模具毕业设计01机油盖注塑模具设计.docx

1、模具毕业设计01机油盖注塑模具设计第一章 绪 言1.1 注塑模具的概述 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大, 如: 家用电器, 仪器仪表, 建筑器材, 汽车工业, 日用五金等众多领域, 塑料制品所占的比例正迅速增加, 由于在工业产品中, 一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件, 加上利用工程塑料特有的性质, 可以一次成型非常复杂的形状,并且还能设计成卡装结构,成倍的减少整个产品中各种紧固件, 大胆的降低了金属材料消耗量和加工及装配件工时, 因此, 近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型使塑料加工中最普遍采用的方法

2、。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效益等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。与其他机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可以作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相

3、径庭，所以模具制造不可能成批量生产，换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的性越小，因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对于企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造业存在成本高，要求制造周期短

4、，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善，由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精度与质量、预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大地方便了加工及热处理。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显地缩短了模具制造周期。在模具设计方面，正逐渐把理论设计提高到日益重要的位置，即采用了理论与经验相结合的方法，改变了以往的经验类比实验的方法。使我国的塑料模具设计水平进入了新阶段。1.2 塑料成型模具在加工工业中的地位模具是利用其特定的形状成型具有一定形状和尺寸的制品的工具.

5、成型塑料制品的模具叫做塑料模具。对模具的全面要求是: 能生产出在尺寸精度,外观,物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品. 从模具使用角度, 要求高效率,自动化,操作简便; 从模具制造角度,要求结构合理,制造容易,成本低廉。塑料模具影响着塑料制品的质量.首先,模具型腔的形状, 尺寸, 表面光洁度, 分型面, 进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能, 机械性能, 电性能, 内应力大小, 各向同性, 外观质量, 表面光洁度, 气泡, 凹痕, 烧焦, 银纹等都有十分重要的影响。 其次, 在塑料加工过程中, 模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时, 应

6、尽量减少开模. 合模和取制件过程中的手工劳动,为此常采用自动开合模和自动顶出机构. 在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落。 另外,模具对塑料制品的成本也有相当的影响. 除简易模具外, 一般来说制模费用是十分昂贵的, 一副优良的注射模具可生产制品百万件以上, 压制模约能生产制品二十五万件。 当批量不大的时候, 模具费用在制件成本中所站的比例将会很大, 这时候应尽可能地采用结构合理而简单的模具,以降低成本。现代塑料制品生产中合理的加工工艺, 高效的设备, 先进的模具是必不可少的三项重要因素, 尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求, 塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。 高效的全自动的设

7、备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能, 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提. 由于工业塑件和日用塑件制品的品种和产量需求量很大, 对塑料模具生产不断向前发展起着积极的推动作用。1.3 塑料成型模具的发展趋势随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速发展, 高效率, 自动化, 大型, 微型, 精密, 高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。 从模具设计和制造技术角度来看, 模具的发展趋势可归纳为以下几方面：1、加深理论研究, 在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入, 模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展。2、高效率, 自动化成,大量采用各种高效率, 自动化的

8、模具结构, 如高效冷却以缩短成型周期; 各种能可靠地自动脱出产品和流倒凝料的脱模机构; 热流道浇注系统注射出模具等。 高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具, 对提高生产效率, 降低成本起了很大的作用。3、大型, 超小型及高精度由于塑料应用的扩大, 塑料制件已应用到建筑, 机械,电子,仪器,仪表等各个工业领域,于是出现了各种大型,精密和高寿命的成型模具,为了满足这些要求,研制了高强度,高硬度,高耐磨性能且易加工,热处理变小, 导热性能优异的制模材料。4、革命模具制造工艺为了更新产品花色品种和适应小批量产品的生产要求,除大力发展高强度, 高耐磨性的材料外,同时又重视简易制模工艺研究。5、标准化

9、成开展模具标准化工作, 使模板, 导柱等通用零件标准化、商品化, 以适应大规模地成批生产塑料成型模具。开发计算机辅助设计和辅助制造商(CAD/CAM) 随着计算机技术的发展,计算机已广泛应用于模具工业, 在注射成型系统中, 针对每一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入. 构成给环节的CAD或CAM或CAE，下面分别介绍:、塑件设计塑件的设计包括塑件结构,尺寸,精度, 表面,性能等方面的设计.塑件设计方面的计算机辅助技术有: 塑件CAD;塑料,辅料,辅件选择的专家系统。、注射机的选用常见注射机使用方面的计算机辅助技术有:注射机选择专家系统; 注射机故障诊断系统。、注射模使用状况的好坏直接影响到注

