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XX大学高等职业技术学院
塑料模具设计实训
指导书
编者:XX
一、课程设计的目的
《塑料模具实训》是《塑料成型工艺与模具设计》课程的后续配套的课程实训环节,是对前期课程的消化吸取和实际演练,是模具专业的学生最为重要的实践教学环节之一,在该次实训中,还会综合运用到前期《机械制图与CAD》、《工程力学》、《机械设计》、《公差与测量》、《机械制造根底》、《模具CAD》、《数控技术》等多门课程的专业学问,是对学生进展模具设计工程师训练,培育学生分析和解决工程技术问题力气重要环节。
本次设计目的如下:,具备初步的独立设计力气;
进一步娴熟把握计算机关心设计软件在模具设计中的应用;
进一步学****和把握各种塑料模具的根本类型和构造;
初步学会综合考虑塑料模具的制造工艺及经济合理性等因素,以选择正确的模具零件的设计方案;,所画图纸要遵守有关标准的规定,符合加工要求,标注和说明要齐全。
。
二、设计内容
塑料模设计实训题目,一般选择内容和份量都比较适当的中等简洁程度注射模进展设计〔题目可由学生自选,教师审定,亦可由教师直接指定〕,要求学
生在规定的时间内完成:
三维产品造型图1张、二维塑件图1张;
模具三维爆炸图1张、A0或A1模具装配图1张;
主要零件零件工作图5~6张〔成型零部件、侧向抽芯等非标准件〕;
编写设计计算说明书1份;
模具价格估算清单1张。
三、设计要求
三维效果图的要求
三维图可用Pro/e、MasterCAM、UG、CAXA、AutoCAD等任意一个软件绘制实现。
装配图与零件图的要求
承受AutoCAD作图,图纸规格要求符合制图标准,图面干净,布局合理,线条粗细均匀,圆弧连接光滑,尺寸标注标准,文字注释使用工程字书写。
设计说明书是课程设计的一个重要组成局部,它反映了学生设计中的工作及水平,编写说明书是培育学生撰写技术文件力气的一种熬炼。说明书应力求简洁,文理通顺,语言流畅,字迹工整,无错别字,将与设计有关的问题分析、设计计算结果,系统的编写到说明书中。说明书应以A4白纸书写,四周留有边框。设计说明书由课程设计封面〔统一格式〕、产品设计任务书〔包含产品二维图和三维造型图〕、设计说明、模具价格估算清单等一起装订成册。
将设计图纸及设计说明书装入资料袋留档保存,资料袋上要求注写班级、学号、姓名,另在资料袋的反面注明“〕。
相关电子设计文档和图形文件整理归类存入一个以“学号-姓名”文件夹中,设计完毕上交到班机学****委员处,各班学****委员收齐班上每位同学资料后,存入“XX模具X班模具塑料课程设计资料”文件夹中交设计教师留档。
辩论总时间为10分钟/人,6分钟简洁介绍设计根本流程,重点强调设计
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过程中遇到的问题、解决的方法和阅历教训,教师提问和辩论时间为4分钟。
四、设计过程中的留意事项
1、应预先预备好资料、手册、图册、绘图仪器、计算器、图板〔计算机、〕图纸、报告纸等;
2、应对塑料制品的成型工艺性进展认真地分析;
3、模塑成型工艺方案论证后,经指导教师认可后,方可进展模具设计;
4、画出的模具构造草图经指导教师认可后,方可绘制正式装配图及零件图;
5、设计过程中承受边计算、边绘图、边修改的方法,本阶段觉察的问题,需要对前面的设计和计算作相应的修改,甚至有的构造和具体尺寸需要通过绘图或阅历公式才能确定。
五、设计的一般程序
塑料模具设计实训一般程序见以以下图。
六、设计的进程安排
周时
主要内容
说明
次间
;预备好设计所需的资料、绘图用具及图纸等;明确设计任务
,星期四检查塑件
一
二维图和三维图
周3
塑料模具设计的方案论证;主要零部件其次周星期一检查设计计算结
的设计计算;模具草图绘制和三维造
果及模具草图
型;编写设计说明书草稿
第5
完成装配工作图:绘制装配图,标注主其次周星期五开头检查装配图
二
要尺寸、公差协作及零件序号,编写标完成状况
周
题栏、零件明细表及技术要求等
表1-1 塑料模具设计的进程安排
:
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第3
