塑料盖注射模设计.docx
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塑料盖注射模设计
毕业论文任务书
题目：
塑料盖注射模设计
起止时间：
2011年4月——2011年5月
学生姓名：
学号：
0841002551
班级：
08模具5班
专业（全称）：
模具设计与制造
指导老师：
2011年6月11日
目录
1.塑件的工艺性分析
1.1制件的产品图···································3
1.2尺寸及精度·····································3
1.3表面粗糙度····································4
1.4脱模斜度······································4
1.5塑件壁厚······································4
1.6圆角··········································5
1.7收缩率········································5
2.塑件的材料选择
2.1制件的材料选择································6
3.注射机的选择及型腔数的确定
3.1注射机的选择··································7
3.2型腔数的确定··································9
4.浇注的系统的设置
4.1主流道的设计··································11
4.2分流道的设计··································12
4.3浇口的设计····································12
4.4冷料穴的设计··································14
5.成型零部件的设计
5.1凹模设计·····································16
5.2型芯的设计····································16
5.3成型零部件工作尺寸的计算······················17
6.合模导向机构的设置
6.1导柱··········································20
6.2导套··········································21
6.3导柱导套的配用································22
7.推出机构和复位零件的设计
7.1推杆推板的设计·······························24
7.2复位零件的设计·······························24
8.温度调节系统及排气系统的设计
8.1温度调节系统的设计·······26
8.2排气系统的设计·········27
9.试模与修模
9.1装模··············27
9.2试模··············29
1.塑件的工艺性分析
1.1制件的产品图
1.2尺寸及精度
塑件尺寸在这里指的是塑件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。
塑件尺寸大小与塑件流动性有关。
塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品的设计尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。
影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度的磨损程度，其次是塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形状等。
因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。
根据定义图纸的要求公差为自由公差，结合塑料制件公差数值标准SJ1372-78，4级，即一般精度标准。
1.3表面粗糙度
塑件的外观要求越高，表面粗糙度值应越低。
成型时要尽可能从工艺上避免冷疤、云纹等缺陷产生，除此之外，塑件的外观主要取决于模具型腔表面粗糙度。
一般，模具型腔表面粗糙度值要比塑件的要求低1~2级。
模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，所以应随时予以抛光复原。
透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况决定。
由于此产品外观要求高，塑件表面粗糙度值定为Ra1.25m。
1.4脱模斜度
塑件冷却时的收缩会使它包紧住模具型芯或型腔中凸起的部分，因此为方便制件从型芯后从型腔中取出，必须设计一定的脱模斜度，根据常用的塑件脱模斜度表查询得，型腔的脱模斜度为30＇，型芯的脱模斜度为30´。
1.5塑件壁厚
塑件制品应该有一定的壁厚，这不仅是为了塑件制品本身在使用中有足
塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约，根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部分太后或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或填充不足等缺陷。
由产品图反映出，塑件壁厚为1.2mm
1.6圆角
塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部分或则整个塑件的机械强度从而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模，因此塑件除了使用上的要求采用顶尖或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征，塑件上采用还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。
