圆环盖注射模课程设计说明书.docx

1、圆环盖注射模课程设计说明书注射模课程设计说明书7号件注射模设计院 系 航空航天工程学部 专 业 飞行器制造工程（钣金与模具）班 号 8403201 学 号 姓 名 指导教师 沈 阳 航 空 航 天 大 学 2012年01月摘要本次课程设计主要是针对圆形盖的注射模具设计,该圆形盖材料为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS），是工业生产中常见的一种产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注射模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工

2、艺。根据题目设计的主要任务是圆形盖注射模具的设计，也就是设计一副注射模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构工艺性要求，该模具是双分型面注射模具。 关键词： ABS 、注射成型、浇注系统、冷却系统、双分型面第1章 塑件的工艺性分析1 1.1 塑件的几何形状分析 1 1.2 塑件原材料的成型特性分析 1 1.3 塑件的结构工艺性分析 2 1.3.1 塑件的尺寸精度分析2 1.3.2 塑件的表面质量分析2 1.3.3 塑件的结构工艺性分析2第2章 成型设备选择与模塑工艺参数3 2.1 塑件的体积计算 3 2.2 型腔数量选择 3 2.3 注射机的初步选择 3 2.4 塑件模塑成

3、型工艺参数的确定 4第3章 注射模的结构设计5 3.1 成型方法的确定 5 3.2 分型面的选择 5 3.3 浇注系统的设计 6 3.3.1 主流道的设计6 3.3.1.1 主流道的尺寸 6 3.3.1.2 主流道衬套的形式 6 3.3.1.3 主流道衬套的固定 7 3.3.2 分流道的设计7 3.3.3 浇口的设计8 3.4 排气槽的设计 9 3.5 脱模机构的设计 9 3.6 导向与定位机构的设计 9 3.7 冷却系统的设计 10第4章 成型零件的设计11 4.1 成型零件应具备的性能 11 4.2 成型零件的结构设计 11 4.2.1 型腔结构设计11 4.2.2 型芯结构设计12第5章

4、 成型零件的工作尺寸计算 13 5.1 型腔工作尺寸计算 13 5.1.1 型腔径向尺寸计算13 5.1.2 型腔深度尺寸计算13 5.2 型芯工作尺寸计算 14 5.2.1 型芯径向尺寸计算14 5.2.2 型芯高度尺寸计算 15 5.3 型腔壁厚计算 15 5.3.1 整体式圆形型腔侧壁厚计算 15 5.3.2 整体式圆形型腔底板厚度计算 16第6章 注射机有关参数的校核 176.1 注射机最大注射量的校核 17 6.2 锁模力的校核 17 6.3 模具闭合高度的确定与校核 17 6.3.1 模具闭合高度的确定 17 6.3.2 模具安装部分的校核 17 6.4开模行程的校核 18第7章

5、模具总装配图19结束语 20参考文献 21附页 22第1章 塑件的工艺性分析1.1塑件的几何形状分析 材料：ABS 生产批量：30万件 t=3mm 图1.1零件图 本塑件为圆形件，尺寸中等，结构简单。考虑到该塑件的精度要求较低，结合其材料的性能，故选一般精度等级为SJ5级精度。1.2塑件原材料的成型特性分析 ABS是目前产量最大，应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶型聚合物，无毒，无味，密度为1.02-1.05g/cm3,ABS具有突出的力学性能，坚韧，坚固；易于成型和机械加工，成型塑料有较好的光泽，经过调色可配成任何颜色。ABS可采取注射，挤塑，吹塑真空成型机表面涂饰等多种成型加工方法。

6、ABS成型性能如下：（1）易吸水，成型加工前需进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件需长时间预热干燥。（2）比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。（3）顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2 o以上。（4）易产生熔接痕，模具设计时应尽量减少浇注系统对料流的阻力。（5）宜采用高料温，高模温，高注射压力成型。1.3塑件的结构工艺性分析1.3.1塑件的尺寸精度分析该塑件取SJ5级精度，则塑件的主要尺寸公差如下：塑件外形尺寸：50mm 、30mm 、25mm 塑件内形尺寸：44mm 、24mm 1.3.2 塑件的表面质量分析 该塑件要求表面无凹痕、气泡、划痕，而内表面无特殊要

