1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙目 錄1工藝性能分析和結(jié)構(gòu)方案的確定和所需設(shè)備的校核 31.1 工藝性能分析和模具方案的確定 31.1.1 工藝性能分析 3.1.1.2 確定模具結(jié)構(gòu)方案 3.1.2注射機(jī)型號的選定及校核4.1.2.1注射量的計(jì)算4.1.2.2鎖模力的計(jì)算4.1.2.3選擇注射機(jī) 5.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.2.1主流道的設(shè)計(jì)和定位圈的設(shè)計(jì) .6.2.1.1 主流道的設(shè)計(jì)6.2.1.2 澆口的設(shè)計(jì)6.2.1.3 分流道的設(shè)計(jì)7.2.1.4 冷料穴的設(shè)計(jì) 7.2.1.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .8.3成型零部件的設(shè)計(jì)和校核9.3.1 凹模（型腔）的設(shè)計(jì)和校核 93.2凸模（型芯

2、）的設(shè)計(jì)及其校核 104 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .1.14.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合和固定 .1.14.1.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選用 1.14.1.2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì).1.14.1.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì)125 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 .3.5.1 推出系統(tǒng)的確定1.35.1.1 澆注系統(tǒng)凝料的脫出 1.35.1.2 推出方式的確定 135.1.3推出零件的設(shè)計(jì)135.1.4推桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)向的設(shè)計(jì) 1.46 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校核 156.1 冷卻水道的設(shè)計(jì)1.56.1.1 冷卻水道的選擇 156.1.2冷卻水的體積流量1.56.1.3 冷去卩管道直徑的確定 1.56.1.4 冷卻水在管道中的流速 156.1.5冷卻管道孔壁與冷卻水

3、之間的傳熱模系數(shù) 156.16冷卻管道的總傳熱面積 1.66.1.7模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù) 167模架的設(shè)計(jì)177.1 模架的選擇177.2定模固定板的設(shè)計(jì)和校核177.3型芯固定板的設(shè)計(jì)和校核17附錄A塑件工藝卡片18參考文獻(xiàn)1.91工藝性能分析和結(jié)構(gòu)方案的確定和所需設(shè)備的校核1.1工藝性能分析和模具方案的確定1.1.1 工藝性能分析1） 形狀：該制件為線軸骨架，最大外形尺寸直徑為4 6mm壁厚為1.7mm總高為 53mm有一個(gè)直徑為 26mm勺通孔。2） 性能：AS比聚苯乙烯有更高的沖擊強(qiáng)度和優(yōu)良的耐熱性，耐油性，耐化學(xué)腐蝕性。如它能很好地耐某些使聚苯乙烯應(yīng)力開裂的烴類。而彈性模量是現(xiàn)有

4、熱塑性塑料中較高的一種。AS為苯乙烯-丙烯睛共聚體，不易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力開裂。透明度很高，其軟化溫度 和搞沖擊強(qiáng)度比PS高。物化性能：AS具有很強(qiáng)的承受載荷的能力、抗化學(xué)反應(yīng)能力、抗熱變形特性和幾何穩(wěn)定性。AS 中加入玻璃纖維添加劑可以增加強(qiáng)度和抗熱變形能力，減小熱膨脹系數(shù)。AS的維卡軟化溫度約為110C。載荷下?lián)锨冃螠囟燃s為100C。AS的收縮率約為030.7%。AS是一 種堅(jiān)硬、透明的材料。苯乙烯成份使 AS堅(jiān)硬、透明并易于加工；丙烯腈成份使 AS具有 化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。注塑工藝3）注射工藝條件：AS的加工溫度一般在200-250 C為宜。該料易吸濕，加工前需干燥一小時(shí)以上，其流動性比PS

5、稍差一點(diǎn)，故注射壓力亦略高一些。干燥處理如果儲存不適當(dāng)，AS有一些吸濕特性。建議的干燥條件為 80C、2-4小時(shí)。熔化溫度200-270 C。如果加工厚壁制品，可以使用低于下限的熔化溫度。模具溫度40-80 C。對于增強(qiáng)型材料，模具溫度不要超過60C。冷卻系統(tǒng)必須很好 地進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)槟＞邷囟葘⒅苯佑绊懼破返耐庥^、收縮率和彎曲。注射壓力350-1300bar注射速度建議使用高速注射4）流道和澆口 所有常規(guī)的澆口都可以使用。澆口尺寸必須很恰當(dāng)，以避免產(chǎn)生條 紋、煳斑和空隙1.1.2 確定模具結(jié)構(gòu)方案1）成型方式的確定由于AS為非結(jié)晶性塑料，成型工藝性好，所以采用注射成型。2）確定分型面塑件的分型

