透气盖的模具设计doc.docx
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透气盖的模具设计doc
摘要
本设计是透气盖的模具设计。
此产品的材料为ABS塑料，有利于提高制品的强度，采用一模两腔的布局方法，浇口的形式为侧浇口。
从模具设计的一般步骤开始，首先分析工件的工艺性，然后制定出多种加工方案并比较各个方案之间的区别与各自的特点，然后从中选择出最理想的加工方案。
模具结构为齿轮齿条侧抽螺纹结构。
选在塑件的回转面为分型面，这样就可以在动定模板上安装小型芯，免除了侧抽芯。
通过以下的计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。
关键词：
注射成型模具设计侧脱螺纹推出机构
第一章绪论
1.1模具行业的发展现状及市场前景
整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。
一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。
在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。
加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。
由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/5～1/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。
近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。
同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。
市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。
1.2塑料模具的发展水平与市场趋势
近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。
大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2μm，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。
在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。
另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。
模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。
这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。
这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。
中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。
与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。
当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。
发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：
一是迁厂，二是投资，三是采购。
中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。
1.3发展展望
展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。
（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。
（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。
（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。
（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。
（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。
（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。
（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。
（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。
（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。
（10）模具标准化程度将不断提高。
（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。
第二章塑件的工艺分析
2.1工艺性分析
图2-1透气盖零件图
图2-1
零件名称：
透气盖
材料：
ABS塑料
板厚：
2mm
技术要求：
工件精度5级
2.2透气盖的材料特性
（1）塑料成型特性
ABS是由丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚而成的。
这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。
丙烯晴使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。
ABS无毒，无味，呈微黄色，成型的塑料有件有较好的光泽。
密度为1.02-1.05g/cm3。
ABS具有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。
