塑料模具设计项目1(端盖).ppt

2023/2/28,1,塑料模具设计与制造主讲：王桂林,2,2023/2/28,成绩评定：课堂表现 10（出勤、纪律、发言）课堂作业 10模具装拆 20大作业一 20大作业二 20大作业三 20,3,2023/2/28,写在课前：,大学学习强调自学，自己主动学习，自己安排学习；本课学习讲练结合，课内专心听讲，课外认真练习；学贵知疑。,4,2023/2/28,本课内容导入：,Why to learn？What to learn？How to learn？,5,2023/2/28,6,2023/2/28,7,2023/2/28,塑料模具设计中的哲学指导：,命运论 命-产品先天因素 运-模具设计因素风水论 风-排气问题 水-冷却问题未卜先知的有限元分析CAE,8,2023/2/28,塑料模具设计中的哲学指导：,阴阳五行 模具是一个系统的协调的工程。金-型腔木-塑料水-冷却火-温度土-模架,9,2023/2/28,参考书：,塑料模具设计与制造齐卫东 主编塑料模具设计陈志刚 主编模具设计与制造简明手册（第二版）冯炳尧等 编著塑料模设计手册（第2版）编写组 编著(.),10,2023/2/28,11,2023/2/28,12,2023/2/28,项目1 端盖注射模具设计与制造(单分型面),13,2023/2/28,项目2 糖盒注射模具设计与制造(双分型面),14,2023/2/28,项目3 茶杯注射模具设计与制造(侧向分型抽芯),15,2023/2/28,项目4 瓶底注射模具设计与制造(热流道),16,2023/2/28,项目5 手机上壳注射模具设计与制造(中等复杂),17,2023/2/28,注射模具设计步骤,1.塑件的工艺性2.注射机的选择3.模具结构设计4.注射机的校核5.装配图零件图,18,2023/2/28,1.塑件的工艺性,（1）塑料：品种、颜色、基本特性、成形特点；（2）塑件：尺寸精度、表面质量、结构工艺性（几何形状、脱模斜度、壁厚、圆角、孔、加强筋、支承面、齿轮、螺纹、嵌件、文字、符号及表面装饰等）。判断注射成形工艺的可行性、经济性。,19,2023/2/28,2.注射机的选择,（1）计算塑件的体积、质量（2）确定模具型腔数量小批量（或大件）：模具结构尽量简单，一模一腔；大批量（或小件）：在保证塑件质量的前提下，尽量采用一模多腔。（3）选择注射机没有指定注射机 公式计算指定注射机 直接选用，计算模具最大型腔数量,20,2023/2/28,2.注射机的选择,明确注射机的规格参数：最大注射量、注射压力、开模行程、模板尺寸、锁模力、模具厚度（最大、最小）、拉杆空间、喷嘴尺寸、定位孔直径、顶出形式（4）制定注射成形工艺参数 查表确定,21,2023/2/28,3.模具结构设计,（1）选择分型面列出几种可能的分型面方案，分析比较，选择合理的分型面。（2）确定型腔布局确定塑件在模具中的方位以及各型腔的位置关系，符合居中、对称原则。,22,2023/2/28,3.模具结构设计,（3）确定模具总体结构类型A.单分型面注射模B.双分型面注射模C.侧向分型抽芯注射模D.热流道注射模E.自动卸螺纹注射模F.带有活动型芯注射模G.定模设置推出机构注射模,23,2023/2/28,3.模具结构设计,（4）成型零部件设计A.结构设计 整体式，组合式B.工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。C.型腔侧壁和底板厚度计算查表计算，公式计算（5）选择标准模架根据型腔布置，计算模板外形尺寸，选择标准模架。,24,2023/2/28,3.模具结构设计,（6）浇注系统A.主流道 B.分流道 C.浇口 D.冷料穴（7）推出机构A.简单 推杆、推管、推板B.二级C.双向D.点浇口自动脱模E.带螺纹塑件,25,2023/2/28,3.模具结构设计,（8）侧向分型抽芯机构斜导柱式，斜滑块式等（9）温度调节系统冷却，加热（10）排气系统配合间隙，排气槽,26,2023/2/28,4.注射机的校核,（1）最大注射量（2）注射压力（3）锁模力（4）安装部分尺寸（喷嘴、定位圈、模具外形、模具厚度、螺孔位置）（5）开模行程（6）推出机构（中心顶杆、两侧顶杆）,27,2023/2/28,5.装配图零件图,（1）装配图尽可能按1:1比例绘制，视图表达清晰合理（剖视动模方向视图），明细表、技术要求或使用说明书写完整，标注模具外形尺寸（合模状态）、重要的装配尺寸。（2）零件图绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图，符合机械制图国家标准，视图表达合理、完整。,28,2023/2/28,项目1 端盖注射模具设计与制造(单分型面),任务1-1:接受任务书成型塑件任务书成型塑件任务书通常由塑件设计者提出，内容如下：（1）经过审签的正规塑件图纸，并注明塑料的牌号、透明度等。（2）塑件说明书或技术要求。（3）生产批量。