模具设计项目说明书.doc

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1、模具设计项目说明书王东湖南涉外经济学院机械工程学部塑料成型模具课程设计任务书 学部 专业题目 任务起止日期： 年 月 日至 年 月 日止学生姓名： 班级： 指导老师： 日期： 系主任： 日期： 审查学部主任： 日期： 批准 目 录一、设计题目3二、设计过程3（一）、塑件的分析及塑料的成型工艺性能3（二）、塑件的质量与体积计算4（三）、型腔数目的确定5（四）、注射机的选择5（五）、成型部分的尺寸设计 6（六）、零件的加工工艺7（七）、模具加工工艺流程9（八）、浇注系统的设计10（九）、冷却系统的设计10（十）、脱模机构的设计11（十一）、模架的选择12（十二）、压力机的校核13（十三）ABSS的

2、成型条件13（十四）、参考文献14设计体会15 模具零件设计一、塑件成型工艺性分析1塑件分析（1）外形尺寸 1mm，塑件外形尺寸不大，塑料流程不太长，其材料为塑性塑料，流动性较好，适合于注射成型。（2）精度等级 根据文献1P28初选MT3。（3）脱模斜度PE的成型性能良好，成型收缩率大，参考1表2-10选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 。(1)使用性能 比重小，强度、刚度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用，具有优良的耐腐性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，表面硬度和耐热性较好，但成型收缩率大，低温易变脆，不耐磨，易老化。注射压力为（）（2）成型性能1）结晶料，吸湿性小，可能发生

3、溶体破裂，长期与金属接触易分解2）流动性较好，但收缩范围和收缩值大，易发生缩孔、凹痕3冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢。4)模温在50度下时塑件不光泽，易产生熔接不良和流痕。90度以上又翘曲和变形5）料温160-220，模温80-90度 （3）pp的主要性能指标 其性能指标见表1-1 表1-1pp的性能指标密度/0.900.91-屈服强度/MPa37比体积/1.101.11拉伸强度/MPa38吸水率（%）0.010.83拉伸弹性模具/MPa熔点/170176抗弯强度/MPa67.5计算收缩率（%）1.02.5抗压强度/MPa53比热容/1470弯曲弹性模量/MPa3pp的注射成型过程及

4、工艺参数。1）.注射成型过程（1）成型前的准备。对pp的色泽、粒度和均匀度等进行检验，pp成型前须进行干燥，处理温度80，干燥时间为1h。（2）注射过程。塑料在注塑机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2）注射工艺参数（1）注塑机：螺杆式，螺杆转速为48r/min(2)料筒温度：前段200-220 中段180-200 后段160-180（3）模具温度：8090 （4）注射压力：70100Mpa（5）喷嘴温度（）230290.（6）成型时间：43s（注射时间取20，冷却时间20，辅助时间3。二、拟定模具的结构形式和初

5、选注射机通过对塑件的结构形式分析，分型面应选在截面积最大且利于开模取出塑件的平面上，其位置如图1示(1)型腔的数量的确定 由于该塑件的尺寸精度要求不高，该塑件在用的等级一般在23级，塑件尺寸较小，考虑模具成本经济性所以采用一模多腔的结构形式，初定为一模两腔结构形式。（2）型腔的排列形式的确定 如图2示（3）模具结构形式的初步确定 由以上分析可知，且根据塑件的结构形状，推出机构初选为推杆推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式的x形式，浇口采用侧浇口，且在分型面上。因此定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定、。由上综合分析可确定采用大水口的分型面注塑模。1）注射量的计

6、算通过Pro/E分析的塑件的质量属性有：塑件体积：塑件 V= 塑件质量：塑件=g且=2）浇注系统凝料体积的初步估算 V总 =2V= 3)选择注射机根据以上计算V总 = ，参考文献1式(4-18)V公= V总/=。所以初步选择公称注射量为30的XS-Z-30型。参考文献2表13-14)注射机的相关参数的校核(1)注射压力校核。查参考文献1P74表4-1中等壁厚可知，ABS所需注射压力为100130Mpa，所以取P0=100Mpa,该注射机的公称注射压力P公=119 Mpa，注射压力安全系数k1=,取k1=则：k1 P0=130 MpaP公=119 Mpa。所以改选注射机SZ-160/100卧式注

