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塑料盖注塑模具设计原创大学论文

模具设计与制造技能训练设计说明书

设计题目：

设计者：

班级：

指导教师：

哈尔滨理工大学

2013年12月26日

摘要

论文根据工程实际的需要完成塑料盖的注塑模设计。

在设计中采用塑料注塑成型论文中具体分析了产品的工艺性,确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备,确定了模具制作的总体方案,分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构,并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核。

论文中还对分型面、浇注系统、脱模机构和温度调节系统进行了分析设计，完成了工件工程图设计，圆满完成了模具设计所要求的各项工作。

本文中针对塑料盖注塑模具制定出合理的设计结构，其中包括成型部分及其零部件设计，浇注系统设计，脱模机构设计，冷却系统设计等。

根据分析，设计了一套塑料注塑模具，并对模具以及主要零件进行了CAD绘图。

关键字：

注塑模具，浇注系统，脱模机构，冷却系统

目录

摘要II

目录III

第1章前言1

第2章塑件的工艺分析2

2.1塑件的工艺性分析2

2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析3

2.2.1结构分析3

2.2.2尺寸精度分析4

2.2.3表面质量分析4

2.3计算塑件的体积和质量4

2.4注塑机的初选4

第3章分型面选择和浇注系统设计5

3.1注塑模具分型面的选择5

3.1.1分型面的基本形式5

3.1.2分型面选择的基本原则5

3.1.3分型面的选择5

3.2浇注系统的设计6

3.2.1浇注系统的组成6

3.2.2注塑模具主流道的设计6

3.2.3分流道的设计9

第4章成型零件的设计11

4.1模具型腔的结构设计11

4.2型芯的结构设计13

4.3成型零件的尺寸确定13

第5章顶出机构的设计18

第6章冷却系统的设计20

第7章排气系统21

第8章成型设备有关参数校核21

第9章模具特点和工作原理23

总结24

参考文献25

全套设计请加197216396或401339828

第1章前言

先进制造技术的发展使人们不再单纯地依赖产品图或产品样件来设计制作模具,逆向工程技术的应用使产品的图片、照片或影像资料,甚至产品模具本身,都可以作为模具的设计依据。

逆向工程技术特别在消化、吸收国外先进模具技术方面具有突出的优势,由此还带来设计思路上的变化,有时可以先设计模具型腔,然后据此再完善产品设计图样[1]。

塑料制品的成型是塑料成为具有实用价值制品的重要环节。

塑料成型方法已达40多种。

其中最重要的是注塑，挤出，吹塑和压制等。

它们几乎占了整个塑料成型的85%；其中注塑尤为突出，占塑料成型的30%以上。

注塑模具成形是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，有些热固性塑料也可以用注塑模塑成型。

第2章塑件的工艺分析

该塑件是聚丙烯塑料盖产品，其零件图如图所示。

本塑件的材料采用聚丙烯，生产类型为大批量生产。

图2.1塑料盖图

2.1塑件的工艺性分析

聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90--"0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。

它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，分子量约8万一15万。

成型性好，但因收缩率大（为1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。

聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。

聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30MPa或稍高的水平。

等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。

温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。

当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。

提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。

聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。

但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。

聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。

无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。

具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。

适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。

常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

聚丙烯具有许多优良特性：

1、相对密度小，仅为0.89-0.91，是塑料中最轻的品种之一。

2、良好的力学性能，除耐冲击性外，其他力学性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。

3、具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120℃。

4、化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应。

5、质地纯净，无毒性。

6、电绝缘性好。

7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。

它有很多优点但也有缺点：

1、制品耐寒性差，低温冲击强度低。

2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。

3、着色性不好。

4、易燃烧。

5、韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差

塑件精度要求,塑件工作要求不高，故选普通精度：

４级

2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析

2.2.1结构分析

从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。

因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.

2.2.2尺寸精度分析

从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3.5mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。

2.2.3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.

2.3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：

V=18.8cm

（单个）

计算塑件的质量：

根据设计手册可查得聚丙烯的密度为ρ=1.06kg/dm

塑件质量：

M=Vρ＝21g（通过3D软件测量得到）

2.4注塑机的初选

根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：

采用一模四腔的模具结构，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-4000型。

第3章分型面选择和浇注系统设计

3.1注塑模具分型面的选择

3.1.1分型面的基本形式

分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。

3.1.2分型面选择的基本原则

选择分型面的基本原则：

（1）保持塑料外观整洁；

（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与成型设备的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响[11]。

3.1.3分型面的选择

1、确定成型位置

由于塑件结构简单,所以不用设计小型心,型腔直接开设在定模板和中间板上.采用两排4个型腔分布.

2、确定分型面

采用单分型面注塑模,从AA分型面一次分型,如下图所示:

图3.1分型面

3.2浇注系统的设计

3.2.1浇注系统的组成

浇注系统是将熔融的塑料从成型设备喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。

在设计注塑模具的浇注系统应注意以下几项原则[12]。

（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。

（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。

（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注塑效率。

（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。

3.2.2注塑模具主流道的设计

主流道是熔融塑料由成型设备喷嘴先经过的部位，它与成型设备喷嘴在同一轴心线上。

由于主流道与熔融成型设备喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上[13]。

（1）主流道的设计

主流道是指浇注系统中从成型设备喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

（2）主流道尺寸

在卧式或立式成型设备上使用的模具中，主流道垂直于分型面。

为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为2º～6º。

小端直径d比成型设备喷嘴直径大0.5mm～1mm。

由于小端的前面是球面，其深度为3mm～5mm，成型设备喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm～2mm。

流道的表面粗糙度值Ra为0.08。

（3）主流道浇口套

主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC—57HRC。

浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止成型设备喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于成型设备喷嘴的硬度。

为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3º～6º左右的圆锥孔。

浇口套于成型设备的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于成型设备喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。

为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3º～6º度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注塑速度缓慢，并容易形成涡流。

浇口套与塑料注塑区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。

浇口套于成型设备的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于成型设备喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模[14]。

定位环是模体与成型设备的定位装置，它保证浇口套与成型设备的喷嘴对中定位，定位环的外径应与成型设备的定位孔间隙配合。

浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。

成型设备XS-ZY-4000的喷嘴球半径为18mm，喷嘴孔径为2mm。

所以要使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取19mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取3.2mm，如图3.2。

图3.2浇口套

主流道垂直于分型面。

为了让主流道凝料能顺利从浇口中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为3º。

小端直径d比成型设备喷嘴直径大0.5－1mm。

由于小端的前面是球面，其深度为3－5mm，取值为5mm，成型设备喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大1－2mm。

3.2.3分流道的设计

分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道，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。

在注塑过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中