定
制件批量不大，为保证制件精度，减少模具制造难度及费用，模具采用单型腔。
（2）分型面的确定
考虑以下原则：
便于塑件脱模
在开模时尽量使塑件留在动模
保证塑件尺寸精度不受影响
有利于排气和模具的加工方便
结合该产品的结构，将分型面确定在法兰盘的大端面。
（3）浇注系统形式的确定
采用普通浇注系统，由于是一模一腔，且零件为空心回转体，故用轮辐式浇口从零件顶端处进料，并利用分型面间隙及模具零件间的配合间隙处排气。
1）主流道的设计
由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，主流道部分设计成可拆卸更换的浇口套。
为使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D稍大于注射机喷嘴直径d，d=8mm
D=d+（0.5~1）mm
=8+1=9mm
主流道入口凹坑球面半径R2稍大于注射机喷嘴球头半径R1，R1=18mm
R2=R1+（1~2）mm
=18+2=20mm
主流道半锥角α=2o，出口端圆角半径=
浇口套常用T8或T10钢材制作，经淬火洛氏硬度为50~55HRC。
2）定位圈的设计
将定位圈与浇口套分开设计，用螺钉将定位圈和定模座板联接，防止浇口套因受到熔体的反压力而脱出。
3）分流道的设计
当分流道的剪切速率γ为5×10-3（s-1）时，所形成的塑料制品质量较好，根据《中国模具设计大典》公式9.2-10：
q为熔体的体积流量：
q=V/θ，θ为注射时间，V为制品体积（cm3），
Rn为流道当量半径（cm），
故
（4）脱模方式的确定
从塑件结构形状分析，由于塑件分型面处面积相对较大，为保证零件分型面的表面精度，宜采用推板脱模机构，推板通过推杆与模具的推杆固定板相连接，推杆固定板又与推杆底板相连，注射机的顶出油缸推动推杆底板，从而使推板运动实现脱模动作。
推杆的个数根据具体模具结构选用4或6个。
（5）冷却系统考虑
根据塑件结构形状，为使冷却均匀，宜在型芯内部设置螺旋冷却水路，保证模具的温度维持在50oC~79oC。
（6）确定零部件的结构形式
塑件结构简单，但为了节约模具制造费用，采用组合凸凹模结构，利于加工。
（7）标准模架组合的型号与规格的确定
根据GB/T12556.1-90选择A3型模架，模板周界尺寸为560×710，则可按相应尺寸选取标准件：
上板座：
630×630×40
下板座：
630×630×40
定模板：
630×560×140
垫块：
630×100×160
支承板：
630×560×63
推件板：
630×560×20
推杆固定板：
630×354×25
推板：
630×354×40
型芯固定板：
630×560×30
推杆：
Φ25
导柱：
Φ40
导套：
Φ50
内六角圆柱头螺钉：
M16
2、方案草图
3、校核注射机有关的工艺参数
1）注射量的校核
注射机的最大注射量为6000cm3，计算得的所需塑料的总体积V=3550cm3,6000×80%=4800cm3>V,故符合要求。
2）注射压力的校核
XS-ZY-100的额定注射压力为110MPa大于注射压力为80Mpa，符合要求。
3）锁模力的校核
由《中国模具设计大典》式9.9-6，可进行校核。
<注射机的锁模力18000KN.
4）闭合高度的校核
模具高度H
=上、下板座高度+定模板高度+垫块高度+支承板高度+推件板高度+型芯固定板高度=50+50+140+160+63+20+30=513
<注射机的最小模具厚度，
故装模时应加垫板，使之符合Hmin4、校核模具有关零件的刚度和强度
凹模侧壁厚校核：
查表9.4-14
S=0.85~0.90（0.20L+17）
=0.85~0.90×（0.20×270+17）
=60.4~63.9mm
所设计的凹模的最小壁厚为65mm，满足凹模侧壁厚的刚度和强度。
5、成形零部件工作尺寸的计算
（1）凹模尺寸的计算
零件径向收缩率2.5%轴向收缩率5%
零件尺寸标准化以后的尺寸如下：
未注尺寸偏差可由《模具设计与制造简明手册》查得
1）凹模内形尺寸
查《模具设计及CAD》知
取
2）凹模深度尺寸
3）型腔拔模斜度：
40′
（2）型芯尺寸的计算
1）型芯高度尺寸
2）型芯径向尺寸
3）型芯拔模斜度：
35′
（3）冷却水设计及计算
1）根据热平衡，单位时间内熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，因此有：
qv冷却水的体积流量（m3/min）
W单位时间注入模具中的塑料质量（kg/min）10×0.96×10-3×3.55×103/60=0.568
Q1单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量（kJ/kg），查《中国模具设计大典》表9.8-4得高密聚乙烯的Q1为6.9×102~8.1×102.
t1t2为冷却水的出口温度和入口温度
故
2）查中国模具设计大典表9.8-1冷却水的稳湍流速度与流量关系，选冷却通道直径d=20mm。
3）查《中国模具设计大典》（表9.8-20，9.8-18），分别计算冷却水道内水管的流速V和冷却水道与冷却水制件的传热腔系数h。
f是与冷却水温度有关的物理系数，查《中国模具设计大典》表9.8-525oC下f值为6.48
4）求冷却管道总传热面积A
5）模具应开设的冷却管道孔数N
查《中国模具设计大典》
孔数过多，造成模具结构复杂且加工困难，于是采用延长冷却时间以达到同样的冷却效果。
取孔数为8，上模采用6道孔冷却，下模采用，冷却时间延长到100s。
参考文献
1.李德群、唐志玉主编，《中国模具设计大典》，江西：
江西科学技术出版社，2003.
2.许发樾主编，《实用模具设计与制造手册》，北京：
机械工业出版社，2000.
3.冯炳尧、蒋文森主编，《模具设计与制造简明手册》，上海：
上海科学技术出版社，2008.
4.《模具设计及CAD》，山东大学，2008.
5.山东大学机械学院，《机械设计常用标准》，山东，2008.
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