桶盖注塑模具课程设计.doc

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1、 课程设计题目： 桶盖注塑模模具课程设计 系别： 机械工程系 专业： 08材料成型及控制工程（1）班 目录一 塑件成型工艺性分析3二拟定模具的结构形式41.分型面位置的确定42确定型腔数量和排列方式53注塑机型号的确定5（4）注射机有关参数的校核5三浇注系统的设计63.1 主流道设计6四、浇口的设计7（2）校核浇口的剪切速率7五、成型零件的结构设计和计算75.1.成型零件的机构设计75.2.成型零件钢材选用85.3.成型零件工作尺寸的计算85.4. 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算9（1）凹模侧壁厚度的计算9（2） 动模垫板的厚度计算10（3）动模垫板厚度与模架的两个垫块有跨度关系10（3）模

2、架的确定和标准件的选用10六.脱模推出机构设计116.0.脱模力的计算116.1模架的确定136.2排气槽的设计136.3冷却系统的设计146.4导向和定位结构的设计156.5模具装配图1516七、课程设计总结16八、参考文献17一 塑件成型工艺性分析本模具注塑件是塑料桶盖，基本尺寸如图。1.塑件的分析 （1）外形尺寸：壁厚4mm,结构对称，适合注射成型。 （2）精度等级：MT5,查表确定每个尺寸的公差。 （3）脱模斜度：PP为无定型塑料，流动性好，选择该塑件上型芯和凹模 的统一脱模斜度为45分。 （4）圆角过渡：半径1.5mm.2. PP的性能分析（1） 使用性能：密度小，强度高耐热性均优于

3、聚乙烯，可在100C左右使用，具有优良的耐腐蚀性高频绝缘性，不受湿度影响，（2） 但低温时变脆，不耐磨，易老化。（3） 成型性能：1.结晶料，吸湿性小，易发生熔体破裂，长期与热金属接触易分解。 2.流动性好，但收缩范围和收缩大，易发生缩孔，凹痕，变形。 3.冷却速度快，浇注系统和冷却系统应缓慢散热。 4.塑料壁厚需均匀，避免缺口，尖角。5.PP的主要性能指标密度/0.90.91比容/1.101.11（4）吸水率/（24h）%0.010.03收缩率/%1.03.0（5）熔点/c170-176抗拉屈服强度37MPA（6）弯曲强度68MPA冲击强度78MPA（7） 3. PP的注射成型过程及工艺参数

4、（1） PP的吸湿性很小，因此在成型前一般不需要干燥处理。PP分子结构中含椒碳原子，故抗氧化能力很低，在塑化时应加入抗氧化剂。塑件在注塑机料筒内进过加热，塑化达到流动后由模具的浇注系统进入模具型腔，分为冲模，压实，保压，倒流，冷却五个阶段。尽量缩短保压时间。（2） 注塑工艺参。1） 注塑机：螺杆式，转数48r/min. 预热和干燥:7080C/h2） 料筒温度（C）;后段 160180 中段 180200 前段 2002203） 喷嘴温度（C）：1701904） 模具温度（C）8090 5）注射压力（MPa）:701006）成型时间（s）:高压：03 保压：2060 冷却：2090二拟定模具的

5、结构形式1.分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在端盖截面积最大且有利于开模取出塑件的低平面处。2确定型腔数量和排列方式（1）数量：由于塑件精度为MT5且尺寸较大，利用一模一腔的形式。（2）模具结构形式的确定：模具设计为一模一腔，直线对称分布，推出机构采用推杆推出，浇口采用点交口且在最高处选用单分型面注射模。3注塑机型号的确定（1） 注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得塑件体积： =266.13塑件质量： g（2）浇注系统凝料体积的初步估算 凝料的体积按塑件体积的0.21倍来估算，由于采用简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算。（3）.选择注射机

6、根据第二步计算得出注入模具型腔的塑料总质量为457.8,则有根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值可选用XS-ZY-500/1250理论注射量500 锁模力3500螺杆直径 65 最大模厚450 注射压力104 移模行程70 最小模厚15 螺杆转速48r/mm 定位孔直径150喷嘴半径球18 喷嘴孔直径7.5 锁模方式双曲肘（4）注射机有关参数的校核 1） 注射压力校核 PP所需注射压力为70-100MPa 取，该注射机的公称注射压力，注射压力安全系数1.25-1.4 取 ，所以注射机压力合格。 2） 锁模力校核塑件在分型面上的投影面积。由于模具设计为一摸一腔且为点浇口，所以。模具在型腔内的