有良好的力学强度和一定的耐腐蚀性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。
水，无机盐，碱，酸类对ABS几乎无影响，在，酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。
ABS塑料表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。
经调色可配成任何颜色。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度为93℃左右。
耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。
根据应用不同可分为超高冲击型，高冲击型，中冲击型，低冲击型和耐热型等。
（2）主要用途
ABS在机械工业上用来制造齿轮，泵叶轮，轴承，把手，管道，机电外壳，仪表壳，仪表盘，水箱外壳，蓄电池槽，冷藏库和冰箱衬里等。
汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板，扶手，热空气调节管加热器等。
ABS还可以用来制造水表壳，纺织器材，电器零件，文教体育用品，玩具，电子琴及收录机壳体，食品包装容器，农药喷雾器及家具等。
（3）成型特性ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度应稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对流料的阻力，在正常成型条件下，壁厚，熔料温度及收缩率影响极小。
要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60℃，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60~80℃。
2.3塑件成型工艺参数的确定
查相关手册得到ABS塑料成型工艺参数：
密度1.02～1.05
收缩率0.3﹪～0.8﹪
预热温度80～85，预热时间2～3；
料筒温度后段180～200，中段210～230，前端200～210。
喷嘴温度180～190；
模具温度50～70；
注射压力70～90
成型时间注射时间3～5，保压时间15～30，冷却时间15～30。
第三章模具结构方案及模架的选择
3.1模具的基本结构
塑件采用注射成型生产。
因为塑件内有螺纹，所以模具应用齿轮齿条侧抽螺纹注射模具结构。
并采用点浇口浇注系统形式。
3.2确定型腔数目及布置
塑件形状较简单、质量较小，所以应使用多型腔注射模具。
考虑到塑件有内螺纹。
需侧向抽螺纹，所以模具采用一模二腔，平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。
型腔布置如图2-1所示。
图3-1型腔布置
3.3分型面的选择
塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，但考虑到塑件有侧孔及内螺纹，应方便模具加工及便于塑件顺利脱模。
本塑件的分型面位置如图2-2所示。
图2-2所示的分型面选择在塑件中心回转面上，侧孔放置垂直于分型面上，这样的选择模具加工尽可能简便，同时侧向抽螺纹容易，而且塑件脱模方便。
如果分型面选择在其他位置，会在给模具加工带来麻烦，则会加大模具制造成本，同时会使侧向抽芯与抽螺纹困难，所以选择如图2-2所示的分型面位置。
分型面对制品表面质量，尺寸精度，形位精度，脱模型腔以及进料浇口都有很大的影响。
此外，分型面和模具的制造与否也有很大的关系。
此外。
一定要选择合适的分型面。
选择分型面时一般要满足以下几个原则：
（1）选在制品最大外形尺寸之处。
因为制品一般都是在最大投影面积之处分模，否则，很难脱模。
（2）避免影响塑件外观，尤其是对表面要求较高的塑件。
（3）便于浇口进料，利于成型
（4）有助于抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强。
（5）利于型腔加工，从而使制品精度易于保证。
（6）利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹的安装。
图3-2分型面
3.4模具型腔壁厚的确定
采用经验数据发，直接查阅设计手册中的有关表格，得到该型腔的推荐壁厚为25mm。
3.5模具型腔模板总体尺寸的确定
该模具型腔为26×24mm，且为一模两腔，根据确定的型腔壁厚为25mm，综合以上数据，确定型腔模板的总体尺寸为160（B）×250（L）×50（H）。
3.6浇注系统的确定
3.6.1浇口设计
考虑到塑件的外观质量，且模具要用双分型面设计，所以用点浇口。
3浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。
浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，并结合其所用塑料的成型工艺特性。
该模具中采用的是双分型面模，杯托在脱模后浇口的残痕要求不明显。
所以选用点浇口较为合适。
它的特点在于点浇口是最典型的小浇口。
熔料通过点浇口产生的摩擦使熔料的黏度进一步降低。
提高了熔料的流动性和流速，增加了流程。
点浇口适合低黏度、黏度对小浇口敏感的塑料浇注，尤其适合表面有清晰装饰纹理的制品浇注。
点浇口痕迹小，浇口处应力也小。
考虑到塑件的外观质量，且模具要用双分型面设计，所以用点浇口。
其结构形式如图3-3。
图3-3点浇口
3.6.2分流道设计
分流道截面采用梯形截面，各个部分的尺寸如图3-4所示。
B=0.2654√m4√L
H=2/3B
式中B-梯形的大底边宽度
m-塑件的质量
L-分流道的长度
H-梯形的高度
长度L取40mm
分流道的尺寸大小，如图3-4所示。
3-4分流道结构
3.6.3主流道设计
主流道为圆锥形，主流道的锥角为2°～6°，内壁的表面粗糙度为
