塑料模具課程設(shè)計(jì)--沖壓模具的總體設(shè)計(jì)

1、<p>　　《塑料成型方案擬定及模具設(shè)計(jì)與制造》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 塑件的工藝分析</p><p><b>　　1.1 任務(wù)要求</b></p><p>　　1.2 原料ABS的成型特性和工藝參數(shù)</p&g

2、t;<p>　　1.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性</p><p>　　第二章 注射設(shè)備的選擇</p><p>　　2.1 注射成型工藝條件</p><p><b>　　2.2 選擇注射機(jī)</b></p><p>　　第三章 型腔布局與分型面的選擇</p><p><b>　

3、　3.1 塑件的布局</b></p><p>　　3.2 分型面的選擇</p><p>　　第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1主流道和定位圈的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.2 分流道設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.3 澆口的設(shè)計(jì)<

4、;/b></p><p><b>　　4.4冷料穴的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.5 排氣系統(tǒng)的分析</p><p>　　第五章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　5.1 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　5.2 成型零件的成型尺寸</p><

5、p>　　第六章 成型設(shè)備的校核</p><p>　　6.1、注射成型機(jī)注射壓力校核</p><p>　　6.2、注射量的校核</p><p>　　6.3、 鎖模力的校核</p><p>　　6.4、安裝尺寸的校核</p><p>　　6.5、推出機(jī)構(gòu)的校桉</p><p>　　6.6

6、、開模行程的校核</p><p><b>　　相關(guān)零件圖</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　第一章 塑件的工藝分析</p><p><b>　　1.1 任務(wù)要求</b></p><p>　　圖 1 盒 蓋

7、</p><p>　　1.2原料ABS的成型特性和工藝參數(shù)</p><p>　　ABS是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料。ABS是不透明非結(jié)晶聚合物，無毒、無味，密度為1.02～1.05 g／cm3。ABS具有突出的力學(xué)性能，堅(jiān)固、堅(jiān)韌、堅(jiān)硬；具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；具有較好尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機(jī)械加工，成型塑件表面有較好光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點(diǎn)是耐

8、熱性不高，連續(xù)工作溫度約為70℃，熱變形溫度約為93℃，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆?？刹捎米⑸?、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。</p><p><b>　　ABS的成型特性：</b></p><p>　　(1)ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時(shí)間

9、預(yù)熱干 </p><p>　　(2)流動(dòng)性中等，溢邊值0.04 mm左右。</p><p>　　(3)壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小，塑件尺寸精度高。</p><p>　　(4)ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。</p><p>　　(5)ABS的表觀黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。&l

10、t;/p><p>　　(6)頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面會(huì)留下白色痕跡，脫模斜度宜取2°以上。</p><p>　　(7)易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。</p><p>　　(8)易采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60℃，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60～80℃。<

11、;/p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知該塑件產(chǎn)量20萬件，生產(chǎn)類型屬中批量生產(chǎn)，塑件材料為ABS。</p><p>　　綜上分析，該塑件可采用注射成型加工，考慮采用一模多腔、快速脫模以及成型周期不太長的模具，同時(shí)模具造價(jià)要適當(dāng)控制。在注射成型生產(chǎn)時(shí)，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。</p><p>　　該塑件尺寸精

12、度無特殊要求，尺寸均為自由尺寸，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-1、3-2 選MT7，主要尺寸公差見下表1：</p><p>　　該塑件為盒蓋，則表面要求光滑，表面粗糙度可取Ra=0.8m，塑件內(nèi)部表面粗糙度可取Ra＝3.2m。</p><p>　　1.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析</p><p>　　⑴由圖可知該，該塑件結(jié)構(gòu)簡單無須設(shè)置側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，壁厚均勻，圓角

13、過度，符合最小壁厚要求。</p><p>　?、茷轫樌撃＃撃Ｐ倍热鐖D設(shè)為1°</p><p>　　第二章 注射設(shè)備的選擇</p><p>　　2.1注射成型工藝條件</p><p>　　通過軟件三維造型得盒蓋的體積為V=18.07，根據(jù)《簡明模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查出ABS的密度為1.04g/ ,則塑件的質(zhì)量W=Vρ=18.79g

