模具課程設計--家用洗菜筐的注塑模具設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　學生姓名： 學 號： </p><p>　　學 院： 材料科學與工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 高分子材料與工程 </p><p>　　題 目：

2、 家用洗菜筐的注塑模具設計 </p><p>　　2012年12月17日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.設計任務書……………………………………………………….1

3、</p><p>　　2.目錄……………………………………………………………….4</p><p>　　3.塑件分析………………………………………………………….5</p><p>　　4.塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)……………………………….7</p><p>　　5設備的選擇……………………………………………………….8</p>

4、;<p>　　6澆注系統(tǒng)的設計………………………………………………….10</p><p>　　7.成型零部件的設計與計算……………………………………….11</p><p>　　8脫模機構的設計………………………………………………….15</p><p>　　9側抽芯機構的設計……………………………………………….17</p><

5、p>　　10合模導向機構的設計………………………………………… ..20</p><p>　　11.溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計與計算…………………………………...22</p><p>　　12.設計小結………………………………………………………...26</p><p>　　參考資料……………………………………………………………26</p><p

6、><b>　　3.塑件分析</b></p><p><b>　　3.1塑件形狀</b></p><p>　　如下圖所示，該制件為家用塑料洗菜筐，使用材料為PP。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p><b>　　技術要求：</b&g

7、t;</p><p>　　塑件斜度：4°（因邊壁上有空，需要增大）</p><p><b>　　塑件厚度：2㎜</b></p><p><b>　　塑件圓角：1㎜</b></p><p><b>　　單位：㎜</b></p><p><b

8、>　　3.2 總裝圖</b></p><p>　　如下圖所示，為家用洗菜筐的注塑模，采用直接澆口，兩個分型面分型，開模時先完成側抽芯，然后用推板推出塑件，具體設計思路及零件結構在后面介紹。</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　4.塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)</p><p>

9、;　　PP的材料名稱是聚丙烯（百折膠）。百折膠質輕，可浮于水，它具有高的結晶度，高耐磨性，高溫沖擊性好，化學穩(wěn)定性高，衛(wèi)生性能好，無毒，耐熱性高，可在100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能?？蓱糜谖⒉t、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業(yè)元件。PP的最大缺點就是容易氧化老化。可用添加抗氧化劑與紫外光吸收劑等加以克服。</p><p>　　收縮率：1.0

10、～2.5% 熔融溫度：230～275 成型溫度：15～65度</p><p>　　比重：0.902～0.906 成型壓力：100～130Mpa 流比長：100～200</p><p>　　結晶性：半結晶性 射速：高速注射 </p><p><b>　　5設備的選擇</b></p><p>　　

11、5.1注塑量的計算:</p><p>　　5.1.1塑件體積：</p><p>　　V塑=2160=197.192</p><p><b>　　塑件質量= =g</b></p><p>　　5.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算：</p><p>　　根據(jù)經驗選擇凝料體積為塑件體積的0.2~1倍來估

12、算，由于本次塑件簡單，采用直接澆口，因此選擇V凝=0.3V塑來估算：</p><p>　　V總=V塑+V凝==256.35立方厘米</p><p><b>　　5.2選擇注塑機：</b></p><p>　　由于V=V總/0.8=320.4立方厘米，且塑件較大，模具較厚，故選擇型號為SZ-1250/4000臥式注塑機，其參數(shù)如下：</p&

13、gt;<p><b>　　表5.1</b></p><p>　　5.3 注塑機相關參數(shù)的校核:</p><p>　　5.3.1 鎖模力校核</p><p>　　塑件在分型面上的投影面積A塑=R=；</p><p>　　鎖模力F=PikA=kN<F=4000 kN,符合。</p><

14、p>　　5.3.2開模行程的校核</p><p>　　對于雙分型面注塑模按下式校核：SH1+H2+a+5~10(mm)</p><p>　　其中：H1—型芯高度；</p><p>　　H2—塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內；</p><p>　　a— 完成側抽芯移動的豎直距離。</p><p>　　S=113+120+