由塑件的产品图可知:
由于产品需要因此没有圆角。
1.7收缩率
实际收缩率变化四成型塑件从其在成型温度时的尺寸到常温时的尺寸制件实际发生的收缩百分数，常用于大型及精密模具成型塑件的计算。
由于在成型温度下测量模具尺寸不方便，所以小型模具及普通模具成型塑件的尺寸计算则常采用计算收缩率，这是因为这种情况下，实际收缩率和计算收缩率差别不大。
对于盒盖，材料为PE，收缩率为0.2%。
2.0．确定注射机
选用注射机型号为：
ft-s200/400型卧式注射机
ft-s200/400型卧式注射机有关技术参数如下：
最大开合模行程/mm：
260
模具厚度/mm：
165——406
喷嘴圆弧半径/mm：
18
喷嘴孔直径/mm：
4
拉杆空间/mm：
290×368
锁模力/KN：
2540
额定注射量/cm3：
200/400
最大注射压力/MPa：
109
最大注射面积/cm2：
645
2.1、型腔数目确定
我们小组采用按注射机的额定锁模力来确定型腔数目n，有
npA≤Fp–pA1
式中Fp——注射机的额定锁模力254000（N）
A——单个塑件在分型面上的投影面积8167.14（mm2）
A1——浇注系统在分型面上的投影面积200（mm2）
P——塑料熔体对型腔的成型压力（MPa），其大小一般是注射压力的80%。
代值计算得n=14.27故取值为14
综合考虑塑件的尺寸及表面的精度要求以及塑件的结构，宜采用盘型浇口。
若采用一模多腔设计、加工难度大，成本高。
所以采用一模两腔。
结果：
型腔数目为二
2.4、分型面的选择及浇注系统设计
一，分型面：
分天模具能取出塑件的面，称作为分型面，其它的面称作分模面，注射模只有一个分型面。
分型面的方向尽量与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。
选择分型面的位置时，
1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处
2.避免模具结构复杂
3.分型面应便于塑件脱模
4分型面应有利于侧面分型及抽芯
5.分型面应保证塑件质量
6.分型面的选择用力与防止溢流
7.分型面的选择应有利与排气
8.分型面的选择应使成型零件便于加工
9.应尽量减少由于脱模斜度造成塑件大小端的差异
一般在分型面凹模一侧开设一条深0.025~0.1mm宽1.5~6mm的排气槽，亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气。
参考着以上原则，我们的分型面选在了A面
浇注系统设计原则
1.了解塑料的工艺特性
2.排气量好
3.防止型芯和塑件变形
4.减少熔体流程即塑料耗量
5.修整方便，并保证塑件的外观质量
6.要求热量及压力损失小
7.考虑塑料的流动性，保证流体流动顺利，快，不紊乱。
8.避免熔体下面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。
9.一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。
10.流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料。
参考着以上原则，我们采用如图所示浇注系统
2.5，主流道设计
1.便于流道凝料从方流道衬套中拔出，主流道设计成圆形。
7-15锥角=2°~4°粗糙度Ra0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半径。
2.主流道要求耐高温各摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选用优质材料单独加工各热处理。
3.衬套大端高出定模端面5~10mm,并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位作用。
4.主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使被套易从模具中退出，可设计定住。
5.直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上抛出凝料可设计成粗的圆柱形。
2.6，分流道设计
1.分流道的截面形式：
A、图形断面：
比表面积小，热损失小，但加工制造难，直径5~10mm
B、梯形：
加工方便，其中h/D=2/3~4/5l边斜度5~15°
C、U形：
加工较方便，其中h/R=5/4
D、半圆形：
h/R=5/4
2.分流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。
一般分流道直道径在5~6mm以下的，对流动性影响较大，当直径大于8mm，对流动性影响较小。
3.多腔模中，分流道的排布:
A,平衡式和非平衡式：
平衡式：
分流道的形状尺寸一致。
非平衡式：
靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道浇口尺寸。
B、分流道不能太细长，温度，压力大会使主流道较远的型腔难以充满。
C、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，骊要求高的制品不宜采用。
E、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。
G、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。
2.7浇口套选用
1、作用：
A.使熔体快速进入型腔，按顺序填充。
B.冷却格、材料作用
2、浇口参数：
A、形状一般为圆形或矩形。
B、面积与分流道比为0.03~0.09。
C、长度一般0.05~2.0mm.
