本科毕业设计论文显像管后盖注射模具设计江苏农林.docx

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本科毕业设计论文显像管后盖注射模具设计江苏农林

江苏农林职业技术学院

毕业设计（论文）

SNL/QR7.5.4-3

显像管后盖注射模具设计

专业

学生姓名

班级

学号

指导教师

完成日期2016.4.11

成绩评议

学号　　　　　　　姓名

题目显像管后盖注射模具设计

指导教师建议成绩：

评阅教师建议成绩：

答辩小组建议成绩：

院答辩委员会评阅意见及评定成绩：

答辩委员会主任签字（盖章）：

年月日

毕业设计（论文）任务书

姓名

学号

班级

题目

显像管后盖注射模具设计　

设计（论文）主要内容

显像管后盖塑料模具设计的基本原理和过程首先对塑件进行相关分析，大致确定模具结构，初步选择注塑机型号；再对模具进行设计，选择模架，校核注塑机参数，绘出总装配图和相关零件图；最终审核进行投产制造。

重点研究问题

1、塑件材料的成型工艺

2、塑件的工艺性分型

3、注塑机选择的基本理论

4、注射模具的结构设计

5、分型面的选择

6、模具的导向机

7、注射机的确定和校核

主要技术指标

1、塑料结构件应满足成型工艺的基本要求.

2、在保证使用性能及外形要求的前提下,力求塑件结构简单、壁厚均匀，使用方便、耐用。

3、结构合理，便于模具制造，外观美观。

4、在合模时其相关的顶出零件确保不与其它模具零件相干扰地恢复到原来位置。

其它要说明的问题

指导老师意见

指导教师签字：

年月日

指导教师意见

对论文的简短评价：

1.指出论文存在的问题及错误

2.对创造性工作评价

3.建议成绩

优良中及格不及格

指导教师签字

年月日

评阅教师意见

对论文的简短评价：

1.指出论文存在的问题及错误

2.对创造性工作评价

3.建议成绩

优良中及格不及格

评阅教师签字

年月日

答辩小组评议意见

学号　　　　　　　姓名

题目显像管后盖注射模具设计

　答辩小组意见：

1、对论文的评价

2.建议成绩等级

优良中及格不及格

3.需要说明的问题

答辩小组长签字

年月日

中文摘要

摘要：

塑料成型工艺与模具设计既是一门实践性很强的学科，又是一门技术正在飞速发中的学科，近年来我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。

当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具,因此，有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。

所以塑料工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响显得日益重要。

鉴于此塑料模具的设计与加工就显得更加重要。

本设计说明讲述了显像管后盖塑料模具设计的基本原理和过程首先对塑件进行相关分析，大致确定模具结构，初步选择注塑机型号；再对模具进行设计，选择模架，校核注塑机参数，绘出总装配图和相关零件图；最终审核进行投产制造。

关键词：

塑料成型；模具设计；注塑机

目　　　　录

摘要---------------------------------------------------------------------------1

关键词------------------------------------------------------------------------1

一、前言-----------------------------------------------------------------1

二、塑件成型的基本知识--------------------------------------------2

2.1塑件材料简介------------------------------------------------------2

2.2塑件材料的成型工艺--------------------------------------------------2

2.3塑件的工艺性分析-----------------------------------------------------3

2.4注塑机选择的基本理论------------------------------------------------4

三、注射模具的结构设计--------------------------------------------6

3.1分型面的选择----------------------------------------------------------6

3.2浇注系统的设计--------------------------------------------------------6

3.3成型零件和模体设计----------------------------------------------11

3.4顶出机构的设计----------------------------------------------------16

3.5模具的导向机构---------------------------------------------------17

3.6模具的复位机构-------------------------------------------------------17

3.7模具的温度调节系-----------------------------------------------------17

四、注射机的确定和校核---------------------------------------------21

4.1注射机的初选择-------------------------------------------------------21

4.2注射机的校核----------------------------------------------------------21

五、总结--------------------------------------------------------------------22

致谢----------------------------------------------------------------------------23

参考文献----------------------------------------------------------------------24

正文

一、前言

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业，工业发达国家称之为“工业之母”。

模具成型具有效率高，质量好，节省原材料，降低产品成本等优点。

采用模具制造产品零件已成为当今工业的重要工艺手段。

模具在机械，电子，轻工，纺织，航空，航天等工业领域里，已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%--80%产品零件，组件和部件的加工生产。