15、100+50=383mm<750mm,符合</p><p>　　6.澆注系統(tǒng)的設計：</p><p><b>　　6.1主流道的設計</b></p><p><b>　　圖6.1</b></p><p><b>　　6.2澆口設計</b></p><p

16、>　　由于塑件較大且構造簡單，采用直接澆口，故不需要拉料桿，如下所示：</p><p><b>　　圖6.2</b></p><p>　　6.3．流動比計算:</p><p>　　流動比= 在流動比的范圍內，符合。</p><p>　　7.成型零部件的設計與計算</p><p>　　7.1

17、凹模結構設計：</p><p><b>　　圖7.1</b></p><p><b>　　其俯視圖如下所示：</b></p><p><b>　　圖7.2</b></p><p><b>　　7.2凸模結構設計</b></p><p&g

18、t;<b>　　圖7.3</b></p><p><b>　　圖7.4</b></p><p>　　7.3成型零件工作尺寸的計算</p><p>　　7.3.1型腔徑向尺寸</p><p>　　(1)PP的平均收縮率Scp=(Smax+Smin)/2=（1.0%+3.0%）/2=2%</p&g

19、t;<p>　　(2)制件名義尺寸Ls=300mm,其允許公差值2.2mm(等級6)</p><p>　　(3)型腔名義尺寸:………………………（7.3.1）</p><p>　　根據(jù);,得LM==301.35</p><p>　　(4)標注上制造偏差后為：</p><p>　　7.3.2型芯徑向尺寸：</p>&

20、lt;p><b>　　根據(jù)：</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù) 得：LM=</p><p>　　7.3.3 型腔深度尺寸</p><p>　　制件高度名義尺寸Hs=115mm,負偏差。</p><p>　　制件尺寸公差mm(等級6，見手冊2-7,2-8)</p><p>　　型腔深度名義

21、尺寸HM為最小尺寸，正偏差，則：</p><p>　　………………………….（7.3.3）</p><p>　　令,并略去最后一項，得：</p><p>　　標注制造公差后，得：</p><p>　　7.3.4型芯高度尺寸:</p><p><b>　　由上述可知：</b></p>

22、<p>　　………（7.3.4）</p><p>　　注意：由于塑件成型采用單型腔，所以不需要計算中心距尺寸。</p><p>　　7.3.5圓形組合型腔側壁厚度計算：</p><p><b>　　按強度條件計算:</b></p><p>　　……………….（7.3.5）</p><p>

23、;　　所以側壁厚度取44mm</p><p>　　7.3.6底板厚度計算：</p><p>　　由于內半徑r=80mm>67mm，用剛度計算：</p><p>　　…………………..（7.3.6）</p><p>　　所以底板厚度為52mm.</p><p>　　7.3.7排氣槽的設計</p>&l

24、t;p>　　由于塑件尺寸較大，而且邊壁有空，分型面在面積最大的位置，可不設排氣槽。</p><p><b>　　8脫模機構的設計</b></p><p>　　8.1脫模力的計算:（帶錐度的圓筒形塑件）</p><p>　　8.1.1正壓力計算：</p><p>　　本制品壁厚與直徑之比小于1/20,用下式計算：&l

25、t;/p><p>　　…………………………………………………..……..（8.1.1）</p><p>　　式中： E—塑件拉伸彈性模量，取。</p><p>　　—塑料收縮率，取2%。</p><p>　　t—壁厚，取2mm.</p><p>　　—塑料泊松比，取0.43</p><p>　　r

26、—型芯半徑，取150mm.</p><p>　　—塑件斜度，取4°。</p><p>　　8.1.2總壓力計算</p><p><b>　　根據(jù)下式計算：</b></p><p>　　……………………………….（8.1.2）</p><p>　　式中：l—制品型芯總長，取113mm.&l

27、t;/p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　8.1.3脫模力計算</p><p><b>　　根據(jù)下式計算：</b></p><p>　　………………………………………..（8.1.3）</p><p>　　式中：f—摩擦因素，取0.5,；</p>

