課程設(shè)計說明書-鼓形軸套注射模設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計任務(wù)- 2 -</p><p>　　二、塑件的工藝性分析- 3 -</p><p>　　(1) 塑件的原材料分析- 3 -</p><p>　　(2) 塑件的結(jié)構(gòu)分析- 3 -</p><p>　　(3) 塑件的

2、尺寸精度分析- 3 -</p><p>　　(4) 塑件的薄壁分析- 4 -</p><p>　　(5) 塑件的表面質(zhì)量分析- 4 -</p><p>　　三、計算塑件的體積和質(zhì)量- 4 -</p><p>　　四、塑件注射成型工藝參數(shù)的確定- 4 -</p><p>　　五、注射模分型面的選擇及型腔的排列方

3、式的確定- 6 -</p><p>　　六、注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計- 6 -</p><p>　　(1) 主流道設(shè)計- 6 -</p><p>　　(2) 分流道設(shè)計- 6 -</p><p>　　(3) 澆口套及定位圈的尺寸設(shè)計- 7 -</p><p>　　(4) 澆口的參數(shù)設(shè)計- 8 -</p>

4、;<p>　　七、定距分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計- 9 -</p><p>　　八、注射模成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計- 10 -</p><p>　　(1) 凹模型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計- 10 -</p><p>　　(2) 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計- 10 -</p><p>　　九、成型零件工作尺寸的計算及列表- 10 -</p><p&

5、gt;　　十、確定排氣形式- 11 -</p><p>　　十一、模架尺寸和類型的確定- 12 -</p><p>　　十二、模具冷卻系統(tǒng)的的確定- 13 -</p><p>　　十三、模具閉合高度的確定- 13 -</p><p>　　十四、根據(jù)以上信息繪制模具結(jié)構(gòu)草圖- 13 -</p><p>　　十五

6、、校核注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)- 14 -</p><p>　　(1) 鎖模力校核- 15 -</p><p>　　(2) 注射量校核- 15 -</p><p>　　(3) 合模機(jī)構(gòu)尺寸的校核- 15 -</p><p>　　十六、繪制出模具的總裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖- 17 -</p><p>　　十七、注射模

7、具設(shè)計小結(jié)- 17 -</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　要求：按下圖要求設(shè)計一副注射模具</p><p>　　名稱：鼓形軸套 材料：聚甲醛（黑色）</p><p>　　技術(shù)要求：未注尺寸公差按一般精度等級選用</p><p>　　注：采用一模一件，三個點澆

8、口</p><p>　　二、塑件的工藝性分析</p><p>　　(1) 塑件的原材料分析</p><p>　　塑件材料采用工程材料黑色聚甲醛（POM），屬于熱塑性材料。從使用性能上看，該塑料強度、剛度高，抗沖擊，耐疲勞，蠕動性能較好，減磨耐磨性好；從成型性能上看，該塑料的流動性較好，成型容易，但收縮率大。此外，該塑件容易產(chǎn)生表面缺陷、如毛班、折皺、熔接痕、凹痕等弊

9、病，從而，必須嚴(yán)格控制成型條件，可適當(dāng)提高模溫，宜用高溫高壓注射，塑件可在較高溫度脫模，還應(yīng)緩慢冷卻，可將塑件90℃左右的熱水中或整形夾具冷卻，以防止出現(xiàn)收縮變形，應(yīng)力不勻等現(xiàn)象。加工前，應(yīng)對材料進(jìn)行干燥和預(yù)熱處理，對改善塑件表面光澤有較好效果。</p><p>　　(2) 塑件的結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　從零件圖上分析知，該零件由直徑不等的圓柱或圓筒組成，總高37mm，最大直徑為&#

10、216;76mm，最小直徑為Ø8mm，且為了提高零件的表面質(zhì)量，還在零件表面設(shè)有三個互成120°直徑為Ø8mm深度為1mm的沉孔，以設(shè)置點澆口。因此該模具應(yīng)采用雙分型面注射模。為了容易在第一次分型時將澆口拉斷，同時縮短分流道的長度，則應(yīng)將直徑為Ø76mm的塑件型腔設(shè)置在動模部分。</p><p>　　(3) 塑件的尺寸精度分析</p><p>　　因

