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1、沈阳航空航天大学课程设计说明书 第1章 拟定模具的结构形式第1章 拟定模具的结构形式1.1塑件成型工艺性分析1.1.1塑件的结构工艺性分析该塑件是一盒形零件，如图1.1所示。塑件的壁厚均匀，塑件整体厚度均为2mm。塑件为矩形结构，由于顶部开有小孔，结构较为复杂，而且塑件质量相对较小，生产批量为30万件，材料为PP，该种塑料流动性好。通过查阅资料该种塑料制件未注公差时应选用MT4级精度。从技术要求上讲，该塑件无特殊要求，故成型性能好，可以注射成型。图1.1 塑件图1.1.2成形材料性能分析材料PP为聚丙烯。流动性好，通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167。耐
2、热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。目前PP塑料适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。下面表1.1所示为该塑料的一些信息。表1.1 PP塑料特性注射成型机类型螺杆式密度（g/cm）0.9-0.91计算收缩率（%）1.0-2.5螺杆转速（r/min）48预热温度（）80-100预热时间（h）1-2料筒温度（）后段160-180成型时间（s）注射时间20-60中段180-200高压时间0-3前段200-220冷却时间20-90喷嘴温度（）无成型总周期（s）50-160模具温度（）80-90使用温度（）小于
3、70比体积（cm/g）1.01-1.11熔点（）170-176抗拉屈服强度（Mpa）37拉伸弹性模量（Mpa）1600-17001.2分型面位置的确定对塑件进行分析，由于塑件无过多圆角过渡要求，且在零件开口处无圆角过渡要求，故将分型面选在如图1.1所示零件图主视图的下表面，这种选法塑件成型简单，且能够保证较简单的模具结构。分型面应选在如图1.2所指处，箭头方向指向定模板。图1.2分型面位置1.3型腔数量的确定 该塑件精度要求不高，并且结构简单，又是中等批量生产，没有侧向分型机构，考虑到模具制造费用及模具尺寸，初定为一模两腔的模具形式，成直线排布。1.4模具结构形式的确定从上面分析可知，本模具采
4、用一模两腔的模具形式。采用推板推出，流道采用直线式，且分流道开在定模板上。浇口采用侧浇口，型腔采用整体式。定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支承板。因此可确定模具形式采用标准A4形模架。该模具为单分型面模具。1.5模具脱模斜度的确定 由由实用注塑模设计手册表2-11查得PP塑件的模具脱模斜度： 凹模斜度，取；凸模斜度，取。34沈阳航空航天大学课程设计说明书 第2章 注射机型号的选定第2章 注射机型号的选定2.1注射量的计算通过CATIA建模分析，塑件体积约为V=15.347cm，取PP塑料密度为 =0.9g/cm，则塑件质量为： m= V =15.3470.9=13.8123g
5、 （2-1）流道凝料的质量还是个未知数可按塑件质量的0.5倍来估算。从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为 m =nm1+0.5m1 （2-2） m=213.8123+0.513.8123=34.53075g注射量应为注射机注射能力的70%左右才不会造成注射机超载和浪费， m估=m/0.7=34.53075/0.7=49.33g （2-3）2.2投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口，分浇道，主浇道凝料）在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，因此可用0.5来进行计算，所以A=n+A= n+0.5 n=1.5
6、 n=1.521716.50=5149.51mm （2-4）式中，=92406105=1716.50mm2。 n代表型腔个数n=2。所以 所需锁模力 F=AP=5149.5130/1000=154.49KN （2-5）式中 Pc=kP= 0.3100=30Mpa （2-6）其中k压力损耗系数，k=0.250.5，取0.3PPP塑料的注塑压力，查塑料模设计手册表1-4知p=70100 MPa，取100MPa。2.3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，参看现代注塑模设计与制造中表2-3，可选用SZ-60/45NJ卧式注射机，主要技术参数见下表2.1：表2.1 注射机主要技术参数理论