μm小端直径d为注射机的喷嘴直径大0.5mm～1mm,长度L通常由模板的长度决定，一般不超过60mm，为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm，主流道衬套的结构如图3-5示
SR=12mm+1mm=13mmd=4mm+1mm=5mm
锥角取5°h=4mm
图3-5主流道结构
3.6.4冷料穴
当注塑机未注塑之前。
喷嘴最前端的熔融塑料的温度很低，形成冷料渣，为了积存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模版上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。
冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，开模时能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。
冷料穴的宽度和分流道相等，其长度根据经验可以取值为宽度的1.5—2倍。
所以冷料穴的长度为取为8mm。
第四章成型零件及模具结构设计
4.1确定凹模结构
凹模采用整体式结构，这样的结构可以保证塑件的外表面的质量，并且有利于塑件的抛光。
4.2确定侧向抽螺纹方式及螺纹型芯结构
在塑件的底面有螺纹，因此模具应设置侧向抽螺纹机构，由于抽螺纹距离较短，所以采用齿轮齿条来抽螺纹。
因为塑件的内螺纹为M20-3，所以齿根圆直径不可低于20，且齿条与齿轮的传动比应尽可能大才能快速将螺纹脱出。
齿轮齿条的模数取1.25，传动比取3。
齿轮及齿条的参数如表4-1所示：
齿轮的参数
齿条的参数
分度圆直径d
30mm
全齿高h
3.38
齿顶圆直径da
33mm
齿顶高ha
1.5
齿根圆直径df
26.25mm
齿根高hf
1.87
模数m
1.5
模数m
1.5
齿数z
20
齿数z
160
齿宽b
26
齿宽b
26
螺纹型芯的结构是组合式结构，这样有利于加工的方便，按设计的用齿轮，齿条来脱螺纹结构，故同轴度要求较高，加工需要注意螺纹型芯头部应留的无纹柱面，如图4-1所示：
图4-1螺纹型芯
4.3确定模温调节系统
由于制件是ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸较小，所以都不必增加冷却和加热装置
4.4导确定排气方式
型腔得浇注系统产生的气泡常分布在与浇口对应的位置；熔体中水分蒸发产生的气泡呈不规则分布；熔体分解产生的气泡主要分布在厚壁部分。
可据此判断气泡来源。
排气方式很多：
1利用分型面排气；
2利用型芯与模板的配合间隙排气；
3利用推杆或侧型芯的间隙排气；
4开设排气槽。
由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。
4.5模具结构方案
模具结构都为双分型面侧向抽螺纹模具，模具打开的距离应大于塑件的高度，以便能够顺利去出制品。
设计时考虑到螺纹型芯的抽出与推件有干涉，所以要先把螺纹型芯抽出在推件，A分型面打开时齿条导柱移动，带动齿轮，同时抽出螺纹型芯，再B分型面分型，推出塑件。
第五章制品的计算
5.1粗略计算制品的体积和质量
V制品=4659.22mm3
=4.66cm3
=
×ρ
=4.8g
ρ—ABS塑料的密度，通常取1.029g/
5.2粗略计算浇注系统的质量
Vj=V制品×30﹪
=1.39cm3
=
×30﹪
=2.4g
5.3总体积和总质量的计算
=
×2+
=10.71
=
×2+
=11.72g
5.4最小额定注射量计算
ABS塑料的密度为1.02—1.05g/
满足注射量
≥
/0.80
式中
—额定注射量（
）
—塑件与浇注系统凝料体积和（
）
≥
/0.80=10.71/0.80=13.39
5.5注射压力计算
查表可得ABS塑料成型是的注射压力：
≥
查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力
=70—90MPa
锁模力：
≥pF
式中p—塑料成型时型腔压力，ABS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（
）
各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积（
）
F=24×10+18×12+3.14×302×0.3+2×24=1351.8
pF=30×1351.8×2=81108N=81.1KN
5.6塑件主要尺寸
取ABS塑料的平均收缩率为0.55%，塑件公差按照5级精度公差选取，根据计算公式得凹模、型芯工作尺寸（过程略），结果见表5-1。
表5-1凹模、型芯工作尺寸
塑件的尺寸
塑件尺寸公差
外形尺寸
径向尺寸
SR30
SR300-0.7
∮24
∮240-0.64
高度
24
240-0.44
2
20-0.20
10
100-0.28
内形尺寸
径向尺寸
∮2
∮20+0.20
∮16
∮160+0.38
dM大=20
d=200+0.64
dM小=17
d=170+0.58
深度尺寸
8
80+0.48
22
220+0.64
中心距
15
15±0.19
第六章成型零件工作尺寸的计算
6.1成型零件工作计算
表6-1成型零件工作计算
类别
零件名称
塑件尺寸
计算公式
凹模的工作尺寸
凹模
径向尺寸
SR300-0.7
29.730+0.23
Φ240-0.64
23.670+0.21
深度尺寸
240-0.44
23.810+0.15
20-0
.20
1.870+0.06
100-0.28
9.850+0.09
型芯
径向尺寸
Φ20+0.20
2.150-0.06
Φ160+0.38
16.340-0.13
dM=200+0.64
dM大0-§z=〔（1+S）dM大+⊿中〕0-§z
20．140-0.13
dM=170+058
dM小=〔（1+S）dM小+⊿中〕0-§z
17.130-0.11
高度尺寸
80+0.48
8.380-0.16
220+064
22.560-0.21
中心距
15±0.19
15.0±0.09
第七章注射机和模架的选用
7.1注塑机的选用
根据以上分析、计算，查表因为ABS需要用熔料性好的螺杆式注射机，故可以得到初选注射机的型号为XS-ZY-125。
