注塑模課程設計說明書題目：圓筒形件塑料模具設計學號：姓名：班級：專業：學院：日期：模具的結構形式1.1塑件的成型工藝分析1.1.1塑件的結構工藝性分析該塑件是一圓筒形零件，如圖1-1所示。塑件的壁厚均勻，厚度為2mm，為旋轉體結構，結構相對簡單，而且塑件的質量相對較小，生產批量為30萬件，材料選用ABS，密度為1.05g/cm3，材料收縮率設為1.006，該種塑料流動性中等。查GB/T14486-2008，得該種塑料制件精度等級一般為MT3級,未標注公差尺寸為MT5級。二維圖1-1塑件圖1.1.2成型材料性能分析ABS化學名稱丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。ABS塑料在樹脂連續相中分布著橡膠相。丙烯腈使ABS塑料具有高的強度、良好的耐蝕性和耐熱性；丁二烯使其具有高的韌性和低溫彈性；苯乙烯使其具有良好的成型工藝性、著色性和剛性。ABS塑料無毒、無味、吸水率低，但遇水會燃燒，其制品可著成各種顏色，并具有90%的高光澤度。ABS塑料具有良好的綜合力學性能，即優良的力學性能、電絕緣性、化學穩定性、成型工藝性。一重要特點是可表面電鍍、噴漆、印刷、真空電鍍和繪畫。目前ABS塑料除了用于制造多種機械零件外，在家用電器中得到非常廣泛的應用。下表1.1所示為ABS塑料的一些特性。表1.1ABS塑料特性注射成型機類型螺桿式密度（g/cm3）1.02-1.16計算收縮率（%）0.3-0.8螺桿轉速（r/min）30預熱溫度（℃）80-85預熱時間（h）2-3料筒溫度（℃）后段150-170成型時間（s）注射時間20-90中段165-180高壓時間0-5前段180-200冷卻時間20-120噴嘴溫度（℃）170-180成型總周期（s）50-220模具溫度（℃）50-80使用溫度（℃）小于70比體積（cm3/g）0.86-0.98熔點（℃）130-160抗拉屈服強度（Mpa）50拉伸彈性模量（Mpa）18001.2分型面位置的確定對塑件進行分析，分型面選在塑件斷面輪廓最大的位置，如圖1-2所示，以便順利脫模。圖1-2分型面1.3型腔數目的確定該塑件精度要求不高，并且結構簡單，又是中等批量生產，沒有側向分型機構，而且因為塑件的外形是圓形的，各方向尺寸一致，又考慮到模具制造費用及模具尺寸，初定為一模四腔。1.4模具結構形式的確定本模具采用一模四腔的模具形式。該塑件尺寸較小，最大處也只有Φ40mm，且形狀簡單，型腔加工容易實現，可以采用整體式結構，澆口采用側澆口，塑件采用推桿推出。定模不需要設置分型面，動模部分需要一塊型芯固定板和支承板，因此可確定模具形式采用標準A2形模架，該模具為單分型面模具。1.5模具脫模斜度的確定查ABS塑料的模具脫模斜度，得凹模斜度35′-1°30′，取1°；凸模斜度30′-40′，取40′。2注塑機型號的選定2.1注射量的計算通過UG建模分析，單個塑件的體積V1=6030.3334mm3，=6.03cm3，取ABS塑料密度為1.06g/cm3,則塑件的質量m1=6.03×1.06g=6.39g。根據經驗可按照塑件質量的80%來估算，分析采用一模四腔，則注射量為注射量應為注射機注射能力的70%不會造成超載和浪費，所以注射量為2.2鎖模力的計算流道凝料在分型面上的投影面積A2，目前未知，根據分析，A2是每個塑件在分型面上的投影面積A1的0.2-0.5倍，取0.5，則，鎖模力2.3選擇注塑機根據每一生產周期的注射量和鎖模力的計算，可選用SZ-100/60臥式注塑機，主要技術參數r如表2.1所示：表2.1注塑機主要技術參數理論注塑容量/cm3100鎖模力/KN600螺桿直徑/mm35拉桿間距/mm320×320注塑壓力/MP150移模行程/mm300注塑速率/（g/s）85最大模厚/mm300塑化能力/（g/s）40最小模厚/mm170螺桿轉速/（r/min）0-200定位孔直徑/mm125噴嘴球半徑/mm10噴嘴孔直徑/mm4鎖模方式曲肘注射時間1.873澆注系統的設計3.1主流道的設計3.1.1主流道尺寸根據所選注射機，小端尺寸為主流道球面半徑為球面配合高度h=3-5mm，取h=3mm3.1.2主流道凝料體積3.2分流道的設計由于模具采用一模四腔的形式，并且塑件結構簡單。