10、射质量, 在对于高技术注射模来说, 都要对注射模在使用过程进行监控或对注射模的服役模拟仿真,由此知注射模的工作情况。、注射工艺：注射工艺方面的计算机辅助技术有:注射工艺制定的专家系统. 塑件质量故障诊断。、注射模设计：注射模设计主要完成注射模的结构尺寸,精度,表面现象性能等方面的设计, 并选择模具的材料等. 计算机在注射模设计方面的工作有: 注射模CAD: 注射模材料,辅料,辅件选择专家系统;工装选择专家系统;注射模CAPP;注射模加工模拟;注射模CAQ。1.4 塑料成型模具的分类不同的塑料成型方法使用着原理和结构特点各不相同的塑料成型模具。按照成型加工方法的不同，可将塑料成型模具分为以下几类

11、。1 压制成型模具压制成型模具简称压模。将塑料原料直接加在敞开模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化定型，这种成型方法叫压制成型，这种成型方法所用的模具叫压制成型模具。压制模具多用于成型热固性塑料，也有用于成型热塑性塑料的。另外，还有不加热的冷压成型压制模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。2 压铸成型模具 压铸成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加入预热的加料室，然后向压柱施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统，进入型腔，这种成型方法叫压铸成型，这种方法所用的模具叫压铸成型模具。3 注射成型模具塑料先加在注射机的加热料筒内，

12、塑料受热熔融在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模型，塑料在模具型腔内硬化定型，这就是注射成型的简单过程。注射成型所用的模具叫注射模具。注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近几年来也越来越多地用于热固性塑料成型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中约半数以上使注射模具。4 挤出成型模具挤出成型模具又称机头。使处于粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的连续型材的成型方法叫挤出成型。用于塑料挤出成型的模具叫挤出成型模具。5 中空制品吹塑成型模具真空或压缩空气成型模具为一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片周边紧压在模具周边上，使加热软化，然后

13、再在紧靠模具的一面抽真空，或在其后面充压缩空气，使塑料片紧贴到模具上 ，冷却定型即得制品，此种成型方法模具受力较小，要求不高，甚至可用非金属材料制作。除了上面说列举的几种塑料模具外，尚有泡沫塑料成型模具，玻璃纤维增强塑料成型模具等。 第二章 注塑模具的设计2.1 零件材料的选择及材料性能2.1.1 机油盖注塑模具设计的简况 该塑料制品是机油盖，形状尺寸如图2-1所示: 图2-1机油盖由于要和进油处有尺寸精度,形位公差要求,该塑件制品选用PA(polyamie),聚酰胺,俗称尼龙.PA坚韧耐磨,耐油,耐水,抗霉菌,但吸水大,在本塑件中选用其中的PA1010,此种材料半透明,吸水小,耐寒性较好,适

14、于制作一般的机械零件,减摩耐磨零件,传动零件,以及化工,电器,仪表等零件。PA1010的主要技术指标如下:密度(g/cm3): 1.04 比容(cm3/g) : 0.96吸水率(24h,%): 0.20.4 收缩率(%) :1.32.3(横向) 0.71.7(纵向)熔点( C): 205 热变形温度(.C) : 148 抗拉屈服强度(MPa) :62 弹性模量(MPa): 1.8x103弯曲强度(MPa) : 88 冲击强度(kJ/m2) :无缺口- 不断 缺口-25.3硬度(HB) :9.75 体积电阻率( .cm) : 1.5x103击穿电压(kV/mm): 20分析计算一、 塑件体积从P

15、RO/E 中的零件体积计算, 算得机油盖的体积为26.3cm3二、 塑件质量PA1010的密度为1.04 g/cm3 , 所以塑件质量M=V = 1.04 x26.3 =27.35g三、 模型体积的计算 由立体模型, 大概算得:浇注系统体积 : V=1.36 cm32.2 塑料注射成型模具的设计2.2.1 注射机类型的选择 注射机是使塑料熔融并在模具中成型制品的设备。根据该产品的注射形式和所需塑料用量等要求,查,选得注射机的型号为XSZ60。其主要技术规格如下: 螺杆(柱塞)直径 38 mm 注射容量 60cm3 注射压力 122MPa 锁模力 500KN 最大注射面积 130cm2模具厚度

16、70200mm模板行程 180mm喷嘴 球半径 12mm 孔半径 4 mm定位孔直径 550+0.06 顶出中心孔径 50mm2.2.2注射机有关工艺参数的校核1、 注射量的校核根据可知:V件0.8V注式中: V件塑件与浇注系统的体积 V注注射机的注射常量变(cm3) 0.8最大注射量的利用系数由前面知: V件=V+V浇=26.3cm3+1.36cm3=27.66cm3 所以V件=27.66cm30.8x60=48cm3 所以 ：合格！2、 注射压力的校核塑件成型所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力, 其关系按下式校核 P成P注式中 P成塑件成型所需的注射压力 (MPa), 一般取4

17、0 P注所选注射机的额定注射压力 (MPa), 已知 P成=45MPa ; P 注=122MPa 所以 P成 P 注所以： 合格!3、 锁模力的校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定琐模力, 其关系按下式校核: P腔 A F锁式中: P腔模具型腔压力 (MPa ), 一般取4060MPaA 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(mm2)已知 P腔=45MPa; A=113x47= 400KN所以 P腔A= 45x113x47= 2.4x105N4.0x105N满足要求.4、 模具闭合厚度的校核模具闭合时的厚度在注射机, 动.定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间, 其关系按下式校核 H

