塑料模具课程设计(带模流分析)

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1、 景德镇陶瓷大学景德镇陶瓷大学专业课程设计专业课程设计题题 目：目： 铅笔盒注塑模设计 学学 号：号： 姓姓 名：名： 院院 （系）：（系）： 专专 业：业： 完成日期：完成日期： 指导教师：指导教师： 前 言3 第一章 塑料制件的工艺性分析3 1.1 制件原料的工艺性3 1.2 塑料制件的结构工艺性3 第二章 初步选择注射机4 2.1 制品 ABS 的注塑成型参数 4 2.2 计算制件的体积和质量4 2.3 选择注射机5 2.4 确定型腔数量5 2.5 确定分型面6 2.6 型腔的布局6 第三章 浇注系统设计7 3.1 主流道的设计7 3.2 分流道的设计9 3.3 浇口的设计9 3.4 冷

2、料穴的设计9 第四章 冷却系统设计9 4.1 冷却系统的设计准则10 4.2 冷却系统参数的计算10 4.2.1 冷却介质.10 4.2.2 冷却水体积流量的计算.10 4.2.3 冷却管道直径.10 4.2.4 冷却回路所需的总表面积.10 第五章 铅笔盒模流分析模拟11 5.1 网格分析12 5.1.1 模型的导入.12 5.2.1 网格划分12 5.2 最佳浇口位置分析13 5.3 成型窗口分析14 5.3.1 区域分析.15 5.3.2 制件质量分析.15 5.3.3 注射压力分析.15 5.3.4 最低流动前沿温度分析.16 5.3.5 最大剪切应力分析.16 5.3.6 最大冷却时

3、间分析.17 5.4 充填分析18 5.4.1 充填时间分析.18 5.4.2 气穴位置分析.18 5.4.3 熔接痕.19 5.4.4 流动前沿处的温度.20 5.4.5 充填分析过程信息.20 第六章 成型零件设计216.1 成型零件的结构设计22 6.1.1 凹模的结构设计.22 6.2 成型零件工作部分尺寸的计算22 6.2.1 型腔径向尺寸.22 6.2.2 型芯径向尺寸.23 6.2.3 型腔深度尺寸.23 6.2.4 型芯高度尺寸.23 6.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算24 6.3.1 模具型腔壁厚度的计算.24 6.3.2 模具型腔底板厚度计算.24 6.4 合模导向机构设

4、计24 6.5 推出机构的设计25 6.5.1 脱模力的计算.26 6.5.2 推出机构的设计26 6.6 模架专用零件选取.26 6.6.1 定模座板26 6.6.2 定模板26 6.6.3 动模板.26 6.6.4 垫块.26 6.6.4 动模座板.26 6.6.5 推板.27 6.6.6 推杆固定板.27 6.7 注射机模具安装尺寸的校核.27 6.7.1 喷嘴尺寸的校核.27 6.7.2 定位环尺寸校核.27 6.7.3 模具厚度校核.27 6.7.4 开模行程的校核.27 6.7.5 注射机与模具安装尺寸的校核.27 6.7.6 最大注射量校核.28 6.7.7 注射压力校核.28

5、6.7.8 塑件在分型面上的投影面积校核.28 6.7.9 锁模力的校核.28 6.7.10 顶出装置的校核.29 第七章 模具的工作过程29 7.1 模具合模与锁紧29 7.2 模具成型过程29 7.3 模具开模过程.29 7.4 模具复位过程32 结 论32 参考文献33前前 言言现今我国模具工业呈现新的发展特点与趋势，结构调整等方面取得了不少成绩，信息社会经 济全球化不断发展进程，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济 快速方面发展。伴随着产品技术含量不断提高，模具向着信息化、数字化、精细化，自动化方面发 展；模具企业向着技术集成化、设备精良化，产品品牌化、管理

6、信息化、经营国际化方向发展。 随着汽车、IT 电子、航空等相关行业领域高速发展，我国模具行业日新月异、高技术含量模 具成为“十二五”发展重点。未来中国将重点发展高技术含量模具，模具产品向轻巧、精美、快速 高效生产、低成本与高质量方向发展。第一章第一章 塑料制件的工艺性分析塑料制件的工艺性分析1.1 制件原料的工艺性制件原料的工艺性ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。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 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

7、 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。 干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为 8090C 下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280C；建议温度：245C。 模 具温度：2570C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力： 5001000bar。 注射速度：中高速度。1.2 塑料制件的结构工艺性塑料制件的结构工艺性图 1-1 零件图图 1-2 铅笔盒三维图1脱模斜度 塑件冷却时的收缩会让塑件抱

