塑料模具课程设计端盖注射模冷却系统的设计.doc

1、 目录一、 端盖的原材料选择二、端盖成型方法的选择与工艺过程的确定三、端盖的结构工艺性分析四、编制端盖成型工艺卡五、端盖所需成型设备的初步选择六、端盖注射模结构的初步确定七、端盖注射成型零部件设计八、端盖注射成型零部件设计九、端盖注射模架浇注系统的设计十、推出机构十一、项目实施端盖注射模冷却系统的设计十二、侧向抽芯的设计课程设计要求与题目（1）：给定塑像件零件图一张如下，按模具设计要求将塑件有关尺寸公差进行转换（2）：完成模具装配图一张，用手工绘制成A0A1图幅，按制图标准绘制（3）：编写设计说明书（不少于8000字），并将此任务书及任务图放于首页。一、端盖的原材料选择1:选用塑件材料此端盖数

2、电器类绝缘零件，需大批量生产，要求成型工艺性能好，通过查阅常用塑料的性能及应用等资料，对多种塑料进行综合比较，材料的品种可以选择聚苯乙烯（PS）和ABS，但是，PS耐热性较低，刚性较脆，而且其制品由于内应力大容易碎裂，所以此塑件（端盖）的材料选用ABS2：分析塑件材料使用性能和工艺性能(1)使用性能:通过查相关塑料模具设计资料可得：工程塑料ABS三元共聚物，因此兼有三种组元的共同性能，使其具有“坚韧，质硬，刚性”。ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成型和机械加工等特点。此外，表面还可镀硌，成为塑料涂金属的一种常用材料，另外，ABS与JHJ372有机玻璃熔

3、接性良好，可做双色成型塑件。综合力学性功能好，但耐热性较差，吸水性较大，化学性能好。(2)工艺性能：成型性能好，成型前要干燥，易产生熔接痕，浇口外观不好。无定型料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件吸湿性强含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温，模温。料温对物性影响较大，料温过高易分解。对要求精度较高塑件模文明宜取50度60度，要求光泽及耐热型料宜取60度80度。注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用

4、柱塞式注塑机时料温为180度230度，注射压力为100140Mpa，螺杆式注射机则取160220度，70100Mpa模具设计时要注意浇注系统对料流阻力要小，浇口处外观不良易发生熔接痕，应注意选择交口位置，形式，脱模斜度宜取2度以上3：结论该端盖为日常生活中常见塑件，产品外表美观，无瑕疵，具有一定的强度采用ABS料，产品的使用性能满足要求，材料成型工艺性能好，选择合理的成型方法和工艺条件，产品能够大批量顺利成型。二、端盖成型方法的选择与工艺过程的确定1、端盖的成型方法的选择根据前面端盖选择ABS材料，ABS材料是树脂塑料，塑件需要大批量生产。虽然注射成型模具结构较为复杂，成本较高，但生产周期短，

5、效率高，易实现自动化生产大批量生产模具成本对于单件制品成本影响不大。而压缩成型，压铸成型主要用于生产热固性塑料或小批量生产热塑性塑件；挤出成型主要用于成型具有恒定界面形状的连续型材；所以端盖选择注射成型生产。2、端盖的工艺过程一个完整的注射成型工艺过程包括成型前的准备，注射过程及塑件后处理三个过程。（1）成型前准备对ABS材料进行外观检验：检查原料的色泽，粒度均匀度等，要求色泽均匀，颗粒均匀生产开始前如需改变塑料品种，调换颜色，或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，则应对注塑机料筒进行清洗。ABS材料一般可不经干燥直接使用。但为了提高制品质量，可在220度鼓风烘箱内干燥12小时。为了使塑件容

6、易从模具内脱出，模具型腔还需图书脱模剂，根据生产现场实际条件选用硬脂酸垶，液体石鈉（2）注射过程。包括：加料，塑化，冲模，保压，冷却定型和脱模步骤等。（3）塑件后处理。退火处理：在红外线灯或鼓风烘箱内，于70度恒温处理24小时。三、端盖的结构工艺性分析1、塑件尺寸精度分析 该塑件的外形尺寸为58+0 -0.28，270 -0.40，280 -0.28。端盖要与其他的零件相配，其它有要求的的尺寸为410.18，210.12，28。以上尺寸单位为毫米（mm）,都为GB/T14486-1933中MT3级精度。其它尺寸精度无特殊要求，所以均可为自由尺寸，对于ABS塑料公差等级可按一般等级，查表如下：（