3，小浇口的优点：
A、改变塑料非牛顿流体的表现粘度，增加剪切速率。
B、小浇口改变流体流速，产生热量，温度升高。
C、易冻结，防止型腔内熔体的倒流。
D、便于塑件与浇注系统的分流。
2.8，浇口的常见形式：
1.针点式浇口
A、结构形式
B、圆弧尺的作用：
增大浇口入料口处截面积，减少熔体的冷却速度，有利于补料。
C、多腔模中用（C）形式的针点式浇口。
D、当塑件较大时用多点进料。
E、当熔体流径浇口时，受剪切速率的影响，造成分子的高度定向，增加局部应力，开裂，可将浇口对面壁厚增加并呈圆弧过渡。
F、模具采用三板式
2.潜伏式浇口
进料部分位选在制品较隐蔽的地方，以免影响制品的外观，顶出时，流道与塑件自动分开，故需大的顶出力，以对于过分强的塑料，不适于潜伏式浇口。
3.侧浇口
又称边浇口，一般开于分型面上，从塑料边你进料，形状长短形或接近短形。
4.直接式浇口
特点：
A尺寸较大，冷凝时间较长。
B压力直接作用于制件上，易产生线余应力。
C浇口凝料的除力较困难。
D流动的阻力小，进料的速度快，用于大型长流程式的单腔制品，可以较好的补缩。
5，圆隙形浇口
用于圆向形或中间带有孔的塑件。
浇口套如图所示
材料T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC~57HRC
2.9、成型零部件设计
查有关资料得聚乙烯（PE）的收缩率为S=1.5%——3.5%，故平均收缩率Sca=（1.5%+3.5%）/2=2.5%=0.025根据塑件尺寸公差要求，模具的公差取δz=Δ/4。
具体设计如下：
型腔（φ50）Dm=（D+DScp-3Δ/4）
=（51.55+51.55*0.025-0.75*1.1）
=52.01
mm
（φ44）Dm=（D+DScp-3Δ/4）
=（44.47+44.47*0.025-0.75*0.94）
=44.87
mm
由以上公式依次算出φ16截面的尺寸为φ16.27
mm，φ20截面的尺寸为φ20.35
mm
（3）Hm=（H+H*Scp-2Δ/3）
=（3.26+3.26*0.025-2*0.52/3）
=2.99
mm
由此公式依次算出16的截面高度为16.28
mm，26的截面高度为26.51
mm。
型芯（φ38）dm=（d+d*Scp+3Δ/4）
=（37.60+37.60*0.025+3*0.8/4）
=39.14
mm
由此公式依次算出φ34截面尺寸为φ35.04
mm，φ10.2截面尺寸为φ10.56
mm
（1）hm=（h+hScp+2Δ/3）
=（0.77+0.77*0.025+2*0.46/3）
=1.09
mm
由此公式算出5的截面高度尺寸为5.20
mm
3.0、推出机构计算
（1）推出力计算
推件力：
Ft=Ap（μcosα-sinα）+qA1
μ——塑件对钢的摩擦因素，一般为0.1~~0.3；
A——塑件包容型芯的面积；
P——塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件p取（2.4~3.9）×10
Pa；模内冷却的塑件p取（0.8~1.2）×10
Pa.
由式子可以看出；脱模力的大小由塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。
当然，影响脱模的因素还很多，所以只是个估算值。
（2）确定推出方式及推杆位置
根据制品结构特点，确定制品的推出方式为四根推杆推出，保证塑件不顶出而变形损坏及影响外观。
位置如图所示。
3.1、冷却系统的设计
该塑件的原料为聚乙烯（PE），在前面塑料的工艺性分析时已经指出：
聚乙烯冷却时应保证冷却均匀、稳定、速度慢且充分冷却。
针对该塑件采用加平行水道，以达到塑件的稳定充分冷却。
如图所示：
4.0、标准模架的选择
根据以上分析，计算以及型腔尺寸位置尺寸可确定模架的结构型式和规格，查《中国模具设计大典》选用模架125×125系列；具体尺寸为：
定模座板厚度：
A=16mm
定模厚度：
A1=32mm
动模板厚度：
B=50mm
垫块厚度：
C=63mm
动模座板：
B1=16mm
模具高度：
H=16+32+50+63+16=177mm
模具外形尺寸：
125×125×177mm3
5.0、注射机相关参数的校核
（1）最大注射量的校核
Nm+m1≤Kmp
式中：
n——型腔数目;
mp——注射机允许的最大注射量（g或cm3）
m——单个塑件的质量或体积（g或cm3）
m1——浇注系统凝料及飞边的质量和体积（g或cm30）
K——注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8
代值n=2，m=20.147cm3，m1=4.358cm3计算得出结论：
符合
5.1注射压力的校核