18、minH2t 取D=12mm轴部长度 L60 浇口套形式如下图表示: 浇口套材料为T8A，淬火硬度为HRC5358。2.3.3 冷料穴当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣为了积存这部分的冷料渣，在进口的末端的动模板上开设一洞穴，这个就是冷料穴。为了在开模时，从浇口套内拉出进料口冷凝料与注塑机分离，一般在冷料穴的末端位置设置拉料杆。拉料杆一般由注射机顶出机构的顶板带动。开模后塑料制品脱模，进料口的冷凝料被拉料杆拉出，在此设计中采用了Z头拉料杆。 2.3.4 排气槽在该型芯、型腔结构中，型芯、型腔板与动模板的间隙已经构成很好的排气系统，因此，不需开设排气槽，减少了加工

19、量，降低了成本。2.4 成型零部件的设计2.4.1 模具分型面及其类型在选择分型面时一般应考虑以下因素：1、塑料制品的形状、尺寸和壁厚。2、塑料性能及填充条件。3、浇注系统的布局。4、成型效率及成型操作。5、排气及成型操作。6、模具结构简单，使用方便。模具分型面可能垂直于合模方向，也可倾斜于合模方向或平行于合模方向。根据以上几点，本塑件机油盖的分型面设计如图所示：2.4.2 成型零件的结构形式成型零件是直接成型塑料制品的的零件。它主要包括型腔、凸模、型芯等。（一）凹模（型腔）结构形式凹模是成型塑料制品外表面的零件，他一般装在定模板上。其形式有整体和组合式两种类型。在此选择整体式凹模，其优点是模

20、具结构简单，在塑料制品上无拼缝痕迹。（二）凸模的结构形式凸模使成型塑料制品内表面的零件，一般装在动模板上。凸模的结构多数是整体的，便于加工制造。（三）凹模（型腔）和凸模工作部分的尺寸计算凹模和凸模工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差、塑料收缩率及模具的磨损和制造公差等因素有关。PA材料可达5级精度。1、凹模内形尺寸计算 塑料制品的外形尺寸取决于凹模的内形尺寸，凹模内形尺寸的计算公式如下：DM= D（1 + Scp）- X +M (2.4-1)式中DM 型腔的内径尺寸（mm）D 制品的最大尺寸Scp 塑料的平均收缩率 制品公差， 取0.46X 系数，取3/4M 模具制造公差，一般取（1/81/4）

21、，取1/4 代入数据（2.41）得:50 DM=(50+501.2-3/40.46) =50.255 2、 型腔深度的尺寸计算模具型腔的深度尺寸是由制品的高度尺寸决定的。HM=h1（1+ Scp ）-2/3+M式中HM型腔深度尺寸h1制品高度最大尺寸，取M=/315 HM=（15+151.2-2/30.46）=14.883、型芯径向尺寸的计算dm=D1（1+ Scp ）+3/4-M (2.4-2)式中 dm型芯外径尺寸 D1制品内径最小尺寸 制品公差 M 模具制造公差，一般取（1/81/4），取1/4代入数据（2.4-2）得:29 dm=29（1+1.2）+3/40.46=29.69331 d

22、m=31（1+1.2）+3/40.46=31.7521、型芯高度尺寸的计算模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的hm=H1（1+ Scp）+2/3-M （2.43） 式中hm型芯高度尺寸（mm）H1制品深度最小尺寸（mm） 制品公差M 模具制造公差，一般取（1/81/4），取1/4代入数据（2.4-3）得: 48 hm=48（1+1.2）+2/30.32=48.792.4.3成型零件的强度计算塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度，以便承受工作时的作用力，因此，模具零件应按各自工作时的受力情况进行强度和刚度计算。在模具设计中，往往凭经验设计及确定其他尺寸，然后对一些主要零件按其具体受力

23、情况进行必要的强度校核。对于大型塑料注射模具的型腔等主要零件，一定要进行校核。凹模在成型压力下会产生变形，变形量必须控制在允许范围内。若变形量大，会导致凹模扩大，使塑料制品尺寸增大，易出现飞边，甚至会造成凹模开裂。另外，在塑料制品压制成型后，当成型压力消失时凹模因弹性恢复而收缩，若其收缩量大于塑料制品收缩率时，就会使凹模紧紧地包住塑料制品造成开模困难，易破坏塑料制品或造成塑料制品质量不高。凹模承受的力有下列几种：1、合模时的压应力。2、凹模内塑料流动的压力。3、浇口封闭前一瞬间的保压压力。4、开模时的拉应力。凹模壁厚计算，常用的凹模有矩形、圆形凹模。此设计选用整体式矩形凹模。（一）凹模的壁厚可按下式计算： t= （2.44）式中 t 凹模