课程设计注射模具设计.docx

课程设计注射模具设计.docx

《课程设计注射模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计注射模具设计.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

课程设计注射模具设计

注塑模具设计

摘要

本设计主要是圆环的注射模具设计。

通过对塑件进行工艺的分析及其结构的分析，从产吕结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构，顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。

介绍了圆环注塑模具的结构组成及工作原理。

该模具一模两腔，采用潜伏式浇注系统，结构合理，运行可靠。

通过模具设计表明该模具能达到圆环的质量和加工工艺要求。

关键词：

圆环，注塑模具，注射机，潜伏式

前言

     随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。

在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：

“模具就是黄金”。

可见模具工业在国民经济中重要地位。

我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。

    近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。

注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。

   本次设计的主要任务是圆环注塑模具的设计。

也就是设计一副注塑模具来生产瓶盖塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对圆环的具体结构，通过此次设计模具的设计有了较深的认识。

同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。

一、塑件的工艺分析

1塑件图

图1.1塑件图

圆环工件如图所示。

它是一种常见的塑料工件，从工件本身来看，属特小型件，有多个梯形阶面，其浇注机构较为复杂，因此使用潜伏式浇口。

注塑模具可选择A2型的模架。

因此本次设计主要是针对以上问题进行模具设计，以解决实际生产中存在的问题。

表1.1产品设计要求

产品名称

产品材料

精度要求

生产批量

生产方式

机箱板

ABS

SJ1372-78

8级

大批量

注射成型

2塑件材料分析:

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

每种单体都具有不同特性：

丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。

从形态上看，ABS是非结晶性材料。

中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。

这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。

这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。

ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

3结构分析:

该制件总体形状为一个长方形壳体，两侧有四个小三角形的放松卡位，小三角形有加强筋，壳体内部也有三条加强筋

4塑件的尺寸精度分析:

影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。

按SJ1372—1978标准，塑料件尺寸精度分为8级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，该制件的尺寸均未标注公差，经查询资料，取等级精度为5级。

根据其查《塑料模具设计资料》表2－17，查得各个尺寸的公差分别如下：

1500+1.00、420+0.60、60-0.36、1400-1.00、1.00-0.16小三角卡位头的精度要求80+0.60

40+0..3020+0.2.010+010

5塑件的壁厚分析:

从塑件的壁厚来看,塑件竖直方向壁厚和水平方向的厚度不是很均匀，如果选择从竖直方向进浇，壁厚对塑件的成型影响不大，故选择从水平方向进浇。

6塑件的表面质量分析:

塑件在使用上只要求一般的配合精度，没有特别和表面质量要求，故比较容易实现。

由以上分析可见，该零件结构属于简单构件,结构工艺性合理,不需要对制件的结构进行修改。

塑件的尺寸精度要求不高,对应的模具零件的尺寸加工容易保证。

注射时,在工艺参数控制得较好的情况下,制件的成型要求可以得到保证。

计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。

由UG计算塑件的体积 V=15750mm3  

根据塑料模设计手册查得ABS塑料的密度ρ=1.03～1.07g/cm3，取1.03g/cm3。

故单个塑件的质量为m=V·ρ=16.51g。

二、初选注射机

1．注射机参数

注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。

立式注塑机是注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。

其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手去产品后，也可实现全自动操作。

卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设，其优点是机体较低容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。

直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。

考虑到生产成本和易于实现自动化，塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。

通过上述的分析，考虑制件的质量中等,可采用一模两件的模具结构,结合制件的外型尺寸,注射时所需压力和标准注射机等情况,初步选用注射机为:

XS-ZY-125。

XS-ZY-200注射机参数：

额定注射量：

125cm3

最大成型面积：

320cm2

柱塞直径：

2

42mm2

锁模力:

900KN

公称注射压力：

119Mpa

动定模板尺寸：

370×370（mm×mm）

柱杆空间：

260×290（mm×mm）

定位圈尺寸：

直径100mm

喷嘴圆弧半径：

12mm

喷嘴孔径：

4mm

最大开模行程：

300mm

模具最大厚度：

300mm

模具最小厚度：

200mm

定位圈尺寸

Φ100

2．ABS的注射成型过程及工艺参数

注射成型过程

1）成型前的准备对ABS的色泽、细度和均匀度等进行检验。

2）注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。

3）塑件的后处理采用调湿处理，红外线灯烘箱，热处理温度70℃，处理时间2h。

ABS的注射工艺参数：

1）注射机：

螺杆式

2）螺杆转速（r/min）：

30

3）料筒温度（）℃

150～170（后段）

165～180（中段）

180～200（前段）

4）喷嘴温度（）℃

170～180

5）模具温度（）℃

40～60

6）注射压力（MPa）：

100～130

7）成型时间（s）

注射时间

0～5

保压时间

20～90

冷却时间

20～120

成型总周期

50～220

三、注射模结构设计

1.模具型腔排列方式的确定

为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。

型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。

一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。

该塑件精度要求不高，生产批量适中，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。

采用一模两件，能够适应生产的需求，潜伏式点浇口，浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件质量。

确定模具型腔的方法有：

根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑料件精度确定和经济性确定。

本零件主要从经济性确定。

试制或小批量时，宜取单型腔或少型腔，大批量时采用多型腔。

而根据材料的尺寸及成型性能要求，本模具采用一模两腔，即一次注射成型两个塑料制件。

当所有的型腔不在同一个时间注满时，是得不到尺寸正确和无力性能良好的塑料件的。

为此，必须对浇注系统进行平衡，采用如下图所示的型腔分布，使所有的型腔在同一时刻充满。

该平衡浇注系统的特点是：

从分流道到浇口及型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件都完全相同。

两塑件的型腔做成整体嵌入式，对称分别在定模板上，如下图示：

图3.1型腔排布图

2.模具分型面的选择

塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。

在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。

分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。

因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

     该制件为外环,表面质量无特殊要求,但在使用过程中,要求经常摩擦振荡。

此外,该制件高度为10mm,且周边的截面形状为比较简单和规范的直壁。

根据分型选择的一般原则,选择如下图所示的水平分型面方式。

即可降低模具的复杂程度,减少模具加难度,又便于成型后脱模。

图3.2分型面

3、注射模浇注系统设计

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。

浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传物质、传压和传热的功能，岁塑件质量影响很大。

它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。

该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。

<1>主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。

主流道的形状为圆锥形。

以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。

根据设计手册查的得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸为：

        喷嘴前端孔径d1=4mm；喷嘴后端球面半径R1=12mm

根据模具主流道球面半径R=R1+（1～2）mm及小端直径d=d1+（0.5～1）mm，并结合浇口套的标准，

故取主流道球面半径R=15mm；小端面直径d=4mm

为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为：

1°～3°。

经换算得主流道大端直径D=8mm。

<2>分流道的设计

分流道是连接主流道到和浇口的进料通道。

在单腔膜中，常不开设分流道，而在多腔膜中，一般都设置有分流道，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低。

分流道的形状及尺寸，应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。

塑件的形状简单，溶料填充型腔比较容易。

根据型腔的排列方式可知，分流道的长度较长，为了便于加工，选用截面为半圆形的分流道，分流道取R＝5mm。

<3>浇口设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细