方罩壳注塑模设计.docx

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方罩壳注塑模设计

优秀设计

方罩壳注塑模设计

毕业设计课题申报表

专业20**级

课题名称

方罩壳注塑模设计

指导教师

职称

所需学生数

课题工作内容

一、塑件制品分析

1、用途：

聚丙烯可用做各种机械零件，如：

法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件；可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层；可制造盖和本体和一的箱壳，各种绝缘零件，并用与医药工业中。

2、品种：

改制品的塑料品种为热塑性塑料中的PP（聚丙烯），聚丙烯无毒，无味，无色。

外观与聚乙烯较为相似，但更透明、更轻，其密度为：

0.90~0.91g/cm3.它不吸水，光泽好且易着色，具有优良的介电性能，耐水性，化学稳定性，易于成型加工。

其屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬度及弹性均比一般塑料优良。

聚丙烯注射成形一体铰链有特别高的抗弯曲疲劳强度。

聚丙烯的熔点为：

164℃~170℃，耐热性好，可在100℃以上温度下消毒灭菌，但在-35℃时会发生脆裂，且在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防化剂。

3、塑件形状：

该制件形状为旋转体，上端有M10的螺纹，形状较为简单：

（如图）

制品材料：

4、尺寸精度：

由于改制件未标注公差，查（《塑料模具设计与制造》P39表1-11、1-12）取MT5，B类公差。

5、①表面粗糙度：

该制品可按照成型方法不同可查表（《塑料模具设计与制造》P42表1-13取值），但一般取值为1.2~0.2um,本书参考0.2um一值。

②塑件表面质量，热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因如下表：

制品表观缺陷

产生的原因

塑件不完整

①注射量不够，加料量及素化能力不足；

②料桶、喷嘴及模具温度低；

③注射压力太低；

④注射速度太慢或太快；

⑤流道或浇口太小，浇口数目不够，位置不当；

⑥飞边溢料太多；

⑦塑件壁厚太薄，形状复杂且面积大；

⑦原料流动性太差，或含水分及挥发物多

塑件四周飞边过大

①分型面贴和不严，有间隙，型腔和型芯部分滑动零件间隙过大；

②模具强度和刚性差；

③料桶、喷嘴及模具温度太高；

④注射压力太大、锁模力不足或锁模机构不良，注射

机定、动模板不平行；

⑤原料流动性太大；

⑥加料量过多

塑件有气泡

①塑料干燥不良，含水分或挥发物；

②料温高，加热时间长，塑料存在降解、分解；

③注射速度太快；

④注射压力太小；

⑤模温太低，易出真空泡；

⑥模具排气不良

塑件凹陷

①加料量不足；

②料温太高，模温也高，冷却时间短；

③塑件设计不合理，壁太厚或厚薄不均

④注射及保压时间太短；

⑤注射压力不足；

⑥注射速度太快；

