课程设计说明书参考2.docx

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课程设计说明书参考2

第一章塑件及材料的工艺分析············································3

1.1设计任务的原始依据················································3

1.2塑件的工艺性分析··············································4

1.3型腔数目的确定·················································5

第二章成型零件结构和工作尺寸计算······································6

2.1成型零件结构设计···············································6

2.2成型零件工作尺寸计算·············································7

第三章浇注系统的设计············································8

3.1确定分型面的位置·············································8

3.2型腔位置的排布···············································8

3.3主流道、分流道及浇口设计··········································9

1.4塑件推出方式的确定················································5

第四章选择注射机和标准模架···········································10

4.1初选注射机··············································10

4.2注射机的规格参数·················································11

4.3选标准模架·······················································11

4.4校核注射机·······················································12

第五章冷却系统和排气系统的设计·······································14

5.1冷却系统的设计···············································14

5.2排气系统的设计···················································15

第一章塑件及材料的工艺性分析

1．1设计任务的原始依据

本次设计是由指导老师以样件的形式为我们下达的设计任务，要求我们设计一套成型自选样件注射模具。

我们所设计塑料样件（穿线孔装饰盖）的塑料制品图如图1-1所示。

该塑件的材料为PP，塑件的使用精度为一般精度要求，塑件外表面光滑、无飞边毛刺及明显的熔接痕，侧面不允许有浇口痕迹。

塑件的强度和刚度要满足装配及其他方面的使用要求。

该塑件的生产属于较大批生产。

生产条件为卧式中小型注射机。

图1-1穿线孔装饰盖塑料制品图

1．2塑件的工艺性分析

1.塑件的材料特性和成型性能分析

塑件材料为PP，查手册知PP塑料的收缩率为1.8%~2.5%，则平均收缩率为2.15%。

聚丙烯无色、无味、无毒。

不吸水，光泽性好，易着色。

具有聚乙烯的所有优良性能，卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性。

还具有抗拉强度、抗压强度、流动性好。

熔点为164~170℃，耐热性能好，能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌。

可用于制作各种机械零件。

2.材料的工艺性分析

PP塑料可以使用柱塞式注射机。

一般使用螺杆式注射机时得工艺条件如下：

料筒温度前段180~200℃；

中段200~220℃；

后段160~170℃。

注射压力70~120Mpa；

模具温度40~80℃；

注射时间0~5s；

保压时间20~60s；

冷却时间15~50s。

成型PP塑料时，温度对物料的性能影响较大，料温过高容易分解。

模具设计时要注意浇口位置和形式的选择，顶出力过大使塑件表面留下痕迹，塑件允许的最大脱模斜度为0.5°。

3.浇口的选择

为满足塑件表面光洁平整、没有各种斑痕的要求及为了提高成型效率，采用侧浇口比较好。

4.成型零件的结构设计

为了方便加工和热处理，型芯、型腔均采用镶拼式结构。

1.3型腔数目的确定

根据塑件形状简单，质量较小，生产批量较大及尺寸精度要求，应使用多型腔注射模具，故模具采用一模两腔。

按照塑料件图所示（小沟、槽等部位简化）近似计算：

单件塑件体积为：

VS≈11.6cm³

查手册知塑料的密度为0.90～0,91g/cm³（取平均密度为0,905g/cm³）

由制品尺寸计算出单件塑件重量为ms=10.5g

第二章成型零件结构设计和工作尺寸计算

2.1成型零件结构设计

成型零件结构设计包括凹模和凸模的设计。

凹模采用镶拼式结构，有定模板、型腔镶件组成，如图1-2所示。

型腔镶件成型塑件的侧壁及顶部，侧浇口也开设在型腔镶件上，这样使加工方便，有利于凹模的抛光。

型腔镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。

凸模采用镶拼式结构，由型芯和型芯套筒组成，如装配图所示。

可以成型制件上的凸圆，进行强制脱模。

型芯用挂台固定在型芯套筒上，型芯套筒与动模板由螺钉固定。

图2-1凹模镶拼式结构

2.2成型零件工作尺寸计算

成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，主要有凹模和型芯的径向尺寸（包括矩形和异型零件的长和宽）、深度（高度）尺寸和中心距尺寸等。