6、面應(yīng)位于截面尺寸最大的部位，如圖1.1 ,這樣選取會使得塑件的外表面可以在整體的定模型腔內(nèi)成型，表面質(zhì)量好，而且塑件脫模方便。圖1.1分型面3）確定型腔數(shù)目估算塑件的質(zhì)量：V 總=2V1+V2n（ 46/22（ 26/2） 2X 1.7 X 2+冗（26/2+1.72132X( 50 3.4 ) I=10.73 cm取 p =1.04g/cm3 那么 m 11.18 X 1.04=11.15g考慮到塑件形狀不利于分模和取件的問題，在此采用一模一腔1.2注射機(jī)型號的選定及校核1.2.1注射量的計(jì)算通過計(jì)算可知，塑件質(zhì)量m=11.15g，流道凝料的質(zhì)量m=3.96mn，上述確定為一模一腔,所以注射

7、量 m=（ 11.157+1 X3.96） =15.11g。1.2.2 鎖模力的計(jì)算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A,根據(jù)分析，A是塑件在分型面上的投影面積A的0. 2倍一0. 5倍，因此可用0. 3nA10A=nA+A=A+0.30 X A=1.30 X 529=687.7mr其中 A=529 mnn所以 F=P 腔 A=30 X 687.7=20631N=20.631kN型腔壓力P取30MPa1.2.3選擇注射機(jī)根據(jù)每一周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用選用XS-ZY-125臥式注射機(jī)，因?yàn)槁輻U在注射機(jī)中既可旋轉(zhuǎn)又可前后移動，能夠勝任塑料的塑化、混合和注射工作，這 一點(diǎn)遠(yuǎn)勝于柱

8、塞式注射機(jī)。所選用注射機(jī)的型號為XS-ZY-125。表2.1注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格：理論注射（g/cm3）125鎖模力（KN）900螺桿直徑（mm）42模板行程（mm）300注射壓力（Mpa）119最大模具厚（mm）300定位孔徑（mm）100最小模具厚（mm）200注射有關(guān)參數(shù)的校核注射量的校核M=n mi+nn 0.8 mg15.58+0.30 X 15.581=20.16 0.8 X 125=100注射壓力的校核peAkpo=1.3 20.16=27.538MPa而 Pe=119MPa注射壓力校核合格鎖模力的校核FA KAF型=1.2 X 27.53.kN =33.036KN而F=900K

9、N鎖模力校核合格，其他安裝時(shí)的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進(jìn)行。202澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1主流道的設(shè)計(jì)和定位圈的設(shè)計(jì)2.1.1 主流道的設(shè)計(jì)1）主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角a =2 4，可以取為3。內(nèi)壁表面粗糙度一般為Ra=0.63卩m2）為防止主流到與噴嘴處溢料，主流道對接處制成半球形凹坑，其半徑 R2=R1 +（12） =14伽，其小端直徑d2=d1+ （0.51 ） =5伽。凹坑深取h=3伽。圖2.1主流道3）為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑取r=2伽。4）在保證塑料良好成型的前提下，主流道 L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓

10、力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。一般L1圖2.3冷料穴2.1.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成型型腔體積比較小，采用的是矩形側(cè)澆口，塑料溶體先充滿型腔底部，然后充滿 周邊與上部，型腔不會造成憋氣現(xiàn)象，氣體會沿著分型面的間隙向外排出。3成型零部件的設(shè)計(jì)和校核3.1凹模(型腔)的設(shè)計(jì)和校核凹模尺寸的計(jì)算塑件結(jié)構(gòu)簡單，所以采用整體式凹模。為了便于塑件的脫模，將凹模做成階梯式。這樣 有利于排氣，便于模具的維修。而且凹模結(jié)構(gòu)簡單，牢固，不易變形，塑件無拼縫痕跡 塑件收縮率0.5 %0.8 %，平均收縮率為0.65%.1) 凹模直徑按平均值法：取凹模按IT9制造公差 A0.062伽，=.26mm3 3Lmi=

11、(1+Scp) Ls A1+0Z= (1+0.65%) 46- X 0.260+0.062 =46.494 0+0.062伽4 43 3Lm2= (1+Scp) Ls&+0% (1+0.65%) 29.4 X 0.24 0+0.062 =29.41 1 10+0.062伽4 4再校核塑件最大尺寸Lm+E+SC LsSmin 53X).20 +00.043=50.705+00.043 m33校核Hm Hs Smax+AH1.631 1.7 X.008+0.12=1.7101.61m，則可滿足要求50.705 50 0.008+0.20=51.04150.205m，則可滿足要求因此凹模高為 1.6