因此，采用最常用的十字形分流道形式，塑料熔體充模的溫降較大，故在其延伸端開較小的冷料穴。只設在動模一側，查常用分流道系列尺寸，圓形分流道直徑d=6mm，分流道長度一般取主流道大端直徑的1-2.5倍，取13.5mm，如圖3-1所示。3.3澆口的設計對中小型塑件，側澆口的典型尺寸為深度0.5-2mm，寬1.5-5mm，澆口臺階0.5-2mm。考慮該零件的使用場合及外觀要求，本模具采用矩形截面澆口，澆口寬度b=2mm，長度l=2mm，深度h=1.5mm，如圖3-1所示。圖3-1分流道及澆口示意圖3.4定位環及澆口套3.4.1定位圈結構根據注塑機定模扳中心孔尺寸，查GB/T4170-2006，選取定位圈直徑為Φ100mm，由于該模具主流道較長，定位圈和襯套設計成分體式，其定位圈結構如圖3-2所示。圖3-2定位圈3.4.2澆口套結構主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，因而主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套。本模具采用45鋼，局部熱處理硬度為38-45HRC，如圖3-3所示。圖3-3澆口套結構3.5冷料穴本模具采用Z形冷料穴，其公稱直徑與主流道直徑相同，本模具冷料穴直徑取為8mm，深度大約為直徑的3/4倍，深度為5mm，如圖3-4所示。圖3-4冷料穴4成型零件的設計4.1成型零件的機構設計（1）模具的凹模采用整體式凹模。整體式凹模是直接加工在型腔板上的有較高的強度和剛度，使用中不易發生變形。（2）模具的凸模用來成型塑件整體的內部形狀，小型芯用來成型塑件的局部孔或槽。該塑件壁厚較薄，中心孔較小，所以采用整體式。4.2成型零件工作尺寸的計算4.2.1材料收縮率ABS塑料的收縮率為0.3%-0.8%,則的ABS塑料的平均收縮率為4.2.2成型零件工作尺寸的計算該塑件尺寸較小，精度為MT3級，精度較高，，塑件的型腔和型芯的徑向和軸向尺寸，如表4.1所示。成型零部件工作尺寸和制品尺寸的標注形式，如圖4-1所示。表4.1型腔和型芯的徑向和軸向尺寸徑向尺寸型腔的徑向尺寸型芯的徑向尺寸軸向尺寸型腔的軸向尺寸18型芯的軸向尺寸162其中，x—修正系數，由于塑件精度為MT3，且塑件尺寸小，故取x=0.75;δZ—制造公差，由于塑件精度為MT3，且塑件尺寸小，故取圖4-1成型零部件工作尺寸和制品尺寸的標注形式5型腔壁厚的計算型腔采用整體式，材料為P20（鉻鎳合金鋼3Cr2Mo），材料的許用應力為137.2-156.8MPa。本模具采用整體式型腔。5.1型腔側壁厚（1）按剛度條件：式中，p-型腔內單位平均圧力，材料為ABS,取p=30MPa；h-型腔深度；E-型腔材料的彈性模量（MPa），取E=2.2GPa；-型腔的許用變形量，（2)按強度條件：式中：r-圓柱型腔半徑；p-型腔內單位平均圧力，材料為ABS,取p=30MPa；-材料的許用應力，材料選為P20，許用應力為137.2-156.8,取156.8MPa。綜上所示型腔側壁厚度取30mm。5.2型腔底板厚（1）按剛度條件：式中：r-圓柱型腔半徑；p-型腔內單位平均圧力；E-型腔材料的彈性模量（MPa），取E=2.2GPa；-型腔的許用變形量，（2）按強度計算：式中：r-圓柱型腔半徑；p-型腔內單位平均圧力；-材料的許用應力，取156.8MPa。綜上所述型腔底板厚度取25mm。每個塑件模仁尺寸為100×100×65mm，相鄰兩塑件之間間距為30mm。6模架的確定根據模具型腔一模四腔的布局、澆注系統的結構和圓筒形型腔側壁厚度等各方面，查GB/T12556-90，確定模架為A2的形式，基本尺寸為B×L=250×250mm。