3008壳体注塑模设计3.doc

1、河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 1 页 共 30 页壳体注塑模设计绪 论略谈我国塑料模具发展方向：模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” 。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石 ”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入富裕社会的原动力 ”。日本模具产业年产值达到 13000 亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。

2、 80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245 亿，至 2002 年我国模具总产值为 360 亿元，其中塑料模约占 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。近年来，我国的模具工业一直以每年 13%左右的增长速度快速发展。据预测，我国模具行业在“十五”期间的增长速度将达到 13%15%。模具钢的需求量也将以年 12%的速度递增，全国年需求量约 70 万吨左右，而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的 60%，每年进口模具钢约 6 万吨。我国每年进口模具

3、约占市场总量的 20%左右，已超过 10 亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的 50%以上；冲压模具占全部进口模具约 40%。 纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进

4、口模具的依赖。 现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 2 页 共 30 页21 世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。可见，未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是：大力普及、广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。提高大型、精密

5、、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量。 在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于 30%，而先进国家均高于 70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的 3%8% 。 发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场。 积极研究与开

6、发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。 推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。 开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。 开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工

7、业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。 河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 3 页 共 30 页1 模塑工艺规程的编制该塑件是多格盒零件，其形状如图 1-1 所示。本塑件的材料采用 PP，生产型为大批量生产。图 1-11.1 塑件的工艺性分析1)塑件的原材料分析：该塑件材料选用 PP(聚丙烯)。属于热塑性塑料,从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强；从成型性能上看，该塑件吸水性小，熔料的流动性好，成型容易但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注河南机电高专材

8、料系模具专业毕业设计说明书第 4 页 共 30 页意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不易过快。2）PP 塑件注射参数分析：注射温度包括料筒温度和喷嘴温度料桶温度 喂料区 3050（50）区 1 160250（220）区 2 200300（220）区 3 220300（240）区 4 220300（240）区 5 220300（240）喷嘴 220300（240）括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为 35%和 65%，模件流长与壁厚之比为 50：1 到 100：1熔料温度 220280料桶恒温 220模具温度 2070注射压力 具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力 80

9、140MPa;一些薄壁包装容器除外可达到 180MPa保压压力 避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压（约为循环时间的 30%） ；约为注射压力的 30%-60%背压 520MPa注射速度 对薄壁包装容器需高的注射速度；中等注射速度往往比较使用于其他类的塑料制品螺杆转速 高螺杆转速（线速度为 1.3m/s） ；是允许的，只要满足冷却的时间结束前就完成塑化过程就可以。计量行程 0.5-4D（最小值最大值）4D 的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量 28mm 取决于计量行程和螺杆转速预烘干 不需要； 如果储藏条件不好。在 80的温度下烘干 1h 就可回收率 可以达到 100%

10、回收收缩率 1.25%2.5%;收缩率高；24h 后不会再收缩（成型后收缩）浇口系统 点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套浇口位置在制品最厚点，否则会发生大的缩水。机器停工时段 无需用其他材料进行专门的清洗工作；PP 耐高温河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 5 页 共 30 页料桶设备 标准螺杆，标准使用的三段式螺杆，对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊（L：D=25：1）直通喷嘴，止逆阀。3)塑件的结构分析从零件图上分析,该零件总体长度为长方形,内部有九个较深的空腔。塑件长130mm,宽 120 mm.底部为长 24mm,宽 3mm,高 9mm 的对称小凸

11、台。对于凸台在型腔中开一个凹槽即可以解决。总体上看制件结构比较简单但制件的截面积为面积较大的盲孔，制件包紧型芯时易形成真空，因此设计时需要设置引气装置。4）塑件的尺寸精度分析制件的精度等级；塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸 与产品图中尺寸的 程度，即所获得塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度；其次是塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化等，因此塑件尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。因该塑件材料是 PP，精度等级要求不高，塑件上又未注公差尺寸，所以应选用塑件精度等级为 MT5，该塑件的精度等级较低，考虑到制件受模具活

12、动部分的影响，取公差值和附加值之和，MT2 级取 0.05，MT3-5 级取 0.1。由以上分析可见，该塑件的尺寸精度不高，对应的模具相关零件尺寸加工可保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚均匀，有利于零件的成型。5)塑件的表面质量分析河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 6 页 共 30 页塑件表面要求没有缺陷、毛刺、内部不得有导电杂质,因为塑件外表面要与人手接触,所以要求表面尽量光滑,塑件表面没有其它要求,所以比较容易成型。1.2 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。塑件的体积=整个塑件形状所包围体积-九个空腔的体积+凸台体积。所以塑件体积 V=8413