注射机XS-ZY-125的有关技术参数如下：
最大开合模行程S300mm
模具最大厚度300mm
模具最小厚度200mm
喷嘴圆弧半径12mm
定位圈尺寸100mm
喷嘴孔直径4mm
最大注射量125cm3
注射压力119Mpa
拉杆空间260×290mm
模板尺寸428×450mm
7.2标准模架的选用
根据以上分析，计算以上分析，可以确定模架的结构形式和规格。
查表选用：
DB1523-45×45×60-200GB/T12556.1—1990
动模座板厚度：
H1=20mm
定模座板厚度：
H4=25mm
定模板厚度：
A=30mm
动模板厚度：
B=30mm
垫块厚度：
C=90mm
上垫板厚度：
H3=20mm
下垫板厚度：
H3=20mm
模具厚度：
=20+25+20+20+A+B+C=125+（30+30+90）mm=255mm
第八章注射机的校核
注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。
8.1开模行程校核
注射机最大开模行程S300mm
S≥
+
+（5-10）
式中
—塑料制品的高度（mm）；
—浇注系统的高度（mm）。
=24+60+10
=94mm＜S
故满足要求。
8.2模具闭合高度的校核
由于XS-ZY-120型注塑机所需的模具最小厚度为=Hmin=200mm;模具最大厚度为Hmax=300mm，因计算得模具闭合高度H=255mm,所以模具闭合高度满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件。
8.3模具安装部分校核
该模具的外形最大部分尺寸为230×200，XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸为428mm×458mm，故能满足模具安装的要求。
8.4模具安装部分校核
XS-ZY-120型注塑机额定注射量为M额=125
，为了使注射成型过程温度可靠，应有
M实=2×10.71+0.5×10.71=26.775
M实＜M额
因此，该机的注射量满足模具的要求。
8.5注射压力的校核
注射压力的大小是塑件成型良好与否的重要保证，因此，所选的注射机压力必须大于塑料所需的注射压力P，由第二章可知ABS塑料的注射压力为70～90Mpa
而所选择的注射机的注射压力为119Mpa,所以该注射机的注射压力满足要求。
8.6注射机锁模力校核
模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按3-2式校核
p腔F≤P锁
式中
p腔—模具型腔压力，一般取40～50Mpa，ABS塑料的型腔压力p=30MPa;；
F—塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2）;
P锁—注射机额定锁模力（N）。
在这个设计中
p腔=30Mpa
F =1351.8mm2
P锁=500kN
p腔F=30×1351.8×2=81108N=81.1KN<500（kN）
所以注射机的锁模力也满足要求。
8.7模具在注射机上的安装
从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。
故满足要求。
第九章推出机构的设计
9.1推件力的计算
推件力
式中A—塑件包络型芯的面积（
）
—塑件对型芯面积上的包紧力，
取0.8×
—1.2×
Pa;
α—脱模斜度；
—大气压力0.09Mpa;
μ—塑件对刚的摩擦系数μ，约为0.1—0.3；
—制件垂直于脱模方向的投影面积（
）。
A≈12×3.14×2×2=12.56
≈130N
9.2确定顶出方式和顶杆位置
普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用，均可满足顶杆刚度要求。
查表选用φ6×113型号的圆形顶杆2根。
由于制件较小，推出机构可以不设置导向装置。
推杆设计要点如下：
（1）推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。
（2）推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取Φ2.5～12mm。
对Φ3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。
（3）推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.05～0.1mm。
推杆固定方式见《模具设计与制造简明手册》图2-56。
（4）塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。
（5）推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。
如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。
如图所示:
9-1
图9-1杆结构图
第十章总结与展望
通过本次毕业设计，我深深的体会到：
科学是严谨的，来不得半点虚假。
但是同时，对于每一个问题，各种参考书又有很大差异。
在设计的过程中，通过查阅资料，分析制件的结构工艺性，初步确定冲压方案，计算、分析比较从而确定最佳方案。
另一方面，本着力求模具结构简单、模具零件易于加工和耐用等原则，我多次对模具的结构进行改动。
在查阅资料和反复思考分析的过程中，我对冲压模具设计有了较深层次的认识和理解，也懂得了如何查阅自己所需的资料和如何将学到的知识应用到实际的设计中！
在模具设计过程中也遇到了很多问题，张老师均给予我详细的解答，使我少走了许多弯路。
毕业设计是短暂的，模具设计的道路却是漫长的，所以我自始至终保持着严谨踏实的态度,一步一个脚印。
本次设计使我认识到：
严谨、一丝不苟的态度对于一位模具专业学生的重要性,科学容不得半点虚假,更不能凭空想象、任意拼凑。
这对我以后的工作大有裨益。
我希望在今后的工作努力实现我的人生价值
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