冷却槽塑料模课程设计.doc

1、目录设计任务书4塑料的说明、要求6一、塑件的工艺分析6二、注射机的选择8三、确定模具基本结构和模具结构设计1、模具型腔排列方式的确定92、模架的选择和A、B板厚度的确定103、模具分型面的选择104、注射模浇注系统设计115、确定型腔、型芯的结构及固定方式126、确定顶出机构类型137、侧向分型与斜滑块的设计的计148、确定导向机构159、排气机构1510、模具冷却系统的确定1611、模具材料16四、校核计算1、注射量的校核162、锁模力的校核163、模具闭合高度的校核164、模具的开模行程的校核.175、注射机压力的校核.17五、有关模具工作部分设计计算1、型腔与型芯的设计172、成型零部件

2、的尺寸计算183、脱模力的计算194、推杆强度校核19六、工艺卡20七、总结22八、参考资料23广东工业大学课程设计任务书题目名称冷却槽模具的设计学生学院专业班级姓 名学 号一、课程设计的内容模具成型工艺及模具设计课程设计的设计内容是根据本任务书指定的塑料制品，分析该制品成型工艺性，设计注射成型该产品的模具，根据制品的要求及所设计的模具尺寸等选择成型注射机，撰写设计说明书。具体工作量按第三点执行。二、课程设计的要求与数据1 在规定时间内独立完成自己的设计任务； 2 及时了解有关资料，作好准备工作，充分发挥自己的创造性；3 要求计算准确，结构合理，图面整洁，图样和标注符合国家标准；4 设计说明书

3、要求表达清楚，句子流畅，书写工整，插图清晰整齐。三、课程设计应完成的工作1对任务书指定的塑料零件进行工艺分析及工艺计算。并确定模具结构。 2根据模具的结构和尺寸选择使用的注塑机型号； 3设计塑件的注射成型模具，计算各成型零件尺寸，校核主要零件的强度硬度；4绘制所设计模具的装配图（手工绘图）和零件图，完成1.5-2张零号图纸的工作量；5撰写设计计算说明书，按学校毕业设计说明书规定格式编写并装订成册（A4纸约20页）。 四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期11 布置塑料成型模具设计任务2 了解设计目的，任务要求，进度安排准备设计资料，工具.2工艺计算，选择成型设备，拟定设计方案，手工

4、绘制模具草图3设计成型模具结构；包括浇注系统设计、分型面选择、顶出结构设计、冷却系统设计，绘制模具装配图（手工绘图）4绘制模具所有零件图（包括标准件）5撰写设计计算说明书6答辩7改正错误，提交全部设计资料五、应收集的资料及主要参考文献1齐晓杰主编.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社,2005.50-782张留成等编著.高分子材料基础.北京:化学工业出版社,20013自编.塑料成型工艺及模具设计课程设计指导书.4自编. 塑料模具设计资料5王鹏驹、张杰主编.塑料模具设计师手册.北京:机械工业出版社，20086吴宗泽主编.机械零件设计手册.北京:机械工业出版社,2003.117罗河胜.塑料

5、材料手册.广州:广东科技出版社发出任务书日期： 指导教师签名：计划完成日期： 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：一、塑件的工艺分析二、注射机的选择三、确定模具基本结构和模具结构设计四、校核计算五、有关模具工作部分设计计算六、工艺卡七、总结八、参考文献塑料零件图及说明、要求：该塑料产品为本人自行设计。材料为PP，壁厚均匀，为1mm，精度等级为8级精度，制品要求外观表面光泽、无杂色，生产批量中等。1、材料性能 PP为结晶型高聚物，常用塑料中PP最轻，密度仅为0.90-0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性，

6、有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。PP的加工温度在200-300左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310），但高温下（270-300），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善

7、收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。 2、成型特性及条件 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. 3、注射成型工艺参数（见表2

8、36，塑料模具设计资料，第33页）干燥： 7080，预干燥1h左右 温度:料桶后端 160180 料桶中端180200 料桶前端200220 喷嘴170190 模具 8090 压力: 注射压力 70100Mpa 时间: 高压时间03s 保压时间 2060s 冷却时间 2090s 成型周期 50160s螺杆转速（r/min）: 48 说明: 料斗干燥、结构工艺性 （1）、 零件壁厚均匀，为1mm，大于塑件的最小壁厚0.8 mm注射成型时应不会发生填充不足现象，且在PP一般在13.5mm间选取，塑件质量好。 （2）、该塑料制件虽无侧凹、侧孔，故没有侧向抽芯 （3）、考虑塑件的尺寸不是很大，为了提高

