塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計-塑料碗注塑模具設(shè)計與制造

1、<p><b>　　.</b></p><p>　　課程名稱：塑料模具設(shè)計與制造</p><p>　　項目名稱：塑料碗注塑模具設(shè)計與制造</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　所在班級： </b></p><

2、p><b>　　所在組別： </b></p><p><b>　　院系名稱： </b></p><p><b>　　設(shè)計時間： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　目 錄</b>

3、;</p><p>　　1、塑件的工藝性分析1</p><p>　　1.1塑件的原材料分析2</p><p>　　1.2塑件的尺寸精度分析2</p><p>　　1.3塑件的表面質(zhì)量分析2</p><p>　　1.4塑件的表面質(zhì)量分析2</p><p>　　2、注射機的選擇3<

4、/p><p>　　2.1計算塑件的體積和質(zhì)量3</p><p>　　2.2確定模具型腔數(shù)量3</p><p>　　2.3選擇注射機3</p><p>　　2.4制定注射成形工藝參數(shù)3</p><p>　　3、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計4</p><p>　　3.1分型面的選擇4</p>

5、<p><b>　　3.2型腔布局4</b></p><p>　　3.3確定模具總體結(jié)構(gòu)類型5</p><p>　　3.4成型零件設(shè)計5</p><p>　　3.5選擇標(biāo)準(zhǔn)模架7</p><p><b>　　3.6澆注系統(tǒng)9</b></p><p>　　3

6、.7推出機構(gòu)11</p><p>　　3.8溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)11</p><p>　　3.9排氣系統(tǒng)11</p><p>　　4、注射機的校核11</p><p>　　4.1最大注射量11</p><p>　　4.2注射壓力11</p><p><b>　　4.3鎖模力12&

7、lt;/b></p><p>　　4.4安裝部分尺寸12</p><p>　　5、裝配圖零件圖12</p><p><b>　　5.1裝配圖12</b></p><p><b>　　5.2零件圖12</b></p><p>　　項目二：塑料碗注射模具設(shè)計<

8、/p><p>　　1、塑件的工藝性分析</p><p>　　塑件名稱：碗（如圖1-1，1-2所示）</p><p><b>　　生產(chǎn)批量：10萬件</b></p><p><b>　　材料：ABS</b></p><p>　　未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT5&l

9、t;/p><p><b>　　.</b></p><p>　　圖1-1 塑料碗二維圖</p><p><b>　　。.</b></p><p>　　圖1-2 垃圾桶蓋三維圖</p><p>　　塑件的工藝性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面質(zhì)量和塑件的結(jié)構(gòu)工藝

10、性分析，其具體分析如下。</p><p>　　1.1塑件的原材料分析</p><p>　　本塑件采用品種為ABS的工程塑料，顏色為白色。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS、SAN、BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺

11、象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。</p><p><b>　　成形特點如下：</b></p><p>　?、?無定形料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥80-90度、3小時。</p><p>　　⑵ 宜取高料溫

12、、高模溫，但料溫過高易分解(分解溫度為>270度)。對精度較高的塑件，模溫宜取50~60度，對高光澤、耐熱塑件，模溫宜60~80度。</p><p>　　⑶ 如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?lt;/p><p>　?、?如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3~7天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進(jìn)行清理，同時模具表面需增加

13、排氣位置。 </p><p>　　1.2塑件的尺寸精度分析</p><p>　　此塑件有5個尺寸標(biāo)注公差，分別是9.5+0.16、81+0.52、11-0.18 、84-0.52 、87-0.38 ，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T14486-1993中9.5+0.16、81+0.52、11-0.18 、84-0.52為MT3級精度，屬于一般精度； 87-0.38為MT2級精度，屬于高精度，在模具設(shè)計和制造

14、過程中應(yīng)保證此尺寸精度要求；其余尺寸未注公差，按MT5級精度。</p><p>　　1.3塑件的表面質(zhì)量分析</p><p>　　塑件表面不得有氣孔、熔接痕、飛邊等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。</p><p>　　1.4塑件的表面質(zhì)量分析</p><p>　　此塑件為回轉(zhuǎn)體殼類零件，腔體深9.5mm。壁厚均勻1.5mm，大于最小壁厚要求。

