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成 績 華北科技學院環(huán)境工程學院 《模具設計》課程設計報告 設計題目 塑料油壺蓋注射模具設計—側澆口模具 學生姓名 學 號 專業(yè)班級 指導老師 教師評語 設計時間：2015年12月14日至2015年12 月25日 目錄 《模具設計》課程設計報告 1 第一章 總論 3 第一節(jié) 設計內(nèi)容 3 第二節(jié) 基本資料 3 第二章 塑料成型的工藝方案論證 4 第一節(jié) 塑料制品的工藝分析 4 1. LDPE材料工藝分析 4 2 塑件的結構和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 6 第二節(jié) 成型工藝參數(shù)的確定 7 第三章 模具結構設計 8 第一節(jié) 澆注系統(tǒng)設計 8 2、型腔布局 9 3、確定模具總體結構類型 9 4、澆注系統(tǒng) 10 第二節(jié) 成型零部件設計與計算 11 1、結構設計 11 2、工作尺寸計算 12 第三節(jié) 選擇標準模架 13 第四節(jié) 推出機構 15 第四章 裝配圖零件圖 15 1、裝配圖 15 2、零件圖 15 設計心得………………………………………………………………………………………………………………15 參考資料………………………………………………………………………………………………………………17 第一章 總論 第一節(jié) 設計內(nèi)容 1、塑件分析，確定塑件設計要求，明確塑件的生產(chǎn)批量，計算塑件的體積和質(zhì)量； 2、確定成型方法、成型工藝條件，包括成型時間、成型溫度、成型壓力； 3、模具結構設計，包括分型面設計，模具型腔數(shù)確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設計，模具工作零件的結構設計，側向分型與抽芯機構設計，頂出結構設計，拉桿的形式選擇，排氣方式設計； 4、模具總體尺寸的計算； 5、模具裝配圖和成型零件圖的繪制。 第二節(jié) 基本資料 1、成型方法與設備：在SZ120/630型塑料注射機上注射成型； 2、塑件材料：低密度聚乙烯； 3、成型收縮率在1.5%～3%； 4、生產(chǎn)批量：30萬件/年； 5、塑件圖：二維圖 三維圖 6、 塑件外形尺寸φ4430 第二章 塑料成型的工藝方案論證 第一節(jié) 塑料制品的工藝分析 1. LDPE材料工藝分析 低密度聚乙烯（LDPE）是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。LDPE是樹脂中的聚乙烯家族中最老的成員，二十世紀四十年代早期就作為電線包皮第一次商業(yè)生產(chǎn)。LDPE綜合了一些良好的性能：透明、化學惰性、密封能力好，易于成型加工。這決定了LDPE是當今高分子工業(yè)中最廣泛使用的材料之一。 （1）化學性能 乙烯是聚乙烯制品的基本結構單元。它是從煉油廠氣、液化的石油氣或液態(tài)烴中獲得的無色氣體。因為它是許多其它工業(yè)化學品和聚合物的成分，所以不斷地存在乙烯供應的競爭。這種獲得乙烯的競爭具有戲劇性地影響著聚乙烯的價格和有效價值。例如：1990年，國內(nèi)乙烯生產(chǎn)能力約為465億磅，其中 51％用于象聚乙烯這樣的聚合物的生產(chǎn)。 常規(guī)的LDPE可用兩種方法生產(chǎn)：管式法或釜式法。兩種制法都是將高純度乙烯通入高壓（103到276MPa）高溫（300到500F）含有引發(fā)劑的反應器中。引發(fā)劑或是氧氣或是一種有機過氧化物。