⑦浇口位置不当，不利于供料；

塑件尺寸不稳定

①注射机的电气，液压系统不稳定；

②加料量不稳定；

③塑料颗粒不均，收缩率不稳定；

④成型条件（温度、压力、时间）变化，成型周期

不一致；

⑤浇口太小，多型腔时各进料口大小不一致，进料不平衡；

⑥模具精度不良，活动零件动作不稳定，定位不准

确；

塑件粘模

①注射压力太高，注射时间太长或太短；

②模具温度太高；

③浇口尺寸太大或位置不当；

④模腔表面粗糙度过大或有划痕；

⑤脱模斜度太小，不易脱模；

⑥推出位置结构不合理

熔接痕

1料温太低，塑料流动性太差

②注射压力太小，注射速度太低；

③浇口系统流程长，截面积小，进料口尺寸及形状、

位置不对，料流阻力大；

④塑件形状复杂，壁太薄；

⑤冷料穴设计不合理

塑件表面出现波纹

①料温低，模温、喷嘴温度也低；

②注射压力太小，注射速度低；

③冷料穴设计不合理；

④塑料流动性差；

⑤模具冷却系统设计不合理；

⑥流道曲折、狭窄，表面粗糙

塑件翘曲变形

1具温度太高，冷却时间不够；

2塑件形状设计不合理，薄厚不均，相差太大，强度不足；

3嵌件分布不合理，预热不足；

④塑料分子取向作用太大；

⑤模具推出位置不当，受力不均；

⑥保压补缩不足，冷却不均，收缩不均；

塑件分层脱皮

①不同塑料混杂；

②同种塑料不同级别相混；

③塑化不均匀；

④原料污染或混入异物

6、生产批量：

由于该制件几何形状较小故设计成一模多腔，则为大批量生产。

7、成型工艺分析：

①收缩性：

速件从模具中取出后冷料到温室，其尺寸体积全发生变化，这种性能称为收缩性。

收缩性可分为实际收缩性和计算收缩率两种。

公式如下：

S’=Lc-Ls/Ls*100%

S=Lm-Ls/Ls*100%

式中：

S’为实际收缩率；

S-计算收缩率

Lc-速件在形成温度时的单项尺寸

Ls速件在室温时的单向尺寸

Lm模具在室温时的单向尺寸

其影响因素主要有塑料品种、塑件结构、模具结构、成型工艺，通常收缩率不是一个定值，而是在一定范围内变化，它的波动将引起塑料的波动，因此模具设计时应根据这些因素综合考虑来选择塑料的收缩率，对精度高的塑件应选取收缩率波动范围小的塑料，并留有修正余地。

②流动性：

在成型过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力称为流动性，聚丙烯为热塑性塑料，可根据相对分子质量大小，熔体指数，螺旋线长度，表观黏度及流动比等一系列指数进行分析。

凡是促进熔料温度降低，流动阻力增大的因素，流动性都会下降，。

经过分析与查证PP具有良好的流动性，其主要影响因素是温度、压力、模具结构。

因此，在设计时均应考虑上诉因素。

③相容性：

由于不考虑PP与其它材料的混合使用，因此，不做赘述。

④吸湿性和热敏性：

聚丙烯属于既不吸湿也不易黏附水份的塑料，且在高温和受热时间过长的情况下一般不会产生分解，故有较好的热稳定性。

8、模具设计的分析：

由于制件几何形状较小，要求批量生产，故初步确定为一模多腔；塑件上端有M10的螺纹，故必须设计脱螺纹机构或侧分型机构，为保证塑件结构完整顺利脱离型芯，初步定为顺序脱模，既为双分型面注射模。