15、總體尺寸φ87×11，屬于小型塑件。側(cè)壁無斜度，由于高度較小，可以順利脫模。塑件頂面內(nèi)圓角R1.5，外圓角R3，可以提高模具強度、改善熔體的流動情況和便于脫模。</p><p>　　通過以上分析可知，此塑件可采用注射成形生產(chǎn)。又因產(chǎn)量為100,000件，屬于大批量生產(chǎn)，采用注射成形具有較高的經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　2、注射機的選擇</b>&l

16、t;/p><p>　　2.1計算塑件的體積和質(zhì)量</p><p>　　經(jīng)UG軟件測得塑件的體積V=9cm3，ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 ，則質(zhì)量M=9×1.05=9.45g。</p><p>　　2.2確定模具型腔數(shù)量</p><p>　　塑件的生產(chǎn)批量為100,000件，屬于大批量生產(chǎn)，且塑件精度要求不高，因此，應(yīng)采用

17、一模多腔，為使模具尺寸緊湊，確定型腔數(shù)目為一模兩腔。</p><p><b>　　2.3選擇注射機</b></p><p>　　根據(jù)公式Vmax≥(n·Vs+Vj)/K</p><p>　　式中 Vmax——注射機的最大注射量（cm3）</p><p><b>　　n——型腔數(shù)量</b>&

18、lt;/p><p>　　Vs——塑件體積（cm3） </p><p>　　Vj——澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）</p><p>　　K——注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取K=0.8</p><p>　　已知n=2，Vs=9cm3，估計Vj =5 cm3</p><p>　　則Vmax≥（2×9+5）/0.

19、8</p><p><b>　　=28.8cm3</b></p><p>　　查附錄表，初步選擇注射機XS-ZY-125。</p><p>　　明確注射機的規(guī)格參數(shù)：</p><p>　　最大注射量：125cm3</p><p>　　注射壓力：120MPa</p><p>

20、　　最大開模行程：300mm</p><p>　　模板尺寸：428mm×458mm</p><p><b>　　鎖模力：900kN</b></p><p>　　模具厚度：最大300mm、最小200mm </p><p>　　拉桿空間：260mm×290mm </p><p>

21、;　　噴嘴尺寸：圓弧半徑R12mm、孔直徑φ4mm</p><p>　　定位孔直徑：φ100mm</p><p>　　頂出形式：兩側(cè)頂出，孔徑φ22mm，孔距230mm。</p><p>　　2.4制定注射成形工藝參數(shù)</p><p>　　查附錄表，ABS的注射成形工藝參數(shù)如下：</p><p><b>　　

22、⑴溫度（℃）</b></p><p>　　噴嘴溫度：180～190 </p><p>　　料筒溫度：前段200～210，中段210～230，后段180～200</p><p>　　模具溫度：50～70</p><p><b>　?、茐毫Γ∕Pa）</b></p><p>　　注射壓力：

23、70～90</p><p>　　保壓壓力：50～70</p><p><b>　?、菚r間（S）</b></p><p><b>　　注射時間：3～5</b></p><p>　　保壓時間：15～30</p><p>　　冷卻時間：15～30</p><p&

24、gt;　　成形周期：40～70</p><p><b>　　3、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1分型面的選擇</b></p><p>　　首先確定模具的開模方向為塑件的軸線方向，根據(jù)分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處原則，則此塑件的分型面選在盒蓋的下底面處，如圖1-3所示。</p>&

25、lt;p><b>　　。.</b></p><p><b>　　圖1-3 分型面</b></p><p><b>　　3.2型腔布局</b></p><p>　　由于采用一模兩腔模具結(jié)構(gòu)，型腔間隔20mm布置。 。。。。</p><p><b>　　