12、1 m, 50.205+00.043 m3.2 凸模（型芯）的設(shè)計(jì)及其校核凸模尺寸的計(jì)算成型塑件 24通孔的固定型芯的尺寸計(jì)算，凸模如圖3.2iL圖3.2型芯1) 凸模直徑型芯制造公差按IT9級精度，*0.052伽，=.22按平均值法計(jì)算lm= ( 1+Scp) Is + 3 化z4=(1+0.0065) 26+- 0.22 2.052=26.319 0.052 mm 4校核可能出現(xiàn)的最小尺寸，設(shè)磨損余量金=1/6 =.037m|m ( + 8b) Smax|ssJ26.319-( 0.052+0.037 0.008 6=26.45926.319滿足要求故取型芯內(nèi)直徑為26.319-0.052

13、伽。2) 凸模高度型芯高度制造公差按IT9級精度，即8=0.052 m, =.24 m2按平均值法計(jì)算hm= ( 1+Scp) hs+ -0.05233=(1+0.0065) X50+Y .22 2.052=50.475衛(wèi)0.052 m4校核hm hsSmin- 三由50.635-( 0.052+0.037) 0.008 4=51.34050.475滿足要求。故型芯高度為50.475 00.052 m04導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合和固定4.1.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選用1）根據(jù)模具形狀及尺寸，需要 4個(gè)導(dǎo)柱，導(dǎo)柱直徑可選用d=32伽。2）導(dǎo)柱固定端的直徑與導(dǎo)套固定端的外徑應(yīng)相等，便于孔的加工

14、，有利于保證同 軸度和尺寸精度3）導(dǎo)柱的先導(dǎo)部分應(yīng)做成球狀或錐度，導(dǎo)套的前端應(yīng)有倒角，以便導(dǎo)柱能順利進(jìn) 入導(dǎo)套。導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分應(yīng)比型芯稍高，以便型芯進(jìn)入型腔時(shí)與型腔相碰而損壞4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向表面應(yīng)硬而耐磨，而中心具有足夠的韌性，因此可采用T8碳 素工具鋼，經(jīng)淬火5055HRC滲碳0.50.8伽，淬硬5660HR（處理。其中導(dǎo)套的硬度 低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌４送猓瑢?dǎo)柱導(dǎo)套的導(dǎo)向 部分表面粗糙度值要小。5） 導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合 H7/f6,與安裝孔采用過度配合H7/k6,配合部分 表面粗糙度 Ra=0.8卩m6）導(dǎo)套外徑按H7/m6過度配合4.1.

15、2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)選用帶肩導(dǎo)柱I型，如圖4.14.1.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)圖4.1導(dǎo)柱5推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核5.1推出系統(tǒng)的確定5.1.1澆注系統(tǒng)凝料的脫出可按安裝方式，型腔數(shù)目和結(jié)構(gòu)特征以及所選用的矩形側(cè)澆口確定注射模具選用 二板式單分型面。它是注射模具中最簡單而有最常用的一類。單分型面注射模具，型腔 的一部分（型芯）在動模板上，另一部分（凹模）在定模板上。主流道設(shè)在定模一側(cè)， 分流道設(shè)在分型面上。開模后由于動模上拉料桿的拉料作用以及塑件因收縮包緊在型芯 上，制品連同流道內(nèi)的凝料一起留在動模一側(cè)，動模上設(shè)置有推出機(jī)構(gòu)，用以推出制件 和流道內(nèi)的凝料。5.1.2 推出方式的確定由于線軸骨架屬于厚壁制件，件

16、小、質(zhì)量輕，故選用推桿強(qiáng)制推出，這種推桿脫模 機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單。推桿應(yīng)設(shè)在端面或靠近側(cè)壁的部位，但也不應(yīng)和型芯距離 太近，以免影響凸模或凹模的強(qiáng)度。當(dāng)塑件各處脫模阻力相同時(shí)，推桿應(yīng)均衡布置，使 塑件脫模時(shí)受力均勻。推桿脫模機(jī)構(gòu)屬于一次推出脫模機(jī)構(gòu)，是指開模后，用一次動作 將塑件推出的機(jī)構(gòu)。他是最常見的結(jié)構(gòu)類型，包括推桿脫模、推管脫模、推板脫模、氣 動脫模及利用活動鑲件或型腔脫模和多元件聯(lián)合脫模等機(jī)構(gòu)。推桿脫模機(jī)構(gòu)是最常用的脫模機(jī)構(gòu)，主要由推出導(dǎo)向部件和復(fù)位部件等所組成。5.1.3 推出零件的設(shè)計(jì)1 脫模力的計(jì)算制件為矩環(huán)形斷面時(shí)，所需脫模力為=2rESL(f tan )1 K1 K20