9、生产率，采用一模两腔；并且用点浇口，用拉料杆以及斜角拉料孔使浇注系统冷凝料拉断、脱落，以利于生产自动化。、零件体积及质量估算（1）、单个塑件 体积V13.35cm3（利用Inventor软件分析所得），质量m13.36*0.91=12.02g（2） 两个塑件和浇注系统凝料 总体积V总40.05cm3，总质量m总36.06 g。初选注射成型机的型号和规格由公式41 （塑料成型工艺与模具设计，第107页）可得注射机最大注射量50.06 cm3。 料筒内应还有比vg/0.3=167.00 cm3 大才能保证注塑机不停地正常运行查表240（塑料模具设计资料，第48页）,选择XSZY250型号的注射机。

10、 XSZY250注射机参数如下：理论注射量：250cm3锁模力：1800kN螺杆直径：50mm最大注射面积：500 cm2公称注射压力：130Mpa定位圈尺寸：直径125mm喷嘴球半径：R18mm喷嘴孔直径：20mm模板行程：350mm模具最大厚度：350mm模具最小厚度：250mm1、模具型腔排列方式的确定根据材料的尺寸形状及成型性能要求，本模具采用一模两腔，呈对称分布，如下图。各部分尺寸已标在图中。塑件排样图2、模架的选择和A、B板厚度的确定由图1的塑件形状尺寸、各成型板的厚度要求，并考虑注射机的最大装模厚度，以及浇注系统的初选，可参考标准模架2020FAI（塑料模具设计资料，第211页）

11、。确定A、B板厚度：A板布置了冷去水管，该板厚度主要考虑冷去水管的布置以及型腔的深度，取A板厚度HA为60mm。B板其厚度主要考虑嵌入型芯的高度，以及固定动模螺钉高度。选B板厚度HB为30mm。 3、模具分型面的选择经分析，该塑件四周方向上无侧凹，成型时必须不用采用侧向外抽芯。中间的凹槽用嵌入式型芯成型。考虑到塑件质量要求和加工的自动化，选择点浇口浇口。分型面设计如下图：塑件分型面设计图设计分析：型腔由镶块组成，主流道设在定模一侧，分流道设在采用半圆柱形流道，处于上分型面，先从第一分型面分开，拉料杆及斜角拉料孔将浇注系统冷凝料从点浇口处拉断，开模一定距离后，浇注系统冷凝料靠自重落下，拉杆拉住分

12、流道拉板和A板。第二分型面也同时打开，塑件由推板推出，从型芯上脱落掉下，塑件成功取出。4、注射模浇注系统设计（1）、主流道的设计根据设计资料查得 XSZY250型注射机喷嘴的有关尺寸为：注射机喷嘴直径d1= 4 mm；喷嘴球半径R1= 18 mm。根据模具主流道球面半径R=R1+（12）mm及小端直径d=d1+(0.51)mm，故取主流道球面半径R=20mm；小(上)端面直径d=5mm。另外，为了便于将冷凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为：36。经换算得主流道大（下）端直径D=8mm。（2）、 冷料穴的设计冷料穴设置在主流道的末端，采用半圆形的冷料穴，便于将浇注系统冷凝料和A板

13、分开。（3）、分流道的设计分流道的形状及尺寸，应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。多型腔通常要设置分流道。为了便于制造、加工，本模具选用截面为半圆形的分流道，只设在定模一侧。分流道宽度同主流道直径，高度54mm，长度L 42 mm，其中冷料穴较长，只要考虑了拉料杆位置的设计。（4）、浇口设计根据塑件的成型、外观要求及型腔的排列方式，并便于冷凝料的自动脱落，并使塑件外观质量好，在塑件上留下的痕迹小等特点，选用点浇口较为理想。浇口直径d0.51.8 mm，引导部分长度为 L=42mm，锥度1230，与分流道用圆弧连接。（5）、定位环及浇口套设计根