7、单位mm）塑件外形尺寸：20.16，120.19 ，R10.06 ，10.16 ，20.162.16 ，10.161.16 ，100.0810.08塑件内型尺寸：50.075+0.14 0，40.174+0.34 0，50.075+0.14 0， R5.45.4+0.14 0 2、塑件的表面质量分析 塑件的表面粗糙度，查表克制ABS塑料表面粗糙度的范围在Ra0.0251.6之间，而该塑件对表面粗糙度无要求，则外表面粗糙度可取Ra0.8，内表面无较高粗糙度要求。3、塑件的结构公艺性分析 （1）塑件壁厚均匀，且符合最小壁厚要求 （2）塑件周边有圆角过渡，较合理。四、编制端盖成型工艺卡确定端盖成型工

8、艺参数，并编制注射成型工艺卡片，注射成型工艺条件的选择查表1-4-1，得出： 采用螺杆式注射机，ABS材料吸湿性强，需要干燥处理，为了提高生产品质量，可在8085之间采用鼓风烘箱内预干燥23h。1. 密度：1.021.16g/cm3；2. 收缩率：0.3%0.8%；3. 温度： 料筒后段：180200，料筒中段：210230,料筒前段：200210,喷嘴：180190,模具：5070;4. 压力： 注射压力：7090Mpa,保压压力：1530Mpa,背压：515Mpa；5. 时间 注射时间：35s,保压时间：1530s,冷却时间：1530s；6. 后处理： 方法：红外线灯或鼓风烘箱内，温度：8

9、5,时间：23h。该塑件的注射成型工艺过程卡如下：厂名南通职业大学端盖注射成型工艺卡车间南通职大模具车间零件名称端盖材料干燥设备鼓风烘箱装配图号温度/8085零件图号时间/h12材料牌号ABS料筒温度/后段180200材料定额中段210230单件质量/g4前段200210喷嘴180190资料编号模具温度5070设备型号XS-Z-60时间/h注射35每模件数2保压1530冷却1530工装号压力/MPa注射压力7090后处理温度/85保压压力5070时间/h23背压515时间定额/min辅助1020单间4090检验编制校对审核主管日期五、端盖所需成型设备的初步选择、已知塑料端盖的质量Ms为3.96

10、g，同时根据端盖形状和尺寸，生产批量要求，以及生产厂家已有的注射机的规格，初步确定端盖成型采用一模二腔的模具结构，浇注系统及飞边的质量或体积采用Mj，初步估算取10g，每一成型周期所需的塑料总质量为：M=nMS+Mj=2x3.96=10=17.92g根据注射量，查相关模具设计手册初选XSZ30型号，可知17.923080%=24满足注射量小于注射机允许的最大注射量的80%的要求理论注射量/cm330注射行程/mm130螺杆柱塞直径/mm28动、定模固定板尺寸/mm250280最大开模合模行程/mm160最大模具厚度/mm180最大成型面积/cm290最小模具厚度/mm60锁模力/kN250注射

11、形式螺杆式注射压力/MPa119喷嘴孔直径/mm2拉杆空间235喷嘴球半径/mm12、校核锁模力当熔体充满型腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和胀模现象。单个端盖在分型面的投影的计算，取端盖下面部分为分型面位置，如图所示：则As1566mm2，浇注系统在模具分型面上的投影面积A，初步估算取1096mm2，塑料熔体对型腔的成型压力P，查表取30 Mpa，则=1096=4288cm290cm2（最大成型面积），P（nAsAjO）=30(21566=1096)=26840250KN=Fp所以选择注射机型号为X

12、SZ30。六、端盖注射模结构的初步确定、分型面的选择端盖的分型面选择分析如下：依据分型面应选在制品的外形轮廓最大出的原则，端盖的分型面可以选在A-A，B-B，C-C，D-D四个位置（如下图）如果在A-A处不会影响制品外观质量，是模具成型零件结构合理，产品易于脱模；如果选在B-B处，不会影响制品的外观质量，但会是成型零件的大部分在一侧，不利于加工，且会使制品最终脱模阻力增大。难遇脱模；如果选择在C-C或D-D处，会使制品外表面留有合模痕迹，不利于制品外观质量，且模具必须采用侧抽芯机构，制品才能脱模，增大模具结构复杂程度和加工难度，综上所述，端盖的分型面位置应选在A-A处、模具型腔的排列模具采用一