11、技術(shù)要求中無特殊要求，則未注尺寸公差按一般精度等級選用。查表得出如下結(jié)果</p><p>　　(4) 塑件的薄壁分析</p><p>　　從零件圖上可得出，最大壁厚為6mm，最小壁厚為4mm，壁厚差為2mm。材料流動性好，采用高壓注射有利于塑件的成型。</p><p>　　(5) 塑件的表面質(zhì)量分析</p><p>　　因技術(shù)要求中沒有特殊說

12、明，從而沒有特殊的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。</p><p>　　三、計算塑件的體積和質(zhì)量</p><p>　　據(jù)圖計算塑件的體積為</p><p>　　V=π×382×5+π×42×11+π×102×12-()×12×2-π×42×（17+11）+π×

13、（302-262）×20 mm3≈41cm3</p><p>　　查表得塑件的密度為ρ=1.41g/cm3，從而塑件的質(zhì)量為</p><p>　　m=ρ·V=41×1.41g≈58g </p><p>　　根據(jù)題目要求，采用一模一件的的模具，且為點澆口，考慮到其外形尺寸、注射時所需的壓力和澆注系統(tǒng)的凝料等情況，初步選用HTF90型注射機(jī)

14、。</p><p>　　四、塑件注射成型工藝參數(shù)的確定</p><p>　　查附錄H，工程塑料聚甲醛（共聚POM）的注射成型工藝參數(shù)可作如下選擇：</p><p><b>　　注射機(jī)類型：螺桿式</b></p><p>　　螺桿轉(zhuǎn)速：（20~40）r/min</p><p>　　料筒溫度：前段 1

15、70~190 ℃，中段170~190 ℃，后段170~180 ℃</p><p><b>　　噴嘴形式：直通式</b></p><p>　　噴嘴溫度：170~180 ℃</p><p>　　模具溫度：90~100℃</p><p>　　注射壓力：80~120MPa</p><p>　　保壓壓力：3

16、0~50MPa</p><p><b>　　注射時間：2~5s</b></p><p>　　保壓時間：20~90s</p><p>　　冷卻時間：20~60s</p><p>　　成型周期：50~160s</p><p>　　上述工藝參數(shù)可在試模時作適當(dāng)調(diào)整，詳細(xì)信息見注射成型工藝卡。</p

17、><p>　　五、注射模分型面的選擇及型腔的排列方式的確定</p><p>　　因模具的澆口設(shè)為點澆口，則說明模具必須為雙分型面，第一分型面用于取出凝料，第二分型面用于取出塑件。</p><p>　　因該模具為一模一件，故無需討論其型腔的排列方式。</p><p>　　六、注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b&g

18、t;　　(1) 主流道設(shè)計</b></p><p>　　查附錄G的HTF90型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為：</p><p>　　噴嘴孔徑d1=3mm；</p><p>　　噴嘴前端圓弧半徑r=10mm。</p><p>　　從而可得出主流道球面半徑R=r+（1~2）mm；</p><p>　　澆口套小端直徑D1

19、=d1+（0.5~1）mm；</p><p>　　曲主流道球面半徑R=11mm，澆口套小端直徑D1=4mm。</p><p>　　為了在第一次分型能順利進(jìn)行，即將凝料從澆口套中拔出，則將主流道設(shè)置為錐形，錐度為2°~6°。經(jīng)計算可得出</p><p>　　主流道大端直徑D2=6mm；</p><p>　　為了便于熔體順利進(jìn)

20、入分流道，在主流道出料端設(shè)計半徑為R1=2mm的圓弧過渡；</p><p><b>　　(2) 分流道設(shè)計</b></p><p>　　工程塑料聚甲醛屬于流動性較好的塑料，可采用熱量損失和壓力損失均不大的梯形截面分流道，其相關(guān)截面尺寸可以根據(jù)下面的經(jīng)驗公式確定</p><p><b>　　b=</b></p>

