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塑料模具毕业设计说明书

河南机电高等专科学校

课程设计说明书

题目：

端盖塑料模具设计

系部材料工程系

专业模具制造与设计专业

班级模具081班

学生姓名韩雪飞

学号081304129

指导教师于智宏

2011年3月15日

绪论……………………………………………………………………………………1

一、模塑工艺工艺规程的编制………………………………………………………………2

1.塑件工艺性分析……………………………………………………………………………2

1.1塑件的原材料分析………………………………………………………………………2

1.2.1塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析……………………………………………3

1.3计算塑件的体积和质量…………………………………………………………………3

1.4塑件注塑工艺参数的确定………………………………………………………………4

1.5塑件成型设备的选取……………………………………………………………………4

二、注塑模具结构设计………………………………………………………………………5

2.1分型面选择…………………………………………………………………………5

2.2.1确定型腔数目和排列方式………………………………………………………6

2.2.1.1按注射机的额定锁模力确定型腔数量………………………………………6

2.2.1.2按注射机的注塑量确定型腔数量……………………………………………6

2.2.2型腔的排列方式…………………………………………………………………7

2.3浇注系统的设计……………………………………………………………………8

2.4.推出机构的设计……………………………………………………………………9

2.5凹模的设计………………………………………………………………………10

三、端盖注塑模具的有关计算……………………………………………………………11

四、模具加热和冷却系统的设计…………………………………………………………12

五、模具闭合高度确定……………………………………………………………………13

六、注塑机有关参数的校核………………………………………………………………13

七、注塑模具的安装和调试………………………………………………………………13

八、结论……………………………………………………………………………………16

九、参考文献………………………………………………………………………………17

绪论

大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。

随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。

随着工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。

换型不断加快。

使模具的需要补断增加。

而对模具的质量要求越来越高。

模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。

模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。

中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。

直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。

近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。

虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。

由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。

中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。

结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。

近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。

从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。

目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。

在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。

对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。

经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。

在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。

并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。

在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。

由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正

第1章模塑工艺规程的编制

该塑件是端盖产品，其零件图如图7-1所示。

本塑件的材料采用尼龙1010，生产类型为大批量生产。

1.1塑件的工艺性分析

1.1.1塑件的原材料分析

塑件的材料采用尼龙1010，属热塑性塑料。

从使用性能上看，尼龙1010是半透明，吸水小，耐寒性较好，坚韧﹑耐磨﹑耐油﹑耐水，抗霉菌，但吸水性大；从成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑件更应取大。

受热时间不宜超过30min，料温高则收缩大，易出飞边，收缩小，取向性强，注射压力低易发生凹痕，波纹。

成型周期按塑件壁厚而定，厚则取长，薄则取短，为了减少收缩，凹痕﹑缩孔，一般宜取低模温﹑高注射压力的成形条件，以及采用白油作脱模剂;尼龙1010的主要技术指标：

密度是1.04kg/dm

﹑比体积是0.96dm

/kg﹑吸水率是0.2～0.4﹑收缩率是1.3～2.3s﹑熔点是205t/

c﹑热变形温度是55

c﹑抗拉屈服强度是62Mpa﹑拉伸弹性模量1.8×10

Mpa﹑抗弯强度88Mpa﹑硬度9.75HB﹑击穿强度20KV/mm。

1.2.1塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析

1.2.1.1结构分析

从零件图上分析，该零件总体形状为长方形。

从宽度方向看该零件有两个Φ9mm的通孔，从续航度方向上看有一个长1mm宽8mm高22.5mm的长方体，在零件的一侧有两个空心的半圆柱体，高5mm等,由于该两件在侧向没有凹槽或凸台，所以不需要侧向抽芯机构，属于中等复杂程度的制件。

1.2.1.2尺寸精度分析

该零件重要尺寸，如43.7mm23.5mm,7mm等尺寸精度为MT1级（GB/T14486—1993），次要尺寸，如11mm,Φ10mm,等的尺寸精度为MT5级（GB/T14486—1993）。

由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。

从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3mm,壁厚均匀,符合尼龙1010的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，尼龙1010的强度较大不需增设加强

1.2.1.3表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，内部不得有导电杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。

综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.