7、胀形力.查表可得注塑机的公称锁模力，锁模安全系数为k=1.11.2，这里取k=1.2,则，所以注塑机锁模力合格。三浇注系统的设计3.1 主流道设计主流道位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注射处的熔体导入型腔中，主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出（1） 主流道尺寸设计 1)主流道的长度：小模具应尽量小于60mm，本设计中初取50mm. 2)主流道小端直径：d=注塑机喷嘴尺寸+（0.51）mm=7.5+0.5=8mm. 3)主流道大端直径：=d+ 式中 4）主流道球面半径：注塑机喷嘴球头半径+（12）mm=20mm. 5）球面的配合高度：h=5mm.(2)主

8、流道的凝料体积 （3）主流道当量半径：。 （4）主流道浇口套的形式：主流道衬套为标准件可选购。 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损性，对材料要求严格，因而模具主流道部分常设计可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便常用碳素工具如T8A，T10A等，热处理硬度为50HRC-55HRC，如图示】（5） 校核主流道的剪切速率 确定注塑时间;查表可取t=2.5s 可得剪切速率。该数据在之间，所以主流道内熔体的剪切速率合格。四、浇口的设计 浇口截面积通常为分流道截面积的0.07-0.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5-2mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后

9、在试模时逐渐修正。（1） 浇口类型及位置确定 由于该模具的尺寸较大，且成直线对称分布，所以采用一摸一腔的模具形式，浇口位置设在对称点最高处，这样有利于熔料的流动和充型。（2）校核浇口的剪切速率1） 确定注射时间：查表，可取t=2.5s;2) 计算浇口的体积流量： 3) 计算浇口的剪切速率：浇口的剪切速率校核合格。五、成型零件的结构设计和计算 5.1.成型零件的机构设计（1）凹模的结构设计。凹模是成型制品外表面的成型零件。其结构可分整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。这里采用整体嵌入式。（2）凸模的结构设计。凸模是成型塑件内表面的成型零件。通常是整体式和组合式两种类型。这里采用整体式型芯。5

10、.2.成型零件钢材选用对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的强度、刚度、耐磨性及良好的抗疲劳性，还考虑它的机械加工性能和抛光性能。该塑件是大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。成型塑件型芯，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材也选用P20。5.3.成型零件工作尺寸的计算采用相应公式的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差安塑件零件图给定的公差计算。（1） 凹模径向尺寸计算 塑件外部径向尺寸的转换L=300 L=30 根据公式：L=(1+S)L-X 计算可得：L=（1+0.0225）X300-0.7X2.8 =304.79L=31.043（2）凹模深度尺寸计算根据公式：

11、H=(1+S)H-X 计算可得；H=15 H=47 H=（1+0.0225）x15-0.6x0.48 =15.05H=47.578（3）型芯径向尺寸计算1）动模型芯径向尺寸计算根据公式：l=(1+S)l+X 计算可得；L=(1+S)l+X=(1+0.0225)x292+0.6x02.8 =296.89 (4) 型芯高度尺寸计算根据公式：h=(1+S)h+X 计算可得；h=11 h=43h=(1+S)h+X=11.54h=44.45 塑件凹模嵌件及型芯的成型尺寸的标准如上图5.4. 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算（1） 凹模侧壁厚度的计算。 凹模侧壁厚度与型芯内压强及凹模的深度有关。其厚度根据

12、公式计算。可得S=（）=（）=57.51mm其中， =25=25x（0.45x18+0.001x18）=25x0.820m=20.50m=0.020mm凹模嵌件初定单边厚度选30mm，而壁厚不满足57.51mm要求，故凹模嵌件采用预应力的形式压入模板中，由模板和型腔共同承受型腔压力。由于型腔采用直线对称结构布置，型腔之间的壁厚为S1=80-27=53mm，由于是钱小型腔，间隔符合要求。初步估算模板平面尺寸选用500x500，比型腔布置尺寸大很多。完全符合强度和刚度要求。（2） 动模垫板的厚度计算。（3）动模垫板厚度与模架的两个垫块有跨度关系根据前面型腔的布置。模架在500x500的范围内。查表

13、7-4垫块之间跨度约为L=W-2W=(500-2X40)=420MM，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力可计算动模垫板厚度为T=0.54L（）=0.54x420x（）=30mm其中， =25=25x（0.45x124+0.001x124）=25x1.304m=32.60m=0.033mmL是两个垫块之间的距离，约124mm；L1是动模垫板的长度，取200mm，A是4个型芯投影到动模垫板上的面积。单个型芯所受压力的面积为 A1=66932.25mm动模垫板按照标准厚度取30mm。（3）模架的确定和标准件的选用 模架尺寸确定后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度的计算，以校核所选模架是否适当，尤