13、模两腔的结构，制品形状为矩形，所以模具型腔排列如下图所示： 图七、 端盖注射成型零部件设计1、 成型零件结构设计 端盖是小型塑件，成型塑件外形的凹模可以采用整体式结构，在采购的标准模架定模板上直接加工，成型塑件内型的主型芯采用嵌入式结构，将其固定于动模板上，成型塑件测孔的小型芯采用侧型芯结构，共需4个。此端盖的成型零件结构如图：图2、 成型零件工作尺寸计算查附表三，ABS成型收缩率为0.3%0.8%，平均收缩率为Scp=x100%=0.5%，=/3，=/6，模具成型零件工作尺寸计算如下表：零件名称塑件尺寸计算尺寸成型收缩率计算公式计算结果工作尺寸型腔尺寸垂直于分型面Scp平行于分型面中心距型芯

14、尺寸垂直于分型面0.005平行于分型面侧芯尺寸垂直于分型面平行于分型面3、 成型零件强度刚度校核成型零件强度和刚度校核实质上是以强度和刚度为条件用来计算成型零件所需的侧壁厚度和底板厚度。端盖是小型塑件，凹模采用整体式结构，其侧壁厚度可以采用经验法求得，端盖的型腔内壁短边b尺寸为27+0.02 -0.08，查表2-3-10，整体式型腔侧壁厚度可谓25mm。底板可采用表2-3-5中公式h=b计算，其中b为型腔短边尺寸，取27.0mm，长、短边之比为L/b=58.10/27.0=2.15,查表2-3-9得，系数a=0.5，端盖原材料为ABS，查表2-3-2得，模具型腔压力P=30Mpa，模具材料选用

15、45钢，材料的许用应力，所以型腔底板厚度=278.3mm。八、 端盖注射模架的选用、 确定模架的组合形式根据前面分析，端盖模具为但分型面注塑模，且根据成型零件的结构设计，因此可选用A2型标准中小型模架。A2型模架具有以下结构特征： 定模和动模均采用两块模板，有支撑板，设置推杆推出机构，适用于立式和卧式注射机，用于直浇道，可采用斜导柱侧向抽芯，其分型面可在和模面上，也可设置斜滑块垂直分型脱模试机构的注射模。、 计算型腔模板周界根据前面分析，型腔长度A为58.10mm，型腔宽度B为27.0mm，型腔侧壁厚度S，S可取25mm，考虑到型腔强度，刚度以及要在型腔间开设浇注系统等原因，型腔间壁厚取30m

16、m，则得出以下计算型腔板长度及密度的结果：型腔模板的长度：L=SAS=2558.1025=108.10mm型腔模板的宽度：=SB=2527.03027.025=134mm、 确定模具周界尺寸由于端盖采用整体式结构凹模成型，所以要考虑导向机构的安装空间与连接螺栓的安装空间，同时考虑型腔摆放方向，尽量缩小模架尺寸，综上所述因素，查表GBT12556.1-90，确定模板周界尺寸为160mm200mm、 确定模板厚度和至承板厚度型腔深度为2，型腔底板厚度为8.3mm，所以型腔模板厚度为10.3mm，查表GBT12556.1-90，修整为20mm，塑件在分型面上的投影为1566mm，查表243，支撑板厚

17、度为25mm。、 选择模架尺寸根据模架组合形式，确定下来的模具周界尺寸，配合模板所需厚度，查表GBT12556.190，端盖注射模具模架选择A2-160200-04-Z，GB/T12556.1-90。6、 检验所选模架1) 产品推出距离与垫块高度产品所需推出距离12.125=15.1垫块与推板和推板固定板形成空间：502015=15mm；因为1515.1，所以，将垫块厚度加高5mm，即50+3=53mm。2）有前面分析，选择XS-Z-30型注射机，模架与注射机之间关系校核如下表所示。设备参数模架规格校核结论最大开合模行程160取件所需空间12.1适合最大模厚180模具闭合高度180适合最小模厚

18、60拉板空间（）235模板周界（）160200适合综合（1）（2），端盖注射模模架选用A2-160200-04-z1 GB/T 12556.190.九、 端盖注射模架浇注系统的设计1.主流道的设计由前面推断，选择XSZ30注射机，可知注射机喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴中心孔径直径为2mm，定位孔直径为55mm，由此可得，主流道球面半径SR=13mm，（比喷嘴球面半径大12mm），主流道小端直径为4.5mm，（比注射机喷嘴出口直径大0.51mm）。由于端盖为小型塑件，可将定位圈与浇口村套设计为一个整体，定位圈直径为55h11。由前面得出，模架定模座板厚度为25mm，定模板厚度为20mm，可得浇口