9、制品质量：

根据M=ρVV=1/4πd²

其中ρ为0.90g/cm3

V=π/4D²H-π/4d²h

=π/4（25²-23²）×26+π/4（10²-7²）×6

≈2.084cm³

故M约为3.686g

二、注塑机的选用

根据计算出的制件体积、质量大致确定模具的结构，初步选定注塑机型号，方法如下：

在选用的时候，根据产品所需的实际注塑量，并考虑一模型腔数量，再留有一定余量选择注塑量。

由于本制件为大批量生产，且初步考虑型腔数目确定为2腔。

根据Mj≥Ms/0.8

Vj≥Vs/0.8

Mj——注塑机最大理论注塑量

Ms——理论注塑容量

Mj——一幅模具成型产品所需的实际质量

Vs——一幅模具成型产品所需的实际注塑容量

将制件的质量和体积代入上式后，根据所得结果选定SZ系列注塑机，其主要参数如下：

注

塑

装

置

项目

SZ-25

/20

螺杆直径/mm

螺杆转速/（r/min）

0~220

理论注塑容量/cm³

注塑压力/Mpa

200

注塑速率/（g/s）

塑化能力/（kg/h）

锁

模

装

置

锁模力/kN

200

拉杆间距/mm

242×187

模板行程/mm

210

模具最小厚度/mm

110

模具最大厚度/mm

220

定位孔直径/mm

定位孔深度/mm

喷嘴伸出量/mm

喷嘴球半径/mm

SR10

顶出行程/mm

顶出力/kN

6.7

电

气

油泵电机功率/kW

7.5

加热功率/kW

其

他

机器重量/t

2.7

外形尺寸（L×W×

H）/（m×m×m）

2.1×1.2×1.4

三、模具设计的有关计算

1、型腔型芯工作尺寸的计算

⑴凹模的工作尺寸计算

凹模是成型塑件外型的的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐增大。

所以，为了使模具磨损后留有修模的余地并满足装配的需要，在设计时包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸工差取上偏差。

凹模的径向尺寸计算公式：

L=[Ls（1+k）-（3/4）△]0+δ

式中Ls——塑件外型径向公称尺寸

K——塑料的平均收缩率

△——塑件的尺寸公差

δ——模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/3~1/6。

凹模的深度尺寸计算公式：

H=[Hs（1+k）-（2/3）△]+δ0

式中Hs——塑件高度方向的公称尺寸。

经查得PP的收缩率约为0.6%塑件未注公差按MT5B类公差选取，其单项公差为0.70。

塑件尺寸如图：

①型腔径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=△/3，X取0.75

M10→-M10-0.70

（Lm1）+δz0=[（1+S）Ls1-X△]+δz0

=[（1+0.6%）×10-0.75×0.70]+0.23

=9.53+0.230

D25→D25-0.70

（Lm2）+δz0=[（1+S）Ls2-XΔ]+δ0

=[（1+0.6%）×25-0.75×0.70]+0.230

=24.6+0.230

②型腔深度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差尺寸1/6；模具制造公差δz=△/3；取X=0.5,

30→30-0.70

（Hm1）+δz0=[（1+0.6%）×30-0.5×0.70]+0.230

=29.83+0.230

6→6-0.70

（Hm2）+δz0=[（1+0.60%）×6-0.5×0.70]+0.230

=5.68+0.230

（2）.型芯的工作尺寸计算

①型芯的径向尺寸：

模具最大磨损量取塑件的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取X=0.75

D6→D6+0.70

（Ls1）δz=[（1+s）Ls+x△]0-δz

=[（1+0.06%）×6+0.75×0.70]0-0.23

=6.560-0.23

（Ls2）-δz=[（1+s）Ls+X△]0-δz

=[（1+0.06%）×21+0.75×0.70]0-0.23

=21.650-0.23

②型芯高度尺寸：

模具最大磨损量取塑件公差的1/6，制造公差δ=Δ/3；取X=0.5

1）30→30+0.700

（Hm1）0-δ=[（1+S）Hs+ΔX]0-δz

=[（1+0.6%）×30+0.5×0.70]0-0.23

=30.530-0.23

2）6→6+0.700

（Hm1）0-δz=[（1+S）Hs2+xΔ]0-δz

=[（1+0.6%）×6+0.5×0.70]0-0.23

=6.3860-0.23

2.型腔壁厚、支撑板厚度的确定

型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进行计算的。

刚度不足将产生过大的弹性变形并产生溢料间隙；强度不足将导致型腔产生塑性变形甚至破裂。

由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响，所以理论计算并不能完全真实的反映结果。

通常在模具设计中，型腔及支撑板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。

型腔压力/MPa

型腔侧壁厚度S/mm

<29（压塑）

0．14L+12

<49（压塑）

0．16L+15

<49（注塑）

0．20L+17

壁厚S的经验数据

/mm

b=L

b=1.5L

/mm

b=2L

/mm

<102

（0.12-0.13）b

（0.10-0.11）b

0.08b

<102-300

（0.13-0.15）b

（0.11-0.12）b

（0.08-0.09）b

支撑板h厚度的经验数据

3、模具加热、冷却系统的确定：

为了缩短成型周期，提高效率，故本热塑性塑料模具也设置了冷却系统。

本模具冷却系统在设计是遵循以下原则：

1）冷却水孔尽量的多，初步设计4个孔，孔尽可能的大。

冷却水孔中心线与型腔壁的距离取通道直径的1-2倍（取15MM），冷却通道之间的中心距取水孔直径的3-5倍（取10）。

2）冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等。

当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应尽可能的处处相等，当壁厚不均匀时，应在壁厚处强化冷却。