反應終止的實現(xiàn)是通過加入鏈終止劑或靠兩個分子鏈的連結。 與其它聚乙烯（HDPE和LLDPE）制法獲得的線性結構不同，通過高壓手段制得的聚合物是分支結構。這種分支結構賦與常規(guī)LDPE優(yōu)異的透明性、曲撓性及易于擠出的性能。為滿足不同應用而特制的LDPE樹脂是通過分子量、結晶度及分子量分布MWD的平衡與控制而得到的。 分子量是表示構成聚合物的所有分子鏈的平均長度。為了方便，熔融指數(shù)（MI）被選作塑料工業(yè)分子量大小的量度。熔融指數(shù)用克/10分鐘給出，它與分子量的大小成反比。對于LDPE，熔融指數(shù)反映了樹脂的流動性能和涉及成品大形變的性質(zhì)。降低MI（增大分子量）在增加大部分強度性能的同時，降低了LDPE的流動性和制造過程中樹脂流向薄壁的能力。LDPE中的結晶度是樹脂中存在的分支短鏈數(shù)量的函數(shù)。對于LDPE，結晶度正常浮動范圍為 30—40％。 增加 LDPE的結晶度將增大 LLDPE的剛度、抗化學腐蝕性、透氣性能、拉伸強度、耐熱性；同時，降低了LDPE的沖擊強度、撕裂強度和抗應力開裂性。分子量分布（MWD）或聚合度分布性定義為重均分子量與數(shù)均分子量的比值。塑料工業(yè)中，MWD值3—5的樹脂被認為是具有窄的分子量分布，MWD值6—12為中等分子量分布，MWD值在13以上視為寬分子量分布。MWD主要反映與流動相關的性能。具有相等平均分于量的樹脂，寬分子量分布的在加工過程顯示了比窄分子量分布的樹脂具有更好的流動性。WD對最終使用性能有些影響。但是，MWD的影響一般都被分子量的變化影響掩蓋。 （2）加工性能 LDPE級別可以滿足大部分熱塑性成型加工技術的要求。包括：薄膜吹制、薄膜鑄制、擠壓貼膠、電線電纜貼膠、注射成型、吹塑成型。 LDPE可單獨使用或與聚乙烯家族其它成員共混使用。廣泛應用于包裝。建筑、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和消費市場。擠出薄膜。LDPE最大的銷路是制作薄膜（＜12毫時）。吹塑或鑄壓工藝生產(chǎn)出的單一和復合LDPE薄膜占LDPE國內(nèi)消費總量的 55％以上。LLDPE制做的薄膜表現(xiàn)了良好的光學性能、強度、曲撓性、密封性以及緩慢的氣味擴散性和化學穩(wěn)定性。LDPE用來包裝面包、農(nóng)產(chǎn)品、快餐食品、紡織品、經(jīng)久性消費品及一些工業(yè)制品。LDPE也可用作非包裝薄膜，比如：一次性尿布、農(nóng)用薄膜和縮水膜。 擠壓貼膠。它是LDPE的另一個主要市場。由于LDPE分子的結構特點，它是聚乙烯樹脂家族中唯一能夠滿足擠壓貼膠加工工藝要求的樹脂。貼膠提供了有助于成品包裝密封的防護層，必不可少的優(yōu)良的拉伸性能、持久的覆蓋性和低的氣味擴散性。典型的熔融指數(shù)范圍為3—15克／1O分鐘。LDPE貼膠可覆蓋在很多基質(zhì)上面，如：紙、板，布料和其它高分子材料。LDPE貼膠是保證基質(zhì)熱密封性和防濕性的一個經(jīng)濟而有效的手段。使用LDPE貼膠的市場有盛牛奶的盒子，無菌防腐包裝，食品包裝。膠帶和紙制品。 LDPE復合擠壓廣泛作為高阻隔復合層壓板的一種組分。重要的要求就是防濕和密封。滿足不同的要求，樹脂的性能隨之不同。它可用于無菌包裝、藥品與日用品的包裝。 模塑。在聚乙烯樹脂家族的競爭中，吹塑成型與注射成型使用常規(guī)LDPE已經(jīng)相對穩(wěn)定。LDPE樹脂由于它的抗曲撓性和加工特性而被用于模塑成型。樹脂熔融指數(shù)范圍為0.5—2.0克／10分鐘，密度變化范圍 0.918—0.922克／立方厘米。LDPE模塑應用于制做要求擠壓性能的醫(yī)用和日用消費瓶以及封密件。