注射压力的校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。
现在一般借用注射模流动摸拟计算机软件，获得注射压力的预测值，后经试模确定。
5.2锁模力校核
锁模力应大于高压熔体塑料充满模具型腔时，沿分型面将模具分开的那个压力，保证不发生溢料现象。
即
Fs=p（nA+A1）式中：
Fs——高压塑料熔体产生的胀模力（N）
Fp——注射机的公称锁模力（N）
n——模具的型腔数目
A——单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）
A1——浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）
P——型腔内熔体压力，20~40Mpa。
代值有Fs=20（2*3.14*51*51/4+3.14*12*12/4）=83932.2N<2540KN
5.3模具与注射机安装部分相关尺寸的校核
为了使注射模具能够顺利的安装到注射机上并产生合格的塑件，一般情况下设计模具时应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大和最小模厚度、模板上安装螺孔位置及尺寸等。
a．喷嘴尺寸
注射机喷嘴前端球面半径r应比模具浇口套始端的球面半径R小1~2mm，注射机喷嘴直径d比模具浇口套始端小口径D小0.5~1mm。
以防止凝料及影响脱模。
b．定位圈的尺寸
与注射机固定模板的定位孔按H9/f9间隙配合，一般厚度为5~15mm
c．模具外形尺寸
应小于拉杆间距290mm×368mm，符合。
d．模具厚度
模具厚度应位于注射机安装模具最大厚度406mm与最小模具厚度165mm之间，该模具为177mm，符合
e．安装螺孔位置及尺寸（略）
5.4模具闭合高度校核
模具实际厚度
注塑机最小闭合厚度
注塑机最大闭合厚度
即
＞
＞
，故满足要求。
5.5开模行程的校核
注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式：
（
）＞
（5～10）mm
式中
—顶出距离，mm
—包括浇注系统在内的塑件高度，mm
—注塑机最大开模行程，mm
A—三模板浇注系统凝料高度（由上可知取140mm）
C取6~10mm
因为
20+23+60+7=110mm
故满足要求。
图12-1开模行程
5.6推出机构的校核
6型腔数目的确定（见前面三）
7模具装配图
8、设计总结
总结塑料模具毕业设计过程，这是对我们这学期以来学过的知识的一次总结和回顾，在学过理论知识的基础上再对其一次有意义的实践。
通过《塑料成型工艺与模具设计》让学生初步掌握模具工艺设计和模具结构设计的方法和步骤。
把已学的各门专业课程基础理论综合的应用在模具的计算过程中去。
培养学生分析问题、解决问题的能力、实践动手能力。
这次我设计的是一个尺寸较小带有需要侧向分型和二次顶出的塑件模具，由于每个同学要设计的模具都不相同，所以唯有靠自己找资料设计。
开始对工件的工艺进行分析，确定用什么方案冲实现该模具的成型，接着就是找一大堆的资料，和对模具的基本结构的设计。
我所设计的塑件是个带有齿轮的回转体，因为尺寸小，所以要设计成一模八腔。
在设计的过程中我们开始画草图，只有想边画才容易发现问题，否则等你把全部的零件尺寸都计算好是菜发现结构上的冲突，那就白费了你的功夫了。
老师要求我们用手工画图，而且尽量用1:
1的比例画，这样可以让我们感受到实际中模具的尺寸大小。
最后我们需要做的任务是用软件画模具零件图、编写说明说。
我们在完成全部图样和编写设计计算说明书之后，应全面分析此次设计中存在的优缺点，找出设计中应注意的问题，掌握模具设计的一般步骤和方法，通过总结，提高分析问题和解决问题的能力。
在整个设计过程中，我认识到我们现阶段的知识其实很有限，有很多都犯了原则性的错误。
设计中所遇到的问题、结构设计、查取数据、视图表达、材料与热处理、尺寸与公差配合等方面，这都与我们以后的工作密切相关。
假如连这些基本的问题都没弄透，那我们根本就没有这个能力去做一个设计者。
通过个人系统的回顾总结和老师的耐心指导，我们能更进一步发现自己设计过程中的问题与不足，搞清尚未弄懂的、甚至不理解和没有考虑到的问题，从而获得更大的收获，完满的达到整个设计的目的及要求，至少我们有了这次设计的经验，以后不至于遇到类似的问题而无从下手。
参考文献：
[1]杨安：
《塑料成型工艺与模具设计》北京理工大学出版社2007
[2]孙玲：
《塑料成型工艺与模具设计学习指导》北京理工大学出版社2008
[3]《中国模具设计大典》
实习心得：
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