1710密封盖注射模具设计Word格式文档下载.docx

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4）根据选定的参数，对结构的尺寸加以计算及检验，最后完成总图及零件图的绘制。

5）依据要求进行模具设计，不仅要设计出省时省力，成本低而且确保加工质量的模具。

⑵设计的意义

课程设计不仅是对所学专业的一次温习和综合应用的综述，同时我们熟悉二维绘图软件在模具设计中的应用和理论知识与实践好好归纳在一起，实现灵活运用，可以在设计中融入自己的创新和想法。

从而使我们将更加清楚模具行业的现状、发展趋势。

1.2主要内容和工作方法

1.2.1主要内容

1）选定课程设计题目

2）塑料成型工艺性分析

3）注射机型号的确定

4）浇注系统的设计

5）成型零件的设计

6）导向机构的设计

7）脱模结构的设计

8）浇口的设计

9）浇注系统的平衡

10）冷料穴的设计

11）排气槽的设计

12）模架的选定和模具其它零部件的设计及标准件的选用

13）模具装配图的设计及绘制装配图

1.2.2工作方法

查阅图书馆的有关资料及老师的帮助去完成本次课程设计任务。

具体分以下几步实施：

1）充分利用课余时间到图书馆查阅相关资料

2）设计时要利用自己所学和查阅的相关资料，不懂的地方要虚心的向老师请教。

3）列出几种方案，选取最合理的方案。

4）确定分型面，画出模具草图

5）根据相关资料完成相关的尺寸计算及设计说明书的制作

6）做完后要拿给老师检查，对错误和不足的地方要及时改正和补救。

1.3设计中应注意的问题

1）合理的选择模具结构。

按照塑料制件图纸及技术要求，找到恰当的成型法子及成型配置，联系工厂的生产实际情况，构思方案，并进行讨论，使设计出的模具构造合理。

2）正确的确定模具成型零件尺寸。

模具成型零件的尺寸对塑件的质量影响极大。

3）便于制造的模具设计。

设计模具时，应使设计的模具设计容易，价格低廉。

4）考虑到制件设计特色，应使用具有要求尺寸精度的部件，避免后加工。

在许可范围内，尽量地消减模具成型件上的槽、孔、上凸、下凹等，防止做好后再用其他方法加工。

第二章模具结构形式及注射机的初步确定

2.1塑件成形工艺的可行性性分析

2.1.1塑件的工艺分析

这是密封，壁薄，生产适合大批量生产，材质为PE（聚乙烯）。

其特征是：

不易受潮，在流道中很好流动，压力感应明感，注射时选择高压，塑料加热平均，加料速度快，密封保持一段时间.用直接浇口不好，成型后内部的力加大。

当规模减小和收缩值大时，造成变形。

慢慢减温，模具要冷料穴，有降温系统；

加热不能太长，不然会发生解体，于是塑料停留时间不能过长；

不要与某些溶剂碰到，以防开裂[1]。

图2.1材质PE

2.1.2塑件精度等级与脱模斜度

塑件的厚度为3mm,以及模具的拔模角为2°

。

2.1.3热塑性塑料PE的成型过程

1）成型前的准备。

对PE的质量和均匀度进行检验，PE的吸湿小，进行烘干以保证塑件质量。

2）注射工艺。

该过程包括加料、塑化、模具填充、保压、回流、冷却和释放等几个阶段。

增加注射机料斗后，由螺杆插入料筒进行加热到熔融状态，经过浇注系统填满模具型腔，在充填结束后，保持该状态一段时间，并补充型腔内塑料收缩需要的熔料，最后经冷却系统冷却成型。

