课程设计长方形盒盖塑料模具设计.docx
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课程设计长方形盒盖塑料模具设计
航空制造工程学院09级学生专业课程设计任务书
I、专业课程设计题目：
长方形盒盖塑料模具设计
II、专业课程设计任务及设计技术要求：
设计任务：
1、绘制产品零件图；2、绘制模具总装配图1张（图纸用R0或R1）；
3、绘制零件图3～5张（图纸用R4或R3）；4、撰写设计说明书要求12页左右。
技术要求：
模具工作原理准确结构合理；零件图纸齐全规范，尺寸标注正确。
III、专业课程设计进度：
2012.11.26-2012.11.28塑件零件图绘制及工艺分析，提出工艺方案；
2012.11.29-2012.12.02模具装配图绘制；
2012.12.03-2012.12.05模具零件图绘制；
2012.12.06-2012.12.07撰写设计说明书并装订。
塑料模具课程设计说明书
设计题目：
长方形盒盖塑料模具设计
姓名：
xxxx
学号：
xxxxxxxxxx
专业：
材料成型及控制工程
指导老师：
xxxxx
设计日期：
2012年12月07日
目录
一、零件结构分析-----------------------------------------------------4
二、绘制产品零件图--------------------------------------------------5
三、确定模具的型腔数----------------------------------------------6
四、选择注射机-------------------------------------------------------6
五、设计计算工作型腔的尺寸-------------------------------------7
六、设计模具的浇注系统并进行核算----------------------------8
七、设计模具分型方案及结构形式-------------------------------9
八、导向装置的设计-------------------------------------------------10
九、排气系统的设计-------------------------------------------------12
十、设计脱件机构---------------------------------------------------13
十一、设计水冷系统流动比计算与校核-----------------------14
参考文献--------------------------------------------------------------16
致谢--------------------------------------------------------------------17
一、零件结构分析
该塑件形状简单对称，其工作条件对精度要求较低，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为5级精度。
经计算得塑件的体积为：
V塑=6.9cm3
塑件的质量为：
W塑=V塑×r塑=7.59（g）。
见图2-1所示。
1-1
二、绘制产品零件图
用UG软件进行长方形盒盖三维建模，三维实体模型更加直观的表现了产品造型，可以从各个角度对模型进行观察，软件可以测量，可以验证模具结构的正确性，制品如图2-1
2-1
三、确定模具的型腔数
已知的体积V塑或质量W塑，又因为此产品属中批量生产的塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，初步确定采用一模两腔对称性排布。
排布图如2-2所示：
2-1型腔数目及排布
四、选择注射机
1、注射量的计算
Q=2×7.59=15.18（g）
4.2注射机的初步选择
XS-ZY-125型注射机
2、XS-ZY-125型注射机的主要参数
额定注射量（cm3）：
125
螺杆直径（mm）：
42
注射压力（MPa）：
120
注射行程（mm）：
115
注射时间（s）：
1.5
注射方式：
螺杆式
合模力kn：
900
最大注射面积（cm2）：
320
最大开（合）模行程（mm）：
300
模具最大厚度（mm）：
300
模具最小厚度（mm）：
200
喷嘴圆弧半径（mm）：
12
喷嘴孔径（mm）：
4
五、设计计算工作型腔的尺寸
本产品为ABS制品，属于中批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取０.6%和０.3％。
此产品采用５级精度，属于低精度制品。
因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5~0.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT７～IT８级，综合参考，相关计算具体如下：
型腔径向尺寸的计算
LM1=[（1+（Smax+Smin）/2）Ｌsl-0.5Δ]0+δZ
=[（1+0.45%）×24-0.5×0.22]0+0.22∕3
=24.000+0.07mm
LM1=[（1+（Smax+Smin）/2）Ｌsl-0.5Δ]0+δZ
=[（1+0.45%）×28-0.5×0.22]0+0.22∕3
=28.020+0.07mm
型腔深度尺寸的计算
图7-3：
HM1=[（1+（Smax+Smin）/2）Hsl-0.5Δ]0+δZ0
=[（1+0.45%）×25-0.5×0.25]0+0.08
=250+0.08mm
型芯径向尺寸的计算
lM1=[（1+（Smax+Smin）/2）lsl+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×20+0.5×0.22]0-0.07/
=20.200-0.07mm
lM2=[（1+（Smax+Smin）/2）lsl+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×24+0.5×0.25]0-0.08
=24.220-0.08mm
lM3=[（1+（Smax+Smin）/2）lsl+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×10+0.5×0.14]0-0.05/
=10.120-0.05mm
lM4=[（1+（Smax+Smin）/2）lsl+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×6+0.5×0.12]0-0.04/
=6.090-0.04mm
型芯高度尺寸的计算
hM1=[（1+（Smax+Smin）/2）hsl+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×20+0.5×0.22]0-0.07
=20.200-0.07mm
hM2=[（1+（Smax+Smin）/2）hs2+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×3+0.5×0.12]0-0.04
=3.070-0.04mm
hM3=[（1+（Smax+Smin）/2）hs3+0.5Δ]0-δZ
=[（1+0.45%）×2+0.5×0.10]0-0.03
=2.060-0.03mm
六、设计模具的浇注系统并进行核算
1、主流道尺寸
