密封内盖注射模设计.docx
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密封内盖注射模设计
目录
引言………………………………………………………………1
设计指导书………………………………………………………2
设计说明书………………………………………………………4
一、塑件的分析………………………………………………6
二、分型面的设计……………………………………………8
三、型腔数目确定……………………………………………9
四、注射机的型号和规格校核………………………………10
五、浇注系统设计……………………………………………10
六、成型零件设计……………………………………………13
七、导向机构设计……………………………………………17
八、脱模机构设计……………………………………………18
九、模温调节与冷却系统设计………………………………20
十、模体的设计………………………………………………24
十、模具的动作原理…………………………………………25
十一、注射模与注射机的关系………………………………25
十二、设计小结………………………………………………29
三、参考资料…………………………………………………30
设计指导书
1.设计前应明确的事项
（1）明确制品的几何形状及使用要求。
对于形状复杂的制品，有时除看懂其图样外，还需参考产品模型或样品，考虑塑料的种类及制品的成型收缩率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允许变形范围等范围，即充分了解制品的使用要求，因为这不仅是模具设计的主要依据，而且还是减少模具设计者与产品设计者已意见分歧的手段。
（2）估算制品的体积和重量及确定成型总体方案。
计算制品重量的目的在于选择设备和确定成型总体方案。
成型总体方案包括确定模具的机构形式，型腔数目，制品成型的自动化程度，采用流道的形式（冷流道或热流道），制品的侧向型孔是同时成型还是后序加工，侧凹的脱模方式等。
（3）明确注射成型机的型号和规则。
只有确定采用什么型号和规则的注射成型机，在模具设计时才能对模具上与注射机有关的结构和尺寸的数据进行校核。
（4）检查制品的工艺性。
对制品进行成型前的工艺性检查，以确认制品的各个细小部分是否均符合注射成型的工艺性条件。
2.基本程序
模具及其操作必须满足各种要求，其模具设计的最佳方法是综合考虑，系统制定设计方案，模具设计流程图表示了各条件间的相互关系，以及必须满足主功能的边界条件和附加条件的关系。
3.注射模设计审核要点
（1）基本结构审核
1）模具的结构和基本参数是否与注射机规格匹配。
2）模具是否具有合模道向机构，机构设计是否合理。
3）分型面选择是否合理，有无产生飞边的可能，制品能否滞留在设有推出脱模机构的动模（或定模）一侧。
4）模腔的布置与浇注系统设计是否合理。
浇口是否与塑料原料相适应，浇口位置是否恰当，浇口与流道的几何形状及尺寸是否合适，流动比数值是否合理。
5）成型零部件结构设计是否合理。
6）推出脱模机构与侧向分型或抽芯机构是否合理、安全和可靠。
它们之间或它们与其它模具零部件之间有无干涉或碰撞的可能，脱模板（推板）是否会与凸模咬合。
7）是否需要排气结构，如果需要，其设置情况是否合理。
8）是否需要温度调节系统，如果需要，其热源和冷却方式是否合理。
温控元件随是否足够，精度等级如何，寿命长短如何，加热和冷却介质的循环回路是否合理。
9）支承零部件结构设计是否合理。
10）外形尺寸能否保证安装，紧固方式选择是否合理可靠，安装用的螺栓孔是否与注射动、定模固定板上的螺孔位置一致，压板槽附近的固定板上是否有紧固用的螺孔。
（2）设计图样审核要点
1）装配图。
零部件的装配关系是否明确，配合代号标注得是否恰当合理，零件标注是否齐全，与明细表中的序号是否对应，有关的必要说明是否具有明确的标记，整个模具的标准化程度如何。
2）零件图。
零件号、名称、加工数量是否有确切的标注，尺寸公差和形位公差标注是否合理齐合。
成型零件容易磨损是部位是否预留了修磨量。
哪些零件具有超高精度要求，这种要求是否合理。
各个零件的材料选择是否恰当，热处理要求和表面粗糙度要求是否合理。
3）制图方法。
制图方法是否正确，是否合乎有关规范标准（包括工厂企业的规范标准）。
图面表达的几何图形与技术内容是否容易理解。
（3）模具设计质量审核要点
1）设计模具时，是否正确地考虑了塑料原材料的工艺特性、成型性能，以及注射机类型可对成型质量产生的影响。
对成型过程中可能产生的缺陷是否在模具设计时采取了相应的预防措施。
2）是否考虑了制品对模具导向精度的要求，导向结果设计得是否合理。
3）成型零部件的工作尺寸计算是否合理，能否保证制品的精度，其本身是否具有足够的强度和刚度。
4）支撑部件能否保证模具具有足够的整体强度和刚度。
5）设计模具时是否考虑了试模和修模要求。
（4）装拆及搬运条件审核要点有无便于装拆时用的橇槽、装拆孔和牵引螺钉，对其是否作出了标记。
有无供搬运用的吊环或起重螺栓孔，对其是否也作出了标记。
毕业课题：
密封内盖注射模
一．塑件分析:
密封内盖注射模的零件图
塑件的材料为聚乙烯（英文为polyethykene，编写代号为PE）,为热塑性材料分子式为（CH2-CH2）n，采用注射成型。