“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。

在中国，人们已经认识到模具在制造业中的重要基础地位，认识更新换代的速度，新产品的开发能力，进而决定企业的应变能力和市场竞争能力。

目前，模具设计与制造水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。

塑料成型工艺与模具设计既是一门实践性很强的学科，又是一门技术正在飞速发展中的学科，塑料具有很多优良的性能和特点，近年来它在各领域得到了越来越广泛的应用。

作为塑料制造业的支柱产业——塑料模具的设计与制造也得到了空前的发展，特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并可实现自动化生产，得到迅速的发展，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的。

同时其技术水平也得到了迅速发展和提高，新的设计结构层出不穷，传统的设计理念不断更新，并逐步缩小和发达国家之间的距离。

新的形势给我们提出了更高的要求。

为顺应这个形势的需要，我们要在科学发展观指导下,将模具工业进一步深化改革,下功夫搞好科技进步与创新,坚持走新型工业化道路,将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来,我过的模具工业必将得到更好的发展.

本设计说明讲述了显像管后盖塑料模具设计的基本原理和过程,本设计说明书广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新参考资料。

由于本人能力有限,本设计说明中难免会有疏漏和不足之处,敬请斧正.

二、塑件成型的基本知识

2.1塑件材料简介

PP（聚丙烯）是一种半结晶性材料。

它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。

由于均聚物型的PP温度高于0°C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物。

共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。

PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。

由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。

也具有优良的耐腐蚀性、耐疲劳性和良好的高频绝缘性，不受温度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。

PP不存在环境应力开裂问题。

由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.0%～1.25%。

均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。

PP也不像PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

2.2塑件材料的成型工艺

2.2.1PP的成型加工特征

（1）结晶料,吸湿性很小,可能发生熔体破裂,长期与热金属接触易发生分解,成型前不需进行干燥处理,若温度超过允许值,则应干燥处理.

（2）抗氧化性能力很低，在塑化时应加入抗氧化剂。

（3）流动性极好，易成型，薄壁，但成型收缩范围和收缩值大，易发生缩孔、凹痕变形、方向性强。

（4）由于热收缩性和结晶取向性很强，尤其在低温高压时取向更明显，因此料管温度不能太低。

（5）熔点和熔体热火含量高，在结晶和冷却过程中会放出较多热量，因此，模具要有较好的冷却系统以减少塑件变形。

（6）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低，方向性明显，低温高压时尤其明显，模具温度低于50℃时塑件不光泽，易产生熔接不良、流痕，料温在90℃以上易发生翘曲变形。

（7）塑件壁厚须均匀，避免缺口，尖角，以防止应力集中。

成型温度必须较高，熔融温度170℃，超过190℃时则流动性大增使毛边增加，易产生接缝及凹入情形。

（8）若保压时间过长，会使塑件出现较大的收缩而出现质量缺陷，因此收缩用料的基础上，尽量缩短保压时间。

2.2.2注塑模工艺条件

干燥处理：

若储存适当则不需要干燥处理。

 熔化温度：

220~275℃，不要超过275℃。

模具温度：

40~80℃，建议使用50℃。

结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：

在成型时，压力高能增加熔料的流动性，柱塞式注塑机的压力比螺杆式注塑机的压力要高，一般可控制在70～120mpa以塑件不缺料、溢料及不产生凹痕和气泡为准 。

注射速度：

通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口:

冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用

2.3塑件的工艺性分析

2.3.1塑件的工艺选择原则

（1）塑料结构件应满足成型工艺的基本要求.