根据该塑件体积，可得体积流率Q=（2×6.9）/1.6≈8.63cm3/s,取主流道中熔体流动rs=5×103s-1,由r-Q-Rn关系曲线图，可得Rn=4.5mm,故得主流道大端尺寸D=2Rn=9mm，小端尺寸由注射机喷嘴尺寸，取d=4mm,SR=12+2=14mm。
如图6-1所示。
图6-1浇口套图
2、分流道尺寸
为使两浇口能同时进料，各分流道按平衡式布置，故熔体在各分流道中的流速，为使分流道易于加工和顶出凝料系统容易，采用设在模具一边的梯形形分流道。
梯形大底边宽度:
B=0.2654×
×6.83=5mm
梯形高度:
H=0.67×B=3.35mm
为了塑件表面质量及其美观采用侧浇浇口，其尺寸d=0.15×6.7=1mm
3、冷却穴
底部设计成带有球头形拉料杆的冷料穴，目的是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量。
七、设计模具分型方案及结构形式
分型面的设计，如图7-1所示
图7-1分型面图
八、导向装置的设计
导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。
1、导柱导向机构的作用
（1）定位作用模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。
（2）导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。
（3）承受一定的侧向压力
2、导柱和导套的选择
（1）导柱结构形式如图8-1所示：
图8-1导柱的结构形式
其材料采用T8A经淬火处理，硬度为50~55HRC。
导向部分表面粗糙度Ra为0.8~0.4μm。
（2）导柱的布置采用等径导柱不对称布置，如图8-2所示：
图8-2导柱布置方式
（3）导套
如图所示8-3,导柱与导套的配合采用H7/h6
图8-3导柱与导套的组合
九、排气系统的设计
当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。
如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。
有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。
通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03~0.05mm。
十、设计脱件机构
本模具采用的脱件机构为推杆推出机构，其工作原理是，注射成型后，动模部分向后移动，塑件包紧在型芯上随动模一起移动，乳沟是机动顶出，在动模部分后移的过程中，当推板和注射机的刚性杆接触时，推出机构就禁止不动，动模继续后移，推杆和动模就产生了一个相对移动，推杆把塑件从动模的型芯推出脱模
推杆的形状，如图10-1所示
图10-1推杆形状
推杆的固定方式，如图10-2所示
图10-2推杆固定方式
十一、设计水冷系统流动比计算与校核
1、冷却系统设计
塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。
所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。
一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。
对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。
2、冷却时间的确定
在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。
这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。
因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：
式中，a—塑料热扩散系数（m2/s）；S—制品壁厚（mm）；
现我们根据已知条件知道TS=260℃，TM=60℃，TE=100℃，而塑件的厚度为2mm：
∴
=4.5s
3、冷却系统设计原则
①、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡
②、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。
③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。
④、浇口处加强冷却。
⑤、应降低进水与出水的温差。
⑥、合理选择冷却水道的形式。
⑦、合理确定冷却水管接头位置。
⑧、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。
⑨、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。
4、冷却系统的结构形式
根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。
其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。
简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。
5、冷却系统的计算
由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，ABS的单位质量成型时放出的热量为300KJ~400KJ/Kg。
放出热量为15.18/1000×350KJ=5.31KJ
其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。
参考文献
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[2]王孝培.塑料成型工艺及模具简明手册[M].北京：
机械工业出版社，2000.56-67.
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机械工业出版社，2004.78-87.
[4]万林.实用塑料注射模设计与制造[M].北京：
机械工业出版社，2000.45-65.
[5]党根茂.模具设计与制造[M].西安：
西安电子科技大学出版社，1995.34-52.
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机械工业出版社，2003.67-86.
[7]马浇湘.画法几何及机械制图[M].华南理工大学出版社，1992.79-93.
[8]廖念钊.互换性与技术测量[M].北京：
中国计量出版社，1998.23-45.
[9]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：
机械工业出版社，1996
致谢
本次设计是在导师胡德锋的悉心指导下完成的。
导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
不仅使我树了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。
本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。
在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
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