17、.1A= 226 210000 0.0065 501 0 3.560.21 tan1 45 =101.49KNA=0K1無量綱系數(shù)，其值隨 入與而異，入=r/弘從表中選取為3.56K2無量綱系數(shù)，其值隨f與而異，K2從表中選取為1E塑料的彈性模量，從附錄中選取為 2.1xiO5MPaS塑料的平均成型收縮率，從相關(guān)材料中選取為0.65%L 制件對型芯的包容長度為50f 制件與型芯之間的摩擦因數(shù)查為 0.21莫具型芯的脫模斜度為1。45r型芯的平均半徑為13塑料的泊松比查表的為0A盲孔制品型芯在垂直與脫模方向上的投影面積2.推桿直徑的確定根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，推桿的直徑21/4103 103 1014

18、90 1/4d=k(L F/nE) = 1.5=11.03mm 取 d=12mm4 2.1 100000k安全系數(shù)，查表得k=1.5L 推桿的長度，取L=63 - 25+50+25=103nmF脫模力，上述求得 F=101.76KNn推桿數(shù)目，n為4根E鋼材的彈性模量為210000MPa對于推桿直徑進(jìn)行強(qiáng)度校核(T =4F/n n=dX76490/8nX 122=84.54MPa 119MPa所以推桿直徑校核合格5.1.4 推桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)向的設(shè)計(jì)為使推出過程平穩(wěn)，推出零件不至彎曲和卡死，推出機(jī)構(gòu)中選用導(dǎo)柱和導(dǎo)套起推出 導(dǎo)向作用。5.2斜滑塊側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的確定本方案采用側(cè)向分型，采用滑塊導(dǎo)滑，開模時(shí)

19、，推桿推動斜滑塊沿模套導(dǎo)滑槽移動，在推出的同時(shí)向兩側(cè)分開，從而使塑件脫離型芯。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。其中側(cè)向行程為2/3零件高度。6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校核6.1冷卻水道的設(shè)計(jì)6.1.1 冷卻水道的選擇塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，要得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，模具 必須進(jìn)行溫控。但對于 ABS來說，模具溫度在4060C，可利用熔融塑料傳給模具的余 熱來解決。在模具上不需設(shè)置加熱裝置，但必須設(shè)置冷卻裝置，縮短成型冷卻時(shí)間，提 高生產(chǎn)效率。6.1.2 冷卻水的體積流量-33qv=WQ 1/ p C 1-他）=42240X 2X 400/1000 X 4.187 X （27-20）=1.15X 10

20、 m3/min qv冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/mmW單位時(shí)間（每Min）內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料質(zhì)量（kg/min）Q1單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量，查表得：400kJ/kgp卻水的密度（1000kg/m3）C1冷卻水的比熱容（4.187 kJ/kgC）0i冷卻水的出口溫度（27C）任一一冷卻水的入口溫度（20C）6.1.3 冷卻管道直徑的確定為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，有考慮到塑件尺寸以及推出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)查表得：d=12mm6.1.4 冷卻水在管道中的流速V=4qv/ n*4X1.15 X0-3/3.14 60（12/1000）2=0.17m/s大于最低流速0.17m/s,達(dá)到湍流狀態(tài)，所選管道

21、直徑合格。6.1.5 冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù)查表10-5 取f=7.22(水溫為30C)，因此h=4.187f( p v)0.8/d0.2=4.187X 7.22X (996X 0.17)0.8/0.0120.2=4440kJ/(m2h. T)6.1.6 冷卻管道的總傳熱面積2A=60W 1/ h t=60 X 33.8/ 11150 X (40-23.5) =0.03mm6.1.7模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)n=A/ n dL=0.03/3.14 X 0.02 X 0.25 0.00005由于模具尺寸太小，所以不必設(shè)置冷卻水道。7模架的設(shè)計(jì)7.1模架的選擇考慮到型腔的最小厚度和導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推桿推出等各方面問題，確定選用模架序號 08號(315XL=315X315)模架結(jié)構(gòu)為A4的形式。7.2 定模固定板的設(shè)計(jì)和校