14、其对大型模具，模架选用A2型。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用模架尺寸为 500mm500mm 的标准模架，可符合要求。 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉，模具外表尽量不要有突出部分，模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应用分模间隙，即在装配，调试，维修过程中，可以方便地分开两块模板。 1 定模座板（630mm500mm，厚40mm）材料为45 钢. 通过4 个M10 的内角圆柱螺钉与定模板连接定位圈通过4 个M6 的内六角圆柱螺钉与其连接，定模座板与浇口套为H8/f8 配合。 2.定模板（凸模固定板）（500mm500mm，厚40mm）固定板应

15、有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢或Q235A 制成，最好用调质230HB270HB。 其上的导套孔与导套一端采用H7/k6 配合，另一端采用H7/e7，定模板与浇口套采用H8/m6 配合，定模板与圆筒型芯为H7/m6 配合。 3.垫块（500mm500mm，厚63mm） 1 ）主要作用 在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。2 ） 结构形式 可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。3 ） 垫块材料 垫块材料为Q235A，也可用HT200，球墨铸铁等，该模具垫块采用 Q235A 制造。 4 ）垫块的高度h 校核.

16、H=h 1 +h 2 +h 3 +s+ =0+40+25+18+3.5=86.5mm 式中，h 1推杆垫板厚度，为40mm h 2推杆固定板厚度，为25mm h 3推出行程， 为18mm 推出行程富余量，一般为2mm6mm，取3.5mm 5. ）动模座板（630mm500mm，厚40mm） 材料为45 钢，注射机顶杆孔为mm，其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6 配合。 6.）推杆固定板（336mm500mm。厚40mm） 材料为45 钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f6 配合。六.脱模推出机构设计本塑件结构简单，可采用推件板推出、推杆推出或两者综合推出方式，要根据脱模力计算来决定。6

17、.0.脱模力的计算 （1）圆柱大型芯脱模力 因为=146/4=36.510，所以视为薄壁圆筒塑件，其脱模力为F=其中：K= =0.9536 为脱模斜度，为1=d=2r =2rh可以得出 444.5278218F= =299.68N（2）2型芯脱模力 参照（1）6型芯脱模力的计算方法得到F=34.745N俩个2型芯的脱模力为 4 F=138.98N（3）13.5*13.5矩形型芯脱模力 /t=27/3=910所以视为厚壁圆筒塑件，其脱模力为F=其中：K= =0.9536 为脱模斜度，为1=（L+b）/2 =2（L+b）h可以得出F=60.15N(4) 总脱模力 F= F+ F+ F=299.68

18、+138.98+60.15=498.41N2.推出方式的确定1）采用推杆推出（1）推出面积 设4MM的圆推杆设置8根，那么推出面积为= =2X4x4=100.48MM(2)推杆推出应力 查表取许可应力=12MPa =4.96=12 故为合格所以推出方式采用推杆推出。6.1模架的确定根据塑件的大小以及嵌件所占的平面面积选取500x500的标准模架1、各模板尺寸的确定（1）A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度为47mm，考虑到模板上要开冷却水道留有距离，故A板厚度为63mm。（2）B板尺寸，B板是型芯固定板，按模架标准板件取40mm。（3）C板尺寸 垫块，按标准模架取63mm。经上述尺寸计算，模架

19、尺寸可以选择标记为：500X500.2、模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸经过校核模具平面尺寸、模具高度尺寸和开模行程都符合要求。6.2排气槽的设计塑件由于采用点浇口进料熔体经塑件上方向下充满型腔，每个型芯上有五根推杆，配合间隙可作为气体排出，不会出现顶部憋气现象。而且底面的气体沿着分型面、型芯之间的间隙排出间隙外。6.3冷却系统的设计这里只进行冷却系统的计算，忽略模具因空气对流、辐射以及注射机散发热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所带走的热量。1、冷却介质PP熔融温度和成型温度分别是170176C与180C。设模具温度为50C.可以用常温水进行冷却。2、冷

