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1、塑料罩壳的注射模具设计方案第一章 绪论1.1课程设计的背景和意义课程设计是毕业生毕业前的一次全面综合训练，是培养学生综合运用所学的理论知识和技能，去解决问题的实践性教学环节，也是锻炼学生把实践技能用书面语言表达总结的能力，有以下目的：1、理论分析、制定设计或试验方案的能力。2、调查研究、查阅中外文献和收集资料的能力。3、实验研究和数据处理的能力。4、设计、计算和绘图的能力。5、外语、计算机应用能力。6、综合分析、总结提高、编制设计说明书及撰写科技论文的能力。1.2 注塑机简介注射机是注射成型的主要设备，选择注射机时，必须了解注射机的各主要工艺参数，使模具在注射机工艺参数的许可范围内，主要包括一
2、下几项：最大注射量、最大注射压力、锁模力、闭合高度、开模行程。1.3 课程设计和论文的主要内容(1) 图示零件注射成型工艺的分析（包括材料性能、成型工艺、塑件结构的分析）；(2) 分析选择并确定注塑模具的结构；(3) 进行工艺计算，选择并校核注射机；(4) 绘制模具总装图及型芯、型腔零件图；(5) 编写上述内容的设计说明书。5第二章 零件注射成型工艺的分析 本课程设计为一塑料罩壳，如下图21所示。2.1 PP(聚丙烯)的性能分析聚丙烯为线型结构结晶型聚合物。吸湿性小，使用温度在10-120，化学稳定性较好，不容易发生反应，耐寒性差，光氧作用下易降解老化，机械性能比聚乙烯好。成型时收缩率大，流动
3、性好，成型性能较好，易产生变形等缺陷。主要用做板、片、透明薄膜、绳、绝缘零件、汽车零件、阀门配件、日用品等。表21 PP的性能指标密度kg/dm30.9-0.91弯曲模量(MPa)694-1980吸水率24h/%很小拉伸强度(MPa)9.39-36.7收缩率/%1.0-2.5缺口冲击强度 (J/m)6.78-1162.2 塑件的分析 （1）外形尺寸 该塑件壁厚为2.5，塑件外形尺寸不是很大，塑料熔体流程不是太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性好，适合于注射型。 （2）精度等级 塑件中各个尺寸的公差已在任务书中给定，其他未注明公差取MT7。 （3）脱模斜度 PP的成型工艺性良好，韧性好，但是收缩率
4、中等，去脱模亵渎为1。62.3 PP的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程 成型前准备。对PP的色泽、粒度和均匀度进行检验，若不是在特殊情况下可以无需进行干燥。 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的型腔成型，其过程大致可以分为充模、压实、倒流和冷却五个阶段。 塑件的后处理 为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。 （2）注射工艺参数 注射机：螺杆式，螺杆转速为0-180r/min。料筒温度t/：前段 200-220 中段 180-200 后段 160-180模具温度t/：80-90注射压力p/Mpa：70-100成型时间s：50
5、-160（注射时间取40，高压时间取2，冷却时间取60）7第三章 拟定模具的结构形式和初选注射机3.1分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如3-1所示。 3-13.2型腔数量和排列方式的确定 (1)型腔数量的确定 由于塑件的精度要求不高，且塑件的尺寸中等，初步设定为一模两腔的结构形式。（2）型腔排列形式的确定 由下图3-2所示 3-2该模具选择是一模两腔，垂直主流道，其型腔中心距的确定如上图所示。（3）模具结构形式的初步确定 由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，对称排列，根据塑件的结构形状及材料的性质，推出机构初选推管脱
6、模方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开在分型面上。综上所诉，可以确定采用单分型面注射模，垂直式主流道，侧浇口，推管推出。83.3注射机型号的确定（1）注射量的计算塑件的体积：V塑=83.590cm塑件的质量：m塑 = V塑 = 0.983.590 = 75.231g(2)浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2到1倍来计算。由于本次设计采用的流道简单而且比较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总 = 1.3n V塑 = 1.3283.590 = 2
7、17.334cm （3）选择注射机 根据以上计算算出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为217.334cm，由参考文献【1】式（4-18）V公 = V总/0.8=217/0.8 = 271.25。根据以上的计算，初步选择公称注塑量为320cm，注射机型号为XZY-300卧式注射机，其主要技术参数见3-3。表3-3 注射机主要技术参数理论注射量/cm320移模行程/mm340螺杆直径/mm60最大模具厚度/mm355注射压力/Mpa175最小模具厚度/mm285注射行程/mm150模板尺寸/mm620520注射时间/s2.5拉杆空间/mm400350塑化能力/(g/s)19喷嘴球半径/m