3）浇口处要加强冷却。

4）冷却水孔道不应穿过镶块或接缝部位，以防漏水。

5）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。

6）进出口的水管设在模具的同一侧（设在注塑机的背面）。

四、模具结构设计：

1、产品成形分型面的选择：

分型面遵循以下原则：

1）分型面取在塑件尺寸最大处，以便顺利脱模。

2）分型面应使塑件留在动模部分，因为动模易设置顶出机构。

3）分型面的选择有利于保证塑件的外观质量和精度要求。

4）分型面的选择有利于成形零件的加工制造。

5）塑件有侧凹、侧孔时，测向滑块放在动模一侧，从而使模具结构简单。

2、模具型腔的排列：

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产生溢料现象。

2）型腔排列要尽可能的减少模具外形尺寸。

3）浇注系统浏道应经可能短，断面尺寸适当，尽量减少弯折，表面粗燥度值要低，使压力、温度损失尽可能少。

4）本模具为一模两腔，为使塑料熔体在同一时间进入型腔，故分流道采用平衡式分布:

如图形状：

3、流道设计

1）冷料穴设计：

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。

其作用是搜集流料前的冷料，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。

冷料穴的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

2）分流道设计：

分流道由自己决定形状可是圆形、半圆形、矩形、梯形、椰壳是半圆形和U形，本书取圆形。

分流道尺寸：

分流道尺寸有塑料品种、塑件大小及流道长度确定。

对于质量在200以下壁后在3以下的塑件可用经验公式计算分流道的直径。

D=0.2654M1/2l1/4

式中D——为分流道直径

M——为塑件质量

L——为分流道的长度

上式得分流道直径仅限于3.2~3.9mm.对于HPVC和PMMA，则应计算结果增加25%。

D算出后一般取整数。

材料名称

分流道直径

材料名称

分流道直径

ABS、SAN、AS

4.5~9.5

6.4~10

POM

3.0~10

1.6~10

HIPS

3.2~10

1.6~11

1.6~10

PSF

6.4~10

PPO

6.4~10

SPVC

3.1~10

PPS

6.4~13

HPVC

6.4~16

4模具成形零件的结构设计

为节约成本，长江稍大于塑件外形的较好材料制成凹模，再将其嵌入模板中固定。

这样既保证了寿命，又不浪费材料，并且凹模损坏后维修、更换方便。

本模具也采用嵌入式结构，具体如装配图。

5侧抽芯机构的设计

当塑件有侧孔或侧凹时，需要有侧抽芯机构，设计时：

型芯设置在于分型面垂直的动模或定模内，利用开模或推出动作抽出侧型芯；采用斜导柱在定模，滑块在动模的抽芯机构；锁紧楔的斜角大于导柱倾斜角，通常大2~3。

，否则无法带动滑块；滑块在完成抽芯动作后，留在滑槽内的滑块长度不小于全长的2/3；不能使顶杆和活动型芯在分型面上的投影重合，防止滑块和顶出机后复位时互相干涉；为保证塑件留在动模上，开模前必须抽出测向型芯，因此要采用定距拉紧结构。