20、却系统的简单计算1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W（1）塑料制品的体积 V=V主+V分+n V塑=274.29cm（2）塑料制品的质量 M=V=0.9x274.29=246.86g=0.2468kg（3）塑件的壁厚为4mm，查得T冷=41s。取注射时间T注=2S，脱模时间为7S。则注射周期：T=T冷+T注+T脱=41+2+7=50s。故每小时注射次数为N=72次（2） 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=72x0.247=17.78kg2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Q查找PP单位热流量Q的值得范围在590左右kj/kg，故取Q=590kj/kg。3）计算冷却

21、水道体积流量q设冷却水道入水口的水温为22c，出水的水温为25c，取水的密度为=1000kg/m，水道比热容C=4.187kj/kgc。Q=590kj/kg根据公式得：q=13.9x10 m/min4）确定冷却水路的直径d当q=13.9x10 m/min时，为了是冷去水处于川流状态时，取模具冷却水孔的直径d=22mm。5）冷却水在管内的流速v,其中，q=13.9 x10 m/minV=0.61m/s1.66 m/s.6）求冷却管壁与水交界面的膜转热系数h因为平均水温为23.5，查书的f=0.67，则h=kj/（mhc）7)计算冷却水通道的导热总面积AA=0.0438 m8）计算模具冷却水管的总

22、长度L L=634mm9）冷却水路的根数，设每条水路长度300mm，则冷却水路的根数为X=634/300=2.11根有上述可知，二条冷却水道足够满足冷却。6.4导向和定位结构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合导向和脱模机构的运动导向。按作用分为外定位和模内定位。模外定位通过定位圈和注射机相配合，使模具的浇口套与注射机喷嘴精确定位。而模内定位机构通过导柱导套进行合模定位。本模具造型简单，故采用标准模架本身的定位机构。运用顶杆顶出，选择标准模架A2型6.5模具装配图 七、课程设计总结通过两周的模具设计，我深刻认识到知识的学习和运用是两回事，再设计模具时，我突然感觉手忙脚乱，不知道怎样下

23、手，不知道怎样运用上学期的书本知识来设计具体的塑料件注塑模具。 在第一周的设计计算中，我几乎不知道怎样计算，老师告诉我们计算是第一步也是最重要的一部分，我请同学帮忙计算了大概的塑件体积，在接下来，我就根据塑件选择模具模架，但是，我真不知道该怎样设计水道，不知道他的排布方法。迫于压力，我不断找资料，不断求证，也许做的不能让老师满意，但是，我已经很努力的在想再做了。希望老师能给予指导和鼓励。两周的课程设计，眼看就要结束了。毫无疑问，这三周是最充实的一段时间，充实的同时也让我感到很疲劳，但我还是很开心。经过这段时间的学习，我更深刻的理解了塑料模具的基础知识，通过实践操作所掌握的是无法通过上课可以学到

24、的。同时又让我温习了ATUOCAD的制图知识，熟练了cad的操作技巧，加强了我与同学间的学习交流，这些都是非常可贵的。让我感触最深的是老师对我们的 水道设计的相关知识的教诲，这是以前的学习过程中接触过但是没有考虑过的。现在才明白这是非常必要的，我们似乎更加专业了，当然我们以后在这方面要更加关注和学习。在结束这段课程设计之前，还要感谢老师对我们一丝不苟的指导，让我们顺利的给这次经历画上了一个完美的记号。谢谢老师！八、参考文献 1 孙凤勤主编.模具制造工艺与设备. 2004第 1版， 北京机械工业出 版社2 合编.模具制造手册.1999第2 版， 北京机械工业出版社3 郭铁良主编.模具制造工艺学.

25、 2002 ， 高等教育出版社4 许发樾主编.模具标准应用手册. 1997， 北京机械工业出版社5 任鸿烈主编.塑料成型模具制造技术. 1989 ， 华南理工大学6 丁仁亮主编.金属材料与热处理. 2000第三版，机械工业出版社 7 徐嘉元主编.机械加工工艺基础. 1996， 北京机械工业出版社8 四川、北京、天津大学合编.塑料成型模具.2000.4第12版.四川/北京化工大学 9 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计. 2000第5版， 机械工业出版社 10 张承琦主编.塑料成型工艺. 1983第3版， 轻工业出版社11 王以华等主编.现代模塑成型手册. 1993第14版， 上海交通大学出版社 12 吴培熙等.塑料制品生产工艺手册. 1993第8版， 北京化学工业出版社13 朱光力主编.模具设计与制造实训. 2004第1 版， 高等教育出版社14 温松明主编.互换性与测量技术基础.1998第2 版， 湖南大学出版社15 朱光力、万金保主编.塑料模具设计. 2003第1 版， 清华大学出版社