13、0120-(19386+34383)117+24392=1310400-960336+1296=351360 立方毫米=351.360 立方厘米塑件的总质量=塑件的总体积塑件材料的密度=351.3600.9=316.224g 本塑件采用一模一腔的模具结构，考虑起外形尺寸。注塑时所需压力和工厂现有的设备情况，初步选用注塑机为 XSZY500 型。河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 7 页 共 30 页1.3 塑件注塑工艺参数的确定：查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，PP 的成型工艺参数可做如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料桶温度和喷嘴温度。料桶温度：后段温

14、度选用 220中段温度选用 240前段温度选用 260喷嘴温度：选用 220注塑压力：选用 100MPa模具温度：选用 70收缩率 ：（0.40.8）注塑时间：30s保压： 选用 72 MPa保压时间：5s冷却时间：30s预 热：（23）小时河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 8 页 共 30 页2 注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。2.1 分型面的设计模具设计中，分型面的选择很关键，它决定的模具的结构。选择分型面时，应该根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选

15、择分型面。选择分型面的原则是：塑件脱出方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理。该塑件为多格形盒盖类零件，表面没有特殊要求，但外表面常与人手接触，故要求外表面光滑无毛刺，所以不能把分型面设在外表面。为了有利于排气，塑料溶体的末端应在分型面上。塑件结构比较简单，不必采用侧抽芯，但是塑件内有凹槽，分型面应该取在塑件的最大表面处。为了降低模具的复杂程度和加工 难度。故选用图 1-2 所示的分型方式比较合理。图 2-1 分型面的设计2.2 模腔数量的确定塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，但考虑到塑件内部有九个较深的空腔且制件体积较大难于成型宜尽量采用少型腔

16、。而塑件成型与 塑化河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 9 页 共 30 页能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，综合上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量：（1）按注射机的额定锁模力确定型腔数量 N1公式：N1=（F/PC）/AB/A参数： F 注塑机的锁模力 NPC 型腔内的平均压力 MPaA 每个制件在分型面上的面积（ ）2B 流道和浇道在分型面上的投影面积（ ）B 在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析 B 为（0.20.5） ，常取 B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为 50100MPa 实际所需锁模力应小于选

17、定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用 0.8F 则N1=0.8F/APC-0.35/A=0.8350010 /1.110 7510 -0.35/1.110 3262=33.9-31=2.9 2（个）（2） 注射机注塑量确定型腔数目 N2公式：N2=（GC）/V参数：G 注射机的公称注塑量（ ）3V 单个制件体积 （ ）C 流道和浇口的总体积（ ）3生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的 0.8 倍，取 0.8 倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的 0.21 倍，现取 C=0.4 则N2=（G-0.4V）/V=G/V-0.4=500/351-0.4=1.42-0

18、.4=1.02 1（个）从以上讨论可以看到模具的型腔个数确定为 1 个必须取 N1，N2 中的较小值，河南机电高专材料系模具专业毕业设计说明书第 10 页 共 30 页在这里可以选取的个数是 1 或 2 个，考虑到制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于 60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的注塑模具采用一模一腔的方案，即 N=1 2.3 浇注系统设计：浇注系统设计包括主流道设计、分流道设计、冷料井设计、浇口设计。浇注系统设计原则是：排气良好；流程短；防止型芯和嵌件变形；整修方便；防止塑件翘曲变形；合理设计冷料穴或溢料槽；除满足以上各点外，

19、浇注系统的断面积和长度尽量取小 值以减少浇注系统的塑料量，从而减少回收料。1）主流道设计。根据设计手册查得国产 XSZY500 型注塑机的有关尺寸：喷嘴前端球面的半径：R12 喷嘴前端孔径： = 6mm 0dR= +(12)mm0RD= +(0.51)mmd取主流道球面半径 R=13mm取主流道的小端直径 d=4.5mm 就为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度 2 度4 度，经查注塑 模结构与设计表 61 可知主流道大端直径D=6mm ，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 r=3mm 的圆弧过渡。 在保证制品成型的条件下，住流道长度应尽量短， 以减小压力损失和废料量，通常主流道长度可小