绘制零件工作图:绘出必要的视图和剖第三周星期四检查零件图绘制
三
面图,标注尺寸、公差及外表粗糙度,状况
周
编写技术要求及标题栏
1
整理编写设计计算说明书,依据计算草
稿整理,并附以必要的插图和说明,打印设计说明书和图纸
1
带上资料袋,进展辩论
辩论时间安排在第三周星期五
七、实训时间与地点安排
1、CAD/CAM机房〔3410j〕
09模具班〔1~3周〕
星期一
星期二星期三星期四
星期五
1、2节
5、6节
1、2节
5、6节
1、2节
模具专业《塑料模具实训》辅导和上机时间安排表
〔备注:具体地点安排假设有变动,以安排为准〕
2、模具拆装实训室,随时提前预约
八、设计成绩评定方法
设计成绩的评定,应以设计计算说明书、设计图纸和在辩论中答复的状况为依据,参考设计过程中的表现进展评定。其中,以百分制计:
设计装配图纸 约占30%
设计零件图纸 约占30%
计算说明书 约占20%
辩论成绩 约占10%
考勤及设计过程表现 约占10%
实例:塑料模设计典型案例分析
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、注射模具设计案例分析一
设计任务书
塑料制品名称:油壶盖;
成型方法与设备:在SZ120/630型注射机上成型;
塑料原料:低密度聚乙烯;
:%~%;
生产批量:100万;
塑件图:如图1-1所示为制品的二维图样,图1-2所示为该制品的三维图样。
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塑件成型工艺分析
塑料成型特性
图1-1油壶盖的二维图样
图1-2油壶盖的三维图样
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低密度聚乙烯(LDPE)又称高压聚乙烯,为支链型线型分子构造的热塑性塑料。结晶度为55%~65%,相对分子质量较小,密度为ρ=~,~,·℃-1,低密度聚乙烯的化学稳定性较高,能耐大多数酸、碱及盐的侵蚀,但不耐强氧化酸的腐蚀,除苯及汽油外,一般不溶于有机溶剂。耐低温性能好,在-60℃下仍具有较好的力学性能,但使用温度不高,LDPE的使用温度在80℃以下。低密度聚乙烯在热、光及氧的作用下会发生老化变脆,力学性能和电性能下降。在成型时,氧化会引起熔体粘度下降和变色,产生条纹,影响塑件质量。因此,需添加抗氧剂及紫外线吸取剂等。
低密度聚乙烯的成型特性为:
(1)成型性好,可用注射、挤出及吹塑等成型加工方法。(2)吸湿性小,成型前可不枯燥。
熔体粘度小,流淌性好,;流淌性对压力敏感,宜用较高压力注射。
可能发生熔体裂开,与有机溶剂接触可发生开裂。
成型温度范围:160~240℃。熔融温度低、熔体黏度小且塑件的质量小,塑件可承受柱塞式注射机成型。严格把握模具温度,一般在35~65℃为宜,模具应承受调质处理。
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冷却速度慢,必需充分冷却,模具设计时应有冷却系统。
收缩率大而且波动范围大,方向性明显(取向),不易承受直浇口,易翘曲,结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大,应把握模温,保证冷却均匀稳定。
易产生应力集中,严格把握成型条件,塑件成型后退火处理,消退内应力;塑件壁厚宜小,避开有尖角,脱模斜度宜取1~3°。
质软易脱模,当塑件有浅侧凹(凸)时,可强行脱模。本塑件的螺纹成型即承受强行脱模方式。
塑件的构造工艺性
塑件的尺寸精度分析
该塑件尺寸精度无特别要求,全部尺寸均为自由尺寸,可按MT7查取公差,其主要尺寸公差要求如表1-1所示。
表1-1塑件上主要尺寸按MT7级精度的公差要求〔单位mm〕
塑件标注尺寸
塑件尺寸公差〔按MT7级精度〕
外
形尺寸
内
形尺寸
塑件外表质量分析
该塑件外表没有提出特别,通常,一般状况下外外表要求光滑,外表粗糙度可以取到Ra=,没有特别要求塑件内部外表粗糙度可取Ra=。
塑件的构造工艺性分析
从图纸上分析,该塑件的外形根本上为回转体,圆周均匀分布12个R3的半圆柱凸起旋钮花纹,该处设计脱模简洁,且飞边去除简洁,设计合理;壁厚相对均匀,且符合最小壁厚的要求;在塑件内壁有M50×3螺纹孔,查表可知螺纹牙形强度足够,在推举选用的范围内,LDPE塑料为软塑料,螺纹可强制脱模成