7、求。1.3.3 塑件的结构工艺性分析从图1.1中可知，该塑件外形为圆形盖，圆角过渡且无尖角存在，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。塑件型腔中等。该塑件为方便开模分型，取分型面于盖下边缘平齐。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。第2章 成型设备选择与模塑工艺参数2.1 塑件的体积计算 通过三维造型可获得塑件的体积为：V件=5625mm3=17.67cm3 2.2 型腔数量选择采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便浇口排列和模具的平衡。2.3 注射机的初步选择塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量。注射机的注射容量可按以下公式计算： V注=1.5n V件/0.7 式中：V件单个塑件的

8、体积（cm3） V注注射机的注射容量（cm3） n塑件的数量 可知V注=1.5217.67/0.7=75.73 cm3查塑料模具技术手册，初选注塑机为螺杆卧式SZ-60/450型，其主要参数如下：理论注射容量：100 cm3 移模行程：220mm 喷嘴球半径：SR20mm锁模力：450KN 最大模具厚度：300mm 喷嘴孔直径：4mm注射压力：170MPa 最小模具厚度：100mm 螺杆转速：30r/min注射速率：60g/s 锁模形式：双曲肘 拉杆内间距：280mm250mm 螺杆直径：30mm 塑化能力：5.6g/s 模具定位孔直径：55mm2.4 塑件模塑成型工艺参数的确定ABS注射成型

9、工艺参数见下表,试模时,可根据实际情况作适当调整表2-1 注射成型工艺参数工艺参数规格 工艺参数 规格 预热和干燥温度（）: 80-85成型时间(s)注射时间 20-90时间（h）: 2-3高压时间 0-5料筒温度（）后段 150-170冷却时间 20-120中段 165-180总周期 50-220前段 180-200螺杆转速(r/min)30喷嘴温度()170-180后处理 方法红外线灯 烘箱模具温度()50-80温度()70注射压力(Mpa)60-100时间(h)2-4第3章 注射模的结构设计3.1 成型方法的确定塑件采用注射成型，为了保证塑件的表面质量，采用点浇口进行浇注，因此模具应采用

10、双分型面结构（三板式结构）。3.2 分型面的选择分型面的选择原则：1.分型面应选在外形最大轮廓线上2.应该尽量减少塑件在分型面上的投影面积3.考虑到排气的效果4.保证塑件的形状与尺寸精度要求5.满足试件的外观质量要求6.应尽可能的使试件开模后留在动模一侧7便于模具加工8.对侧向型芯的影响综上所述，由于该塑件形状规则，则其分型面的位置如下：图3.1 分型面的选择3.3 浇注系统的设计 3.3.1 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度

11、降和压力损失最小。喷嘴球半径:R =21mm喷嘴孔直径:d =4mm 3.3.1.1 主流道的尺寸主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为26o，流道表面粗糙度Ra0.8m，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取锥角=4mm，小端直径比喷嘴直径大1mm。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为35mm(现取为3mm)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。浇口套与模板间配合采用H7/m6的过渡配合。 主流道是一端与注射机喷嘴相接

12、触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为4mm。3.3.1.2 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种，由于注射机的喷嘴球半径为20mm，所以浇口套的为SR21mm。 主流道衬套的计算公式如下： D=d+(0.51)mm R2=R1+(0.51)mm 式中 D主流道衬套小端喷嘴直径（mm） d机床喷嘴直径（mm） R2主流道衬套喷嘴球半径（mm） R1喷嘴球半径（mm）图