1.1聚乙烯的使用性能和用途
耐腐蚀性、电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，可以氧化、辐照改性，可用玻璃增强。
高密度聚乙烯熔点、刚性、硬度、和强度较高，吸水性小，有突出的电气性能和良好的耐辐射性。
低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性好。
超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，用冷压烧结而成型。
HDPE适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；LDPE适于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯适于
制作减摩、耐摩及传动零件。
1.2聚乙烯的加工特性
1.结晶料吸湿性小。
2.流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感。
3.可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触发生开裂。
4.加热时间过长则发生分解、烧焦。
5.冷却速度满，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模具应有冷却系统。
6.收缩率范围大，收缩值大，取向明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收
缩影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定。
7.宜高压低温注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分。
8.不宜用直接进料口，易增大内应力，或产生收缩不匀，取向不明显，变形增大，应注
意选择进料口位置与数量，防止产生缩孔，翘曲变形。
9.质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。
表1聚乙烯的物理、热性能
塑料性能
单位
聚乙烯
高密度
底密度
1
2
3
4
5
6
物
理
性
能
1
密度
g/cm
0.941～0.965
0.091～0.0925
2
比体积
cm
/g
1.03～1.06
1.08～7.10
3
吸水率24h长时期
%
〈0.01
〈0.01
4
折射率
%（或nD）
1.54
1.51
5
透光率或透明度
%
不透明
半透明
6
摩擦系数
0.023
7
玻璃化温度
℃
-120至-125
-120至-125
8
熔点
℃
105～137
105～125
9
熔融指数（MFI）
g/10min
100℃21N喷嘴φ2.090.37
0.3～17.6
10
维卡针入度
℃
121～127
11
马丁耐热
℃
—
—
12
热变形温度
℃（45N/cm
）
（18045N/cm
）
60～82
48
38～49
13
线膨胀系数
10
/℃
11～13
16～18
14
计算收缩率
%
1.5～3.0
1.5～5.0
15
比热容
J/（kg.k）
2310
2310
16
热导率
W/（m.k）
0.490
0.335
17
燃烧性
cm/min
很慢
很慢
表2聚乙烯的化学性能
塑料性能
聚乙烯
高密度
低密度
1
2
3
5
6
化
学
性能
1
日光及气候影响
在大气中会紫外线破坏，若加入2.0%～2.5%碳黑，
及稳定剂，能改善抗大气、老化性能
2
耐酸性及对盐溶液的稳定性
不耐酸性能
3
耐碱性
耐碱类化合物
4
耐油性
对动植物油、矿物油溶胀，随温度提高
5
耐有机溶剂性
脂肪烃、芳香烃、酮类、醇类、酯类增塑剂等有
机溶剂会加速聚乙烯应力肝裂
表3聚乙烯的成形条件
塑料名称
缩写
注射成型机类型
密度（g/cm
）
计算收缩率
喷嘴温度（℃）
聚乙烯（低压）
PE
柱射式
0.94～0.96
1.5-3.6
—
成形注射时间
时间高压时间
（s）冷却时间
总周期
料筒后段
温度中段
（℃）前段
后方法
处温度（℃）
理时间（s）
预温度
热（℃）
时间（s）
模具温度（℃）
注射压力（MPa）
螺杆转速（r/
min）
15～60
0～3
15～60
40～130
140～160
—
170～200
—
70～80
1-2
60～70
60-700
—
（续）
适用注射机类型螺杆、注射均可
说明高压聚乙烯成形条件除模温35～55℃外，其它均与低压聚乙烯相似。
根据零件图可计算出塑件的体积、质量、及制品的正面投影面积：
解：
塑件的体积：
V1=66
π×1-60
π×1
=2373.84
V2=31
π×5-30
π×5
=957.7
V3=π（31
+25
）×16-π（30
+24
）×15
=5525
V4=π（25
+6
）×19-π（30
+24
）×19
=7671
V总=v1+v2+v3+v4≈17m
取聚乙烯密度为0.96g/cm
，得m塑≈16g
塑件的正投影面积：
S总=33
π=3419
二：