塑料制品在成型过程中影响其尺寸精度的主要因素有以下几个方面：

（1）型腔、型芯等成型零件在制造时的尺寸精度。

（2）型芯和型腔采用整体嵌入式结构，起制造和组装误差会影响到创造产品的尺寸精度。

（3）塑料收缩率波动值：

对于工艺条件，一般讲，注塑压力提高，收缩率减小；温度升高，收缩率增加；保压时间延长，收缩率也减小；脱模速度加快，收缩率增大。

制品结构对收缩率的影响有：

有嵌件比没有嵌件、薄壁比厚壁、形状复杂比形状简单的，其收缩率都有一定程度的减小，而径向尺寸的收缩率比厚度方向尺寸要大。

当然塑料本身由于牌号不一，批号、厂家不同，即使同一类塑料，其收缩率也往往波动不一，引起制品精度的降低。

（4）型腔成型零件长期在工作过程中的磨损：

塑料在型腔中流动或制品脱模时与型腔壁摩擦都会造成成型零件的磨损，一般估计与制品脱模方向平行的壁面磨损较大，与制品脱模方向垂直的壁面则磨损较小。

当然塑料本身的性质关系也很重大。

已知PP塑料的收缩率是1.8%～2.5%，，则PP的平均收缩率为Sp=（1.8%+2.5%）=2.15%按一般精度的6级精度公差选取，即取φ47

、φ45

、φ43

计算公式得型芯径向尺寸如下：

取δz=1/3Δ=0.36/4=0.12

dM=（ds+ds+Scp+3/4Δ）

=（47+47×2.15%+3/4×0.36）

=48.28

dM=（ds+ds+Scp+3/4Δ）

=（45+45×2.15%+3/4×0.36）

=46.24

dM=（ds+ds+Scp+3/4Δ）

=（43+43×2.15%+3/4×0.36）

=44.19

第三章浇注系统设计

3.1确定分型面位置

该塑件的结构如图1-1所示，塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，塑件的分型面位置如图3-1所示。

分型面选择在塑件的下端面的最大截面处，这样的选择使塑件的外表面可以在镶拼凹模型腔内成型，塑件的外表面光滑，塑件强制脱模方便。

因此选择如图所示的分型面位置。

图3-1分型面的选择

3.2型腔位置的排布

由于塑件采用一模两腔的结构形式，可遵循浇注系统的设计应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的设计的原则，则采用平衡式的型腔布置，这样的模具结构分布均匀，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。

型腔布置如图3-2所示。

图3-2型腔的布置

3.3主流道、分流道及浇口设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。

在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，本设计采用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：

型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。

型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。

系统流道应尽可能短，断面尺寸适当，尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。

对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。

浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。

塑件采用侧浇口成型，其浇注系统形式如图3-3所示。

侧浇口在定模部分，侧浇口的锥角β为18°，倾斜角α为50°。

主流道设计成圆锥型，其锥角为2°～6°内壁粗糙度Ra取0.4μm,上端直径与注射机喷嘴相配合，下端直径为φ6毫米。

如图3-3所示。

分流道截面设计成U形截面流道，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。

U形截面分流道的尺寸可根据制品的壁厚、体积、形状复杂程度及所用塑料的性能等因素确定，该塑料件采用PP塑料，根据经验分流道的半径R可取3~3.5mm。

如图3-3所示。

图3-3浇注系统的设计

3.4塑件推出方式的确定

由于制品薄而小，选用推杆装置容易制造且方便维修，故选用推杆推出装置。

推出方式见图3-4所示。

图3-4塑件的推出方式

第四章选择注射机和标准模架

4.1初选注射机

一、注射量的选择

在一个注射成型周期内，注射模内所需的塑料熔体总量mi与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式计算：

Mi=Nms+mj

该塑料制品单件重ms＝12g，N为型腔数目，本模具型腔数目为2，浇注系统和飞边所需的塑料质量根据经验一般为6~10g，对于此模具的浇注系统和飞边所需的塑料质量mj,取8g。