14、</p><p>　　根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)量塑件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)批量大，為了提高生產(chǎn)效率采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)。</p><p>　　確定注塑成型的工藝參數(shù)</p><p>　　根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和成型性能，查《塑料模具成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-2初步確定注射成型工藝參數(shù)，見下表2：</p><p>　

15、　塑件注射成型工藝卡的編制表3</p><p><b>　　2.2選擇注射機(jī)</b></p><p>　　由于塑件采用注射成型工藝，使用一模兩腔的分布方式，則可計(jì)算出一次注射成型過程中所用的塑料量</p><p>　　W=2W+W=2X18.79X(1+40%)=52.61g</p><p>　　根據(jù)一次注射量分析，以及

16、考慮塑料的品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素,查《簡明塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-4，初選XS—ZY—125型塑料成型注射機(jī)，注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下表4</p><p>　　第三章 型腔布局與分型面設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1塑件在型腔中的布局 </p><p>　　在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡

17、可能使得模具型腔對(duì)稱、均衡、取件方便。由于，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無需測分型，則采用左右對(duì)稱分布在模板兩側(cè)，如圖所示</p><p>　　圖2 塑件的型腔分布</p><p>　　3.2 分型面的選擇</p><p>　　不論塑件的結(jié)構(gòu)如何，采用何種設(shè)計(jì)方法都必須首先確定分型面，模具結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇。為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮選擇在塑件的外

18、形的最大輪廓處。該塑件為塑料殼，外形表面質(zhì)量要求較高。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清除毛刺及飛邊，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體，分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，便于取出塑件等因素，分型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處，如圖</p><p>　　圖3 塑件的分型面</p><p>　　第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1主

19、流道和定位圈的設(shè)計(jì)</p><p>　　澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口、冷料穴等四個(gè)部分組成?？紤]到塑件的外觀要求高，外表面不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕，以及一模兩腔的布置，ABS對(duì)剪切速率較為敏感等情況，澆口采用方便加工修整、凝料去除容易且不會(huì)在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖 所示</p><p>　　圖5

20、澆注系統(tǒng) 圖6 澆口套 定位圈</p><p>　　主流道是熔料注入模具最先經(jīng)過的一段流道，直接影響到填充時(shí)間及流動(dòng)速度。主流道太小，熔料流動(dòng)過程中冷卻面相對(duì)增大，熱量消耗大，注射壓力損失大，但主流道太大會(huì)造成塑料損耗大，冷卻時(shí)間長，發(fā)生旋渦及紊亂，要求機(jī)床可塑化能力增大。則必須選擇恰當(dāng)尺寸的流道。查《簡明塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，由經(jīng)驗(yàn)公式，可計(jì)算出主流道是尺寸，如下</p&

21、gt;<p>　　主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR＝R+(1～2)mm，d＝d+1 mm，則主流道球面半徑取SR=12+2=14mm,主流道的小端直徑為d=3+1=4mm。為了便于將疑料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)出圓錐形，其斜度3～6°，主流道大段約為D=8mm，為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)R2的圓弧過渡；為補(bǔ)償在注射成型機(jī)噴嘴沖擊力作用下澆口套變形，將澆口套的長度設(shè)計(jì)得比模板厚度短0.02 mm；澆

22、口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，取R＝3 mm，以免淬火開裂和應(yīng)力集中。定位圈是用來安裝模具時(shí)作定位用的，查資料得到SYS-30型注射成型機(jī)的定位圈直徑為55 mm；一般定位圈高出定模座板表面5～10 mm。</p><p><b>　　4.2分流道的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　分流道是熔料從主流道注入型腔前的過渡部分，其作用是通過流道截面及方向變化使熔料平穩(wěn)

23、轉(zhuǎn)換流向注入型腔。分流道是形狀及尺寸應(yīng)滿足在相等截面積時(shí)其周長為最小的要求，從而可減小熔料散熱面積和摩擦阻力。查《簡明塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-11、4-12，選擇U截面的分流道，只切削加工在一塊模板上，加工容易實(shí)現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關(guān)經(jīng)驗(yàn)表格得，ABS的分流道推薦直徑為4.8～9.5 mm，據(jù)此，該模具的分流道尺寸大小計(jì)算設(shè)計(jì)，如圖所示</p><p>　　圖7 分流道設(shè)計(jì)<