分型面的设计
2.1分型面的形式注射模具有的有一个分型面，也有所个分型面，分型面的形状应
尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。
分型面的形状设计如图2-1所示
2-1分型面的形状
2.2分型面的选择原则
选择分型面即是决定行腔空间在模内应占有的位置。
选择分型面时应遵循如下原则：
1.符合塑件脱模
（1）在开模时尽量使塑件留在动模内；
（2）应有利于侧面分型和抽芯；
（3）应合理安排塑件在型腔中的方位。
2.考虑和保证塑件的外观不遭损坏。
3.尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）。
4.有利于排气。
5.尽量使模具加工方便。
三.型腔数目的确定
为了使模具与注射机的生产能力想匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。
常用的方法有四种：
（1）、根据经济性确定型腔数目。
设型腔数目为n，制品总件数为N，每个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C0，每小时注射成型的加工费用为y（元/h），成型周期为t（min），则：
模具费用为Xm=nC1+C0（元）
注塑成型费用为Xs=N（yt/60n）（元）
总的成型加工费用为X=Xm+Xs，即：
X=N（yt/60n）+nC1+C0
为使总的成型加工费用最小，即令dx/dn=0，则有N（yt/60n）（-1/n²）+C1=0，
所以n=
（2）.根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。
设注射机的额定锁模力为F（N），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm（MPa），单个制品在分型面上的投影面积为A1（mm²），浇注系统在分型面上的投影面积A2（mm²），则：
（nA1+A2）Pm≤Fn≤F-Pm•A2/Pm•A1
（3）.根据注射机的最大注射量确定型腔数目。
设注射机的最大注射量为G（g），单个制品的质量为W1（g），浇注系统的质量为W2（g），则型腔数目n为：
n≤（0.8G-W2）/W1
（4）.根据制品精度确定型腔数目。
根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。
设模具中的型腔数目为n，制品的基本尺寸为L（mm），塑件的尺寸公差为±σ，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为±Δ%，则有塑件尺寸精度的表达式为：
L•Δ+（N-1）L•Δ•4%≤σ
简化后可得型腔数目为：
n≤2500σ/Δ•L-24
对于高精度制件，由于多型腔难以使各型腔的成型条件均匀，一般型腔数不超过4个。
现根据初步的设计方案，选用（3）来确定型腔数目：
注射机额定注射量mg每次注射量不超过最大注射量的80%，
n≤（0.8mg-mj）/mz式中n—型腔数目mj—浇注系统质量（g）
mz—塑件质量（g）mg—注射机额定注射量（g）
浇注系统体积Vj，根据浇注系统初步设计方案进行计算。
n=（0.8x60-4）/16
≈2
综上所述，根据以上四种方法，在此设计中可以采用一模二腔。
四.注射机的初步选定
经塑件分析和型腔数目的确定，初步采用的注射机型号为SZ—60/450。
注射机SZ—60/450的一些技术规范如下：
项目SZ—60/450
结构形式卧
理论注射容量（cm
）78,106
螺杆直径（mm）30,35
注射压力（MPa）170,125
注射速率（g/s）60,75
塑化能力（Kg/h）5.6,10
螺杆转速（r/min）14～200
锁模力（KN）450
拉杆内间距（mm）28×250
移模行程（mm）220
最大模具高度（mm）300
最小模具高度（mm）100
锁模形式双曲轴
模具定位孔直径（mm）Φ55
喷嘴球半径（mm）SR20
喷嘴口半径（mm）Φ3
生产厂家成都塑料机械厂
五.浇注系统的设计
浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射
压力传送到塑件各部位，而得到要求的各塑件。
浇注系统一般由浇口、浇道、进料口、冷料
穴四部分组成。
浇注系统是指模具中注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内冷凝的固体塑料。
浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两大类。
普通流道浇注系统包括进料口、冷料穴、浇道和浇口。
5.1浇注系统设计原则
浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它对注射成形周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，设计时须遵循如下原则：
1.流程要短。
减少压力和热量损失及塑料消耗量,同时缩短了充模时间。
2.排气良好。
使料流平稳顺利充满型腔。