21、<p><b>　　h=b</b></p><p>　　式中 b為梯形大底邊寬度（mm）； </p><p>　　m為塑件的質(zhì)量（g）；</p><p>　　L為分流道的長度（mm）；</p><p>　　h為梯形的高度（mm）。</p><p>　　梯形的側(cè)面斜角常取5°~

22、10°，此處取8°。</p><p><b>　　經(jīng)計算b=</b></p><p>　　≈0.2654×7.6×2.1</p><p><b>　　≈4.2mm</b></p><p>　　h =×4.2=2.8mm</p><

23、p>　　(3) 澆口套及定位圈的尺寸設(shè)計</p><p>　　因該模具為小型模具澆口套球面深度為h1=(3~5）mm，取h1=4mm；</p><p>　　選取常用定位圈，規(guī)格為φ35×φ100×15</p><p>　　澆口套凸臺高度h2=（8~10）mm，取h2=10mm；</p><p>　　澆口套外徑d2=（

24、18~45）mm，取d2=20mm。</p><p>　　澆口套及定位圈相關(guān)尺寸見下圖所示：</p><p>　　(4) 澆口的參數(shù)設(shè)計</p><p>　　根據(jù)本題設(shè)計要求，點澆口直徑d3=（0.5~1.5）mm，取d3=1.2mm；</p><p>　　點澆口長度L1=（1.0~2.5）mm，L2=（0.5~1.5）mm，取L1=2mm；

25、</p><p>　　此處二級分流道錐度α=6°~35°，澆口末端錐度β=60°~120°;</p><p>　　冷料穴長度一般為1~1.5倍流道直徑，即（1~1.5）b，取6mm。</p><p>　　澆口的相關(guān)尺寸見下圖所示：</p><p>　　七、定距分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計</p><

26、;p>　　根據(jù)需要，該塑件可采用雙分型面注射模典型結(jié)構(gòu)中的“擺鉤分型螺釘定距式雙分型面注射?！保蠢脭[鉤和定距螺釘?shù)呐浜?，完成模具的兩次分型，以便分別取下塑件和澆注系統(tǒng)的凝料。該機(jī)構(gòu)的示意圖如下所示：（見下一頁）</p><p>　　其中擋塊的斜度為1°~3°，可取為2°；</p><p>　　擺鉤與擋塊的接觸長度為5~6mm左右，可取為5mm；<

27、;/p><p>　　擺鉤在壓塊的作用下使其繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)一定角度而完成模具的第二次分型，其具體結(jié)構(gòu)尺寸得根據(jù)模板厚度做進(jìn)一步計算。</p><p>　　八、注射模成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　(1) 凹模型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　模具采用一模一件的結(jié)構(gòu)形式，且塑件的形狀不是很復(fù)雜，中間板上型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，動模板上型腔設(shè)在了主型

28、芯內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)形式見草圖所示所示。</p><p>　　(2) 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　由圖形可以看出，該塑件設(shè)有一個主型芯兩種次型芯（其中有三個形同的型芯固定在中間板上，為澆口設(shè)計三個沉孔；另外一個型芯套在主型芯中間用于制作塑件中心的通孔，固定于動模板上），其結(jié)構(gòu)形式見草圖所示。</p><p>　　九、成型零件工作尺寸的計算及列表</p>

29、<p>　　成型零件工作尺寸采用平均法計算。查附錄B得出工程塑料聚甲醛的收縮率Smin=1.5%，Smax=3.0%，從而其平均收縮率</p><p>　　S==（1.5+3.0）/2×100%=2.25%</p><p><b>　　由技術(shù)要求知</b></p><p>　　計算型腔和型芯的徑向尺寸時，不考慮模具成型零件