26、圖1-4 型腔布局</b></p><p>　　3.3確定模具總體結(jié)構(gòu)類型</p><p>　　由于塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，且表面沒有特殊要求，考慮到模具結(jié)構(gòu)簡單，優(yōu)先采用兩板模結(jié)構(gòu)，即總體結(jié)構(gòu)類型為單分型面注射模。</p><p><b>　　3.4成型零件設(shè)計</b></p><p><b>　?、沤Y(jié)

27、構(gòu)設(shè)計 </b></p><p>　　圖1-5 型芯結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　圖1-5型腔結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　圖1-6 型芯結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　型腔和型芯的結(jié)構(gòu)有兩種基本形式，即整體式與組合式。考慮到塑件大批量生產(chǎn)，則應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼，為節(jié)省貴重鋼材，型腔和型芯都宜于采用組合式結(jié)構(gòu)，此外，組合式結(jié)構(gòu)還可減

28、少熱處理變形、利于排氣、便于模具的維修。</p><p>　　型芯結(jié)構(gòu)簡單，選擇通孔臺肩式，其為最常用的方法。其結(jié)構(gòu)形式見圖1-5。型腔尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單，適于采用整體嵌入式，為裝拆方便，選通孔臺肩式。其結(jié)構(gòu)形式見圖1-6。</p><p><b>　　⑵工作尺寸計算</b></p><p>　　對于標(biāo)注公差的型芯、型腔尺寸按相應(yīng)公式進(jìn)行尺寸計

29、算，其余則按簡化公式計算。</p><p>　　查附錄表，可知ABS的收縮率Smin=0.3%，Smax =0.8%，則其平均收縮率 Scp=(Smin+Smax)/2</p><p>　　=(0.3%+0.8%) /2</p><p><b>　　=0.55%</b></p><p>　　81+0.52型芯徑向尺寸：&

30、lt;/p><p>　　lM=(lS＋lSScp＋3Δ/4) －δz</p><p>　　=(81＋81×0.55%+0.52×3/4) －(0.52/4)</p><p>　　=81.84-0.13</p><p>　　9.5+0.16型芯高度尺寸</p><p>　　hM=(hS+hSScp+2Δ/

31、3) －δz</p><p>　　=(9.5+9.5×0.55%+2/3×0.16) －(0.16/4)</p><p>　　=9.66－0.04</p><p>　　84-0.52型腔徑向尺寸:</p><p>　　LM=(LS+LSScp?3Δ/4) +</p><p>　　=(84+84

32、15;0.55%?3/4×0.52)+(0.52/4)</p><p>　　=84.07+0.13</p><p>　　87-0.38型腔徑向尺寸</p><p>　　LM=(LS+LSScp?3Δ/4) +</p><p>　　=(87+87×0.55%?3/4×0.38) +(0.38/4)</p>

33、;<p>　　=87.19+0.09</p><p>　　11-0.18型腔深度尺寸:</p><p>　　HM=(HS+HSScp?2Δ/3) + </p><p>　　=(11+11×0.55%?2/3×0.18) +(0.18/4)</p><p>　　=10.94+0.05</p>&l

34、t;p>　　1.5、3尺寸未注公差，按簡化公式LM=(LS＋LSScp)計算，制造公差取IT7級，查附錄得。</p><p>　　R1.5型芯圓角尺寸： </p><p>　　lM=(lS＋lSScp)－δz </p><p>　　=(1.5+1.5×0.55%)－0.01</p><p>　　=1.51－0.0

35、1</p><p>　　R3型腔圓角尺寸： </p><p>　　LM=(LS＋LSScp) + </p><p>　　=(3+3×0.55%)+0.01</p><p>　　=3.02+0.01</p><p>　　1.5型腔深度尺寸：</p><p>　　HM=(HS＋HS

36、Scp) + </p><p>　　=(1.5+1.5×0.55%)+0.01</p><p>　　=1.51+0.01</p><p>　　⑶型腔側(cè)壁和底板厚度計算</p><p>　　此模具采用組合式矩形型腔，查相關(guān)知識表，已知矩形型腔內(nèi)壁短邊87mm，則型腔壁厚S1=13~14 mm，模套壁厚S2=40~45mm。</

