盖注塑模具毕业设计 2.docx
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盖注塑模具毕业设计2
前言……………………………………………………………………
中文摘要………………………………………………………………Ⅱ
英文摘要………………………………………………………………
第一章 对塑料成型模具的认识…………………………………………1
1.1模具在加工工业中的地位……………………………………………1
1.2模具的发展趋势…………………………………………………1
1.3设计在学习模具制造中的作用……………………………………2
第二章 原始资料分析…………………………………………………3
2.1 塑件的工艺分析………………………………………………3
2.2 底座盖原料（PC）的成型特性与工艺参数………………………3
2.3塑件的结构工艺性……………………………………………4
2.4注射机的选择……………………………………………………5
第三章 分型面及浇注系统的设计………………………………………7
3.1 分型面的选择…………………………………………………7
3.2 浇注系统的设计………………………………………………8
第四章模具设计方案论证……………………………………………14
4.1型腔的布置…………………………………………………14.
4.2成型零件的结构确定…………………………………………14
4.3导向定位机构设计……………………………………………14
4.4推出机构的设计………………………………………………15
4.5冷却系统设计…………………………………………………15
4.6模具加热系统的设计…………………………………………16
4.7温度调节系统的设……………………………………………16
第五章主要零部件的设计计算………………………………………18
5.1成型零件的成型尺寸……………………………………………18
5.2模具型腔壁厚的确定……………………………………………19
5.3推出机构的设计…………………………………………………19
5.4标准模架的确定………………………………………………19
第六章成型设备的校核计算…………………………………………21
6.1锁模力的校核…………………………………………………21
6.2安装尺寸的校核………………………………………………21
6.3推出机构的校核………………………………………………21
6.4开模行程的校核………………………………………………21
第七章模具的装配………………………………………………22
7.1模具的装配顺序………………………………………………22
7.2模具的维护……………………………………………………23
设计总结……………………………………………………………24
附录：
成型零件图……………………………………………………25
型芯三维视图……………………………………………………30
装配图…………………………………………………………31
致谢…………………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………………35
第2章 原始资料分析
2.1塑件的工艺分析1.2塑件材料的确定
考虑到奶瓶盖的工作环境以及所受的力的大小来看，其在工作过程中需要频繁的开合，所以综上各种塑料的性能来考虑，聚丙烯（PP）具有以上工作环境所需的性能，为此确定使用材料为：
聚丙烯（PP）
1.3工艺特点
PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：
其一：
PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：
分子取向程度高而呈现较大的收缩率。
PP的加工温度在200-300℃左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310℃），但高温下（270-300℃），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。
因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。
模温宜控制在30-50℃范围内。
PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。
PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。
PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。
1.4塑料的收缩率及密度确定
表1.1材料性能参数
材料
代号
密度
（kg.m-3）
收缩率
（%）
模具温度
（℃）
注射压力P注
（Mpa）
最大不溢料间隙/mm
PE
940-960
1.5-3.6
60-70
60-100
0.02
PP
900-910
1.0-2.5
80-90
70-100
0.03
ABS
1030-1070
0.3-0.8
50-80
60-100
0.04
PVC
1380
0.6-1.5
30-60
80-130
0.03
由表1.1知聚丙烯PP的收缩率（1.0-2.5）%。
由聚丙烯的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率大，所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用大的收缩率确定收缩率值为1.8%，其平均密度为0.905g/cm3。
1.5模具种类与模具设计的关系
不同种类的塑料其工艺性能、成形特性也不相同，因此为了确定塑料的工艺性能、成形特征，并在模具中充分利用以获得优质的塑料制件。
表1.2塑料种类与模具设计关系
塑料
特征
注意事项
聚丙烯PP（结晶型）
1，点浇口增大塑料熔体的剪切速率，流动性增加
2，冷却速度快
3，流动性好具有铰链性能
1，尽量采用点浇口，尤其是大平面塑料制品
2，浇注系统散热面积要小，以降低冷却速度，保证塑料顺利充填型腔
塑件的成型要求：
化学性能稳定，宜于成形加工等，闭合弯折不容易产生损坏和断裂现象。
塑件表面要求无飞边或缩孔现象。
塑料成型工艺参数：
模具温度：
40℃--60℃
喷嘴温度：
190℃--220℃
料筒温度：
前段温度：
200℃--220℃
中段温度：
220℃--240℃
后段温度：
180℃--210℃
注射压力：
40—80MPa
注射机类型：
螺杆式
保压压力：
50--60MPa
喷嘴形式：
直通式
注射时间：
0—5S
保压时间：
20—60S
冷却时间：
15—50S
成形周期：
40—120S
SX—ZY-500型柱塞式注射机的主要技术参数
序号
主要技术参数项目
参数数值
1
最大注射量/cm³
500
2
注射压力/MPa
1040
3
锁模力/kN
1400
4
动、定模模板最大安装尺寸/（mm×mm）
620x520
5
最大模具厚度/mm
450
6
最小模具厚度/mm
300
7
最大开模行程/mm
500
8
喷嘴前端球面半径/mm
12
9
喷嘴孔直径/mm
4
10
定位圈直径/mm
125
第三章分型面及浇注系统的设计
3.1分型面的选择
塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。
定模和动模相接触的面称分型面。
通常有以下原则：
（1）分型面的选择有利于脱模：
分型面应取在塑件尺寸的最大处。
而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。
如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。
拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。
（2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。
（3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。
（4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考虑。
不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。
该塑件为外壳，外形表面质量要求较高。
在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图所示。
3.2浇注系统的设计
浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。
在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模八腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都
有直接的影响，设计时必须按如下原则：
（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。
（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。
（3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：
尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。
（4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。
（5）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。
（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。
考虑到塑件的外观要求较高，以及一模八腔的布置、PC对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用分便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。
浇注系统的设计如图所示。
（1）主流道和定位圈的设计
主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。
主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。
塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。
采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形
主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图所示：
查资料得到SZY-300型注射机与喷嘴的有关尺寸：
喷嘴前端球面半径SRο=12mm，喷嘴孔直径d=4mm，定位圈直径为Φ125mm。
为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：
SR=SRο+（1～2）,d=dο+0.5。
因此，取主流道球面半径SR=14mm（取标准值），主流道的小端直径d=4.5mm。
为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为2°～4°，计算其大端直径约为Φ10mm；为避免模内的高压塑料产生过大，取D=25mm;同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短
0.02mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm，以免淬火开裂和应力集中。
主流道的长度L一般控制在60mm之内，可取L=57mm。
定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得SZY-300型柱塞式注射机的定位圈直径为Φ125mm，一般定位圈高出定模座板表面5～10mm.