30、的制造誤差δZ和模具成型零件的磨損量δC；</p><p>　　計算型腔的深度和型芯的高度尺寸時，同樣不考慮模具成型零件的制造誤差δZ和模具成型零件的磨損量δC；</p><p>　　計算中心距尺寸時，由于中心距的公差都是雙向等值公差，同時磨損的結(jié)果不會使中心距尺寸發(fā)生變化，在計算時不必考慮磨損量。</p><p>　　根據(jù)以上信息可列出下表(其中標(biāo)注偏差時δZ取1

31、/2Δ計算)，見第二頁所示</p><p>　　成型零件工作尺寸計算列表</p><p><b>　　十、確定排氣形式</b></p><p>　　因零件的拐角過多，故將動模板拆分為兩塊板，一塊設(shè)置型腔，一塊用于固定型芯，具體內(nèi)容見草圖所示。</p><p>　　十一、模架尺寸和類型的確定</p><

32、p>　　根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)需要，理論上該模具采用推桿推出機(jī)構(gòu)，動模部分有兩塊板，包含支承板，定模部分有兩塊板，故選用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架。因塑件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，而中間板中的型腔為圓形，最大基本尺寸為φ76mm，則查表得型腔壁厚至少為40mm,則可以初步得出中間板的邊界尺寸為76+40+40=156mm，再考慮到定距螺釘和導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)置，則初選模架為160mm×160mm的A2型標(biāo)準(zhǔn)模架，并多設(shè)置一塊座板(用以支撐導(dǎo)柱

33、)，兩塊模板（一塊用于固定主型芯，一塊用于支撐中間板部分型芯）。</p><p>　　對壁厚進(jìn)行校核，畫出下圖。</p><p>　　由圖易知導(dǎo)套孔與型腔孔間距為53.23mm，滿足壁厚至少為（1/2~1/3）×40mm的要求。</p><p>　　復(fù)位桿與型腔的距離為，也滿足壁厚至少為（1/2~1/3）×40mm的要求。</p>

34、<p>　　因此，該模架滿足壁厚要求。 </p><p>　　十二、模具冷卻系統(tǒng)的的確定</p><p>　　因模具的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計較為復(fù)雜，且考慮到本模具的摸溫（90℃~100℃）較高，故本模具不特意去設(shè)置冷卻系統(tǒng)。</p><p>　　十三、模具閉合高度的確定</p><p>　　根據(jù)所選用的標(biāo)準(zhǔn)模架規(guī)格，查表知定模座板厚度h1

35、=20mm，支撐板厚度h3=32mm動模座板厚度h4=20mm，推桿固定板厚度h5=12.5mm，推板厚度h6=16mm。</p><p>　　查壁厚，確定中間板厚度。根據(jù)直徑為Ø20mm，查得整體式型腔最小壁厚為20mm，又為了避免中間板中塑件在成型過程中產(chǎn)生飛邊，應(yīng)將小型芯伸出（3~5）mm，而小型芯直徑為Ø8mm，對壁厚影響較小，從而可以確定中間板厚度調(diào)整為20+（17-5）+（3~5）

36、mm，取35mm。</p><p>　　確定定模部分型芯支撐板厚度，因該模板起支承型芯的作用同時也是為了防止熔體滲入型芯與模板的間隙，其厚度要求不是很高，可取為10mm。</p><p>　　確定動模板的厚度。根據(jù)直徑為Ø76mm，查得整體式型腔最小壁厚為40mm，但考慮到排氣的需要，可將動模板分成兩塊板，一塊板用于制造型腔，深度為5+20=25mm，一塊用于固定主型芯，厚度可選

37、為20mm。</p><p>　　確定墊板的厚度。根據(jù)經(jīng)驗公式墊板厚度C= h5+ h6+型腔深度+（3~5）mm求得。其中型腔深度即塑件高度37mm，則C=12.5+16+37+（3~5）mm=65.5+（3~5）mm，取C=70mm。</p><p><b>　　模具的閉合高度計算</b></p><p>　　H= 2×20+10