8、m18合模力/N15105喷嘴口直径/mm5注射方式 螺杆式定位孔直径/mm150(4)注射机的相关参数的校核注射压力校核。查参考文献【1】表13-3可知，PP所需注射压力为70-100Mpa,这里取p0 = 100Mpa,该注射机的公称注射压力p公 = 175Mpa，注射压力系数k1 = 1.25-1.4，这里取k1 = 1.3,则：k1p0 = 1.3 100 = 130Mpa p公，所以注射机注射压力合格。锁模力校核。塑件在分型面上的投影面积A塑 = 11590-3.1454 = 10036浇注系统在分型面上的投影是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2到0.5倍。由于本设计的流道很简
9、单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取A浇 = 0.3 A塑。塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总为 A总 = 21.3A塑 = 26093.6mm模具型腔内的胀型力F胀 ，则 F胀 = A总p模 = 26093.6 30 = 782.81kN上式中p模是型腔的平均计算压力值。p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%-40%，大致范围为20-40Mpa。对于黏度大的精度较高的塑料制品应取较大值。PP的黏度小，流动性好，故p模取30 Mpa。锁模力的安全系数为k2= 1.1-1.2，这里取k2为1.2，则k2 F胀 = 1.2F胀 = 91.2782.81= 9
10、39.37kN F锁=1500kN ,所以注射机锁模力满足要求。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。10第四章 浇注系统的设计4.1 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，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。4.1.1 主流道尺寸（1）主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60，本次设计中因为模具是中等，模具深度偏高，所以
11、初取70进行计算。（2）主流道小端直径 d = 注射机喷嘴尺寸 + （0.5-1）mm = 5.5mm。（3）主流道大端直径 D = d + 2L主tan(/2)=10mm 式中4（4）主流道球面半径 SR = 注射机喷嘴球头半径 + （1-2）mm = 20mm(5) 球面配合高度 h = 3mm4.1.2 主流道的凝料体积V主 = L主（R主+r主 + R主r主）/3 = 70（4.85 + 2.75+ 4.852.75） 3.14/3 = 3258.24 mm4.1.3 主流道当量半径 Rn = (2.75+5)/2 = 3.9mm4.1.4主流道交口套的形式主流道小端入口处与注塑机喷嘴
12、反复接触，属易损坏，对材料要求较严，因而模具主流道常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用45钢或合金钢等，热处理硬度为52-56HRC。此设计若采用分开式结构，主流道比较长，凝料体积比较大，因此把衬套和定位圈做成一整体的延伸式浇口套。因为流道长短与所选模架有关，所以在确定流道尺寸之前应根据型腔数量及布局估算动定模板的平面尺寸，即粗定模架的型号和规格，这样才使得理论计算有据可依。根据布局及考虑到模仁壁厚、顺序分型时在主分型面的一些元件的布置等，选用侧交口模架，规格为315315，查表得：H4 = 25，H5 =80，延伸式浇口形式如零件图上
13、所示。4.2 分流道的设计4.2.1 分流道的布置形式 为了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，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。4.2.2 分流道的长度 根据两个型腔的结构设计，分流道的长度适中，初选60mm。4.2.3 分流道的当量直径 流过分流道塑料的质量 m = V塑 =75.231g 200g此塑件壁厚为2.5mm,在2mm -3mm之间，按本书图2-4表上的经验曲线查得D= 4.7mm ，再根据分流道长度由图2-5查得修正系数f = 1.05，则分流道直11径修整后为D = Df = 6mm 。4.2.4分流道截面形状本设计采用梯形截面，
14、其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。4.2.5分流道截面尺寸设梯形的上底宽度为B = 7mm ,地面圆角的半径取R = 1mm,梯形高度取H = = 4.5mm ,设下底的宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。（B+b）H/2 = D/4 取b = 5.5mm。通过计算得梯形斜度= 9.36，基本符合要求。4.2.6 凝料体积 分流道的长度为L分 = 60mm 分流道截面积 A分 = （7+5.5）4.5/2 = 28.125mm 凝料体积 V分 = L分A分 = 6028.125 = 1687.5mm = 1.6875cm 考虑到圆弧的影响，V分 = 1.5cm4.2.7校核剪切速率 确定注射时间：查本书表2-3,可取t = 2s 计算单边分流道体积流量：q 分 =（V/2+V塑）/t = 42.17cm/s