（2）在保证使用性能及外形要求的前提下,力求塑件结构简单、壁厚均匀，使用方便、耐用。

（3）结构合理，便于模具制造。

（4）外观美观。

2.3.2塑件的设计要求

该塑件尺寸较小,为圆柱形壳体,一般精度等级,小批量生产,为降低成型费用,采用一模二腔,并不对制品进行后加工;为满足制品的表面质量要求与提高成型效率,采用潜伏式浇口，型腔的布局为单排列式;为了方便加工和热处理,型腔和型芯部分采用镶拼结构。

根据塑件的使用性能要求应有足够的壁厚，保证塑件的强度和刚度，但从材料成型的角度来看，塑件过厚，使其收缩率加大，增加了尺寸的不稳定性，同时延长了塑件的冷却时间，使成型周期长而影响注射效率，并造成材料的浪费提高生产成本；而塑件过薄，则使塑件的强度和刚度下降，影响使用寿命，同时使塑件时物料的流动阻力增大，影响成型效果，而且过薄的塑件也给塑件脱模带来了困难。

在实际生产中，达到塑件的壁厚完全均匀是不现实的，因此在壁厚和壁薄的连接处，应采用过渡斜角的连接方式，过渡面要缓和平稳，避免出现锐角。

本制品几何形状正是此种类型，底面圆的厚度为2mm，四周壁厚为1.5mm，采用R＝0.5的过渡圆角连接。

由于塑件在注射成型的固化冷却过程中会产生收缩，使塑件对型芯产生一个包紧力，塑件脱模困难。

为了便于脱模，并防止在脱模时塑件表面与成型零件的侧表面在相对移动时的摩擦而彼此划伤，必须在与脱模方向平行的塑件内外壁都应该设计出合理的足够的脱模斜度，根据塑件制品材料的特性，采用脱模斜度为1°。

2.4注塑机选择的基本理论

在模具设计时，必须根据塑件的具体情况，选择合适的注射机的规格，注射机的规格是指决定注射机加工能力和适用范围的一些主要技术参数，在设计塑料注射模时，应根据实际情况对这些技术参数进行校核。