1.2塑件的結構和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2 塑件的結構和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 產(chǎn)品如下圖： 產(chǎn)品結構較為簡單，主要結構特點表現(xiàn)為，外側有12個防滑筋，內(nèi)側有內(nèi)螺紋M323.5。 該零件尺寸均為一般重要性尺寸，這些尺寸精度為MT7級（GB/T1486—1993）便可，螺紋主，大徑，小徑要控制好，保證以后好裝配。 （1）、計算塑件的體積、質(zhì)量 塑件的體積V=19.7cm3，LDPE的密度為0.91g/cm3 ，則質(zhì)量M==0.9119.7=17.97g。 （2）初步確定模具型腔數(shù)量 塑件的生產(chǎn)批量為300,000件，屬于大批量生產(chǎn)，且塑件精度要求不高，因此，應采用一模多腔，為使模具尺寸緊湊，確定型腔數(shù)目為一模兩腔。 第二節(jié) 成型工藝參數(shù)的確定 LDPE的注射成形工藝參數(shù)如下： 1、溫度（℃） 噴嘴溫度 220～240 料筒溫度 后段160～170， 中段180～190， 前段200～220 模具溫度 20～40 2、壓力（M Pa） 注射壓力 60～100 保壓壓力 40～50 背壓壓力 3-7 ，螺桿轉(zhuǎn)速75-120 3、時間（S） 注射時間 15～16 保壓時間 15～30 冷卻時間 15～30 成形周期 40～60 第三章 模具結構設計 第一節(jié) 澆注系統(tǒng)設計 1、確定分型面 確定分面選擇原則如下： （1）分型面的選擇應便于脫模,此為必要條件。 （2）分型面的選擇應有利于保證塑件的精度要求 （3）有利于塑料充模成型,有利于排氣。 （4）分型面的選擇應有利于側向抽芯。 （5）不影響制品外觀,尤其對外觀有明確要求的制品,更應該注意分型面。 （6）分型面的選擇應便于模具加工制造。 （7）有利于保證開模后產(chǎn)品留在動模側。 由于圖a，b的分型面會導致塑件表面產(chǎn)生毛邊，使塑件表面質(zhì)量下降，故本模具的分型面為產(chǎn)品底面，如圖c所示。 圖a 圖b 圖c 2、型腔布局 由于采用一模兩腔模具結構，型腔間隔15mm布置。 兩腔中心距 = 44 + 15 = 59mm 3、確定模具總體結構類型 由于塑件結構比較簡單，且表面沒有特殊要求，考慮到模具結構簡單，優(yōu)先采用兩板模結構，即總體結構類型為單分型面注射模。 4、澆注系統(tǒng) 型腔布局為一模兩腔，塑件結構簡單，因此，采用側澆口。澆注系統(tǒng)組成為主流道、分流道、澆口。 （1）主流道 圓錐形，錐角a=3，表面粗糙度Ra0.63um。主流道進口端直徑D1=4.5mm（由注塑機噴嘴尺寸決定），長度L由裝配決定。設計成澆口套形式，節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，便于拆卸和更換。 （2）分流道 選用常用的梯形截面分流道，長度取13mm，截面上底邊長 ==2mm 查表取b=6mm，H=2b/3=4mm，下底邊長a=3b/4=34/4=4.5mm (3)澆口 采用側澆口，已知材料為LDPE，查表得n=0.6，塑件壁厚3mm，簡單塑件，則澆口厚度h=n t =1.8mm，寬b=3 h=5.4mm，長度L=(2～3)mm，取L=2mm 第二節(jié) 成型零部件設計與計算 1、結構設計 型腔和型芯結構的基本形式：整體式與組合式。 考慮到塑件大批量生產(chǎn)，則應選用優(yōu)質(zhì)模具鋼，為節(jié)省貴重鋼材，型腔圖和型芯都宜于采用組合式結構，此外，組合式結構還可減少熱處理變形、利于排氣、便于模具的維修。 