塑料壳体课程设计.docx

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塑料壳体课程设计

《塑料成型工艺及模具设计》

——课程设计任务书

设计内容及基本要求

1．独立拟定塑料制品的成型工艺，正确选用成型设备。

2．合理地选择模具结构。

3．正确设计模具成型零件的形状和尺寸。

4．所设计的模具其浇注系统充型快，冷却系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。

5．所设计的模具应达到制造工艺简单、组装方便、造价合理的要求。

6．充分考虑塑件的结构特点，应尽量通过模具一次性成型出如孔、槽、凸、凹等结构，减少后加工工序。

二、设计工作量

1．根据所选定的塑件，绘制1张制品零件图，按制品精度设计要求确定塑件公差，并按模具设计要求对塑件的公差进行变换。

2．完成模具装配图1张，用手工绘制成A0或A1图幅，按制图标准绘制。

3．完成模具零件图3张～8张。

其中，定模板、动模板、凸模、凹模任选2件用手工绘制出零件图，其他零件图及其绘制方法自定。

绘制的零件图要求在零件图上标明该零件的材料、数量、图号（代号）、尺寸公差和形位公差、热处理及其他技术要求。

4．编写设计说明书（20页～30页）

设计说明书包括以下内容：

（1）目录；

（2）设计题目或设计任务书；

（3）塑件分析（含制品图）；

（4）所选塑料材料的成型特性与工艺参数；

（5）浇注系统的设计、分型面选择、型腔布置，浇注系统及排气系统的形式、部位与尺寸及流动比的校核等；

（6）成型零部件的设计与计算：

型腔、型芯等的结构设计、尺寸计算、强度校核等；

（7）脱模机构的设计：

脱模力的计算，拉料机构、推出机构、复位机构等的结构形式、安装定位、尺寸配合等；

（8）侧抽芯机构的设计：

抽拔距离和抽拔力的计算，抽芯机构的形式、结构、尺寸以及必要的验算；

（9）合模导向机构的设计：

组成元件、结构尺寸、安装方式等；

（10）温度调节系统的设计与计算；

（11）其他技术说明；

（12）设计小结：

有何体会与建议等；

（13）参考资料：

资料编号、名称、作者、出版年月。

在编写过程中要注意：

文字简明通顺、书写整齐清晰，计算正确完整，并画出有关的结构简图，图的下方有图号和图题。

计算部分只要求列出公式，代入数据，得出结果，其运算过程从略。

最后打印装订成册。

三、设计时间及进度安排

1．设计时间：

校历第14～16周

2．进度安排：

第1周：

制定塑件成型工艺；论证并确定设计方案；完成有关设计计算、设备选择；完成设计说明书草稿。

第2周：

完成模具装配图的绘制，完成零件图草图的绘制。

第3周：

完成3张～8张零件图的绘制，并进一步修正装配图，完成说明书正稿的誊写。

四、设计题目

1、按设计任务书中给定的题目每个同学按学号顺序选择一题，不得重复。

独立完成设计任务。

2、选择题目后，按要求绘制出制品图。

题目名称定为“塑料壳体（4）注塑成型模具设计”，例如：

“塑料盒（02）注塑成型模具设计”。

在本人的课程设计的所有文档中要求题目名称一致。

塑料壳体注射成型模具设计

一、塑件成型工艺性分析

1、塑件的分析

（1）、外形尺寸该塑件壁厚为2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不长，适合于注射成型。

（2）、精度等级每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。

（3）、脱模斜度PP属非结晶型塑料，成型收缩率较大，参考表2-10［1］选择该塑件上型芯和凹模的图1

统一脱模斜度为1°。

2、PP的性能分析

（1）、使用性能

为白色蜡状塑料，强度、刚度、硬度、耐热性均优于聚乙烯，有良好的电性能和高频绝缘性，不受湿度影响，但低温时易变脆，不耐磨、易老化，适于制造一般机械零件，耐磨蚀零件和绝缘零件。

（2）、成型性能

是非极性结晶型塑料，吸湿性小，约为0.03%~0.04%，一般不需要干燥，易发生融体破裂吧，长期与热金属接触易分解；

流动性好，熔体流动速率为2~9g/10min。

收缩性范围及收缩值大，成型收缩率为1.0%~2.5%，并具有各向异性，易发生收缩、凹痕和变形；

热稳定性好，熔点温度范围为165~170℃，分解温度高于350℃，成型温度范围较宽，一般为205~315℃；

冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低方向性明显；

抗氧化能力低，在塑化前应加入一定比例的抗氧剂。

（3）、PP的主要性能指标

表1

密度（g／cm³）

0.9~0.91

屈服强度（Mpa）

78~90

比体积（cm³／g）

1.10~1.11

拉伸强度（Mpa）

37

吸水率（%）

0.03~0.04

拉伸弹性模量（Mpa）

2800~4200

熔点（℃）

160

抗弯强度（Mpa）

67

计算收缩率（%）

1.0~2.5

抗压强度（Mpa）

56

比热容（Kg／℃）

1930

弯曲弹性模量（Mpa）

14500

3、PP的注射成型过程及工艺参数

（1）、注射成型过程,注射成型工艺过程包括：

成型前的准备、注射成型过程及塑件的后处理三个阶段。

、成型前的准备。

对PP的色泽、粒度和均匀度进行检验，由于PP的吸水率＜0.03%，允许水含量为0.05%~0.20%，由于该塑料不易吸水，故可以不进行干燥处理；对料筒通常需要清洗，螺杆式料筒可采用对空注射法清洗，柱塞式料筒可拆卸清洗。