3）塑件的水分转移。

这个过程称为湿处理后调整塑件的水分含量。

在假如介质中吸收水分和水分平衡的残余应力和塑件可以消除在传热过程中防止加热介质，在使用过程中发生尺寸变化。

在这份过程所用的介质为水，加热温度为110～121℃。

2.1.4PE的注射工艺参数

查《模具设计指导》表6—5得：

1.注射机类型：

柱塞式

2.料筒温度：

前段（200～220℃）、中段（220～240℃）、后段（190～200℃）

3.喷嘴类型：

直通式

4.喷嘴温度：

190～200℃

5.模具温度：

60～85℃

6.注射压力（MPa）：

85～120

7.保压压力（MPa）：

50～80

8.注射时间（s）：

3～5

保压时间（s）：

15～30

冷却时间（s）：

成型周期（s）：

40～70

2.1.5PE主要性能指标

查《塑料模具设计指导》得：

表2-1PE主要性能

密度/（g/cm

）

0.94～0.96

抗拉强度/MPa

27

抗伸弹性模量E/GPa

0.84～0.95

抗弯强度δw/MPa

27～40

熔点/℃

140

硬度HB

2.07

收缩率/（%）

1.5～3.6

体积电阻率pv/Ώ·m

1013～1014

冲击韧度/（KJ/m2）

无缺口

不断

缺口

65.5

2.2拟定模具结构形式

2.2.1分型面位置的确定

思考前提和塑件形状结构后，它外形简单，可以采用点浇口，需两次取件，因为零件的外形简单，尺寸要求不高，又是大批量生产，选用多行腔模具使生产效能大为提升。

2.2.2型腔数目的确定及排位方式的确定

该塑件的精度高，尺寸较小，需要生产很多，它可以被用在一个多腔，生产效率高。

同时考虑到塑件尺寸、模架尺寸的关系，以及制造费用等因素，初步定为一模四件。

型腔排列形式的确定

该模具采用一模四件，其型腔排布如图所示：

图2.1型腔排布

平衡的布局，因为从浇口到各腔浇口的长度，断面的尺寸和形状均为相应的相同，可以达到各个型腔的均质材料，实现全腔相同。

2.2.3模具结构形式初步确定

综上述分析可知，模具设计成一次做出4个制品，分布成H。

依据塑件的外形构造，模具推出部分选推杆推出方式。

由分型面A—A取出凝料，分型面B—B，拿出塑件，定模和动模之间需有中间板。

所以这次可以模具采用推杆推出的双分型面注射模。

2.3注射机型号确定

2.3.1注射量的计算

完成制品所需注射的最大量，确定注射机的最大注射量。

1）塑件质量、体积的计算

a塑件的体积：

V=πRI2×

H1＋πR22×

H2－πR32×

H3（2-1）

=3.14×

8.52×

3＋3.14×

72×

7－3.14×

62×

7

=966.335mm3

=0.966335cm3

b塑件的质量：

m=ρV=0.966335×

0.95=0.92g（取PE的密度为0.95g/cm3）

c带流道凝料的体积：

加入料的体积在之前是不能确定的，可按塑件体积的0.2～1倍来计算。

应为采用一模四件，通道相对于繁杂，所以材料体积是0.6倍的塑件[2]。

Vg=1.6nV=1.6×

4×

0.966335

=1.6×

=6.18cm3

2.3.2选择注射机

由计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量Vg=6.18cm3，结合《塑料成型工艺及模具设计》则有：