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型,但要留意为了防止螺孔的最外圈的螺纹崩裂或变形,~
,始末的螺纹应渐渐开头完毕,有l=8的过渡长度,如图1-3所示。该塑件端部已开有3mm的台阶,但顶部台阶未有留出,在做型芯设计时应留意该处的构造设计。
图1-3螺纹孔的设计
综合来看,该塑件构造简洁,无特别的构造要求和精度要求。在注射成型生产时,只要工艺参数把握得当,该塑件是比较简洁成型的。
该塑件的生产类型是大批量生产,因此,在模具设计中,要提高塑件的生产效率,倾向于承受多型腔、高寿命、自动脱模模具,以便降低生产本钱。
用户提出用SZ125/630型注射机生产,该注射机为柱塞式注射机,LDPE可以承受此类注射机成型,据查有关资料列出该注射机的主要技术参数,如表1-2所示。
表1-2SZ125/630型注射机的主要技术参数
序号
主要技术参数工程
参数数值
1
额定注射量/cm3
125
2
锁模力/kN
630
3
注射压力/MPa
120
4
最大注射面积/cm2
320
5
动、定模模板最大安装尺寸/mm×mm
370×320
6
最大模具厚度/mm
300
7
最小模具厚度/mm
150
8
模板最大行程/mm
270
9
喷嘴前端球面半径/mm
15
10
喷嘴孔直径/mm
4
11
定位圈直径/mm
125
计算塑件体积和质量塑件的体积计算:
经计算得到塑件的体积为〔计算过程略〕V≈37530〔mm3〕塑件的重量计算:
查有关手册,取塑料LDPE的密度为ρ=,所以,塑件的质量为W=ρV=37530××10-3≈(g)
:
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确定型腔数目
考虑到SZ125/630注射机的额定注射量为125cm3,本设计中的塑件构造简洁,单个塑件的体积为38cm3,注射机的额定注射量就限制最多的成型该塑件的数量为2,而改塑件的生产批量为大批量生产,为尽量提高生产率,打算承受一模两件的模具构造,型腔平衡布置在型腔板两侧,这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。
确定注射成型的工艺参数
依据选用塑料〔LDPE〕的特性和本设计中塑件的自身成型特点,查有关资料,确定注射成型工艺参数,如表1-3所示。
工艺参数
规格
工艺参数
预热和枯燥
料筒温度
t/℃
后段
中段前段
140~160
—170~200
成型时间
/s
规格
注射时间 0~5
保压时间 15~60
冷却时间 15~60
总周期
螺杆转速n/()
40~140
—
表1-3塑件的注射成型工艺参数
喷嘴温度
t/℃
150~170
方法
退火处理
模具温度
t/℃
30~45
后处理
温度
t/℃
循环烘箱
〔10~20〕
注射压力
p/MPa
60~100
时间r/h
8~12h
虽然塑件体积、壁厚不大,但该塑件生产类型为大批量,加上LDPE塑料比热容大,冷却速度慢,成型时必需充分冷却,模具设计时要求有冷却系统,所以该模具应承受冷却水强制冷却,冷却要均匀,以缩短成形周期,提高生产率。
分型面选择及浇注系统的设计
分型面的选择
该塑件为油壶盖,外形外表质量要求较高。在选择分型面时,依据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量,便于去除毛刺及飞边,有利于排解模具型腔内的气体,分模后塑件留在动模一侧,便于取出塑件等因素,分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处,如图1-4所示。
图1-4分型面的选择
假设按图1-4〔a〕所示的分型面分型,则塑件分别是由两个模板成型,由于合模误差的存在,会使塑件产生确定的同轴度误差,且飞边不易去除;而依据图
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1-4〔b〕所示的分型面分型,则塑件整体由一个模板成型,消退了由于合模误差使塑件产生同轴度误差的可能。因此,打算承受图1-4〔b〕所示的分型面。