3.防止型芯变形和嵌件位移。
应避免料流直冲较小的型芯和嵌件。
4.防止塑件翘曲变形和表面形成冷疤,冷斑等缺陷。
应减轻浇口附近应力集中。
5.合理选择冷料穴。
5.2主流道的设计
5.2.1主流道设计要点：
1.主流道圆锥角a=2
～6
，对流动性差的塑料可取3
～6
，内壁粗糙为Ra0.63um。
2.主流道大端圆角，半径r=1～3mm，以减少料流转向过渡时的阻力。
3.在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响
熔体的顺利充型。
4.对于小型模具可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，但在大数情况下是将主流道
与定模座采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。
5.主流道的浇口套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。
主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处。
它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。
其形状为圆锥行，便于塑料熔体按序顺利地向前流动。
开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。
主流道的尺寸直接影响到塑件熔体的流动速度和冲模时间，甚至塑件的内在质量。
热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成。
主流道始端直径D=d+（0.5～1）mm，球面凹坑半径Ri=R1+（0.5～1）mm，半锥角a=1
～2
，尽可能缩短长度L（小于6mm为佳）。
浇口套形式如图5—1所示。
主流道内壁粗糙在Ra0.8以下，抛光应沿轴向方向进行。
若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面后。
5.2.2冷料穴的设计
冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。
其作用就是存放料流前凤的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将驻留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直径，长度约为主流道大端直径。
冷了穴的形式有以下三种：
与推杆匹配的冷料穴、与拉料杆匹配的冷料穴、无拉料杆的冷料穴。
在次设计中我选用无拉料杆的冷料穴为冷料穴如图
1．定模板2．分流道 ３．冷料穴 ４．动模板
5.2.3分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，多型腔模具一定设置分流道。
（1）分流到在截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。
要减少分流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的截面积小，以减少热损失。
因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流动的效率。
在上述的截面形状中圆形的流动的效率最高（即表面最小）。
分流道的理想状态，应是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可以实现这一点。
综上所术，浇注系统中把分流道截面形状设计成半圆形截面流道。
（2）分流道的截面尺寸分流道截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状所采用塑料的工艺性能。
注射速率以及分流道的长度等因素来确定。
对于壁厚小3mm，质量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径。
D=0.2654W1/2L1/4
式中D——分流道的直径，W——塑件的质量（g），L——分流道的长度（mm）。
综上所述，查常用塑料分流道直径表3-5，取D为2mm。
L=D
/0.2654
W
=24/0.26544×162
=13mm
（3）分流道的布置分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。
而根据需要，设计中采用平衡式布置。
（4）分流道设计应遵循的原则是：
（1）比表面积（流道表面积与其体积之比）为最小；
（2）流道长度应尽量短,截面应尽量小。
5.2.4分流道与浇口的连接：
分流道有浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充，圆弧的半径一般取0.5～2mm。
在此设计中取圆弧半径0.5mm。
5.3浇口的设计
浇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。
浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。
浇口的主要作用是：
型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；易于切除浇口凝料；对于多型腔模具，用一平衡进料，多浇口单型腔模具，用以控制熔接缝的位置。
浇口截面形状有矩形和圆形两种。
浇口约为0.5～2mm左右。
表面粗糙度Ra不低于0.4um。
5.3.1浇口的位置
浇口的开设的位置对塑件的质量影响很大，在决定浇口的位置时，应注意以下几点：
1.浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置。
2.浇口应设置在塑件较厚的部位，使熔体的厚断面流入薄断面，以利于补料。
3.浇口应设置在有利于排除型腔中的气体的部位。
4.浇口应设置在能避免塑件表面产生熔合纹的部位。
5.对于带有细长型芯的模具，浇口位置的设置应使进料沿型芯轴向均匀进行，以免型心被熔体冲击而变形。
6.浇口的设置应避免引起熔体的断裂。
7.浇口的设置应不影响塑件的外观。
8.浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。
5.4.1浇口的形式
根据浇口的特征，浇口可以分为两大类：
非限制性浇口和限制性浇口。
限制性浇口形式常有以下10种：
点浇口、潜伏浇口、侧浇口、重叠浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口、护耳浇口等。
根据经验及上述浇口形式，此设计中选用侧浇口形式进行浇注。
5.4.2侧浇口的一些特点：
侧浇口又称边缘浇口，一般开设在分型面上，从型腔外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而称之为标准浇口。
侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择比较灵活，以便于改善充模状况；不必从注射机上卸模就能进行修正；去除浇口方便，痕迹小。
综上所述及经验，浇注系统采用平衡式浇注系统。
平衡式浇注系统的优点：
分流道与浇口的长度、形状、断面尺寸都对应相等，可以保证在相同的温度和压力下，使所有的型腔在同一时刻被同时充满。
综上所述，平衡式浇注系统如图5-1。
图5-1浇注系统的结构组成
1—定位圈2—主流道3—衬套4—型腔5—浇口
6—冷料穴7—脱模板8—分流道9—定模座
六.成型零件设计
成型零件系指构成模具型腔的零件,通常有凹模，型芯，各种成型杆和成型环.
成型零件应具备的性能,由于成行零件直接与高温高压的塑料熔体接触,它必须具有如下一些性能:
1.具有足够的强度、刚度,以承受塑料熔体的高压.
2.具有足够的硬度和耐磨性,一承受料流的摩擦和磨损.通常进行热处理,使其硬度达HRC40以上.
3.对于成形会产生腐蚀性气体的塑料（如PVC、POM、PF等）,还应选择耐腐蚀的合金钢或进行铬处理。
4.材料的抛光性能好，表面应该光滑美观，表面粗糙度要求应在Ra0.4以下，成形光学用制品的模具，型腔表面应达到镜面。
5.切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好。
6.熔焊性能要好以便于处理修理。
7.成形部位须有足够的尺寸精度，通常孔类零件精度为H8～H10，轴类零件精度为h7～h10。
6.1凸模结构的设计
凸模的作用是将压机的压力传递到塑件上，并压制塑件的内表面及端面。
凸模由两部分组成：
上端与加料室的配合环部分配合，防止熔料溢出并有导向作用，有时下端成形部分并设有脱模斜度。
凸模结构有整体及组合式等形式。
当塑件形状较简单、凸模高度不大，便于加工及热处理变形较小的情况下，则凸模开胃整体结构，反之采用组合式结构。
据以上所述，其实际需要，设计的凸模结构形式为组合式，如图。
图6-1凸模结构
6.2凹模结构的设计
凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。
根据需要有以下几种结构形式：
整体式凹模、组合式凹模。
组合式凹模包括整体嵌入式凹模、拼块组合式凹模、局部镶嵌式凹模。
为了达到成形塑件外表面的凹状零件的要求，综上所述，凹模结构设计成整体嵌入式凹模如图6-2：
图6-2凹模结构
整体嵌入式凹模：
对于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模板中。
这种结构的凹模习惯抓哏、尺寸一致性好，更换方便。
凹模的外形通常是用带台阶的圆柱形，由台阶定位，一H7/m6过渡配合嵌入定模板中，然后用定模座板将其固定。
6.3成型零件工作尺寸部分尺寸计算：
查表2-37塑件的各尺寸偏差各为由塑件图6-3知，材料为聚乙烯（PE）的收缩率S为1.5～3.0，取S=0.0225，磨损系数x=0.75，δz=△/3，故型腔、型芯的计算步骤如下。
型腔的计算：
DM1=［D1（1+S）-x△］+δz/30
=［66（1+0.0225）-0.75x2.0］+2.0/30
=65.985+0.670
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