塑料模具课程设计说明书设计题目塑料壳体模具机械工程学院材料成型及控制工程专业班级081班学号20084610121设计人XX指导老师XXXX 职称教授完成日期2011 年12月8 日目录一.塑件成型工艺性分析 (2)二.分型面位置的确定 (2)三.确定型腔数量和排列方式 (2)四.模具结构形式的确定 (3)五.注射机型号的选定 (3)五.浇注系统的设计 (5)七.成型零件的结构设计和计算 (12)八.合模导向机构的设计 (16)九.脱模推出机构的设计 (19)十.湿度调节系统设计 (21)塑料壳体模具设计一.塑件成型工艺性分析该塑料件是一壳体,塑件壁属厚壁塑件,生产批量大,材料选PS,考虑到主流道应尽可能短,一般小于60mm,过长则会影响熔体的顺利充型,因此采用下例数据:材料 A B C D E F G H I JPS 60 80 25 4 3 45 20 74 12 35二.分型面位置的确定根据塑件结构形式分型面应选在I上如下图:三.确定型腔数量和排列方式1.该塑件精度要求不高,批量大,可以采用一模多腔,考虑到模具的制造费用和设备的运转费用,定为一模四腔。
2.型腔排列形式的确定如下图:四.模具结构形式的确定从上面的分析中可知本模具采用一模四腔,双列直排,推件板推出,流道采用平衡式,浇口采用侧浇口,动模部分需要一块型芯,固定板,支撑板.五.注射机型号的选定1.通过Pro/E建模分析,塑件为m1=26.5g,v1=m1/∂, ∂=1.05V1=25.2cm3,流道凝料的质量m2=0.6m1m=1.6nm1=2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需的锁模力.流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A2,A2可用0.35nA1来进行估算,所以A=nA1+A2=1.35A1n=1.35×4×A1=25920mm2式中A1=80×60=4800mm2查表2-2<塑料模具设计指导>取P型=25MpaFm=AP型=25920×25=648000N3.选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值可选用SZ-250/1250理论注射量/cm3_270__ 锁模力/ KN 1250__螺杆直径/mm _45___ 拉杆内间距/mm_415×415 注射压力/ MPa 160____ 移模行程/mm_360__注射速率/g/s_110____ 最大模厚/mm________ 塑化能力/_18.9 最小模厚/mm150螺杆转速/10~200_ 定位孔直径/mm160喷嘴半径/mm15 锁模方式/双曲肘4.注射机有关参数的校核n≤(KMt/3600-m2)/m1=[(0.8×10.5×30/3600)-m2]/m2=(0.8*18.9*3600*30/3600-0.6*4*26.5)/26.5 =14.7≥4型腔数校核合格.式中,K—注射机最大注射量的利用系数一般取0.8m--注射机的额定塑化量(10.5g/s)t—成型周期取30s1)注射压力的校核P e≥k′P0=1.3×150=195MpaK′--注射压力的安全系数,一般取K′=1.25-1.4P0---取130Mpa,中等壁厚件2)锁模力校核F≥KAP型=1.2×648=777.6KN.而F=1250 KNK0—锁模力安全系数,一般取K0=1.1--1.2其他安装尺寸的校核要待模架的选定,结构尺寸确定后才可进行.六. 浇注系统的设计1. 主流道设计1)主流道尺寸设计根据所选注射机,则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸+(0.5—1)=3.5+0.5=42) 主流道球面半径为SR=喷嘴球面半径+(1—2)=15+(1—2)=16mm3) 球面配合高度 h=3mm—5mm,取h=3mm4) 主流道长度,尽量小于60,由标准模架结合该模具的结构,取L=25+20=45mm5) 主流道大端直径 D=d+2Ltanа=6.54mm(半锥角а为1°--2°,取а= 2°)取D=6.5mm.6) 浇口套总长 L0=25+20+h+2=502. 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件,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,以便常用碳素工具钢如T8A,T10A等,热处理硬度为50HRC-55HRC.如图示由于该模具主流道较长,定位圈和衬套设计成分体式较宜,其定位圈结构尺寸如下图3.主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图4.冷料穴的设计1)主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出,所以冷料穴直径稍大于主流道大端直径.采用Z形头冷料穴,很容易将主流道凝料拉离定模,如图所示1；定模座板 2；冷料穴 3；动模板 4；推杆主流道凝料体积Q主= πh/12(D2+Dd+d2)=40π/12(6.52+6.5×3.5+3.52)=809mm2=0.8cm3主流道剪切速率校核由经验公式 v=3.3q v/πRq v=q主+q分+q塑件=0.8+4×25.28+0.58=102.5cm2Rn=[（3.5+6.5）/2]/2=0.25cm主流道剪切速率偏小主要是注射量小，喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。
5．分流道设计①．分流道布置形式分流道布置有多种形式，但是需要循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模具版面尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。
应采用平衡式分流道。
如图：②．分流道长度第一级分流道 L1=50mm第二级分流道 L2=15mm③．分流道的形式.截面尺寸以及凝料体积为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。