Vg/0.8=6.18/0.8㎝3=7.725㎝3。

根据以上计算，初步选定注射量为30cm3的注射机。

注射机型号为XS-Z-30

2.3.3注射机主要技术参数

表2-2注射机技术参数

注射量/cm3

30

合模方式

液压-机械

柱塞直径/mm

28

最大模具厚度/mm

180

注射压力/Mpa

119

最小模具厚度/mm

60

螺杆转速（r/min）

-

喷嘴球半径/mm

12

锁模力/kN

250

喷嘴孔直径/mm

4

2.3.4注射机相关参数的校核

1）注射压力校核

注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力。

查《塑料成型工艺与模具设计》表3—1得：

PE的注射压力为70～100MPa,这里取p=85MPa,该注射机公称压力P公=119MPa。

注射压力安全系数k1=1.25～1.4，取k1=1.3。

则k1p=1.3×

85=110.5MPa<

P公，注射机压力合格[4]。

2）锁模力校核

a.塑件在分型面上的投影面积为A塑，则A塑=3.14*8.52=226.865mm2

b.浇注系统在分型面上的投影面积即流道凝料（包括浇口）在分型面

上的投影面积数值，因为是根据多型腔模的统计分析来确定。

A浇是每个塑件在分型面上投影面积A塑的0.2～0.5倍。

这里取A浇=0.3A塑。

c.分型面上总的投影面积A总，

A总=n（A塑+A浇）=n（A塑+0.3A塑）=4*1.3A塑=4*1.3*226.865mm2

=1179.7mm2

模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀=A总p模=1179.7*50N=58985N=58.985kN

式中，型腔的平均计算压力值p模。

p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%～40%，大致范围为30～60MPa。

PE粘度大小适中，故p模取50MPa。

该注射机的公称锁模力F锁=250kN，锁模力安全系数为k2=1.1～1.2，这里取k2=1.2F胀=1.2*58.985kN=70.782kN<

F锁,所以，注射机锁模力合格。

第三章浇注系统的设计

熔体从喷嘴进到模具开始到达型腔为止所流经的通道叫浇注系统。

熔体平稳通过模腔填充和固定成型过程中，放出型腔内气体，各个部位充满压力，以获得结构紧凑、外形清晰、表面光滑、塑件的尺寸稳定。

3.1主流道的设计

主流道中心线位于模具中心线也与注射机喷嘴轴线在一起。

主要道路断面为圆形。

3.1.1主流道设计要点

1）为了好从主流道中拖出凝料，主流道做成圆锥形，锥角为2°

～4°

，由主通道的人口直径和注射机喷嘴直径决定[5]。

2）在过渡圆角处浇口和流道，在转移阻力，过渡圆角半径为1～3mm。

3）设置直流道衬套。

在设计主流道截面直径时，喷嘴的轴线和主流道的中心线要对正，主流道进口端直径应比喷嘴直径大0.5～1mm，主流道进口端凹下的球面半径比喷嘴球面半径大1～2㎜，凹下深度为3～5mm[6].