24、;/p><p><b>　　4.3澆口設(shè)計(jì)</b></p><p>　　澆口是流道與型腔之間最短的一段距離，能夠增加和控制塑料進(jìn)入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料。</p><p>　　根據(jù)塑件的外形及外觀要求，型腔分布，選用側(cè)澆口方式，從塑件的底部進(jìn)料，去除凝料時(shí)不會(huì)在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。</p><p

25、><b>　　4.4冷料穴的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　采用帶Z形頭拉料桿的冷料穴如圖 所示，設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有開模分型時(shí)將凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模一側(cè)，稍作側(cè)向移動(dòng)凝料便可取出</p><p>　　圖8 冷料穴的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p&g

26、t;　　型腔內(nèi)氣體的來源，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，必須考慮把這些氣體順序排出。一般來說，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，事先較難估計(jì)發(fā)生氣阻的準(zhǔn)確位置。所以，往往需要通過試模來確定其位置，然后再開排氣槽。排氣槽一般開設(shè)在型腔最后被充滿的地方。排氣的方式有利用模具零件配合間隙排氣和開設(shè)排氣槽排氣。排氣是塑件成型的需要，而引氣是塑件脫模的需要。對(duì)于大型深腔殼體類塑件，注射成型后，型腔內(nèi)氣體被排除，塑件表面與型

27、芯表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模。若強(qiáng)制脫模，塑件會(huì)變形或損壞，因此，必須引入氣體，即在塑件與型芯之間引入空氣，使塑件順利脫模。同時(shí)，在分型面處加工幾道淺槽，以便排氣。</p><p>　　第五章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　5.1 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響了制件的質(zhì)量，因此要

28、求成型</p><p>　　零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理使其具備50～55 HRC的硬度。</p><p>　　型腔設(shè)計(jì)：型腔采用整體式型腔，整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強(qiáng)度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。</p><p>　　型芯設(shè)計(jì)：型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)亦應(yīng)整體式型芯，可以節(jié)省貴重模具鋼，減少加工</p>

29、;<p>　　5.2成型零件的成型尺寸</p><p>　　該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算，查有關(guān)手冊(cè)得ABS的收縮率為0.4％～0.7％，故平均收縮率為</p><p>　　Scp＝ (0．4％+0．7％)＝0．55％。</p><p>　　根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差?。?。</p><p><b>　　

30、表5</b></p><p>　　第六章、成型設(shè)備的校核</p><p>　　6.1、注射成型機(jī)注射壓力校核</p><p>　　注射時(shí)螺桿施于熔融塑料單位面積上的壓力稱為注射壓力。設(shè)計(jì)模具時(shí)，成型塑件所</p><p>　　需的實(shí)際壓力應(yīng)小于注射成型機(jī)所標(biāo)定的最大注射壓力，即</p><p><b&

31、gt;　　P>P</b></p><p>　　式中 P一—注射成型機(jī)的最大注射壓力，MPa；</p><p>　　P—一成型塑件所需實(shí)際注射壓力，MPa，ABS注射壓力值為70～90 MPa。 </p><p>　　本例中，注射成型機(jī)的最大注射壓力 P＝119 MPa，滿足上述公式要求，注射壓力足夠。 </p><

32、p>　　6.2、注射量的校核</p><p>　　在一個(gè)注射成型周期內(nèi)，注塑模內(nèi)所需的塑料熔體總量與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔</p><p>　　容積有關(guān)，其值用下式汁算</p><p>　　M

33、 </p><p>　　式中 N——型腔的數(shù)量；</p><p>　　m——單個(gè)制品的質(zhì)量或體積，g或cm；</p><p>　　m——澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積，g或cm；</p><p>　　已知，N＝2，m＝18 .07 cm，

34、經(jīng)估算m=7.02 cm，則M=43 cm。</p><p>　　XS—Z—60注射成型機(jī)的額定注射量為m＝125 cm，為了使注射成型過程穩(wěn)定可</p><p><b>　　靠，應(yīng)有</b></p><p>　　M＝(0.1—0.8)m ＝12.5—100 cm</p><p>　　因此，該注射成型機(jī)的注射量滿足模具的

35、要求。</p><p>　　6.3、 鎖模力的校核</p><p>　　鎖模力是指注射成型機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。注射成型機(jī)鎖模力</p><p><b>　　的校核關(guān)系式為</b></p><p><b>　　F≥kpA</b></p><p>　　式中