38、+35+25+20+32+70+20+（15-5）mm=262mm</p><p>　　其中（15-5）mm表示定位圈厚15mm，沉入定模座板5mm。</p><p>　　所以本模具的外形尺寸為160mm×160mm×262mm。</p><p>　　十四、根據(jù)以上信息繪制模具結(jié)構(gòu)草圖</p><p><b>　

39、　見下一頁所示。</b></p><p>　　十五、校核注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)</p><p>　　本題初選HTF90型注射機(jī)，查附錄G，其主要技術(shù)參數(shù)如下</p><p>　　最大注射容量為121cm3；</p><p>　　注射壓力為249MPa；</p><p>　　鎖模力為900KN；</p>

40、<p>　　拉桿內(nèi)距為360mm×360mm；</p><p>　　最大模具厚度為380mm；</p><p>　　最小模具厚度為150mm；</p><p>　　模板開模行程為320mm；</p><p>　　噴嘴圓弧半徑為ＳＲ10mm；</p><p>　　噴嘴孔直徑為3mm；</p&

41、gt;<p>　　中心頂桿直徑為φ80mm，周圍分布有4個φ28mm的頂桿。</p><p>　　根據(jù)上述所選注射機(jī)進(jìn)行參數(shù)校核。</p><p><b>　　(1) 鎖模力校核</b></p><p>　　依據(jù)公式 FP≥npA+pA1 進(jìn)行校核。（其中n=1）</p><p>　　通常熔體對型腔的壓力取

42、注射機(jī)壓力的80%。根據(jù)工藝卡中的注射壓力知：p=100×80%MPa=80MPa。</p><p>　　計算塑件在分型面上的投影面積為A=π×（76/2）2 mm2≈4534mm2；</p><p>　　計算凝料在分型面上的投影面積為A1≈（6+19）×4.2×3 mm2=315 mm2；</p><p>　　則有

43、npA+pA1=（4534+315）×10-6×80×106N=387920N≈388KN</p><p>　　顯然，鎖模力FP=900KN≥388KN，說明注射劑鎖模力足夠，可以達(dá)到鎖模的要求。</p><p><b>　　(2) 注射量校核</b></p><p>　　由以上計算知塑件的體積為41cm3，澆注系

44、統(tǒng)的凝料的體積約為V1=×π××（3×46+32.2）+3×2.8×4.2×（19+6）≈2485mm3=2.5cm3，因此，澆注系統(tǒng)凝料和塑件的體積為2.5+41 cm3≈43.5cm3。（可得出零件毛重約為43.5×1.41g≈61g）</p><p>　　注射劑的最大注射量是121 cm3，校核得121×80% cm3

45、=96.8 cm3≥43.5 cm3，說明該注射機(jī)可以滿足注射成型的要求。</p><p>　　(3) 合模機(jī)構(gòu)尺寸的校核</p><p><b>　?、倌＞吆穸鹊男：?lt;/b></p><p>　　注射劑允許安裝的模具最大厚度為380mm，允許安裝的模具最大厚度為150mm。而模具的實際閉合厚度為262mm，故模具的厚度滿足要求。</p&

46、gt;<p><b>　　②開模行程校核</b></p><p>　　因為該模具為雙分型注射模，所以有兩段行程，且必須滿足注射機(jī)的最大開模行程S≥S1+ S2+（5~10）mm</p><p>　　第一次分型的行程計算</p><p>　　第一次分型的行程S1主要受澆注系統(tǒng)凝料高度的影響，即約為40-5+10+35+1mm=81m

47、m，取S1=90mm計算。（可據(jù)此設(shè)計限位螺釘?shù)拈L度）</p><p>　　第二次分型的行程計算</p><p>　　第二次分型的行程S2主要受塑件高度、型腔深度和推出機(jī)構(gòu)的推出距離的影響，即20+17+43+20mm=100mm。（其中43mm是根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架而得來的）</p><p>　　綜上可得S1+ S2+（5~10）mm=182+（5~10）mm≤S&l