1.3计算塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。

计算塑件的体积

计算塑件的质量：

根据设计手册可查得尼龙1010的密度为ρ=1.04kg/dm

塑件质量：

M=Vρ

=3.8×10

×1.04×10

=4g

采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XS—ZY—125型。

1.4塑件注塑工艺参数的确定

查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，尼龙1010的成型工艺参数可作如下选择：

（试模时，可根据实际情况作适当调整）

注塑温度：

括料筒温度和喷嘴温度。

料筒温度：

后段温度t

选用190～210

c；

中段温度t

:

选用200～220

c；

前段温度t

:

选用210～230

c；

喷嘴温度：

200～210

c；

注塑压力一：

选用40～100Mpa；

注塑时间：

选用20～90s；

保压压力：

选用65Mpa；

高压时间：

选用0～5s；

冷却时间：

选用20～120s；

总周期：

选用45～220s；

后处理方法：

采用油﹑水﹑盐水；

后处理温度：

90～100t/

c;

后处理时间：

4h。

说明1：

预热和干燥均采用鼓风烘箱。

2：

凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100～120

c水中加热2～18h。

1.5.塑料成型设备的选取

根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-125查材料知：

标称注射量：

192cm

螺杆直径/cmФ42mm

注射容量/克：

125克

注射压力/10

Pa：

1500Mpa

锁模力10kN：

90kN

最大注射面积/㎝:

320㎝

模具厚度/mm：

200～300mm

模板行程/mm:

300mm

喷嘴球半径：

12mm

孔半径：

4mm

定位孔直径/㎜100

推出两侧孔径/mm22mm

孔距/mm230mm

第2章注塑模的结构设计

注塑模结构设计主要包括：

分型面选择﹑模具型腔数目的确定﹑型腔的排列方式﹑冷却水道布局﹑浇口位置设置﹑模具工作零件的结构设计﹑侧向分型与抽芯机构的设计﹑推出机构的设计等内容。

2.1分型面选择

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。

应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。

该塑件为端盖，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示：

如图所示取A-A向为分型面，不影响零件外观质量，有利于模具成型。

2.2确定型腔的数目及排列方式

2.2.1模腔数量的确定

塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。

2.2.1.1.按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1

N1=（F/PC）/A－B/A

其中：

F注塑机的锁模力N

PC型腔内的平均压力MPa

A每个制件在分型面上的面积（㎜

）

B流道和浇道在分型面上的投影面积（㎜

）

B在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析B为（0.2～0.5），常取B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为25～40MPa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用0.8F则

N1=0.6F/APC=500000×0.6/30×342=29.2（个）

2.2.1.2.注射机注塑量确定型腔数目N2

N2=（G－C）/V

其中：

G注射机的公称注塑量（㎜

）

V单个制件体积（㎜

）

C流道和浇口的总体积（㎜

）

生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.75～0.45倍，取0.6倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.2～1倍，现取C=0.6则

N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=60×0.375

=10.7（个）

从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取N1，N2中的较小值，在这里可以选取的个数是2，4，6，8，10个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。

我们所设计的端盖注塑模具采用一模四腔的方案，即N=4

2.2.2型腔的排列方式

本塑件在注塑时采用一模四腔,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采取如图2-2-2-1所示的型腔排列方式。

采用2-2-2-1的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较大，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。

若采用如图2-2-2-2所示的型腔排列方式，显然料流长度较短，但侧向分型抽芯机构设置则相当困然，势必成倍增大模具结构的复杂程度。

所以应该采用2-2-2-1的排列方式。

2.3浇注系统设计

2.3.1主流道设计

根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸

喷嘴前端孔径：

d0=Ф4mm

喷嘴前端球面半径：

R0=12mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1～2）mm

D=d0+（0.5～1）mm

取主流道的球面半径：

R=13mm

取主流道的小端直径d=Ф4.5mm

为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1～3度经换算得主流道大端直径D=Ф8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。

2.3.2分流道设计

分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。

由于塑件的形状比较简单，尼龙1010的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。

根据主流道大端直径D=Ф8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。

截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。

要减少传热损失，又希望流道的面积小。

因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。

U型实质上是一种双梯形流道截面。

效率为0.195D

分流道的尺寸：

尼龙1010分流道直径/mm3.8---7.5

选取6mm

分流道表面粗糙度：

分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.25—2.5R

μm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。

有利于保温。

但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。

2.3.3浇口设计

根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。

设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排气。

故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（b×l×h）1mm

×0.8mm×0.6mm,试模时修正.

2.3.4排气结构的设计

在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。

排气方式有两种：

开排气槽排气和利用合模间隙排气。

由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。

（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽.