14、据注射机定模板中心孔尺寸，选取定位环直径为125mm（相关尺寸见塑料模具设计资料表2138，第270页）；浇口套公称直径为25mm（相关尺寸见塑料模具设计资料表2118，第257页）。5、确定型腔、型芯的结构及固定方式（1）、型腔结构设计 型腔放在定模上，镶块放在定模上，型芯固定在动模上。一模两腔。 （2）型芯结构设计、固定方式 为了便于热处理和节约优质模具钢，型芯采用镶块式结构，通过加工成台阶形状，用支撑板来固定。型芯如下图所示：型芯6、确定顶出机构类型顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程

15、中留在设置有顶出机构的动模内；若塑件需留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构。本模具选用推件板一次顶出机构，用推件板推出。（1）、推件板连接杆数量及结构形式 根据复位杆布置许可空间，设4根推件板连接杆，直径为16mm。（2）、复位装置设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆机构。因为本结构中使用推件板顶出，其在复位时也可起复位作用，故本结构不再需要设置复位机构。（3）、顶出机构的导向 推件板连接杆杆通常装配在推件板和推板固定板之间。顶出板在顶出过程中的导向是十分重要的。否则，连接杆杆会变

16、形或折断。顶出机构的导向装置可选用顶板导柱和导套导向（四套，对称布置）。导柱、导套公称直径为25mm。（4）、拉料杆 第一次分型时将浇注系统冷凝料拉断，使其留定模一侧，必须使用拉料杆，此处选拉料杆公称直径8mm。（相关尺寸见塑料模具设计资料表2119，第258页）（5）、顶出距离 顶出距离要比零件高度高出510mm，故顶出距离L=48+ 510mm。这里取55mm7、确定导向机构（本模具采用导柱导向机构）（1）导柱导套结构形式 为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的技术经济效益，使用有肩导柱，导套也使用有肩导套，但浇口板的导套防止脱落，该导套被加工成无肩并采用限位钉固定。（2）导柱的布置 为确保

17、动模和定模只按一个方向合模，采用等直径导柱的不对称布置，导柱设在定模一侧。8、排气机构 该零件结构简单，且热塑性塑料模具排除的气体量比较少，利用模具分型面之间的缝隙排气。9、模具冷却系统的确定 因塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为300），成型时要控制模温在8090,具体措施是布置冷却水管。（1）冷却水管直径 8mm。（2）冷却系统布置如下图所示：型腔冷却系统 型芯冷却系统10、模具材料型腔、型芯、镶块等非标准模具零件的材料为T8A、T10A、Cr12、Cr12MoV，淬火加低温回火硬度55HRC，或45钢，热处理硬度240HBS，或P20、优质P20（预硬塑胶模

18、具钢）、S136、S316H（镜面塑胶模具钢）。 各种模板、垫板、固定板、支承块、压紧块、推板、挡块等选材。材料：45钢，热处理后硬度200HBS；或材料Q235钢，正火。1、注射量的校核所需的注射机的注射量为 V=170250 满足要求，初选注射机合适。2、锁模力的校核A3.6cm2F117.0kN3、模具闭合高度的校核安装模具的厚度应满足：H。设计的模具高度H295mm;初选的注射机 XSZY250， Hmin=250mm，Hmax=350mm，满足要求，初选合适。4、模具的开模行程校核模具的开模行程应满足：SmSz其中：Sz为注射机的最大开模行程，初选设备参数中可知Sz=350 mm,S

19、m为模具的开模行程,对于双分型面：Sm=H1 H2a+（510）+474840+（510）145Sz=350 mm，所以初选的注射机满足要求。5、注射机压力的校核注射机压力应满足：。其中：为注射机的最大注射压力， 为成型塑件所需的注射压力。该注射产品属于中小型制品，取100MPa，由初选的注射机的参数可知，130MPa，满足要求。综合验证， XSZY250注射机完全满足此模具的注射要求。1、型腔与型芯的设计：考虑到该模具结构的特点，直接在镶块上加工出腔，型腔的结构如下图所示：结合塑件材料性能要求和模具结构及排气等方面，并考虑加工，采用台阶式，采用车床加工,与B板的配合按H7/f6的配合,其结构