3.1.2主流道的尺寸

1）主流道的长度：

小型模具L主应尽量小于60mm，本次取50mm进行设计。

2）主流道小端直径：

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）mm=4+0.5=4.5mm

3）主流道大端直径：

d’=d+2L主tanα=11.49mm，式中α=4°

4）主流道球面半径：

SR0=注射机喷嘴头半径+（1～2）mm=12+2mm=14mm

5）球面的配合高度：

h=3mm

3.1.3主流道的凝料体积

V主=π*L主（R主2+r主2+R主r主）/3=3.14*50*（5.752+2.252+5.75*2.25）/3mm3

=2672.27mm3=2.67cm3（3-1）

3.1.4主流道当量半径

Rn=（5.75+2.25）/2mm=2.5mm

3.1.5主流道的衬套形式

图3.1主流道衬套形式

3.2分流道的设计

导流通道的要求是：

塑料熔体的热能损失最小，同时，支流道的塑料量最少；

塑料熔体在相同的情况下进入型腔；

从流动性的因素，传热等，导流通道的比面积应尽可能的小；

分流道的外表要求不高，表面粗糙度正常为1.6um便可；

分流道末端应在冷料穴开，引流渠道要长加。

3.2.1分流道的形状及尺寸

这次设计采用梯形截面，其加工工艺型好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。

分流道的长度应尽量短，少弯折。

⑴分流道的长度

由于其简单的设计，根据型腔结构设计，引流渠道较短，所以在设计的时候，可以适当选择少量。

单边分流道长度L分取35mm。

⑵分流道的当量直径

因为该塑件的质量m=6.18*0.95g=5.87g，根据《塑料成型工艺及模具设计》式（4-16），分流道的当量直径为D分=1.56mm

（3）梯形小端直径

梯形角度为8⁰，梯形高度为3.5㎜，设梯形小端直径为x，

（x＋x＋2×

3.5tan8⁰）*3.5/2=π1.562/4

解方程求得：

x=4.14㎜

取x=5㎜

图3.2梯形尺寸

所以梯形大端直径为6mm

3.2.2分流道的布置形式

分流道在分型面上的布置形式有两个原则：

一方面排列所占的面积小；

另一方面，这个过程尽可能的，和锁模力尽可能的平衡。

均衡式安放最适合该模具的流道安放，以使塑料熔体能够一样多的到达各个型腔，防止部分胀模力过大影响锁模。

图3.3分流道分布图

3.3浇口的设计

浇口（进料口）是衔接支流道与型腔的通道。

浇口便是使型腔被从流道来的熔融塑料以较快的速率进入并布满，塑料充满型腔之后，浇口应按要求迅速冷却封闭，防止预塑时型腔内还未凝聚的熔体回流[8]。

影响浇口设计的因素：

就塑件而言，包括塑件的形状、大小等都会影响浇口截面形状及其尺寸，对浇口设计的影响因素有塑料成型温度、流动性等。

此外，在考虑浇口时，浇口的制造、剥离及去除浇口的难度都是要考虑的。

3.3.1浇口的选择

该塑件外表的要求较高，所以选用一次四件的方法注射，点浇口于是被采用。

3.3.2浇口长度、宽度的确定

浇口的尺寸很小，其横截面是圆形的，它是一种特殊形式的直接浇口。

当模具打开时，交口容易打破，浇口摘除后印迹小。

查相关资料得：

点浇口长度为1mm，宽度为1mm，高度为2mm[6]。

3.4浇注系统的平衡

小尺寸零件的塑件和模具的分析框架四部分组成，都是一样的，从主要的流道到各个型腔的支流道时间相等，模具采用的是平衡式布置。

在注射模具的设计与生产中，通常采用试模的方法来达到浇口平衡。

3.5冷料穴和拉料杆的设计

注射成型时，流动熔体前端的冷料头叫冷料穴。

冷料穴的作用是前面的冷料容纳浇在其中，防止它们进入其他部位。

注射完成后，模具分开，这时候拉料杆起作用，定模浇口套把主流凝料从中拉出，最后推出机构开始接手，将成品和流道中的残余料推出模外[9]。

在合流道的末端有冷确口，且开在主要流道对面的可动板上，为了方便冷料的进入直径略大于主要流道大端直径，深度约为直径的1～1.5倍。

第四章成型零部件的设计

在塑料模具型腔中，其中的零件统称为成型零部件。

当它们运作时，塑料的熔体就会接触它们，有些地方收到熔体料流的高压冲洗等，因此，成型零件要求形状正常、尺寸要求高，表面要求低，合理的布局，较高的强度、硬度和好的耐磨性。