1）抽芯距

将型芯从成形位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距。

一般等于空深加2~3的安全距离。

计算公式为：

S=Htanα+2~3mm

式中H——斜导柱完成抽芯所需的开模行程

α——斜导柱倾角

S——抽芯距

2）斜导柱倾角：

倾斜角的大小关系到导柱所承受的弯曲力和实际达到的抽拔力，也关系到斜导柱的工作长度、抽芯距和开模行程。

为保证一定的抽拔力和斜导柱的强度，取25。

。

3）斜导柱的工作长度：

斜导柱的有效工作长度L主要与抽芯距S、斜导柱倾斜角有关。

L=S/cosα

通常斜导柱的有关参数计算主要是掌握倾斜角、抽芯距、斜导柱工作长度及开模行程的关系计算。

其他一般凭经验确定。

4）斜导柱抽芯机构的设计

斜导柱的材料多采用45刚，淬火后硬度为35HRC，或采用T8、T10，淬火55HRC上。

斜导柱与固定板用H7/m6配合。

由于斜导柱主要起驱动滑块作用，滑块的平稳性由导滑槽与滑块间的精度保证，因此滑块与斜导柱间可采用间隙配合H11/h11或留0.5~1mm的间隙。

滑块本书中滑块与型腔采用整体式结构，因为型腔形状较小结构简单，避免耗材，增加结构体积和质量故设计在一起。

在安装时锁紧楔使滑块不致产生移动，锁紧的楔角应大于斜导柱倾斜角，一般2~3度。

6脱模结构设计

1）因为塑料收紧时抱紧突模，所以顶出力的作用点应靠近凸模。

2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的位置，作用面应可能大一些，以防止塑件变形和损坏。

3）为保证良好的塑件外观，定出位置应尽量设计在塑件内对形状外观影响不大的部位。

4）若顶出部位需设计在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件的尺寸和使用，一般定杆与塑件接触处凹进塑件0.1，否则会出现塑件凸起。

7、排气方式设计

一般有以下几种：

1）排气槽排气对大中型塑件的模具，通常在分型面上的凹模一边开设排气槽，排气槽的位置以位于融通流动末端为好，宽度B=3~5，深度H=0.05，长度L=0.7~1，此后可加深到0.8~1.5

塑料品种

排气槽深度

塑料品种

排气槽深度

0.02

0.03

0.01~0.02

POM

0.01~0.03

0.02

0.01

0.03

0.01~0.03

ABS

0.03

PETP

0.01~0.03

SAN

0.03

0.01~0.03

常见排气槽深度，本书取0.02

五、总体尺寸的确定，选购模架：

根据模具制造与实训一书，按进料形式的不同，模架分为大水口和小水口两类。

根据开模行程初步选用S2030小水口DC型模架。

六、注塑机的参数校核：

1、最大注塑量的校核

M机≥M实际/α=（nM机+M塑）/α

式中M机——注塑机的最大注塑量

M实际——实际注塑量

α——注塑系数，一般为0.8

n——型腔个数；

M塑j——每个塑件的质量

M浇——浇注系统的质量

当实际注塑量以注塑容量V实际表示时，有：

M实际=PV实际

式中M——塑料密度为P时的实际注塑量

P——塑化温度和压力下熔融塑料的密度

V实际——实际塑化容量

C——密度变化的校正系数，对结晶型塑料，C=0.85，对非结晶型塑料，C=0.93

2、锁模力的校核

在注塑过程中，为使模具不被胀开，注塑机的合模装置必须对模具施以足够的加紧力，即锁模力Fs。

锁模力的大小必须满足下式：

Fs≥P（nAs+Aj）

式中P——模具型腔压力，一般为20~40Mpa

As——塑件型腔在模具分型面上的投影面积

Aj——浇注系统在模具分型面上的投影面积

塑件的面积As为25×20×2=1000mm2，

Aj约为20mm2

代入上式中计算得：

F=20.0400~40.0800KN≤200注塑机标称压力

3、模具与注塑机安装部分相关校核

1）模具逼和高度校核

必须满足：

Hmin≤Hm≤Hmax

式中Hmin——注塑机允许的最小逼和高度，也是动模座的嘴角间隙；

Hmax——最大逼和高度；

Hm——实际闭合高度

所选模架的尺寸满足以上条件。

2）开模行程校核：

实际开模行程可按下式计算:

S=H1+H2+（5~10）mm≤Sj=S机座距——H模

式中H1——塑件脱离型芯所需的顶出距离，通常是成形塑件内墙的凸模高度；

H2——塑件包括浇注系统内的总高度；

S机——模具闭合高度为Hm时的最大模座行程；

S机座距——模座最大间距，为液压机合模可调装置；

2）注塑机模座尺寸及拉杆间距校核

3）设注塑机模座尺寸为H×V，拉杆间距为H。

×V。

则：

模具的最长边≤min{H,V};

模具的最短边≤min{H.V.}

4）定出装置的顶出距应大于或等于塑件顶出距。

七、模具的装配与检验：

1、模具装配：

在装配时是有很多零件组合起来的，在组装前钳工必须对所有零件尺寸检查和测定零件与零件的配合。

没有达到尺寸要求的要进行研配加工达到要求的尺寸。

研配是对分型面、镶件、侧型芯、限位块、浇口部分、推板部分、制品壁厚成形部分等进行研配加工。

在进行分型面研配时，由于分型面兼有排气的功能，因为为了能排除空气，又不产生飞边，一般分型面的研配间隙应在0.02以下。

各部分的研配不是绝对的，大部分是以配合为目的的加工，但对于成形部位的镶件、壁厚等的加工必须达到要求精度。

当个零件的修正、研配等加工结束后进行装配加工。

在装配时，还要一些研配加工。

在装配时首先要把凸凹模的镶件装入动定模并紧固，然后装入滑块、斜顶、锁紧块和顶出装置，最后装入斜导柱、导柱、顶夹板、支撑住、底夹板等，为了便于装入滑动零件，可以涂上润滑油。

模具在试模前还要装上冷却龙头、定位器等模具零件。

装配时个零件的装配次序无明确规定，通常以前面的零件装入后不影响后面的零件装入为原则。

装配好后要检查滑动部分的动作是否灵活可靠，重点检查顶出装置、侧抽芯装置和复位装置，然后整体检查。

2、模具的检验：

通过加工过程检验：

在模具装配完成后，进行检验，往往为时已晚。

为此，加工者再建工过程中应把尺寸检验视为重点。

尺寸未达到要求要重新加工，避免用锉刀修正加工去处理本应由机械加工的余量和装配时出现的问题。

模具装配完成后要进行水压检验，检查冷却系统回路，定出机构与侧抽芯机构部位是否可靠。

八、参考文献：

《模具实际制造与实训》主编：

朱光力高等教育出版社

《塑料模具设计与制造》主编：

其卫东高等教育出版社

《塑料模具图册》主编：

阎亚林高等教育出版社

《模具制造工艺与工装》主编：

候维芝杨金凤高等教育出版社

工艺规程说明书

系别：

机械工程系

专业：

模具设计与制造

姓名：

***

班级：

***

学号：

***

一制定工艺规程的主要依据、确定生产纲领和生产类型、结构工艺性分析

1制定工艺规程的主要依据

1〉产品的装配图样和零件图样

2〉产品的生产纲领

3〉现有的生产条件和资料，它包括毛坯的条件和协作关系，工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件，技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等。

4〉外国内产品的有关工艺资料等。

2.确定生产纲领、生产类型和生产组织形式

（1）生产纲领

生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品质量和进度计划，计划期常定为一年，所以生产纲领也称年产量。

某种零件的年产量可用以下公式计算：

N=Qn（1+α+β）

式中N——零件的年产量，件/年；

Q——产品的年产量，台/年；

N——每台产品中该零件的数量，件/台；

α——零件的备品率，%；

β——零件的平均废品率，%。

模具年产量的大小对于工厂的生产过程和生产组织起决定性的作用。

生产纲领的不同，各工作地的专业化程度、所用工艺方法、机床设备和工艺装备也各不相同。

该零件是组成线圈高骨架注塑模的一个结构零件，一副模具只需要一个此零件即可，所以初步拟订其生产纲领为100件。

（2）生产类型

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