工程设计中常用梯形截面，加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失.流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸，即 B=0.2654式中，B---梯形大底边的宽度m---塑件的质量（g），为26.5g根据《塑料模具设计手册》表4-9，取B=4H=2/3B=2.67mm 取H=3mm从理论上L2,L3分流道可以L1截面小1/10,但为了刀具的统一和加工方便,在分型面上的分流道采用一样的截面.④．分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63µm--1.6µm，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔体表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。
此处Ra=0.8µm。
⑤．凝料体积分流道长度L=（50+8×2+1×2）×2=136mm分流道截面积 A=[（3+4）/2]×3=10.5mm2凝料体积 q分=136×10.5=1428mm3=1.428cm3⑥．分流道剪切速率校核采用经验公式r =3.3q/πR 3=3.3×101.12/(3.14×0.253)=6801式中q=ν1/t=4×25.28=101.126．浇口的设计浇口截面积通常为分流道截面积的0.07倍—0.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm—2mm。
浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐渐修正。
⑴．浇口类型及位置确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，设置侧浇口比较合适。
侧浇口开设在垂直分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能很方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又被称为标准浇口。
这类浇口加工容易，修正方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。
⑵．浇口结构尺寸的经验公式侧浇口深度和宽度经验计算：经验公式为 h=nt=1mm w=2.3式中，h—-侧浇口深度（mm）；W---浇口宽度（mm）；A---塑件外表面积；t---塑件厚度（约为3mm ）n---塑料系数，查表得 n=0.67．浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注是平衡的。
8．浇注系统凝料体积计算⑴．主流道与主流道冷料井凝料体积V主=v锥×v冷=πh/12（D2+Dd+d2）+π/4（D2h′）=15919.8mm3 9．普通浇注系统截面尺的计算与校核⑴．确定适当的剪切速率r根据经验浇注系统各段的r取以下值，所成型塑件质量较好。
①．主流道r s=5×102s-1—5×103s-1②．分流道ґR=5×102s-1③．点浇口r G=105s-1④．其他浇口r G=5×103s-1—5×104s-1⑵．确定体积流率q1）. 主流道体积流率q s因塑件小，即使是一模四腔的模具结构，所需注射塑料熔体的体积也还是比较小的，而主流道尺寸并不小，因此主流道体积流率并不大，取r s=1×103s-1代入得q s=π/4R3ґ=π/4×103×0.33=21.9cm3/s2）. 浇口体积流率q G侧（矩形）浇口用适当的剪切速率r G=1×104s-1代入得q G=Wh2ґ/6=2.3×0.12×104/6=38cm3/s⑶. 注射时间（充模时间）的计算1）.模具充模时间t s=v s/q s=25.28/21.9=1.15s式中 q s-----主流道体积流率；t s----注射时间，s；V s----模具成型时所需塑料熔体的体积，cm32）. 单个型腔充模时间t G=V G/q G=25.25/38=0.66s3）. 注射时间根据经验公式[5]求得注射时间t=t s/3+2t G/3=0.82s4．校核各处剪切速率1）.浇口剪切速率r G=6V3/Wh2=6×25.25/2.3×0.12=6.59×103s-12）.分流道剪切速率由经验公式ґ=3.3q/πR3=3.3×101.12/3.14×0.253=6.8×103s-1七.成型零件的结构设计和计算塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。
1.模部分的型芯为了便于加工设置一个定模型芯，它的配合可以采用过盈配合。
2.成型零件钢材的选用零件是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应该良好，因此构成型腔的嵌入式凹模钢材选用SMI3.成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸公差按SJ1372—78标准中的6级精度选取1）.型腔径向尺寸Lm1=[(1+s)Ls1-x△]+δ20=[(1+s)80-0.58×0.70]+0.120=80.28+0.120Lm2=[(1+s)Ls2- x△]+δ20=[1.0035×60-0.58×0.7]+0.120=59.79+0.120式中，S——塑件平均收缩率S=（0.006+0.008）=0.0035X——修正系数（取0.58）Δ——塑件公差值（查塑件公差表取0.70）δ2——制造公差，（取Δ/5）参考《塑料模具设计手册》P49 型腔深度尺寸Hm=[（1+s）h-xΔ]0+δ=24.7+0.120式中，h——塑件厚度最大尺寸（取25）x——修正系数（取0.56）Δ——塑件公差值（取0.40）参考《塑料模具设计手册》P47型芯高度尺寸hm=[（1+s）H+xΔ]0-δ2=3.130-0.04式中，h——塑件厚度最小尺寸（取3）X——修正系数（取0.58）Δ——塑件公差值（查塑件公差表取0.20）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，尤其对大型模具。