7、注射容量/cm60锁模力/KN450螺杆直径/35拉杆内间距/310210最大注射面积cm3130顶出孔的直径/mm50注射压力/MP140移模行程/180注射速率/（g/s）110最大模厚/240塑化能力/ g/s）14最小模厚/100螺杆转速/（r/min）10250定位孔直径/55喷嘴球半径/12喷嘴孔直径/4沈阳航空航天大学课程设计说明书 第3章 结构总体设计第3章 结构总体设计3.1型腔壁厚和底板厚度的计算型腔采用整体式，材料为3Cr2Mo，材料的许用应力为137.2156.8Mpa按刚度条件计算型腔侧壁厚度： S=2521.61=22mm （3-1） 式中：=0.6 CC=1.50
8、S型腔的侧壁厚度 ( mm)l矩形凹模型腔长边长度 (mm) p型腔内单位平均压力( Mpa)这里由于材料为PP取p30Mpa h凹模型腔深度 (mm) E为型腔材料的弹性模量(Mpa) E=Mpa 型腔的许用变形量 Sh=1.75%25=0.4375mm （3-2） 其中S为平均收缩率1.75% 按强度条件计算型腔侧壁厚度：由于=0.270.41 S=1.73h=1.732518.92=19mm （3-3）式中：S型腔的侧壁厚度 (mm)h凹模型腔深度 (mm)p型腔内单位平均压力(Mpa)这里由于材料为PP取p30Mpa材料的许用应力 材料为3Cr2Mo许用应力为137.2156.8Mpa
9、 这里取156.8Mpa 综上所述型腔侧壁厚度取22mm。按刚度条件计算底板厚度： T=9.26=10mm （3-4）式中：T型腔的底板厚度 (mm)P型腔内单位平均压力(Mpa)这里由于材料为PP取p30Mpal矩形凹模型腔长边长度 (mm) b矩形凹模型腔短边长度（mm） E为型腔材料的弹性模量Mpa E=Mpa = =0.03 型腔的许用变形量 SL=1.75%92=1.61mm （3-5） 其中S为平均收缩率1.75%按强度条件计算底板厚度： T=0.71b=0.714012.42=13mm （3-6）式中：T型腔的底板厚度 (mm)p型腔内单位平均压力(Mpa)这里由于材料为PP取p
10、30Mpa b矩形凹模型腔短边长度（mm）材料的许用应力 材料为3Cr2Mo许用应力为137.2156.8Mpa 这里取156.8Mpa综上所述型腔底板厚度取13mm3.2模架的确定根据型腔布局（一模两腔）及浇注系统的结构形式（直浇道和分流道），又根据型腔侧壁最小厚度为22mm和型腔底板厚度取13mm，再考虑到导柱，导套及连接螺钉布置应占的位置等各方面问题，确定选用模架的基本尺寸为200200mm。模架结构形式为A4的形式，如下图3.1所示。图3. 1模具标准模架图3.3各模板尺寸的确定动模座板：根据标准模板规定，选用模板尺寸为20020025mm。顶板：其尺寸根据标准选为11820010mm
11、。顶杆固定板：其尺寸根据标准选为20020012mm。推板：其尺寸根据标准选为20020020mm。型芯固定板的支撑板：其作用一是为了固定型芯，二是为了分担压力。所以其必须有一定的强度要求，根据标准其尺寸为20020032mm。型芯固定板：其高度根据标准选为25mm，其尺寸为20020025mm。定模板：在定模板开冷却水道，冷却水道穿过型腔上方，根据中国模具工程大典塑料与橡胶模设计推荐的水孔直径为10mm，且水孔离型腔的表面不能太远也不能太近，这里取5mm故其尺寸为为20020040mm。定模座板：其尺寸同动模座板，尺寸为20020025mm。垫块：其高度尺寸=推出行程+顶板厚度+顶杆固定板厚
12、度+限位钉高度=23+10+12+5=50，根据标准，高度取为50mm， 所以由标准中查得垫块尺寸为2502850mm。综上，从选定模架可知，模架外形尺寸为：长宽高=200200217。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第4章 浇注系统设计第4章 浇注系统设计4.1主流道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，圆锥角度取以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。4.1.1主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴直径+（0.5 1）=4+1=5mm。 （4-1）主流道球面半径为SR=注射机喷嘴球面半径+（
13、12）=12+1=13mm。 （4-2）球面配合高度 h=35mm， 取h=5mm。本模具浇口套总长度为60mm。4.1.2主流道衬套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便于有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 45钢，T8A，T10A等，本模具采用T8A钢，热处理硬度为5357HRC，如图4.1所示。图4.1 主浇道衬套 4.1.3定位圈结构由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式，其定位圈结构如图4.2所示。下图所示为定位圈结构尺寸图4.2定位圈结构 4.1.4主浇道衬套的固定 由于主浇道衬套为圆柱体，并且衬套底部未开设处分浇道，不需与定模板分