（4）塑件样品（当生产配件时）,29,2023/2/28,图1 成型塑件任务书,技术要求1、材料：ABS2、产量：10万件3、未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT5。4、要求塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷。,30,2023/2/28,模具设计任务书模具设计任务书如下。,图2 模具设计任务书,31,2023/2/28,1.塑件的工艺性（1）塑料品种：ABS 颜色：白色基本特性：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树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，它将PS、SAN、BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落,32,2023/2/28,现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。成形特点：1、无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度、3小时。2、宜取高料温、高模温，但料温过高易分解(分解温度为270度)。对精度较高的塑件，模温宜取50,33,2023/2/28,60度，对高光泽、耐热塑件，模温宜6080度。3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产37天后模 具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。,相关知识链接,34,2023/2/28,（2）塑件尺寸精度：此塑件有5个尺寸标注公差，分别是9.5+0.16、81+0.52、11-0.18、84-0.52、87-0.38，按标准GB/T14486-1993中9.5+0.16、81+0.52、11-0.18、84-0.52为MT3级精度，属于一般精度；87-0.38为MT2级精度，属于高精度，在模具设计和制造过程中应保证此尺寸精度要求；其余尺寸未注公差，按MT5级精度。表面质量：塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。结构工艺性：此塑件为回转体壳类零件，腔体深9.5mm。壁厚均匀1.5mm，大于最小壁厚要求。总体尺寸8711，属于小型塑件。侧壁无斜度，,35,2023/2/28,由于高度较小，可以顺利脱模。塑件顶面内圆角 R1.5，外圆角R3，可以提高模具强度、改善熔体的流动情况和便于脱模。通过以上分析可知，此塑件可采用注射成形生产。又因产量为100,000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。,相关知识链接,36,2023/2/28,2.注射机的选择（1）计算塑件的体积、质量 经UG软件测得塑件的体积V=9cm3，ABS的密度为1.021.05g/cm3，则质量M=91.05=9.45g。（2）确定模具型腔数量 塑件的生产批量为100,000件，属于大批量生产，且塑件精度要求不高，因此，应采用一模多腔，为使模具尺寸紧凑，确定型腔数目为一模两腔。,相关知识链接,37,2023/2/28,（3）选择注射机 根据公式 Vmax(nVs+Vj)/K 式中 Vmax注射机的最大注射量（cm3）n型腔数量 Vs塑件体积（cm3）Vj浇注系统凝料体积（cm3）K注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8已知n=2，Vs=9cm3，估计Vj=5cm3则 Vmax（29+5）/0.8=28.8cm3查教材中表2-8，初步选择注射机XS-ZY-125。,38,2023/2/28,明确注射机的规格参数：最大注射量 125cm3 注射压力 120MPa 最大开模行程 300mm 模板尺寸 428mm458mm 锁模力 900kN 模具厚度 最大300mm、最小200mm 拉杆空间 260mm290mm 喷嘴尺寸 圆弧半径R12mm、孔直径4mm 定位孔直径 100mm 顶出形式 两侧顶出，孔径22mm，孔距230mm,相关知识链接,39,2023/2/28,（4）制定注射成形工艺参数查表1-3，ABS的注射成形工艺参数如下：温度（）喷嘴温度 180190 料筒温度 前段200210，中段210230，后段180200 模具温度 5070压力（MPa）注射压力 7090 保压压力 5070,40,2023/2/28,时间（S）注射时间 35 保压时间 1530 冷却时间 1530 成形周期 4070,相关知识链接,41,2023/2/28,3.