48、t;/p><p><b>　?、弁瞥鰴C(jī)構(gòu)的校核</b></p><p>　　本模具的推出機(jī)構(gòu)主要主要靠推桿作用，而為了讓推出過程更加平穩(wěn)，同時不讓塑件發(fā)生變形，故設(shè)置了六根φ6mm的推桿均勻分布在小型芯的四周。</p><p>　　依據(jù)公式F總=Ap（μcosα-sinα）計算。</p><p>　　其中，材料為聚甲醛時設(shè)置

49、的脫模斜度α=1°；</p><p>　　塑料對鋼的摩擦因數(shù)μ=0.1~0.3，取μ=0.2計算；</p><p>　　選擇膜外冷卻塑件，p=24~39MPa，取p=30MPa計算；</p><p>　　A為塑件包絡(luò)型芯的面積。</p><p>　　A=π×8×（20+17）+π×52×20+

50、π×16×11+π×（82-42）+π×（262-82）</p><p>　　≈6820mm2=6.82×10-3m2</p><p>　　那么F總=Ap（μcosα-sinα）</p><p>　　=6.82×10-3×30×106×（0.2×cos1°-

51、sin1°）</p><p><b>　　≈36.8KN</b></p><p>　　從而每根推桿所需的推出力為36.8/6≈6.1KN。而在選材時，推桿的材料為4Cr5MoSiV1，經(jīng)熱處理后，硬度為50~55HRC，其余要求合符GB/T 4170-2006的規(guī)定，查相關(guān)手冊知，顯然該推桿合符要求。</p><p>　　十六、繪制

52、出模具的總裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖</p><p><b>　　見附圖所示</b></p><p>　　十七、注射模具設(shè)計小結(jié)</p><p><b>　　塑料模課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　時間飛逝，短短一周半的塑料模課程設(shè)計就要結(jié)束了，自己設(shè)計的擺鉤分型螺釘定距式雙分型面注射模也算是

53、草草收工了。</p><p>　　本次課程設(shè)計是基于為期五周的單元教學(xué)而設(shè)置的，其目的就是為了檢驗我們對塑模相關(guān)知識掌握程度的同時讓我們也體會一下模具設(shè)計的基本成型工藝過程。相比于單元教學(xué)之前的模具的拆裝與測繪，這次的課程設(shè)計算是得到了一次質(zhì)的飛躍，把之前拆裝與測繪所不懂的知識全部弄清了，把平時在課堂上所學(xué)的知識很好地運用到實踐中去了，真正意義上的體會到了“做中學(xué)，學(xué)中做”的理念。</p><

54、p>　　根據(jù)課程設(shè)計的要求，我們要在一周半的時間里完成老師布置的任務(wù)，包括一份課程設(shè)計說明書、一張總裝配圖及應(yīng)有的零件圖，對于剛學(xué)設(shè)計的人來說，時間確實很緊，要想把設(shè)計中所遇到的所有不解的地方搞清楚就很困難。主要體現(xiàn)在排氣系統(tǒng)、冷卻與加熱系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計。雖說在模具拐角過多且較深的型腔部位最好設(shè)置排氣槽，但對于具體的塑件所對應(yīng)的型芯或型腔，對排氣槽的設(shè)置就會讓我們感覺很困難。對于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與相關(guān)的計算我們之前在學(xué)習(xí)課本的過

55、程中接觸的較少，而加熱系統(tǒng)往往與冷卻系統(tǒng)聯(lián)系緊密，這對于我們來說設(shè)計起來就會很棘手。而對于推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計，其變換就更加難以捉摸，首先，推出機(jī)構(gòu)的選取得依據(jù)塑件的成型要求和外觀而設(shè)定；其次，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計往往就決定了標(biāo)準(zhǔn)模架的選取，并且還會遇到自己所設(shè)計的塑件形狀怪異，僅靠一種推出機(jī)構(gòu)無法達(dá)到設(shè)計要求或是在滿足不影響塑件外觀的條件下的這種推出機(jī)構(gòu)又不適合塑件或模具的外形尺寸。還有一些例如技術(shù)要求的填寫，分流道的設(shè)計與本次課程設(shè)計沒涉及到的