36、F——注射成型機(jī)鎖模力，N，查表得XS—ZY—125型注射成型機(jī)的鎖模力為900 kN；</p><p>　　A——塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和(澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積按塑件在分型面上投影面積0.2～0.5倍計(jì)算)，m2，估算得本模具的A＝4.9X10；</p><p>　　p——型腔內(nèi)熔體的壓力，MPa，查表得本塑件的p＝30 MPa；</p><p&

37、gt;　　k一一壓力損耗系數(shù)，一般取1.1～1.2。</p><p><b>　　計(jì)算得</b></p><p>　　kpA＝1.2X 30X10X4.9X10＝176.4X10N<F＝900 kN</p><p>　　故注射成型機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。</p><p>　　6.4、安裝尺寸的校核</p

38、><p>　　本模具采用的是D型標(biāo)準(zhǔn)模架(GB／T 12555—2006)，模具的外形尺寸為200 mmX 355 mm。</p><p>　　組成模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有：</p><p>　　定模座板為H＝25 mm；</p><p>　　定模板為H＝70 mm；</p><p>　　推件板為H＝20 mm

39、；</p><p>　　動(dòng)模板為H＝60 mm；</p><p>　　墊鐵為H＝70 mm；</p><p>　　動(dòng)模座板為H＝25mm；</p><p><b>　　則該模具閉合高度為</b></p><p>　　H＝25+70+20+60+70+25＝281 mm</p><

40、;p>　　查資料得XS—ZY—125型注射成型機(jī)動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸為420 mmX 450 mm，允許模具的最小厚度為H＝200mm，最大厚度H＝300mm，即模具得外形尺寸不超過注射成型機(jī)動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足Hmin≤H≤H的安裝條件，故</p><p>　　該模具滿足XS—ZY—125型注射成型機(jī)的安裝要求。</p><p>　　6.5、推出機(jī)構(gòu)的校桉

41、</p><p>　　各種型號(hào)注射成型機(jī)的推出裝置的設(shè)置情況及推出距離等各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須了解注射成型機(jī)推出桿的直徑、推出形式(是中心推桿還是兩側(cè)雙桿推出)、最大推出距離及雙推中心桿距等，以確保模具推出機(jī)構(gòu)與注射成型機(jī)的推出機(jī)構(gòu)相適應(yīng)。</p><p>　　XS—ZY—125型注射成型機(jī)的推出形式為有中心及上下兩側(cè)設(shè)有推桿(機(jī)械推出)，由于該模具推力不太大，在XS—ZY—125型注

42、射成型機(jī)上采用中心50頂桿推出，在動(dòng)模座板預(yù)留與之匹配的60頂出孔；塑件實(shí)際推出距離為30 mm，滿足推出距離要求。</p><p>　　6.6、開模行程的校核</p><p>　　注射成型機(jī)的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射成型機(jī)的最</p><p>　　大開模距離，本模具為單分型面注射模，XS—ZY—125型注射成型機(jī)的最大開模行程與模厚&l

43、t;/p><p><b>　　無關(guān)，校核關(guān)系式為</b></p><p>　　S>H+H+(5—10)mm</p><p>　　式中 S——注射成型機(jī)的最大開模行程，mm，經(jīng)查資料注射成型機(jī)XS—ZY—125型的最大開模行程S＝300 mm；</p><p>　　H——塑件脫模所需的推出距離，mm，該塑件的脫模推出距

44、為30 mm；</p><p>　　H———塑件的高度(包括澆注系統(tǒng)高度)，mm，該塑件的高度為116 mm。</p><p><b>　　計(jì)算得</b></p><p>　　H+H+(5—10)＝30+116+10＝156mm<S＝300mm</p><p>　　以上分析證明，XS—ZY—125型注射成型機(jī)能滿足

45、要求，故可以采用，根據(jù)校核結(jié)論，將XS—ZY—125填人塑件的成型工藝卡中。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)模具有了更深刻的了解，通過整個(gè)模具設(shè)計(jì)流程，使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計(jì)思路及在模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題、及處理方法，對(duì)設(shè)計(jì)中的一些常規(guī)方法有了進(jìn)一步的了解，為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計(jì)算機(jī)輔助實(shí)