模具结构设计（1）分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在盒盖的下底面处，如图1所示。,相关知识链接,图3 分型面,42,2023/2/28,（2）型腔布局由于采用一模两腔模具结构，型腔间隔15mm布置。（3）确定模具总体结构类型由于塑件结构比较简单，且表面没有特殊要求，考虑到模具结构简单，优先采用两板模结构，即总体结构类型为单分型面注射模。,相关知识链接,图4 型腔布局,43,2023/2/28,（4）成型零件设计A.结构设计 型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。型芯结构简单，选择通孔台肩式，其为最常用的方法。其结构形式见图5。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为装拆方便，选通孔台肩式。其结构形式见图6。,相关知识链接,44,2023/2/28,图5 型芯结构形式,图6 型腔结构形式,45,2023/2/28,B.工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。查表可知ABS的收缩率Smin=0.3%，Smax=0.8%，则其平均收缩率 Scp=(Smin+Smax)/2=(0.3%+0.8%)/2=0.55%81+0.52型芯径向尺寸 LM=(LSLSScp3/4)z=(81810.55%+0.523/4)(0.52/4)=81.840.13,46,2023/2/28,9.5+0.16型芯高度尺寸 HM=(HS+HSScp+2/3)z=(9.5+9.50.55%+2/30.16)(0.16/4)=9.660.0484-0.52型腔径向尺寸 HM=(HS+HSScp3/4)+z=(84+840.55%3/40.52)+(0.52/4)=84.07+0.1387-0.38型腔径向尺寸 HM=(HS+HSScp3/4)+z=(87+870.55%3/40.38)+(0.38/4)=87.19+0.09,47,2023/2/28,11-0.18型腔深度尺寸 HM=(HS+HSScp2/3)+z=(11+110.55%2/30.18)+(0.18/4)=10.94+0.041.5、3尺寸未注公差，按简化公式LM=(LSLSScp)计算，制造公差取IT7级。型芯圆角R1.5 LM=(LSLSScp)z=(1.5+1.50.55%)0.01=1.510.01型腔圆角R3 LM=(LSLSScp)+z=(3+30.55%)+0.01=3.02+0.01,48,2023/2/28,型腔深度1.5LM=(LSLSScp)+z=(1.5+1.50.55%)+0.01=1.51+0.01,相关知识链接,49,2023/2/28,C.型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式矩形型腔，查表3-21，已知矩形型腔内壁短边87mm，则型腔壁厚S1=1314 mm，模套壁厚S2=4045mm。查表3-44，l/b=87/87=1.0 则a=0.3078，已知p=40MPa，b=87mm，=300MPa，带入公式t(ap/)0.5 b=(0.307840/300)0.587=18mm,相关知识链接,50,2023/2/28,（5）选择标准模架此设计中模架标准采用GB/T12556.1-1990塑料注射模中小型模架。1）确定模架组合形式采用推板推出机构，定模和动模均由两块模板组成，则应选择A4型。2）计算型腔模板周界长度L=40148715871440=297宽度N=4014871440=195,51,2023/2/28,图7 型腔模板周界,52,2023/2/28,3）选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，N=195最接近于标准尺寸200，则选200L；然后从L系列标准尺寸中选择接近于L=297的315。最终确定的模架规格为200315。4）确定模板厚度A板 定模板，用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用通孔台肩式，则A板厚度等于型腔镶块厚度，型腔镶块厚度=型腔深度+底板厚度=1118=29，选取标准中A板厚度HA=40mm。B板 动模板，用来固定型芯，采用通孔台肩式，B板厚度=（0.51）型芯高度，型芯高度9.5mm，则B板厚度HB在4.759.5之间，标准化取HB=20mm。,53,2023/2/28,C板 垫块，形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度推杆固定板厚度塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。