由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件，所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。
（2）分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。
分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。
但加工困难，而且正方形截面不易脱
模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。
分流道设计要点：
（1）.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。
（2）.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴。
对于此模来说在分流道上不须开设冷料穴。
（3）.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。
（4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。
分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。
分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。
因ABS的推荐断面直径为4.5～9.5，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。
分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。
分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的分流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。
同时它的效果与S浇注系统有同样的效果，有利于补塑。
本塑件采用U形断面的分流道，在一块模板上，切削容易实现，且比表面积
不大，推荐直径为4.8～9.5mm，取Φ8mm，据此，该模具的分流道设计如图所示：
（3）浇口的设计
浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。
其主要作用是：
型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。
易于在浇口切除浇注系统的凝料。
浇口截面积约为分流道截面积的0.03～0.09，浇口的长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。
当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。
但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。
浇口位置的选择：
<1>浇口位置应使填充型腔的流程最短。
这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。
<2>浇口设置应有利于排气和补塑。
<3>浇口位置的选择要避免塑件变形。
采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。
<4>浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。
熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。
流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。
对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。
为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。
筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。
<5>浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。
因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口
根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图所示的点浇口。
从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。
l=（0.4～0.6）+b/2,取l=2mm;
浇口深度t=0.5～2.0mm,取t=1.0mm;
浇口宽度b=（0.6～0.9）A½/30mm,取b=4mm.
（4）冷料穴的设计
冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。
冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。
采用带Z形头拉料杆的冷料穴，如图所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍做侧向移动便可取出凝料的作用。
（5）排气系统的设计
塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。
这些气体必须及时排出。
否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。
因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。
第四章模具设计方案论证
4.1型腔布置
对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。
本模具采用一模八腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。
4.2成型零件的结构确定
成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。
该塑件的材料为PC工程材料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理一般使其具备50～55HRC的硬度。
（1）型腔设计
采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑。
（2）型芯设计
型芯结构设计也应用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。
成型塑件内壁的大型芯装在动模板上。
4.3导向定位机构设计
导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。
如图所示：
导向机构的主要作用有：
定位、导向和承受一定侧压力。
定位作用：
为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。
塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。
动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。
由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。
对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。
由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。
导柱要比主型芯高出6～8mm。
4.4.推出机构设计
根据矩形外壳的形状特点，其推出机构可采用推杆推出。
其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。
如图所示：
4.5.冷却系统设计
该模具的凹模冷却是在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行单向冷却型腔。
冷却通路的设计，设计如图所示：
4.7温度调节系统的设计
在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求
不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。
影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。
（1）低的模具温度可降低塑件的收缩率。
（2）模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。
（3）对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。
（4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。
（5）提高模具温度可以改善塑件的表面质量。
在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为2000C左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度
因外壳使用的塑料是PC，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。
因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。
总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。
对温度调节系统的要求：
（1）确定加热或是冷却；
（2）模温均一，塑件各部分同时冷却；
（3）采用的模温，快速且大量通冷却水；
温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。
第五章主要零部件的设计计算
5.1成型零件的成型尺寸
所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。
（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。
该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得PC的收缩率为0.4%～0.7%，故平均收缩率Scp=（0.4+0.7）%/2=0.55%，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δz=1/3Δ，成型零件尺寸计算见下表：
类别
名称
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔计算
型腔的径向尺寸
350-0.56
Lm=[（1+Scp）Ls-0.75Δ]0+
z
34.77+0.1870
180-0.38
17.81+0.1270
Φ150-0.38
Φ14.8+0.1270
型腔的深度尺寸
100-0.1
Lm=[（1+Scp）Ls-0.67Δ]0+
z
9.99+0.0330
90-0.28
8.86+0.9330
0.50-0.18
0.38+0.060
型芯计算
型芯的径向尺寸
R1+0.20
Hm=[（1+Scp）Hs+0.75Δ]
R1.160-0.067
R3.5+0.240
R3.70-0.08
Ø5+0.10
Ø5.10-0.033
Ø10+0.280
10.270-0.93
12+0.280
12.280-0.93
26+0.500
26.520-0.167
型芯的高度尺寸
6+0.280
Hm=[（1+Scp）Ls+0.75Δ]
6.240-0.93
9+0.280
9.260-0
升级会员 