19、村套安装长度为45mm，浇口村套与定模座板采用两个M5的螺栓固定。2、分流道的设计由前面55h11确定的模具型腔排列形式，分流道采用平衡式布置，从中间直接注入，如图所示： 由于梯形截面分流道容易加工，且熔体的热量散发和流动阻力都不大，所以端盖分流道的截面设计为梯形，由主流道设计中可计算出主流道大端直径为，查表251得具体尺寸。3.浇口的设计因为矩形浇口的形状尺寸加工方便，并且精度容易保证，所以端盖的浇口采用矩形浇口，根据式（251）和（252）分别计算浇口宽度和厚度，式中A塑件的外侧表面积，；浇口处塑件的壁厚，；浇口长度取2，如图1所示：图1 图24.冷料定和拉料杆的设计端盖型芯最大高度为12

20、.1，対型芯的包紧力不大，所以采用推杆退出机构，因此，端盖采用带钩形拉料杆和底部带推杆的冷料穴，如图2所示：排气系统和进气系统的设计端盖是小型塑件，排气量较小，可以利用分型面，推杆与模板的配合间隙进行排气，因此，不另设专门排气装置。该塑件开模和脱模过程中不会形成真空负压现象，因此，不需另设引气系统。十端盖注射模推出机构的设计1. 由公式Ft=Ap(cos-sin)算出推出力为1638.64N，端盖会抱紧主型芯跟随动模一起运动，因此推出机构要设置在动模一侧。2. 推杆推出机构结构简单，使用方便，一个塑件采用一根6的推杆退出，校核如下：=2Ft/d2=21638.64/(1010-3)=2.091

21、07s=430Mpa通过以上验证，推杆满足以上要求。所以一个塑件采用一个推杆，共两根，推杆规格：6100 GB4169.184，装配时修配其长度，要求高出大兴芯面0.05。3.推出机构采用复位杆复位，复位杆规格：10100 GB4169.184，共四根，按前面所选模架中复位杆位置安装，装配时修配其长度。十一、端盖注射模冷却系统的设计端盖材料为ABS，查表2-7-1可知，保证塑件质量最佳温度为4080，所以端盖的温度调节系统需设计冷却系统。1、 计算冷却水体积流量苯乙烯丁二烯丙烯晴三元共聚体（ABS）的模具平均工作温度为60，用常温20的水做冷却介质，其出口温度为30，注射质量M1=10+3.9

22、=14g，注射周期50g，冷却水的定压比热容Cp为4.183 kj/kg，查表2-7-3可知ABS在凝固时所放出的热焓量h为360KJ，根据式（272）计算其冷却水所需体积流量：、 冷却管道直径的确定根据冷却水体积流量，查表274可初步确定冷却管道直径，从表中可以看出，生产端盖所需要的冷却水体积流量很小，在设计时可以不考虑冷却系统设计，所以冷却回路所需的总面积回路的总长度等不需要计算，采用自然冷却。十二.侧向抽芯的设计塑件的侧面有25mm 的矩形，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离短，抽出力度小，所以采用斜导柱，侧滑块抽芯机构。斜导柱装在定模座板上，侧滑块利用导轨安装在动模板上，其中斜导柱

23、斜角为18端盖所需抽芯距：端盖侧孔表面积25mm，塑件为模内冷却，P取10Pa，塑件与主型芯的摩擦系数取0.2，所以侧向抽拔力为：1） 斜导柱设计根据计算斜导柱直径d，其中LW为6，斜导柱的许用弯曲应力取。斜导柱总长：斜导柱的工作长度L为实际抽芯距完全抽拔出侧型芯所需的开模行程为2） 侧滑块设计结构如图所示：3） 契紧块设计模具合模后，利用契紧块把锁紧力传给侧滑块，使滑块不致产生位移，从而保证斜导柱和侧滑块在成形时的位置精度。4） 干涉现象综合以上设计，在完全合模状态下，侧型芯和推杆在分型面上投影不相重合，所以，推杆与侧型芯不会发生干涉现象。参考文献：1 杨安：塑料成型工艺与模具设计 北京理工大学出版社 20072 孙玲：塑料成型工艺与模具设计学习指导 北京理工大学出版社 20083中国模具设计大典20