型芯結構簡單，選擇通孔臺肩式，其為最常用的方法。型腔尺寸較小、結構簡單，適于采用整體嵌入式，為裝拆方便，選通孔臺肩式。 2、工作尺寸計算 對于標注公差的型芯、型腔尺寸按相應公式進行尺寸計算 查表可知LDPE的收縮率S min=1.5%，S max =2% 則其平均收縮率 S cp=(S min + S max)/2 =(1.5%+2%)/2 =1.75% 型腔徑向尺寸 基本尺寸44 尺寸偏差0.66，換算為44.66-1.32 LM=(LS +LSScp?3Δ/4) +δ z =(44.66+44.661.75%?3/41.32)+(1.32/4) =44.45+0.33 基本尺寸38 尺寸偏差0.57，換算為38.57-1.14 LM=(LS +LSScp?3Δ/4) +δ z =(38.57+38.571.75%?3/41.14)+(1.14/4) =38.39+0.29 型腔深度尺寸 基本尺寸30 尺寸偏差0.57，換算為30.57-1.14 HM=(HS +HSScp?2Δ/3)+δ z =(30.57+30.571.75%?2/31.14)+(1.14/4) =30.34+0.29 經(jīng)計算Ds中=29 Ds小=26，查得螺紋中徑公差Δ中=0.31，δ 大=0.04，δ 中=0.03，δ 小=0.04 螺紋型芯 中徑 dm中=[（1+Scp）Ds中＋Δ中]－δ中 =[（1+1.75%）29＋0.31]－0.03 =29.82－0.03 大徑 dm大=[（1+Scp）Ds大＋Δ中]－δ大 =[（1+1.75%）32＋0.31]－0.04 =32.87－0.04 小徑 dm小=[（1+Scp）Ds小＋Δ中]－δ小 =[（1+1.75%）26＋0.31]－0.04 =26.77－0.04 型芯高度尺寸 基本尺寸27 尺寸偏差0.50，換算為27.5+1.0 h m=(hs+hsScp+2Δ/3)- δ z =(27.5+27.51.75%+2/31.0)-0.25 =28.65-0.25 基本尺寸3 尺寸偏差0.24，換算為2.76+0.48 H m=(h s +hsScp+2Δ/3)-δ z =(2.76+2.761.75%+2/30.48)-(0.48/4) =3.13-0.12 型芯徑向尺寸 基本尺寸 23 尺寸偏差0.44，換算為22.56+0.88 lm=(ls+lsScp+3Δ/4)- δ z =(22.56+22.561.75%+3/40.88)-(0.88/4) =23.61 -0.22 型芯圓角R1 LM=(LS＋LS S cp)－δ z =(1+11.75%)－0.01 =1.02－0.01 型腔圓角R3 LM=(LS＋LS S cp)+δ z =(3+30.55%)+0.01 =3.02+0.01 第三節(jié) 選擇標準模架 此設計中模架標準采用GB/T12556.1-1990《塑料注射模中小型模架》。 （1）確定模架組合形式 采用推板推出機構，定模和動模均由兩塊模板組成，則應選擇A4型。 （2）計算型腔模板周界 長度L=40＋14＋44＋15＋44＋14＋40=211 寬度N=40＋14＋44＋14＋40=152 （3）選取標準的型腔模板周界尺寸 首先確定模架寬度，N=152最接近于標準尺寸180，則選180L；然后從L系列標準尺寸中選擇接近于L=211的230。最終確定的模架規(guī)格為180230。 （4）確定模板厚度 A板 定模板：用來嵌入型腔鑲塊，因型腔鑲塊采用通孔臺肩式，則A板厚度大于等于型腔鑲塊厚度 型腔鑲塊厚度=型腔深度+底板厚度=30＋18=48，選取標準中A板厚度HA=50mm。 