4.1成型零部件的结构设计

4.1.1凹模

在成型塑件外表面有一些重要零件，它们叫凹模，不同结构又可分为整体式凹模和组合式凹模两种形式。

根据密封工艺分析，模具采用整体式凹模。

4.1.2成型零部件钢材的选用及技术要求

⑴型腔的技术要求：

A.型腔材料：

3Cr2Mo

B.型腔热处理：

淬火处理，硬度达到45～50HRC

C.表面粗糙度值：

型腔表面Ra=0.2～0.1um，配合面Ra=0.8um

D.型腔表面处理：

型腔表面镀铬，抛光

⑵型芯的技术要求

A.型芯材料：

B.型芯热处理：

型芯表面Ra=0.01～0.025um，配合面Ra=0.08um

D.型芯表面处理：

型芯表面镀铬，抛光。

4.2成型零部件工作尺寸的计算

4.2.1塑料成型收缩率的计算

查《塑料模具设计指导》表9—6得,PE的成型收缩率为1.5～3.6%,故其平均收缩率Scp=（1.5%+3.6%）/2=2.55%

4.2.2型腔和型芯径向尺寸的计算

⑴型腔径向尺寸的计算

查《塑料成型工艺及模具设计》表4-15得：

LM1=（1+Scp）*ls=（1+2.55%）*17=17.43mm（4-1）

LM2=（1+Scp）*ls=（1+2.55%）*14=14.36mm（4-2）

⑵型芯径向尺寸的计算

LM=（1+Scp）*ls=（1+2.55%）*12=12.31mm（4-3）

4.2.3型腔深度和型芯高度的尺寸计算

⑴型腔深度尺寸的计算

HM1=（1+Scp）*Hs=（1+2.55%）*10=10.26mm（4-4）

HM2=（1+Scp）*Hs=（1+2.55%）*3=3.08mm（4-5）

4.3模具型腔侧壁和动模垫板厚度的计算

4.3.1凹模侧壁厚度计算

凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模深度有关。

该模具凹模壁厚为20mm。

4.3.2动模垫板厚度计算

根据型腔布局为150mm×

230mm这个范围内选，看了表7—4得：

垫块跨度约为L=W-2W2=94mm。

T=0.54L（pA/EL1δp）（4-5）

=0.54×

94×

[（200×

80%×

226.88）/（1.75×

102×

150×

0.02）]

=50.76×

0.82

=41.62mm

单个型芯所受压力的面积为A1=πD2/4=3.14×

8.52/4=5672mm2

四个型芯的面积为A=4A1=226.88cm2

第五章模架设计和其它部件及标准件选用

5.1模架的选用

选用标准模架的程序及要点：

1）打开模具,不同间距、动力学模型、塑料块的大小关系所需的时间。

当设计必须计算和确定注塑机模具行程应该比塑料块,单独的间距动态模型,模具零件的发射距离应小于额定弹射液压缸的行程[8]。

2）安装选择注射机的模组。

安装注意:

模组尺寸不应影响注射机杆间距;

定位孔定位环的大小应该是好的;

注射机螺孔位置和喷射行程如果合适,是不是喷嘴孔径和球面半径和模具浇口设置光圈和凹球面坐标尺寸,螺杆组建安装空和孔尺寸与注射机和相应的运动模板和定模板

3）选择模板应该按照塑料部件的技术参数及其形成过程。

为了确保模具的质量,性能和可靠性为模组组合组件的机械性能,特别是其强度和刚度准确检查和计算,以确定长度、动态和固定模板和支撑板的宽度和厚度尺寸,选定模组到正确的规范。

根据计算和对塑件的分析，选取150mm×

230mm的模架[10]。

动模座板宽度W1=200mm；

垫块宽度W2=28mm；

推板宽度W3=90mm；

复位杆间距W4=48mm；

垫块高度C=50mm；

动模座板厚度H1=20mm；

支撑板厚度H2=30mm；

推件板厚度H3=20mm；

定模座板厚度H4=25mm；

推杆固定板厚度H5=13mm；

推板厚度H6=15mm；

定模板厚度A=35mm；

动模板厚度B=30mm；

导柱间距L2=212mm；

5.2标准件的选用

标准件包含通用标准件及模具专用标准件两大类。

通用标准件等紧固螺丝,模具等特殊标准零件定位、门推,推杆,管,导料销、导套、模特殊弹簧冷却和加热元件,使用标准组件序列分离机制和精确定位,等等。

因为模架选择标准模架、导柱、导套、复位杆,等,采用标准模组,不需要另一个选择。

5.3合模导向机构的设计

导向装置的作用

主要和锥定位夹紧导导料销指南。

主要成分是导柱和导套。

1）导向作用。

2）定