28、;<p>　　垂直于抽芯方向型芯的投影面積，</p><p><b>　　所以,</b></p><p>　　選用注射機的鎖模力為4000Kn,符合要求。</p><p>　　8.2脫模機構的設計</p><p>　　本設計采用推板脫模，如下所示：</p><p><b>

29、　　圖8.1</b></p><p><b>　　9側抽芯機構的設計</b></p><p><b>　　9.1抽拔距S</b></p><p><b>　　根據(jù)下式計算：</b></p><p>　　S=S1+2~3=2+3=5mm ……………………………………

30、………………..（9.1）</p><p>　　S1—側孔深度，為2mm.</p><p><b>　　9.2側向抽拔力</b></p><p><b>　　根據(jù)下式計算：</b></p><p>　　…………………………………………………...（9.2）</p><p>　

31、　式中：L—側抽芯成型部分的截面平均周長，取L=</p><p>　　H—側成型部分的高度，取60mm;</p><p>　　P—塑件對型芯的包緊力，取10MPa（模內冷卻）</p><p>　　—摩擦系數(shù)，取0.5；</p><p>　　—側型芯脫模斜度，取0.5°</p><p><b>　　所

32、以，</b></p><p><b>　　9.3結構設計</b></p><p>　　9.3.1作用在斜導柱上的彎曲力為：</p><p>　　……………………………………………….（9.3.1）</p><p>　　式中：F—側向抽拔力，由前知為18.53kN；</p><p>　　

33、f—鋼材之間的摩擦系數(shù)，取0.15；</p><p>　　—斜導柱的傾斜角，取20°。</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　9.3.2圓形截面斜導柱直徑的計算：</p><p>　　……………………………………………………….............（9.3.2）</p>

34、<p>　　式中：—材料許用應力，取600MPa;</p><p>　　—斜導柱有效長度，為</p><p>　　所以，d=23.8mm</p><p>　　9.3.3斜導柱長度:</p><p>　　由上面可知，d=25mm,D=30mm,h=40mm</p><p>　　所以，………………………………

35、.（9.3.3）</p><p>　　9.3.4最小開模行程的計算：</p><p>　　………………..……………（9.3.4）</p><p>　　開模行程為750mm>75.2mm,所以注塑機選擇合適。</p><p>　　9.3.5斜導柱結構如下：</p><p><b>　　圖9.1</

36、b></p><p>　　整體配合如下圖所示：采用斜導柱和滑塊都在定模一邊，中間增加一塊板來形成斜導柱和滑塊的相對運動，以順利完成側抽芯。</p><p><b>　　圖9.2</b></p><p>　　10合模導向機構的設計</p><p><b>　　10.1導柱的設計</b></

37、p><p>　　d=25mm;且d1(f7)</p><p>　　d1=d2=d3=35mm,且d1(k6),d2(c7),d3(f7);</p><p>　　D= L1= L=</p><p><b>　　S=</b></p><p><b>　　圖10.1</b></

38、p><p>　　10.2導套的設計：</p><p>　　d=25mm;且d1(f7)</p><p>　　d1=d2=d3=35mm,且d1(k6),d2(c7),d3(f7);</p><p>　　D= L1= L=25</p><p>　　S= R=1.5</p><p><b&g

39、t;　　圖10.2</b></p><p>　　10.3 導柱導套的配合：</p><p>　　11.溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計與計算</p><p>　　11.1冷卻時間的計算：</p><p>　　ln[]…………………………………………………（11.1）</p><p>　　式中：S—制品厚度，取2mm；&l

40、t;/p><p>　　—塑件脫模時平均溫度，取60℃；</p><p>　　—模具型腔壁溫度，取40℃；</p><p>　　—塑料注塑溫度，取250℃；</p><p>　　—塑料熱擴散系數(shù)，取0.67/s</p><p>　　所以，ln[]=11.3s</p><p>　　N=1/t0.75=0

41、.06</p><p>　　11.2計算單位產量（kg/h）需用冷卻水散失的熱量</p><p>　　…………………………（11.2）</p><p>　　式中：—單位質量塑料從沖模到脫模的焓變，??；</p><p>　　C— 塑料的平均比熱容，取℃；</p><p>　　—塑料熔體的沖模溫度和塑件的脫模溫度，分別取2