2.4.1注射量

注射量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。

确定了一模塑料的总体积V塑件，在选择注射机的注射量V机时可用下列公式计算。

V塑件≤0.8V机公式（2-1）

式中V机——注射机最大注射量

V塑件——成型塑件与浇注系统体积总和

2.4.2注射压力

螺杆或柱塞在注射时对单位面积的塑料熔体施加的作用力称为注射压力。

2.4.3锁模力

锁模力是指在注射成型时注射机合模装置对模具施加的夹紧力，它在一定程度上决定了注射机所能成型的塑件在分型面上的最大投影面积。

注射机的锁模力应大于模腔内塑料熔体的压力产生的胀开模具的力，即

P锁模力≥PF

式中：

P—塑件成型时的型腔压力。

PP塑料的型腔压力Ｐ＝30MPa

F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（mm2）

2.4.4模板尺寸和拉杆间距

模具最大外形尺寸不能超过注射机的动、定模板的外形尺寸，同时必须保证模具能通过拉杆间距安装到动、定模板上，模板上还应留有足够的余地用于装夹模具。

模具定位圈的直径与模板定位孔的直径按H9／D配合，以保证模具主浇道轴线与喷嘴孔轴线的同轴度。

2.4.5模具厚度

模具的厚度一般应在注射机允许的最大模具厚度和最小模具厚度之间，既：

Hmin≤H≤Hmax公式（2-2）

式中：

H—模具厚度（mm）

Hmin—注射机允许的最小模具厚度（mm）

Hmax—注射机允许的最大模具厚度（mm）

2.4.6开模行程

注射机的开模行程必须保证模具开启后能顺利取出塑件。

注射机最大开模行程应满足：

S≥2h件+h浇+（5～10）公式（2-3）

式中：

h件—塑件制品的高度（mm）　　

h浇—浇注系统高度（mm）

三、注射模具的结构设计

3.1分型面的选择

选择分型面应遵循以下原则：

（1）保持塑件外观整洁

（2）分型面应有利于排气

（3）应考虑开模时塑件留在动模一侧

（4）应容易保证塑件的精度要求

（5）分型面应求简单运行并容易加工

（6）考虑侧面分型面与主分型面的协调

（7）分型面应与注射机的参数相适应

（8）考虑脱模斜度的影响

（9）嵌件和活动型芯应安装方便

根据以上分型面的确定原则并考虑到塑件结构简单，采用最常见的一种平面式分型面。

3.2浇注系统的设计

（1）为了方便浇注凝料从主流道中取出，主流道采用a=2°~4°左右的圆锥孔，根据聚炳烯流动性好的性质，主流道采用２°的圆锥斜度即可。

（2）浇口套与塑件注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选的小些，如果过大即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套的反作用力也将按比例增大，到一定程度时浇口则容易从模体中弹出。

（3）为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，锥孔内壁粗糙度Ra为0.63um，以增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力，为了减小料流在转向时的流动阻力，在圆锥孔的大端处采取了r=1°的过渡圆角。

（4）由于注射机喷嘴头是球面半径SR是固定的。

所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢料，应使浇口套端面的凹球面注射机喷嘴的端面凸球面接触良好，取其半径为Sr=SR+（0.5~1）mm,圆锥孔的小端直径d应大于喷嘴的内孔直径，既d=d1+（0.5~1）mm.，端面凹球深度取3~5mm。

（5）定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位环外径应与注射机的定位孔间隙配合，其配合间隙为0.05~0.15mm，定位环厚度5~10mm，在此选择为10mm。

3.2.1分流道的设计

分流道是将熔融塑料从主流道中通过流道截面及其方向的变化，平稳地进入单腔在6的进浇口或从主流道进入多腔模的各个型腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内。

3.2.2分流道的设计要点

在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应使它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，其设计要点如下：

（1）在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小。

（2）分流道和型腔的分布原则是排列紧凑，间距合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积，最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。

（3）分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。

（4）分流道长度应尽量的短，以减少压力损失，如果分流道较长时应尽在其末端设置冷料穴，防止冷料和空气进入模腔。

（5）在分流道上的转向次数应尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为了减少压力损失，有利于物料的流动。

（6）分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度Ra取1.6um即可，这样可以在分流道的摩擦阻力使料流外层的流动性小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于对熔融塑料的保温。

（7）在总体分布中应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。

在选取分流道截面形状时，为减少分流道内的压力损失和热损失，总希望分流道内的通导截面积增大，而散发热量的内表面积最小，也就是说在额定的同一熔料的流量来说必须使流动阻力和热损失达到最小，即分流道效率达到最高，因此在选用分流道的截面形状时应考虑分流道的效率问题、成型区域的面积以及加工的经济性问题。

综合以上所述，在选则分流道截面形状时把常用的几种形状，如：

圆形，梯形，半圆形，矩形等的特点作了详细比较，最终采用了圆形截面形式。

这个形状的分流道的截面积与周边长之比最大，即效率最高，也就是说，分流道流过相同的塑料流量其分流道内表面积最小，这样可以减少注射过程中散热面积，即熔融温度降低最小，同时使得摩擦力变小，减少压力损失，但是这个形状的流道制造起来比较麻烦，因为它必须将分流道设在范本两侧，在对合时容易产生错口现象。

3.2.3分流道的布局形式

分流道的布局方式有平衡式和非平衡式两种。

分流道的布局是围绕型腔的布局而设置的即分流道的布局形式取决于型腔的布局，由于型腔采用的是一模二腔，并采用的是平衡式的单排列式，所以分流道的布局和型腔一样。

3.2.4初步确定主流道和分流道尺寸

主流道设计成圆锥形，其基准角为2°，内壁粗糙度Ra取0.63um，分流道截面为圆形直径可根据塑件的流动性等因素确定，该塑件制品材料流动性好，根据经验分流道的直径d取5～6mm。