20、及相关尺寸如下图：2、成型零部件的尺寸计算：由塑料模具设计资料表216查得PA66的平均收缩率为S=1%3%。塑件要求的公差等级为8级，一般模具工作部分的精度要比塑件高23级，故取工作部分的公差等级为6级。根据对塑件尺寸公差分析，修正系数取1/2,模具的制造公差取z=/3。成型零件各部分尺寸计算如下：（1）型腔径向尺寸：= 32+0.40 （查塑料模具设计资料表217,第18页,下面各个查同上。A2M+=(1+S)AS-+z= 16+0.40 （2）型腔成型部分的深度：H1+=(1+S)HS-+z= 49+0.29（3）型芯的径向尺寸：B-(1+S)BS+-= 30-0.29（4）型芯成型部分

21、的高度： h1-(1+S)hS+-= 47-0.323、脱模力的计算P 总为塑件对型芯的总的径向包紧力, F为型芯对塑件的摩擦力, Q 为脱模力, P4 为沿型芯轴线方向的大气总压力, 为型芯的斜角对塑件作用脱模力Q 时, 型芯对塑件的摩擦力为:F = f P 总cos- ( Q - P4) sin式中f 摩擦因数沿型芯的表面方向列出力的平衡方程式:( Q - P4) cos+ P 总sin= F( Q - P4) cos+ P 总sin= P 总cos- ( Q - P4) sin fQ = P总fcos- sinfsin+cos+ P4 (20)由于脱模斜度一般较小, cos 1 ,sin

22、0。Q P 总f + P4式中：E塑料的弹性模量 ，查塑料模具设计资料第16页表2-16可知E= 型芯的平均半径 ； S塑料平均成型收缩率，由前面已知S=1.03%； 塑件对型芯的包容长度，由塑件高度可知 mm; 塑件与型芯之间的静摩擦系数，常取为0.10.2，这里取0.15 是模具型芯的脱模斜度，查塑料模具设计资料第19页表2-19可知型芯脱模斜度为，现取 塑料的泊松比,查资料得知0.33 其中，则把以上代入公式，可求得 F 5.8 kN 。注射成型工艺卡资料编号共 页第 页零件名称冷却槽塑料件材料牌号PP设备型号XSZY250装配图号1材料定额每模件数2零件图号单件质量12.02g工装号料

23、斗干燥设备XSZY250温度7080时间1小时料筒温度后段160180中段180200前段200-220喷嘴170190模具温度8090时间s注射03保压2060s冷却2090s压力MPa注射压力130Mpa后处理方法：水、油温度：90100时间定额辅助s10时间410h单件s58大学第三年的学习即将结束，课程设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。课程设计是一项非常繁杂的工作，它涉及的知识非常广泛，很多都是书上没有的东西，这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料；还有很多设计计算，这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决，可以说，没有一定的毅力和耐心是很难

24、完成这样复杂的工作；这2周的课程设计，让我熟悉了这个学期学的几门专业课，把它们慢慢的贯通起来了。画图一个学期才一次，让我们又重新拾起丢下的课本，重新再记忆一遍。但也因此明白了用进废退的道理，无论是手工画图还是计算机画图，太久没练习的结果就是这次课程设计的进程比别人慢了很多。由于资质有限，很多知识掌握的不是很牢固，因此在设计中难免要遇到很多难题，由于有了课程设计的经验及老师的不时指导和同学的热心帮助下，克服了一个又一个的困难，使我的课程设计日趋完善。虽然很辛苦，但是在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独立设计的能力

25、，使我受益匪浅，我相信这些经验对我以后的工作一定大有益处。参考文献1 张留成等编著. 高分子材料基础M.北京: 化学工业出版社.20052 王昆，何小柏，汪信远主编.机械设计、机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，1996（2006重印）.3 齐晓杰主编.塑料成型工艺与模具设计M .机械工业出版社，20054 左宗义主编.画法几何与机械制图/冯开平. -广州：华南理工大学大学出版社，2001.9（2004.7重印）.5 自编. 塑料模具设计资料. 广东工业大学，2007.6 自编. 塑料成型工艺及模具设计课程设计指导书.广东工业大学，20077 王兴天编著.注塑工艺与设备.北京化学工业出版社，2009.111 张子成、邢继纲主编. 塑料产品设计M.北京: 国防工业出版社, 2006.V总40.05 cm3m总36.06 gD=8mm16mm9 V=170250A3.6cm2F117.0 kNH295mmSm110Sz=380 mm100MPa124MPa A1m= 32+0.40AA2m= 16+0.40 H= 49+0.29B=30-0.29h= 47-0.322F=5.8kN .23