另外,为了提高自动化程度和生产效率,削减LDPE的取向变形,以及保证塑件外表质量,打算承受点浇口,而模具承受了双分型面构造。一个分型面用于成型塑件,另一个分型面用于取出浇注系统凝料。
浇注系统的设计(1)主流道设计
依据相关资料,查得SZ125/630型注射机喷嘴的有关尺寸为:喷嘴孔直径d0=ф4mm;
喷嘴前端球面半径R0=15mm。
依据模具主流道与喷嘴的关系得到:
主流道进口端球面半径R=R0+〔1~2〕mm=15+〔1~2〕mm,取R=17mm;主流道进口端孔直径d=d0+=ф〔4+〕mm,取d=。
为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度取4°,同时为了使熔料顺当进入分流道,在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。主流道衬套承受可拆卸更换的浇口套,浇口套的外形及尺寸设计承受推举尺寸的常用浇口套;为了能与注塑机的定位圈相协作,承受外加定位环的方式,这样不仅减小了浇口套的总体尺寸,还避开了浇口套在使用中的磨损。
分流道的设计
该塑件的体积比较小,外形比较简洁,壁厚均匀,且塑料的流淌性好,可以承受单点进料的方式。为便于加工,承受最为常用的截面外形为U形的分流道。查分流道横截面及其尺寸的有关资料,取 U形分流道截面半径R=3mm,h=。分流道截面外形及尺寸,如图1-5所示。
图1-5分流道截面外形及尺寸
点浇口设计
由于该塑件外观质量要求较高,浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时,也应尽量使模具构造更简洁。依据对该塑件构造的分析,并结合已确定的分型面位置,选择如图1-6所示的点浇口进料方式。依据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式,进料位置设计在塑件顶部。点浇口的直径尺寸可以依据不同塑料按塑件平均厚度查表确定。
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〔4〕冷料穴设计
图1-6浇口的构造、位置及尺寸
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由于LDPE质软高弹的特点,承受带球头形拉料杆的冷料井,定模底板的分流道终点钻小斜孔,一次分型时斜孔内凝料使点浇口与塑件分别,同时球头拉料杆将主流道的凝料拔出,而二次分型时凝料被定模板硬刮掉落下来,实现浇注系统与塑件的自动分别与脱出,自动化程度高,劳动强度小。
模具设计的方案论证
型腔的布局
由于塑件的外形是圆形的,各方向尺寸全都;另外,塑件构造简洁,不需要侧向分型,所以型腔的排列方式只有一种。即左右对称分布在模板两侧,如图1-7所示。
图1-7型腔的排列方式
成型零件的构造
模具的型腔承受整体式型腔
整体式型腔是直接加工在型腔板上的,有较高的强度和刚度,使用中不易发生变形。该塑件尺寸较小,最大处也只有ф62mm,且外形简洁,型腔加工简洁实现,可以承受整体式构造。
模具的型芯承受整体镶嵌式型芯
整体镶嵌式型芯可节约贵重模具钢,便于机加工和热处理,修理更换便利。同时也有利于型芯冷却和排气的实施。由于该塑件具有螺纹,考虑到型芯加工制造便利和降低模具本钱,型芯承受整体镶嵌式型芯。
推出机构确实定
依据塑件的外形特点,确定模具型腔在定模局部,模具型芯在动模局部。塑件成型开模后,塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件有螺纹孔,螺纹局部是由螺纹型芯成型的,由于成型该塑件的塑料〔LDPE〕有很好弹性,可以承受强制脱模的方式,但需要较大的脱模力,故承受推件板推出机构。为了避开推件孔的内外表与型芯的成型面的螺纹相摩擦,造成型芯的快速擦伤,将推件板的内孔与型芯成型面以下的协作段做成单边斜度为5~10°锥面,该锥面不仅有效避开了擦伤,且能准确定位推件板,避开了该处的飞边溢料。
合模导向机构的设计
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