7、射机 且P公=150Mpa(2)锁模力校核塑件在分型面上的投影面积A=1300浇注系统在分型面上的投影面积A浇=1300=260塑件和浇注系统在分型面上的投影总面积A总=n(A浇+ A塑)= 3120模具型腔内的胀型力F=A总P模=KNP模=（20%40%）P公参考文献1P74表4-2取P模=35KN取锁模力安全系数K2= 且K2F=F锁=900KN 表2 注射机SZ-160/100主要技术参数理论注射量/cm 160移模行程/ 325螺杆柱塞直径/ 40最大模具厚度/ 300注射压力/MPa 150最小模具厚度/ 200注射速率/g 105锁模形式 双曲肘塑化能力/ g 45模具定位孔直径/

8、 125螺杆转速/ 0-200喷嘴球半径/ 12锁模力/kN 1000喷嘴口半径/ 3拉杆内间距 三、浇注系统的设计1)主流道的尺寸(1)主流道的长度 一般由模具结构确定，本模具采用侧浇口，本次设计初取85mm。(2)主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（1）mm= 由表2可知喷嘴尺寸，下同(3)主流道大端直径 D=d+Ltan() 7mm(4)主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+(12)mm=14mm (5)球面的配合高度 h=mm，取h=5mm2)主流道凝料体积V主=L（R+r+rR）/3=3)主流道当量半径Rn=(4)/2=4）主流道浇口套形式。主流道为标准件可选购。主流道小端入口

9、处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常任然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC。定位圈的结构由总装图来确定。1)分流道的分布形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。2)分流道长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，故取小些。单边分流道长度取35mm,如图2所示。3)分流道的当量直径流过一级分流道塑

10、料的质量m=V塑=200g，根据文献1式（4-16），分流道的当量直径为mm4）分流道的截面形状本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。5）分流道截面尺寸设梯形的下底宽为Xmm，底面圆角的半径R=1mm，其高度H=，该梯形的截面积满足为：= 分2D/4 所以x= ，所以去上底为3mm，下底为2mm，梯形斜度=8 如下图6）凝料体积（1）分流道的长度为L分=35mm（2）分流道的截面积 A分= (3)凝料体积 V分=L分A分=35=7)校核剪切速率（1）确定注射时间书1表4-8，取t=（2）计算单边分流道的体积流量：q分=（V分+V塑）/t=（3）由书1式4-2

11、0可得剪切速率分=（R分）=10/s最佳剪切速率为510510，所以剪切速率合格。8）分流道的表面粗糙度和拔模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般为Ra ，此处取Ra=。另外，其脱模斜度一般在510这里取脱模斜度为8。3、 浇口的设计 该塑件可以有裂纹和变形缺陷，表面质量要求不高，采用一模两腔注射，为了便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。浇口大致设在曲面中心处。1）侧浇口的尺寸的确定壁厚t=1mm 塑料成型系数n= 侧浇口的深度 h=nt=侧浇口的宽度=1mm A是凹模的内表面（约为塑件的外表面积

12、）这里是根据书2算的型腔一侧的表面积。侧浇口的长度 根据书1表4-10，这里取=1mm。2） 校核浇口的剪切速率（1）计算浇口的当量半径。由面积相等可得，由此矩形浇口的当量半径= (2)校核浇口的剪切速率确定注射时间：由书1表4-8，可取t=；计算浇口的体积流量：计算浇口的剪切速率：书1由式（4-20）可得： 该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积太小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。（1） 计算主流道的体积流量 （2） 计算主流道的剪切速率

13、主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率510510s之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。四，成型零件的结构设计及计算1，成型零件的结构设计凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。本设计采用整体嵌入式凹模。凸模的结构设计 凸模是成型制品的内表面的成型零件。本设计采用整体嵌入式凸模。2，成型零件钢材的选用根据对成型零件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑他的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，由于凸模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20钢，进行渗氮处理。3. 成型零件的工作尺寸的计算采用参考文献2式（2-26）