37、p><p>　　查相關(guān)知識表，由公式，L/b=87/87=1.0 則a`=0.3078 ，已知p=40MPa， b=87mm，[σ]=300MPa，帶入公式t≥ (a`p/ [σ])0.5 b = (0.3078×40/300)0.5×87=18mm</p><p><b>　　3.5選擇標(biāo)準(zhǔn)模架</b></p><p>　　此

38、設(shè)計中模架標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T12556.1-1990《塑料注射模中小型模架》。（參見附錄。）</p><p><b>　?、糯_定模架組合形式</b></p><p>　　采用推板推出機構(gòu)，定模和動模均由兩塊模板組成，則應(yīng)選擇A4型。</p><p>　?、朴嬎阈颓荒０逯芙纾ㄈ鐖D1-7所示）</p><p>　　長度L=40

39、＋14＋87＋15＋87＋14＋40=297</p><p>　　寬度N=40＋14＋87＋14＋40=195</p><p>　　圖1-7 型腔模板周界</p><p>　　⑶選取標(biāo)準(zhǔn)的型腔模板周界尺寸</p><p>　　首先確定模架寬度，N=195最接近于標(biāo)準(zhǔn)尺寸200，則選200×L；然后從L系列標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選擇接近于L= 2

40、97的315。最終確定的模架規(guī)格為200×315。</p><p><b>　　⑷確定模板厚度</b></p><p>　　A板（定模板），用來嵌入型腔鑲塊，因型腔鑲塊采用通孔臺肩式，則A板厚度等于型腔鑲塊厚度，型腔鑲塊厚度=型腔深度+底板厚度=11＋18=29，選取標(biāo)準(zhǔn)中A板厚度HA=40mm。</p><p>　　B板（動模板），

41、用來固定型芯，采用通孔臺肩式，B板厚度=（0.5～1）型芯高度，型芯高度9.5mm，則B板厚度HB在4.75～9.5之間，標(biāo)準(zhǔn)化取HB=20mm。</p><p>　　C板（墊塊），形成推出機構(gòu)的移動空間，其厚度=推桿墊板厚度＋推桿固定板厚度＋塑件推出距離，保證把塑件完全推離型芯。此模架推桿墊板厚度=20mm，推桿固定板厚度=16 mm，塑件推出距離=型芯高度+（5～10）=9.5+5=14.5mm，則C板厚度=

42、20＋16＋14.5=50.5，選標(biāo)準(zhǔn)Hc=50mm。</p><p><b>　?、蛇x定模架</b></p><p>　　模架標(biāo)記：A4-200315-22-Z2 GB/T12556.1-1990如圖1-8所示。</p><p><b>　　圖1-8 標(biāo)準(zhǔn)模架</b></p><p>　?、蕶z驗

43、模架與注射機的關(guān)系</p><p>　　模具外形尺寸315×250＜拉桿空間260×290，適合。</p><p>　　最大模具厚度300 ＞模具厚度212 ＞最小模具厚度200 ，合理。</p><p>　　開模行程=9.5＋11＋10=30.5 ＜最大開合模行程300，合理。 </p><p><b>　　3

44、.6澆注系統(tǒng)</b></p><p>　　型腔布局為一模兩腔，塑件結(jié)構(gòu)簡單，因此，采用簡單而常用的澆口形式側(cè)澆口。澆注系統(tǒng)組成為主流道、分流道、澆口。</p><p><b>　?、胖髁鞯?lt;/b></p><p>　　圓錐形，錐角a=3°，表面粗糙度Ra0.63m。主流道進(jìn)口端直徑D1=4.5mm，長度L由裝配決定，完整尺

45、寸見附錄澆口套零件圖。設(shè)計成澆口套形式，節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，便于拆卸和更換。如圖1-9所示。</p><p><b>　　圖1-9 澆口套</b></p><p><b>　?、品至鞯?lt;/b></p><p>　　選用常用的梯形截面分流道，長度取13mm，截面上底邊長 </p><p>　　=