此模架推杆垫板厚度=20mm，推杆固定板厚度=16 mm，塑件推出距离=型芯高度+（510）=9.5+5=14.5mm，则C板厚度=201614.5=50.5，选标准Hc=50mm。5）选定模架模架标记：A4-200315-22-Z2 GB/T12556.1-1990如图8所示。,54,2023/2/28,图8 标准模架,55,2023/2/28,6）检验模架与注射机的关系模具外形尺寸315250拉杆空间260290，适合。最大模具厚度300 模具厚度212 最小模具厚度200，合理。开模行程=9.51110=30.5 最大开合模行程300，合理。,相关知识链接,56,2023/2/28,（6）浇注系统型腔布局为一模两腔，塑件结构简单，因此，采用简单而常用的浇口形式侧浇口。浇注系统组成为主流道、分流道、浇口。主流道圆锥形，锥角a=3，表面粗糙度Ra0.63um。主流道进口端直径D1=4.5mm，长度L由装配决定，完整尺寸见附录浇口套零件图。设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图9所示。,相关知识链接,图9 浇口套,57,2023/2/28,分流道选用常用的梯形截面分流道，长度取13mm，截面上底边长=1.5mm查表常用梯形截面分流道推荐尺寸，取b=4mm，H=3mm，下底边长a=3b/4=34/4=3mm,58,2023/2/28,浇口采用侧浇口，查表矩形侧浇口基本尺寸，已知材料为ABS，塑件壁厚1.5mm，简单塑件，则浇口厚度h=（1.21.4）mm，取h=1.2mm。宽b=(310)h,取b=3h=31.2=3.6mm。长度L=(0.72)mm，取L=1mm。浇注系统详细结构见图10、图11。,59,2023/2/28,图10 浇注系统,60,2023/2/28,图11 浇注系统（局部放大）,61,2023/2/28,（7）推出机构采用推板推出机构，其优点是作用面积大，推出力大，脱模力均匀，运动平稳，塑件上无推出痕迹。注意事项：1、导柱长度要足够，以保证推出塑件时推板留在模具上。2、推板与型芯的间隙为0.5mm，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可防止推板因偏心而溢料。3、由于塑件高度较小，型腔深度不是很大，且非软质塑料，不容易形成真空，因此不必设置引气装置。,相关知识链接,62,2023/2/28,（8）温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（9.45g）、薄壁（1.5mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。此模具设计中采用人工冷却，冷却系统设计如图12所示。,相关知识链接,图12 冷却水道,63,2023/2/28,（9）排气系统由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.020.03mm，不必设排气槽。,相关知识链接,64,2023/2/28,4.注射机的校核（1）最大注射量已知VsVj=92+1.5=19.5，Vmax=125，K取0.8则KVmaxVsVj，适合。（2）注射压力已知P注=7090 MPa，P公=120MPa则P公P注，适合。（3）锁模力已知Pq=2040MPa，A分=3.14(87/2)22 32=59737.3mm2F锁=900kN则Pq A分=405973.7=238946N=239kN显然F锁Pq A分，适合。,65,2023/2/28,（4）安装部分尺寸喷嘴圆弧半径12浇口套圆弧半径14喷嘴孔直径4主流道小端直径4.5定位孔直径100定位圈外径100 拉杆空间260290模具外形250315最小模厚200模具厚度212最大模厚300（5）开模行程开模行程=9.5111030.5最大开模行程300则最大开模行程开模行程，适合。（6）推出机构两侧顶出，孔径22mm，孔距230mm。,相关知识链接,66,2023/2/28,5.装配图零件图（1）装配图尽可能按1:1比例绘制，视图表达清晰合理（剖视动模方向视图），整体性为主（过模具中心的阶梯剖），辅以局部性（局部剖或虚线），明细表、技术要求或使用说明书写完整，标注模具外形尺寸（合模状态）、重要的装配尺寸。（手工绘图或软件绘图）（2）零件图绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图，符合机械制图国家标准。（软件绘图）,相关知识链接,67,2023/2/28,附录：,装配图,68,2023/2/28,附录：,零件图型腔镶块型芯定位圈浇口套定模座板定模板,69,2023/2/28,附录：,推板动模板支承板垫块动模座板推杆垫板推杆固定板复位杆,70,2023/2/28,附录：,型腔镶块,71,2023/2/28,附录：,型芯,72,2023/2/28,附录：,浇口套,73,2023/2/28,定模座板,74,2023/2/28,定模板,