13、3.2 主流道衬套 3.3.1.3主流道衬套的固定 因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为100mm，内径35mm。 具体结构如下图所示。图3.3 定位圈3.3.2 分流道的设计分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关.该塑件的体积比较大但形状并不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用多点进料的方式,缩短分流道的长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证.从便于加工的方面考虑,采用截面形状为U形的分流道.查有关的手册,选择R=5.5mm. 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗

14、糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。分流道设计原则如下：1)分流道对熔体的阻力要小，分流道转折处应以圆弧过渡。2)各型腔均衡进料，各分流道的截面积和长度都要对应相等，各支分流道长度应一致，并尽量取短，平衡式布置的分流道能满足这点。3）表面粗糙度要求达到Ra0.8为宜。4）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。5）通常分流道开设在模具的一边，有利于开模时将流道凝料脱出。6）分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并利用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填

15、充。本设计采用U 型断面分流道，切削加工在一块模板上，加工容易实现，且表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。取ABS 的分流道直径为5.5mm。对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的长度。 D=0.2654W1/2L1/4（mm） 式 （3-1）式中 D分流道的直径（mm） W塑件的质量（g） L分流道的长度（mm）从而求得L=36mm 3.3.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：（1）型腔充满后，熔体在浇口出首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口

16、凝料；（3）对于多型腔模具，用于平衡进料。浇口截面积通常分流道截面积的0.030.09。浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.52mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。对于圆形盖塑件，采用点浇口，其浇口位置选择如下图所示，同时不容易产生熔接痕，并有利于型腔排气。图3.4 浇口的选择3.4 排气槽的设计从某种意义讲，注射模也是一种置换装置，即塑料熔体进入模腔，同时置换出模腔内的空气。实际上模具内的空气并不局限于型腔内，特别是三板式注射模，不能忽视存在于流道中的空气。此外，塑料熔体会产生微量分解的气体。这些气体必须及时排出。对于小型模具，可利用分型面间隙

17、排气，但分型面须位于熔体流动末端。3.5 脱模机构的设计根据塑件的形状特点,模具大部分型芯在动模部分，开模后，塑件由于型芯的包紧力留在动模一侧，其推出机构可选择推板推出和推杆推出机构。由于推杆推出简单,推出平稳可靠,故采用简单推杆推出机构推出塑件。3.6 导向与定位机构的设计任何一副模具在定、动模之间都设有导向机构，其作用是：定位作用、导向作用、承载作用、保持运动平稳作用等。导柱：通常采用带头导柱。导套：通常采用带头导套和带肩导套。导柱、导套选取时注意事项如下：1.合理布置导柱位置，导柱中心至模具外缘至少有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险端面上。通常设在长边离中心线的1/3处

18、最为安全。导柱布置方式常采用不等直径对称布置或等直径不对称布置。2.导柱工作部分长度应比型芯端面高出68mm，以确保其导向和引导作用。3.导柱工作部分的配合精度采用H7/f7；导柱固定部分配合精度采取H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，并降低加工难度。4.导柱与导套应具有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为HRC4855；也可采用T8或T10碳素工具钢，经淬火处理。导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4，固定部分为Ra0.8；导套内外圆柱面表面粗糙度取为Ra0.8为妥。5.导柱头部应制成截锥形或球头形；导套

19、的前端也应倒角，一般倒角半径为12mm。6.导柱可以设置在动模一侧或定模一侧，设在动模一侧可以保护型芯不受损坏，设在定模一侧便于塑件脱模。3.7 冷却系统的设计设计冷却通道时，应遵循如下原则：1.冷却水道数量尽可能多，孔径尽可能大。2.冷却水孔至型腔表面的距离尽可能相等。3.强化浇口处的冷却。4.降低冷却水出入口处的温度差。5.冷却水道应避免设在塑件熔接痕处。6.合理确定冷却水接头位置。综合上述原则，冷却水道布置如下图所示。 图3.5 冷却水道的布置第4章 成型零件的设计4.1 成型零件应具备的性能由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须具有如下一些性能：1.具有足够的强度、刚度，以承