14、式（2-30）相应公式的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照设计任务书中给定的精度等级计算，一般的为MT3，其它为MT5。 凹模长度方向尺寸的计算 塑件长度方向最大尺寸为65mm，塑件外部长度方向尺寸的制造公差查参考文献1表2-4得 式中，SCP是塑件的平均收缩率，查参考文献2%，所以其平均收缩率SCP=(+)/2=，是系数，查参考文献2表2-10可知=，为塑件上尺寸的公差（下同）；z是塑件尺寸制造公差，对于中小型塑件取Z=/6(下同)。 凹模深度尺寸的计算 塑件高度方向的最大尺寸，相应的=0.20mm，= H=2mm,相应的=，此类是B类尺寸。 =mm 型芯径向尺寸的计算 定模型芯径

15、向尺寸：其尺寸有8，其中8有两个！其分别为= mm动模型芯内孔尺寸计算 塑件内部径向尺：动模的型芯尺寸6的正六边形的通孔，2和1的通孔和8沉孔，其中=、=、且=mmmm 型芯高度：通孔2和6的高度是10mm，而1有17mm或者说是20mm；定模上的4和8是下沉3也就是高度为3mm，正六边形的外圆8高度为8mm；动模的4和8的高度为3mm，所以有=，=，=。=mm=mm=mm=mmV型芯上的孔中心间间距的计算根据outcad的图可以大致可知24mm、=15mm，可直接得出21的Cs=11mm和6的六方Cs=28mm，则= mm=mm 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 在注射成型过程中，型腔主要承

16、受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，将导致型腔塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料的间隙。因此，必须对型腔进行强度和刚度的计算。本模具采用凹模结构，且凹模类似于矩形凹模，故凹模的力学计算按组合式矩形凹模来计算。模具属于中小型模具，故按照强度条件来设计，然后按刚度条件来校核。凹模侧壁厚度强度计算见参考文献1表4-19公式计算按整体式凹模侧壁厚度以强度为计算对象 因 mm 式中 h为型腔深度，h=10mm，以塑件在型腔最大深度来计算； P为型腔压力

17、，P取35MPa； p为模具材料的许用应力，此型腔采用预硬化钢P20，p=300MPa。凹模侧壁厚度刚度校核 mm 式中 1= 因b/ E是模具钢的弹性模量，对预硬化钢E=105MPa ，=所以 根据经验公式计算型腔侧壁厚度S=+17=44+17= 为了能满足好结构的布局，在此取S=20mm，所以本模具能满足强度和刚度要求。凹模底部厚度强度计算 mm凹模底部厚度刚度校核 mm 为满足底部刚度和强度要求，在此取T为15mm由于型腔采用H型直线对称结构布置，型腔之间的壁厚S1=40mm，根据型腔的布置，初步估算模板平面尺寸选用200mm350mm。五、脱模推出机构的设计 推出方式的确定 本塑件采用

18、推杆的推出形式， 脱模力的计算 主型芯脱模力因为，所以此处视为薄壁塑件 根据参考文献1 式（4-25）有 =N式中未知的都是查书1的表4-24，其中F是脱模力（N)；E是塑件的弹性模量(MP)，103MPa；S是塑件成型的平均收缩率；t是塑件的壁厚，L是被包型芯的长度；是在脱模温度下塑料的泊松比，；是脱模斜度为1；f是塑件与钢材的摩擦因数，r是型芯的平均半径；a是矩形型芯短边长度；b是矩形型芯长边长度；A是塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件底部有通孔时，A项视为零。 其中小型芯脱模力R=1mm、L=10mm、=r/t=1mm、则K=；R=、L=17mm、；R=4mm、L=3mm、=