、注射过程。

塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

、塑件的后处理。

塑件经过注射成型后，去除浇口凝料、修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，查表3-2［3］处理的介质为空气，处理的温度为150℃，处理的时间为30~60min。

（2）、注射工艺参数

、注射机：

查表3-1［1］选螺杆式，螺杆转数为45r/min，高螺杆转速是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。

、料筒温度（℃）：

查表3-3［4］PP的料筒温度和喷嘴温度如下：

进料段：

150~210

塑化段：

170~230

出料段：

190~250

喷嘴温度：

240~250

、查表3-4［4］模具温度（℃）：

20~40

、查表3-1［1］注射压力（MPa）：

70~120，注射时间为：

1~5s

保压压力（MPa）50~60，保压时间20~50s。

、注射时间：

1.6s

冷却时间：

12.5s

辅助时间：

8s

二、拟定模具的结构形式

1、型面的确定

通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2所示A-A截面。

图2塑件分型面

2、型腔数量及排列方式的确定

为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。

型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。

一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构。

该塑件精度要求不高，生产批量适中，且具有两边抽芯，但抽芯距较短，从模具尺寸考虑，故拟定为一模一腔。

采用一模一腔，能够适应生产的需求，潜伏式点浇口，浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件质量。

3、射机型号的确定

（1）、注射量的计算

通过Pro/E三维建模设计分析得塑件体积：

V塑=130.6cm3

塑件质量：

m塑=ρV塑=130.6×0.9g=117.54g

（2）、浇注系统凝料体积的初步计算

浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值的，但可以根据经验按照塑料体积的0.2～1倍来估算。

根据流道的设计要求，浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统凝料和1个塑件体积之和）为：

V总=V塑（1+0.2）=117.54×1.2cm3=156.72cm3

（3）、选择注射机

根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积

V总=156.72cm3

V总/0.8=156.72/0.8cm3=195.9cm3

根据以上的计算，初步选定公称注射量为250cm3的注射机，注射机型号为SZ—500/200卧式注射机。

其主要参数见表

（2）

表

（2）

理论注射容量/cm3

500

移模行程/mm

500

螺杆直径/mm

55

最大模具厚度/mm

500

注射压力/MPa

150

最小模具厚度/mm

280

注射速率/（g/s）

173

锁模形式

增压式

塑化能力/（g/s）

110

模具定位孔直径/mm

160

螺杆转速/（r/min）

0~180

喷嘴球半径/mm

20

锁模力/KN

2000

喷嘴口孔径/mm

5

拉杆内间距/mm

570X570

注射机顶出/KN

70

4、注射机相关参数的校核

①、注射压力校核

查表4-1［］可知，PP所需注射压力为70~120MPa。

这里取Po=100MPa，该注射机的公称注射压力P公=150MPa。

注射压力安全系数k1=1.25~1.4,这里取k1=1.3，则：

公，所以注射机压力合格。

②、锁模力的校核

a、塑件在分型面上的投影面积A塑，则

b、浇注系统在分型面上的投影面积

A浇，即流道凝料（它包括浇口）在分型面上的投影面积和A浇数值，可以按照多腔模的统计分析来确定。

A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2~0.5倍。

由于本例流道设计简单，分流道有一定的长度，因此流道凝料投影面积可以取A浇=0.3A塑。

c、塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积A总，则

A总=n（A塑+A浇）=n（A塑+0.3A塑）=1.3A塑=24834.88

d、模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀=A总P模=24834.88×25N=620.9KN

式中P模是模具型腔内塑料熔体平均压力值（MPa），一般为注射压力的0.3~0.65倍。

查表4-2［1］得PP塑料模具型腔内的压力P模为25MPa。

由上表2知该注射机的公称锁模力F锁=2000KN，锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2，则

k2F胀=1.2F胀=1.2×620.9=745.08

所以，注射机锁模力合格。

三、浇注系统的设计

1、主流道的设计

（1）、主流道的尺寸

、主流道长度：

小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取40mm。

、主流道小端直径：

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=（4+0.5）mm=4.5mm

、主流道大端直径：

d＇=d+2L主tanα≈8mm，式中α=2.5°。

、主流道球面半径：

SRo=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=（18+2）=20mm

、球面的配合高度：

h=（3~5）mm，取h=5mm。

（2）、主流道的凝料体积

（3）、主流道当量半径

（4）、主流道浇口套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。

对材料的要求较严格，为了防止浇口套被挤出，用螺钉固定。

同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。

设计常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50～55HRC，如图3所示。

图3

2、浇口的设计

该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模一腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间。

在注塑模设计中，按浇口的结构形式和特点，常用的浇口形式有如下几种：

直接浇口、中心浇口、侧浇口、环行浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口 。

浇口的设计与塑件的形状，截面尺寸，模具结构，注射工艺参数及塑料性能等因素有关。

浇口的截面尺寸要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭。

便于与塑件分离或