20、受塑料熔体的高压。2.具有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常应进行热处理，使其硬度达HRC40以上。3.材料的抛光性能好，表面应光滑美观。表面粗糙度要求应在Ra0.4以下。4.切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好。5.熔焊性能好，以便于修理。6.成型部位须有足够的尺寸精度。4.2 成型零件的结构设计4.2.1 型腔结构设计 型腔用于成型塑件的外表面，由于圆形盖形状简单，所以采用整体式型腔。如图所示。图4.1 型腔结构4.2.2 型芯结构设计 型芯用来成型塑件的内表面，可采用组合式型芯，其结构简图如下图所示。图4.2 型芯结构图第5章 成型零件的工作尺寸计算5.1 型腔工作尺寸

21、计算5.1.1 型腔径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。凹模型腔径向尺: 式 (4-10)式中： -凹模径向尺寸（mm） Ls-塑件径向工称尺寸（mm） -塑件的平均收缩率为0.55% -塑件的公差值(mm) z 模具的制造公差(mm)=50mm5.1.2 型腔深度尺寸模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。凹模型腔深度尺寸： 式 （4-11）式中：凹模深度尺寸（mm） 塑件高度公称尺寸（mm）=25mm5.2 型芯工作尺寸计算5.2.1 型芯径向尺寸模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z

22、 = /3；取x=0.75。型芯的径向尺寸： 式 （4-12）式中： 型芯径向尺寸（mm） 塑件径向公称尺寸（mm）z 型芯制造公差（mm） =24mm =44mm =30mm =36mm 5.2.2 型芯高度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。型芯的高度尺寸： 式 （4-13）式中：型芯高度尺寸（mm） 型芯深度尺寸（mm）=8mm =22mm5.3 型腔壁厚计算5.3.1 整体式圆形型腔侧壁厚度计算刚度计算 ： 式 （3-32） 式中：S圆形型腔侧壁厚度（mm） r型腔半径，可取塑件半径（mm） P型腔压力（MPa） E模具材料的弹性模量（MPa

23、），碳钢为（MPa） 刚度条件，即允许变形量（mm）强度计算： 式 （3-33） 式中： 模具材料的许用应力（MPa）=160 MPa 综合上述计算可知，型腔侧壁厚度需S6.6mm。 5.3.2 整体式圆形型腔底板厚度计算刚度计算： 式 （3-36） 强度计算： 式 （3-37） 综合上述计算可知，型腔底板厚度需h9.42mm。第6章 注射机有关参数的校核6.1 注射机最大注射量的校核 为确保塑件质量，注射模一次成形的塑料重量应在公称注射量的35%75%范围内，最大可达80%，最低不应低于10%。既保证塑件质量，又充分发挥设备的能力，选在50%80%范围内为好。 75.73/100=75.73

24、%，正好在范围内，所以SZ-60/450型注射机选取的比较合适。6.2 锁模力的校核锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射机锁模力的校核 关系式为： FkpA 式 （3-108）式中F注射机的锁模力，查相关表得SZ-60/450型注射机的锁模力为450kN；k压力损耗系数，一般取1.11.2； p型腔内熔体的压力，本塑件p=30MPa；A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和， 本模具 A=3.140.050.05+0.0920.0005=0.0079m2计算得 kpA=1.260170 0.0079=96.7KNH1+H2+a +（510）mm=30+25+57+10=1

25、22mm 式 （3-112）式中 ： a定模座板与定模型腔板分开的距离（mm）综上：根据计算及经验得出结论，SZ-60/450型注射机能，满足使用要求。第7章 模具总装配图图7.1 模具装配图结束语经过三周的课程设计，从中收获了一定知识，同时也积累了一些课程设计所需掌握的经验，对注射模有了更一步的了解，为以后的工作奠定了一定的专业基础。设计阶段初期，由于对课程任务不是太了解，导致不知道从何处下手。借阅资料以及查相关设计手册后，对此次课设设计才有了初步的认识。接着从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等进行详细的设计。通过整个