初步设计参数、尺寸如下图所示：

图3-1

根据以上设计参数校核流动比

φ=ELi／ti公式（3-1）

式中φ—流动距离比图

　Li—模具中各段料流通道及各段模腔的长度（mm）

　　ti—模具中各段料流通道及各段模腔的截面厚度（mm）

φ=75／3.5+25／5.5+4／1+41.6／1.5

≈57.71

因影响流动比的因素主要是塑料的流动性，查表知PP塑料的最小流动比

﹝φ﹞＝100～200　所以φ＜﹝φ﹞

2.浇口的设计

浇口是主流道、分流道和型腔之间的连接部分，即浇注系统的末端，一般浇口的通到截面积很小，当熔融的塑料流在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使塑料的流速加快，而由于摩擦作用又使塑料流的温度升高，黏度降低，提高了塑料的流动性，有利于充满型腔，因此它是浇注系统的关键部位，所以，浇口的位置及其形状，尺寸的设计正确与否将直接决定着塑件的质量、注射效果和注射效率。

浇口设计不当也可使塑件出现缺陷，如：

缺料、缩孔、熔接痕、翘曲变形等。

A.浇口的设计要点

浇口的设计和塑件的技术要求、形状、壁厚、塑件成型性能以及模具结构、注塑工艺等因素有直接关系。

以下是浇口的设计要点

（1）浇口应选择在不影响塑件外观的部位。

（2）浇口应不影响塑件的使用性能。

（3）在保证塑件填充良好的前提下，应使熔料的流程最短，料流变向最少，以减少流动压力的损失。

（4）浇口的选择应尽量避免产生喷射和蠕动现象。

（5）当塑件壁厚不均匀时，在避免喷射的前提下，浇口的位置应选择在壁厚处，有利于熔料的填充与补料，并使料流从厚断面平稳地流入薄断面处，使压力能均匀地传递到各个部位。

如果塑件有加强筋时，应将浇口放在加强筋上，以防缩孔、凹痕等缺陷出现。

（6）浇口与分流道的连接处应采用圆环或斜面相接，平滑过渡。

（7）应尽量避免由于浇口位置不当而出现塑件的熔接痕。

（8）应根据塑件的具体情况，将浇口设在便于熔体流动的方向进料。

（9）浇口应便于清除凝料。

（10）浇口的位置应有利于有序地排除型腔中的空气。

（11）浇口初始尺寸应选取较小的尺寸。

浇口㎡伏式浇口、扇形浇口等，在选择浇口类型时对这些浇口类型的应用范围和优劣进行了比较，决定采用潜伏式浇口。

潜伏式浇口和点浇口大致相同，具有点浇口的优点，除此之外还具有一下优点：

（1）潜伏式浇口的位置选择范围很广。

它即可选在塑件的外表面、侧表面，又可选在端面、背面。

不会伤害塑件的外表面。

（2）在开模时即可实现自动切断浇口凝料，并提高注射效率，省去后加工工序带来的麻烦，并容易实现自动化生产。

（3）潜伏式浇口模具结构简单,模具造价较低,而且只用二板式一次开模即可.

（4）潜伏式浇口有专用的铣切工具，给加工带来方便，因此在多型腔的模具中得到越来越广泛的应用。

B浇口的尺寸计算　

浇口直径的计算可根据下面经验公式　

d=（0.14～0.20）（δ2）1/4A公式（3-2）

d—塑件在浇口处的壁厚（mm）

A—型腔表面积（m㎡）

　d=（0.14～0.20）（1.52）1/4（41.6×3.14+41.6×3.14×16）

≈1（mm）

浇口锥度角度b＝15°

浇口道倾斜角度a=45°

浇口如下图:

图3-2

3.冷料穴和拉料脱模装置

A.冷料穴的设置

冷料