6.1各模板尺寸的確定定模座板，根據設計手冊選用模板尺寸為300×250×25mm；澆口套，根據設計手冊選用的標準為φ20×58mm；定位圈，根據設計手冊選用的標準為φ100×15mm；定模板，根據設計手冊選用選用尺寸為250×250×60mm；動模板，根據設計手冊選用尺寸為250×250×70mm；支承板，根據設計手冊選用尺寸為250×250×35mm；墊塊，根據設計手冊選用墊塊高度為80mm，尺寸為48×250×70mm；動模座板，根據設計手冊選用尺寸為250×250×20mm；推桿固定板，根據設計手冊選用尺寸為150×250×15mm；推板，根據設計手冊選用尺寸為150×250×25mm。綜上所述，選用模架外形尺寸為：250×250×281.7導向與導向機構的設計本模具采用導柱導向設計，由導柱與導套的間隙配合組成，并呈滑動運動。7.1導柱國家標準規定了帶頭導柱和有肩導柱兩種結構形式的導柱，本模具采用有肩導柱，查GB/T4169.5-2006，且根據所選模架，選直徑為25mm的導柱,材料選為低碳鋼（20鋼），滲碳處理硬度56-60HRC。7.2導套選用與導柱配合的導套，本模具選用帶頭導套，查GB/T4169.5-2006，材料選為20鋼，滲碳處理硬度56-60HRC,但其硬度最好比導柱低5HRC。8脫模推出機構的設計8.1脫模力的計算該塑件t/D=0.11≥0.05，屬于厚壁塑件。圓環形塑件斷面的脫模力式中，r是型芯的平均半徑；；S是塑料平均成型收縮率為0.55%；，；；E為塑料的彈性模量，取2200MPa；是模具型芯的脫模斜度,取40′；f是塑件與型芯之間的靜摩擦因數，取0.2；l是塑件對型芯的包容長度，取16mm；是塑料的泊松比，取0.35；A是盲孔塑件型芯在脫模方向上的投影面積，通孔塑件的A=0。8.2推出方式的確定本模具采用推桿推出，材料選擇為T8A,設置直徑為6mm的圓推桿4根。推出面積推桿推出應力查表取ABS塑料的許用應力所以，強度校核合格，采用推桿推出的方式。查，GB/T4169.91-84，得推桿φ4×160.9排氣系統的設計該套模具屬于中小型模具，排氣量較少，而且塑件由于采用重疊式澆口進料熔體經塑件下方的臺階向上充滿型腔，每個型芯上有四根推桿，利用配合間隙就能達到排氣效果。因此本套模具不單獨設計排氣槽。10冷卻系統的設計對于多數的塑料來說，要求的模具溫度不高時，模具設置冷卻系統即可。該套模具采用最簡單的流道式冷卻水道，即通過在模具上直接打孔，并通過冷卻水進行冷卻。10.1冷卻水的體積流量塑料熔體具有的熱量通過輻射、對流約有5%擴散到空氣中，而95%由模具傳導，假設熔體帶入的熱量全部由模具傳導，則有式中：w-單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料質量（kg/min）；Q1-單位質量的塑料熔體在凝固時所放出的熱量（kJ/kg）；-冷卻水的密度（kg/m3）；c1-冷卻水的比熱容[kJ/(kg.℃)]；θ1-冷卻水出口溫度（℃）；θ2-冷卻水入口溫度（℃）10.2冷卻水道直徑根據冷卻水的體積流量，可查得冷卻水道直徑d=8mm。10.3冷卻水在圓管中的平均流速由于1.78m/s>1.66m/s，達到湍流狀態，所以直徑為8mm合理。10.4冷卻水道孔數為了加快冷卻，冷卻均勻，該模具采用4個冷卻水道。冷卻水道示意圖如下圖10-1所示。圖10-1冷卻水道11注射機校核11.1注射壓力的校核本次塑件的材料為ABS,ABS塑料的注射壓力約70-100MPa，選用的注射機最大注射壓力為180MPa，符合要求。11.2鎖模力的校核鎖模力是注射機鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注塑機的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產生的脹模力。按上述計算，可得該模具的脹模力為244.92KN，所選注塑機的鎖模力為600KN,大于244.92KN，符合要求。11.3模具閉合高度的校核由于SZ-100/60塑料臥式注塑機所允許的模具最小厚度為Hmin=170mm；模具最大厚度為Hma