B板 動模板，用來固定型芯，采用通孔臺肩式， B板厚度=（0.5～1）型芯高度，型芯高度27mm，則B板厚度HB標準化取HB=25mm C板 墊塊，形成推出機構的移動空間， 厚度=推板厚度H6＋推桿固定板厚度H5＋塑件推出距離，保證把塑件完全推離型芯。 此模架推板厚度=20mm，推桿固定板厚度=15 mm，塑件推出距離=型芯高度+（5～10）=24+5=29mm，則C板厚度=20＋15＋29=64，選標準HC=70mm。 （5）選定模架 第四節(jié) 推出機構 采用推件板推出機構，其優(yōu)點是作用面積大，推出力大，脫模力均勻，運動平穩(wěn)，塑件上無推出痕跡。 注意事項： 1、導柱長度要足夠，以保證推出塑件時推板留在模具上。 2、推板與型芯的間隙為0.5mm，不會擦傷型芯。 第四章 裝配圖零件圖 1、裝配圖 盡可能按1:1比例繪制，視圖表達清晰合理（剖視＋動模方向視圖）， 整體性為主（過模具中心的階梯剖），輔以局部性（局部剖或虛線），明細表、技術要求或使用說明書寫完整，標注模具外形尺寸（合模狀態(tài)）、重要的裝配尺寸。 2、零件圖 繪制成型零件和需要加工的結構零件的零件圖，符合機械制圖國家標準。 設計心得 本學期的學習即將結束，課程設計是其中最后一個環(huán)節(jié)。它是對這一學期中所學知識的一個總結概括，更是一次檢驗，讓我們每個人都能清楚自己學習的效果。確定了自己的課程設計題目后，開始可以說腦中是一片空白，很茫然，不知所措無從下手。于是就互聯(lián)網(wǎng)上查找相關的資料，掌握了第一手資料。接著我又到圖書館查找相關的專業(yè)書籍，尋找塑料注塑模具的設計思路和一些塑料注塑模具設計與制造的實例進行參考。這些實例和思路就為我的課程設計創(chuàng)造了“骨架”，接下去就要為這個“骨架”添加“血肉”，最后使它生動完整。當然，在設計過程中也出現(xiàn)了一些難題。通過翻閱相關的書籍，在網(wǎng)絡上尋找答案和經(jīng)過指導老師的悉心指教和幫助后最終才得以解決。本次課程設計，也讓我學會了齊心協(xié)力、共同協(xié)作、努力創(chuàng)新，自始至終都抱著一顆堅定的信念。此次課程設計，讓我學到了許多知識，歷經(jīng)兩周的畢業(yè)設計即將結束，敬請老師對我的設計過程作最后檢查。在這次設計過程中，任老師的悉心指導，使我受益匪淺。從課題到手以及資料的查詢到最后論文的撰寫過程中給予了我很多指導，并且隨時與我保持聯(lián)系，隨時了解我的設計進程，在我碰到問題的時候都及時的給我改正和補充,讓我學到了知識，掌握了研究方法。她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、對我的嚴格要求將使我終身受益。最后，由衷的感謝老師能在百忙之中查閱我的設計。 參考資料 ① 楊占堯，塑料模具標準件及設計應用手冊，北京：化學工業(yè)出版社，2008。 ② 楊占堯，塑料模具典型結構設計實例，北京：化學工業(yè)出版社，2008. ③ 付宏生，模具識圖與制圖，北京：化學工業(yè)出版社，2006. ④ 楊占堯，塑料注射模結構與設計，北京：高等教育出版社，2008. ⑤ 廖月瑩，塑料模具設計指導與資料匯編，大連：大連理工大學出版社，2007. ⑥ 李學鋒，模具設計與制造實訓教程，北京：化學工業(yè)出版社，2005. ⑦ 《塑料模設計手冊》編寫組，塑料模設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2002. ⑧ 張維合，塑料模具設計實用手冊，北京：化學工業(yè)出版社，2011 ⑨ 張維合，注塑模具設計實用教程，北京：化學工業(yè)出版社，2011 ⑩ 沈言錦，塑料模課程設計與畢業(yè)設計指導，湖南：湖南大學出版社，2008