8、紧住模具型芯或型腔中的凸起部分，因此，为了方便从塑件 中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时，必须使塑件内外表面沿脱 模方向留有足够的斜度，在模具上即称为脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料 的收缩率。查塑料模计手册，查得 ABS 的脱模斜度为 30-1。 2外形尺寸 铅笔盒塑件是一个结构简单无规则产品。铅笔盒高 18mm，长 188mm，宽 70mm，壁厚 2mm，铅笔盒有一个通孔。所有尺寸都未标注公差，建意采用公差等级 MT5。外观要求没有 缺陷、飞边、毛刺。塑料件没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 经过以上分析可知，只要在合理的工艺参数下注射时，成型塑

9、件的质量跟性能都能保证。第二章第二章 初步选择注射机初步选择注射机2.1 制品制品 ABS 的注塑成型参数的注塑成型参数注射机类型：螺杆式 螺杆转速(r/min)：2040 喷嘴形式：直通式 料筒温度：前 2180220中 265180后 150170 模具温度：75852.2 计算制件的体积和质量计算制件的体积和质量使用三维画图软件 UG6.0 对塑件进行质量属性分析，得出塑件的体积 V 为 63.45cm3。使用材料 ABS 的密度为 1.05g/cm3。根据公式得出塑件质量为 m=1.05g/cm3 63.45cm3=66.62g。浇注系统 的凝料体积根据经验，按塑件体积的 0.21 倍

10、计算。由于塑件外形尺寸较小，且大批量生产，为了 生产效率，采用一模两腔形式。流道相对较短，所以凝料的体积按 0.2 倍计算。即 v=12.69cm3， 凝料质量 m=13.32g。v 总=63.452+12.69=139.59cm3。m 总=139.591.05=146.57g。2.3 选择注射机选择注射机根据额定注射量和 ABS 的注射压力选用注射机：综合考虑后选用国产 XS-ZY-250 立式注射机。 其主要参数如表所示：表 2-1 XS-ZY-250 注射机的主要参数项目参数数值项目参数数值额定注射量/cm3250最大成型面积/mm2550、500螺杆直径/mm50最大开（合）模行程50

11、0 注射压力/MPa130模具最大厚度/mm350 注射行程/mm160模具最小厚度/mm200 注射方式螺杆式喷嘴圆弧半径/mm18 锁模力/KN1800喷嘴口直径/mm42.4 确定型腔数量确定型腔数量由注射机的最大注射量确定型腔数量 nN=2.9512)( mmKmN(0.8 250 12.69) 63.45式中 K注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8mN注射机允许的最大注射量(g 或 cm3)m2浇注系统所需塑料质量或体积（g 或 cm3）m1单个塑件的质量或体积（g 或 cm3） 即 N4）一般不能生产高精度塑件。该零件结构比较简单，但表面 积较小，而且要大批量生产，所以采用一

12、模两腔。2.5 确定分型面确定分型面模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面是决定模 具结构形式的重要因素。它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料 熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况 也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。 分型面的选择应注意以下几点： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处 （2）保证制件的精度和外观要求 （3）考虑满足塑件的使用要求 （4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适 （5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积 （

13、6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 （7）不妨碍制品脱模和抽芯 （8）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。 根据塑件的结构形式，本设计分型面设置在铅笔盒开口最大轮廓处 A-A 处，如图 2-1 所示。图 2-1 分型面2.6 型腔的布局型腔的布局型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力，以保证 塑料同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间距 离尽可能最短。合理的型腔排布可以避免塑件尺寸的差异、应力形成及脱模困难等问题。由于成型 同一尺寸及精度要求制件，所以型腔布局决定采用平衡式，其特点是从主流道

14、到各型腔浇口的分流 道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可实现均匀进料和同时充满型腔的目的。如图 2-2 为型腔 布局图。图 2-2 型腔布局第三章第三章 浇注系统设计浇注系统设计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，具有传质、传压和传热的 功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则： a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。 b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一出二腔或一模多腔，浇注系 统需按型腔布局设计。 c)、塑件大小及形状：根据塑件大

15、小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考 虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细 弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修 整的余地。 d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美 观。 e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设 计浇注系统时应考虑储存冷料的措施6。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、浇口和冷料穴。3.1 主流道的设计主流道的设计据相关资料，查得 XS-ZY-250 型注射机喷嘴的相关尺寸为： 喷嘴圆弧半径为 16mm，喷嘴口直径为 3mm。 根据模具主流道与喷嘴的关系得到： 主流道进口小端孔直径 d=注射机喷嘴口直径+(0.51)mm，设计取 d=4mm； 主流道进口端球面半径 SR=注射机喷嘴圆弧半径+(12)mm，设计取 SR=18mm； 主