46、 =1.5mm。</p><p>　　查表《常用梯形截面分流道推薦尺寸》，取b=4mm，H=3mm，下底邊長</p><p>　　a=3b/4=3×4/4=3mm。</p><p>　　圖1-10 分流道截面尺寸</p><p><b>　?、菨部?lt;/b></p><p

47、>　　采用側(cè)澆口，查表《矩形側(cè)澆口基本尺寸》，已知材料為ABS，塑件壁厚1.5mm，簡單塑件，則澆口厚度h=（1.2~1.4）mm，取h=1.2mm。寬b=(3~10) h,取b=3h=3×1.2=3.6mm。長度L=(0.7~2)mm，取L=1mm。</p><p>　　圖1-11 澆口截面尺寸</p><p>　　澆注系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖1-12、圖1-13。

48、 </p><p>　　圖1-12 澆注系統(tǒng)</p><p>　　圖1-13 澆注系統(tǒng)局部放大圖</p><p><b>　　3.7推出機構(gòu)</b></p><p>　　采用推板推出機構(gòu)，其優(yōu)點是作用面積大，推出力大，脫模力均勻，運動平穩(wěn)，塑件上無推出痕跡

49、。</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　?、艑?dǎo)柱長度要足夠，以保證推出塑件時推板留在模具上。</p><p>　?、仆瓢迮c型芯的間隙為0.5mm，不會擦傷型芯，錐面配合，起到輔助定位作用，也可防止推板因偏心而溢料。</p><p>　?、怯捎谒芗叨容^小，型腔深度不是很大，且非軟質(zhì)塑料，不容

50、易形成真空，因此不必設(shè)置引氣裝置。</p><p><b>　　3.8溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)</b></p><p>　　注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定形、生產(chǎn)效率以及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響，因此應(yīng)設(shè)置冷卻系統(tǒng)。由于此塑件為小型（9.45g）、薄壁（1.5mm）塑件，且成形工藝對模溫要求不高，也可以采用自然冷卻。此模具設(shè)計中采用人工冷卻，冷卻系統(tǒng)設(shè)計如圖1

51、-14所示。</p><p>　　圖1-14 冷卻水道</p><p><b>　　3.9排氣系統(tǒng)</b></p><p>　　由于此模具屬于中小型模具，且模具結(jié)構(gòu)較為簡單，可利用模具分型面和模具零件間的配合間隙自然地排氣，間隙通常為0.02～0.03mm ，不必設(shè)排氣槽。</p><p><b>　　4、注射

52、機的校核</b></p><p><b>　　4.1最大注射量</b></p><p>　　已知Vs＋Vj=9×2+1.5=19.5，Vmax=125，K取0.8，則KVmax≥Vs＋Vj，適合。</p><p><b>　　4.2注射壓力</b></p><p>　　已知P注

53、= 70～90 MPa，P公 =120MPa，則P公≥P注，適合。</p><p><b>　　4.3鎖模力</b></p><p>　　已知Pq=20～40MPa，A分=3.14×(87/2)2×2＋32 =59737.3mm2。F鎖=900kN，則Pq A分=40×5973.7=238946N=239kN。顯然F鎖＞Pq A分 ，適合

54、。</p><p><b>　　4.4安裝部分尺寸</b></p><p>　　噴嘴圓弧半徑φ12＜澆口套圓弧半徑φ14</p><p>　　噴嘴孔直徑φ4＜主流道小端直徑φ4.5</p><p>　　定位孔直徑φ100＝定位圈外徑φ100 </p><p>　　拉桿空間260×290

55、＞模具外形250×315</p><p>　　最小模厚200＜模具厚度212＜最大模厚300</p><p><b>　　4.5開模行程</b></p><p>　　開模行程=9.5＋11＋10＝30.5</p><p><b>　　最大開模行程300</b></p><

56、;p>　　則最大開模行程＞開模行程，適合。</p><p><b>　　4.6推出機構(gòu)</b></p><p>　　兩側(cè)頂出，孔徑φ22mm，孔距230mm。</p><p><b>　　5、裝配圖零件圖</b></p><p><b>　　5.1裝配圖</b></