2.3.5主流道衬套的选取

为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为53～57HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。

可根据抽拔距，固定端模板的厚度，斜销直径及斜角大小确定：

L=L1+L2+L3+L4+L5

=D/2×tana+h/cosa+d/2tana+H/sina+（10～15）

=99.6mm

取：

L=100mm

2.4推出机构设计

如图所示模具开模后,塑件包紧动模型心的力并不大,适当考虑脱模斜度,采用顶杆并不会将塑件顶变形,且模具结构简单.

如图2-5-2所示是采用推管和顶杆联合顶出,顶出平稳,塑件不会变形,但推管与中间的型心想配合,会造成制造和装配上的困然.

由以上两种方法的比较不然看出图7-6的方法比图7-7的方法更经济也可以给制造带来方便.

2.5.凹模的设计

本副模具采用整体式凹模结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。

如图所示：

材料选用T8A,硬度在50HRC以上.

根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构见上图所示。

凹模板尺寸：

根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型

压力小于30MPA，那么尺寸见下图

由经验可知【3】：

长为:

150mm.宽为:

230mm.

凹模高为:

h=30mm

件高为:

7mm

加工可以直接用铣刀铣出，也可以用成型电极。

为了节约成本。

在这里我选用铣刀铣。

第3章端盖注塑模具的有关计算

本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。

查常用塑料的收缩率塑料尼龙1010的成型收缩率为S=0.5～4.0％，故平均我们取为Scp=0.5％。

考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取Б=Δ/3。

塑件未注公差的按照GB/T1800.3—1988取值：

凹模和型芯的工作尺寸计算

类别

零件名称

塑件尺寸

计算公式

型腔工作尺寸

凹模

径向尺寸

8.89+0.07

深度尺寸

23.46+0.07

40.55+0.07

型芯

径向尺寸

9.97+0.03

深度尺寸

4.88+0.07

成型零部件的制造误差：

成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。

设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9级，综合考虑取IT8级。

第4章模具加热和冷却系统的设计

塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：

设该模具平均工作温度为60°，用20°的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30°，产量为（1分钟2模）1000g/h。

1求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得尼龙1010的单位热流量为Q2=314.3～398.1J/g,取Q2=350J/g：

Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J

2求冷却水的体积流量V

V=WQ1/Pc1（T1－T2）

=140cm3

温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：

变形尺寸精度力学性能表面质量

在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。

在注射模具中溶体从200

C,左右降低到60

C左右，所释放的能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。

模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。

缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。

在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的10—20倍。

在次我选择湍流。

如图表二：

冷却水道直径

d/（mm）

最低流量v

/（m/s）

流量

qv/（m

/min）

12

1.10

7.4×10

表二

第5章模具闭合高度确定

在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：

定模座板厚度H1=25mm，型腔板厚度为H2=30mm，型芯固定板H3=35mm,推件板厚度为H4=16mm，垫块厚度H5=80mm动模板厚度H6=25mm。

如下图所示：

1计算模具的闭合高度：

H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5+H6

=25＋30＋35＋16＋80＋25

=211mm

2

（

第6章注塑机有关参数的校核

本模具的外形尺寸为300mm×250mm×211mm,XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸是370mm×350mm。

由于上述计算的模具闭合高度为220mm，XS-ZY-125型注塑机的最小模具厚度为200mm，最大模具厚度为300mm

模具合模时校核：

200mm<211mm<300mm

模具的工作原理：

模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。

合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。

开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开，当分型面打开到23mm时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动将塑件顶出。

合模时，复位杆对顶杆进行复位。

第7章注塑模具的安装和试模

7.1模具安装

（1）清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物，毛刺。

（2）因本模具的外型尺寸不大，故采用整体安装法。

先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡，灵活，无卡住现象，然后固定动模。

（3）调节锁模机构，保证有足够的开模距及锁模力，使模具闭合适当。

（4）慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。

开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡，灵活，协调。

（5）模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度20--30℃，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。

（6）开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。

7.2试模

通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析，排除故障。

造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多个方面综合的原因。

需按成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型条件，修整模具等方法加以解决。

首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。

常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。

这是试模首先应当解决的问题。

7.3粘着模腔

制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。

其主要原因是：

（1）注射压力过高，或者注射保压压力过高。

（2）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。

（3）冷却时间过短，物料未能固化。

（4）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。

（5）型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。

7.4粘着模芯

（1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。

（2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。

（3）模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。

（4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。

（5）可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。

7.5粘着主流道

（1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。

（2）料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。

（3）主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。

（4）主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.5～1㎜。

（5）主流道拉料杆不能正常工作