42、50℃，60℃；</p><p>　　q : 結晶型塑料的單位質量的結晶潛熱，取</p><p>　　m— 每次注射的塑料及熔體質量，取233g;</p><p>　　n— 單位時間內的注射次數(shù)，取0.06次/s</p><p>　　k—靠傳熱介質傳導散失的熱量比例系數(shù)，取0.95。</p><p><b&g

43、t;　　所以，j/s</b></p><p>　　11.3計算單位產量所需冷卻水的體積流量v（）</p><p>　　………………………………………………………（11.3）</p><p>　　式中： —水的平均比熱容，取</p><p><b>　　—冷卻水的密度，取</b></p><

44、p>　　—冷卻水出口，入口溫度差，取5℃</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　11.4根據(jù)冷卻水的體積流量</p><p>　　確定冷卻水道直徑為12mm,Vmin=1.10m/s.</p><p>　　11.5求冷卻水道內的流速</p><p>　　V==1.1

45、0m/s……………………………………………………………（11.5）</p><p>　　11.6求冷卻水道壁與冷卻水間的傳熱系數(shù)</p><p>　　……………………………… （11.6）</p><p>　　式中;—與水溫有關的物理參數(shù)，取7.95。</p><p>　　11.7計算冷卻水道總傳面積:</p><p>

46、;　　………………………………………….（11.7）</p><p>　　11.8求冷卻水道總長度L:</p><p>　　L=………………………………………………...（11.8）</p><p>　　11.9求冷卻水道數(shù)目：</p><p>　　…………………………………………………………………..（11.9）</p>&l

47、t;p>　　11.10冷卻水流動狀態(tài)—Re的校核;</p><p>　　符合…………………………..（11.10）</p><p>　　11.11冷卻水道的出入口溫度校核;</p><p>　　℃……………………………………………（11.11）</p><p>　　11.12凸模冷卻水路結構形式</p><p>

48、<b>　　圖11.1</b></p><p>　　11.13凹模冷卻水路的設計</p><p><b>　　圖11.2</b></p><p><b>　　12.設計小結</b></p><p>　　在信息社會和經濟全球化不斷發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更

49、大型、更精密、更復雜及更經濟快速方面發(fā)展。伴隨著產品技術含量的不斷提高，模具生產向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發(fā)展。隨著高分子材料的不斷發(fā)展，塑料模具也在飛速發(fā)展，模具的設計與制造制約著高分子材料的發(fā)展前景。經過一個學期的學習，我初步掌握了模具設計的理論知識，能夠設計簡單的注塑模具，此次模具課程設計是對前一段時間學習的集中訓練，從設計塑件到C

50、AD出圖，經歷很多挫折，查閱了很多資料，終于在兩周之內完成了課程設計，期間學到了很多知識，尤其是CAD軟件的學習，以前雖然接觸過，但想繪制一幅完整的稍微復雜的圖，總覺得不可思議，現(xiàn)在我親自完成繪圖，收獲真的很多，非常感謝李老師的指導。模具設計是一項創(chuàng)造性的工作，需要廣泛的設計經驗和專業(yè)的業(yè)務知識，通過這次課程設計，我不僅對專業(yè)理論知識有了深入的理解，更對模具設計者感到由衷的敬佩，更加激發(fā)了我對模具設計的興趣。</p>&l

51、t;p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1.申開智.塑料成型模具.北京：中國輕工業(yè)出版社，2003</p><p>　　2.宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊.北京：航空工業(yè)出版社，1995</p><p>　　3.H.蓋斯特羅.注射模設計108例.北京：國防工業(yè)出版社，2002</p><p>　

52、　4.賈潤禮.實用注塑模設計手冊. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000</p><p>　　5.李虹. 工程制圖.北京：國防工業(yè)出版社，2007</p><p>　　6.鄧明. 實用模具設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　7楊占堯. 塑料模具典型結構設計實例.北京：化學工業(yè)出版社，2008</p><p>　　8.