19、4mm。K=；K= 因为所有=根据文献1计算:A=；=式中为ABS在脱模温度下的许用接触应力，见参考文献2表2-12，取min=因此，本模具推杆的推出面积可以满足要求，塑件不会产生顶白现象。六、模架的确定 根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为160mm220mm，型腔所占平面尺寸为160mm180mm，利用参考文献2经验公式（7-1）进行计算，即：W3=W+10=160+10=170mm，查参考文献2表7-4得W=230mm。考虑到导柱、导套、水路的布置因素，根据参考文献2表7-1确定选用A1型模架，查表7-4的WL=250mm350mm及各板的厚度尺寸。A

20、板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度为20mm，凹模深度为5mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，还得留出足够距离，故A板厚度取40mm。B板尺寸B板是型芯固定板，按照模架标准板厚度取32mm。C板尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=15+20+16+510=5671mm，初选C80mm。经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记为：A2525403280GB/T125552006。其它尺寸按标准标注，如图所示。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模具平面尺寸 250mm350mm260mm360mm，校核合格；模具高度尺寸 212mm 200mm212mm300

21、mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格；模具的开模行程 S=H1+H2+(510)mm=15+70+（510）=8590mm300mm，校核合格。7、 排气槽的设计 该塑件由于采用侧浇口进料，熔体从分型面处向上、下两边运动并最后充满型腔。顶部沿分型面的间隙向外排出。同时，底面的气体会沿着推杆的配合间隙，分型面和型芯之间的间隙外排出。8、 冷却系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。 ABS属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别为200和5080。所以

22、，模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。2. 冷却系统的简单计算（1） 单位时间内注入模具中的塑件熔体的总质量W 塑料制品的体积 V=V主+V分+nV塑=+4=塑件制品的质量 m=V=塑件壁厚为1mm，可查文献1表4-34得，由注射机的参数可得，脱模时间取，则注射周期：=。由此得每小时注射次数：N=（3600/）次=单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=。（2） 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Q，查文献1表4-35直接可知ABS的单位热流量Q的值的范围在（310400）kJ/kg之间，故取Q=370kJ/kg。（3） 计算冷却水的体积流量qv 设冷却水道入水口的水

23、温为=24，出水口的水温为=25，取水的密度=1000kg/m，水的比热容=（kg）。则根据公式可得： （4） 确定冷却水路的直径d 当qv=/min时，查文献1表4-30可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=。（5） 冷却水在管内的流速 =4q/60d=（6） 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h ，查文献1可得f=，则有:（7） 计算冷却水通道的导热总面积A （8） 计算模具所需冷却水管的总长度L （9） 冷却水路的根数x 设每条水路的长度为,则冷却水路的根数为 根 由上述计算可以看出，两条冷却水道对于模具来说显然不一定够，因此应根据具体情况加以修改。为了提高生产效率，凹模

24、和型芯都应得到充分的冷却。8、 总装配图和零件图的绘制 经过上述一系列计算和绘图，把设计结果用总装图来表示模具的结构，如图所示九、 参考文献：文献1 塑料成型工艺及模具设计 湖南大学 叶久新 王群主编 文献2 塑料模具设计指导（第二版） 伍先明 张蓉 杨军 周志冰编著 设计体会本设计是对大学三年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的必经工程，也是一个重要的实践性教学环节。本次设计，不仅培养了我们正确的设计思想；同时也让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识的能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及手册，不仅认真探讨了模具设计领域内的各种问题，

25、而且对塑料零件的性能等问题进行了研究。因此，本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的的理解和认识，而且也拓宽了自己的知识面。此外，本次设计在绘图过程中，使用了AUTOCAD、PRO-E、等二维和三维绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图的能力。在本次毕业设计中，徐友良等老师给了我们耐心的指导，并在设计中及时给我们解答疑难，让我在本次毕业设计中知识我能力得到了一个质的飞跃，使我们对以前所学的理论知识有了更深的理解与运用，这对我的将来都会产生深远的影响。并且，在设计过程中还得到了其他老师和各组同学的热忱帮助，在此表示感谢！由于本人知识有限，实际经验不足，因此设计中难免还存在或多或少的不足之处，敬请各位老师批评指正，本人将不胜感激！