设计注射模时，必须保证Mi小于注射机允许的最大注射量MI，即满足注射量

MI≥Mi/0.8

式中：

MI—额定注射量（g）；

Mi—塑件与浇注系统凝料的重量和（g）；该制品单件重12g;共2件；浇注系统估算取8g；所以Mi=12×2+8=32g

即Mi/0.8=32/0.8g=40g

二、注射压力的选择

p注≥p成型

查手册知PP塑料成型时的压力p成型=15Mpa

三、锁模力计算

锁模力P锁模力≥PF

式中：

P—塑料成型时型腔压力PP塑料的型腔压力p=15Mpa；

F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（mm²）。

各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积（尺寸参照图3-3）；

根据以上分析、计算，查教材表4-2初选注射机型号为：

XS-ZY-60。

4.2注射机的规格参数

注射机XS-ZY-60有关参数如下：

最大注射量60克

最大注射压力1220千克/平方厘米

锁模力50吨

最大成型面积130平方厘米

装模高度70-200毫米

最大开模行程180毫米

喷嘴圆弧半径18毫米

喷嘴孔直径4毫米

拉杆间距190毫米×300毫米

4.3选标准模架

一、计算模架中A、B、C板的厚度

A板：

水道直径＋水道与制件的距离＋制件高度＋余量=6＋15＋20＋5=46靠标准取40；

B板：

型芯直径的1.5～2倍此方法针对此模具计算B板高度不合理，则根据制件在分型面上的投影面积与分流道在分型面上的投影面积之和小于200，高度取30~40取35，B板型芯高度为5，则B板高度为35＋5=40；

C板：

推杆固定板的高度与推板的高度与制件的高度之和加点余量取70；

二、计算模架外形尺寸

模具选择镶拼式型腔，查表知，当d=56mm时，S1=10～11取11，S2=25～28取28，两制件之间的距离T=40,则，

模具的长度L=2×56﹢2S1＋2S2＋T=240

模具的宽度W=56﹢2S1＋2S2＋T=190

所以根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。

查标准模架手册选用：

侧浇口D型2025模架。

即模具的外形为长为250mm、宽为250mm、高为230mm。

模架具体结构如图4-1所示。

图4-1模架结构

4.4校核注射机

一、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核

由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。

二、开模行程的校核

注射机最大开模行程S：

S≥2h件+h浇+（5～10）

式中h件—塑料制品高度（mm）；

h浇—浇注系统高度（mm）。

取制件和浇注系统所需的开模行程应为：

2h件+h浇+（5～10）=[2×20+65+（5～10）]mm=110~115mm,取115mm

即注射机开模行程S=180mm大于取制件和浇注系统所需的开模行程115mm，故注射机的开模行程满足要求。

三、模具在注射机上的安装

该注射模具外形尺寸为250×250×230毫米，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便的安装在注射机上。

第五章冷却系统和排气系统的设计

5.1冷却系统的设计

注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的质量都有重要的影响。

注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射机具有良好的产品质量和较高的生产效率。

冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传到的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内的流动畅通，无滞留。

模具冷却系统的过程中，还应同时遵循：

1.冷却水孔到型腔表面的距离相等；

2.冷却水道的数量尽量多，孔径尽量大；

3.冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；

4.进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面；

5.冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。

由于制件比较简单（件小），冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都不会影响模具的冷却效果。

实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。

模具的冷却分两部分，一部分是凹模的冷却，另一部分是型芯的冷却。

凹模冷却回路形式采用直流式的单层冷却回路，该回路是由在型腔镶块和定模板上的两条φ8mm的冷却水道完成，如图5-1所示。

型芯冷却回路形式采用直流式的单层冷却回路，该回路是由在动模板上的四条φ8mm的冷却水道完成，如图5-2所示。

图5-1凹模冷却水道图5-2凸模冷却水道

5.2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能及时被排出，将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清晰及缺料等缺陷；此外气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反压力而降低充模速度，因此型腔设计时必须考虑排气方式。

由于制品尺寸较小，利用分型面间隙排气。