油窗端盖注塑模具设计.docx

1、油窗端盖注塑模具设计油窗端盖注塑模具设计摘 要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。注射模技术的不断发展需要越来越多的工艺流程。注射成型过程中最重要的问题是模具的正确设计。从根本上说，注射模具包括浇口和浇注系统，另一部分是放置顶出系统。模具零件是在分型面被定位的。注射模具型腔选择等设计计算要求掌握加工材料、注射机和模具等方面的准确知识。模具的制造成本随着型腔数目的增加而增加，而相关的加工费用减少了。一个给定的模具零件的生产周期取决于壁厚、注射速度、收缩率、模内材料的冷却时间、冷却的效能及必

2、要的辅助时间，如压力持续时间、排气时间及延迟时间等。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。关键词：塑料模具，参数化，分型面，浇注系统，模具型腔。THE PLASTIC INJECT MODLE DESIGNABSTRACTplastic industry is in the world grows now one of quickest industry classe

3、s, but casts the mould is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. The continuing development of injection mold technology demands more and more of the p

4、rocesses. The most important problem in the process of injection molding is undoubtedly the correct design of injection mold . Basically the injection mold consists of two halves.One mold half contains the sprue bushing and runner system, the other half houses the ejection system. The molded part is

5、 located at the parting line.To set up a calculation conceiving the choice of cavities in an injection mold requires accurate knowledge of the matrrial to be processed, of the injection-molding machine and of the molds. The mold costs increase with the rising number of cavities and the relative mach

6、ine costs decrease. The production time required for a given molded part depends on the wall thicknes, the injection speed, the recovery rate, the time required to coll the molded material, the cooling capacity of the mold and the necessary incidental time such as duration of pressure holding time,

7、ejection time, delay time, ect.This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of eork, to cast the product to propose the basic principle of design; Introducted in detail the cold flod c

8、hannel injection evil spirit mold pours the system, the temperature contral system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain d

9、etail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement eorking efficiency.KEY WORDS: The plastic mold, the parameterization, inlays, divides the profile目录前言 塑料工业

10、是新兴的工业，是随着石油工业的发展因应运而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。塑料工业又是一个飞速发展的工业领域。塑料作为一种新的工程材料，其不断被开发与应用，加之成型工艺的不断成熟，完善和发展，极大的促进了塑料成型方法的研究与运用和塑料模具的开发与制造。随着工业塑料制件和日用塑料之间的品种和需求量日益增加，这些产品的更新换代的周期越来越短。因此对塑料的品种、产量和质量都提出了越来越高的要求。对塑料制件提出高要求的同时意味着对塑料模具提出了很高的要求。因为模具是塑料工业生产中重要的工艺设备，因此模具设计显得越来越重要。塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过

11、合理设计制造出来的模具不仅能顺利的成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。近几年来塑料成型工艺迅速发展，塑料模具种类不断增加。结构也更为复杂，在该套模具的设计中采用的是一模四腔的模具结构。该套模具的浇口采用的是侧浇口。侧浇口又称标准浇口，这种浇口一般开设在分型面上，塑料熔体内侧或外侧注入型腔，其截面形状多为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修正方便，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。其浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗

12、量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。因此塑件的表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。该套模具的工作原理是当注射结束时，模具在开模力的作用下从D-D分型面分型，当动模向后移动一定距离后推出机构开始工作，推杆推动推件板把塑件从型芯上推下,完成整个开模过程 。 第一章：制件的结构与工艺性分析1.1 制件相关信息名称：端盖 材料：PS；精度：一般，零件直观图如图1-1所示：图1-1 制件立体图生产批量：中批生产； 粗超度要求：Ra=0.6um；用途：利用PS透明度高的特点，制造仪器端盖，一方面防尘，阻挡异物进入仪器；另一方面可从顶部区域，观察仪器内部油面，以便随时掌握油量，及时

13、添加。侧壁上长条形孔洞，用于扣紧端盖，保证端盖与仪器牢固结合。表面质量要求：要求顶面必须光滑平整，无浇口痕迹及顶出痕迹；四壁光滑，无明显痕迹。1.2材料的相关性质 1.2.1 基本特性PS（聚苯乙烯）是无色透明并有金属光泽的非结晶型线性结构的高聚物，落地式发出类似金属的声音，密度为1.054g/cm3。聚苯乙烯的透明度好，透光率高，在塑料中期光学性能仅次于有机玻璃。聚苯乙烯有优良的电性能，尤其是高频绝缘性能，并具有一定的化学稳定性。聚苯乙烯能耐除硝酸以外的酸及碱、醇、油、水等，但对与氧化剂、苯、四氯化碳、酮类、酯类等的抵抗力较差。聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的颜色。但其耐热性低，热变

14、形温度一般在70-90，所以只能用在不高的温度下。聚苯乙烯质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，塑件易产生内应力易开裂，因此限制了它在工程上的应用。近几十年来，由于有了改性聚苯乙烯和以聚苯乙烯为基体的共聚物，从而扩大了它的用途。1.2.2 主要用途 聚苯乙烯是仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品种。在工业上可用作制作仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等。在电器方面用于制作良好的绝缘材料，如电视机的结构零件、接线盒和电池盒等。在日用品方面则广泛用于制作包装材料、各种容器和玩具等。1.2.3 成型特点聚苯乙烯成型性能优良，吸水性小，可不进行干燥处理。由于热膨胀系数较高，故而塑件中不宜含有嵌件，否则会

15、因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂。宜采用高料温，高模具温度，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔和变形，降低内应力。由于聚苯乙烯流动性很好，故而在模具设计中大多采用点浇口进料。聚苯乙烯可采用注射，挤出，真空等多种方法成型。 1.3塑件的脱模斜度由于塑件成型冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。以下是 PS的脱模斜度推荐值：型腔：35-130型芯：30-40对于本制件而言，型腔取1脱模斜度，型芯取30脱模斜度。1.4塑件的尺寸精度及表面质量要求该制件为简单的壳类零件，侧面有一成

16、型孔。表面粗糙度为0.6.属于一般的粗糙度要求。由于上表面要求不能出现任何形式的不光整现象，侧面也要求尽量平整，故而最初大致确定，制件注塑成型时，从底部耳边处进料，即浇口开在耳边，同时刚好开在最大分型面处。制件的详细尺寸见零件图，如下图1-2所示：图1-2 制品零件图制件各个尺寸的相关要求如下：制件内轮廓径向尺寸44和侧壁成型孔尺寸18、4为MT3，其余尺寸，为一般精度MT5。第二章：初选注射机2.1 计算塑件体积和最大投影面积考虑到制件形状简单，体积较小，批量不大，故而初定模具生产为一模两腔。一次开模，耗费塑料的总体积，可以分两部分：制件部分的体积V1和料把的体积V2。V155534+505

17、0 40-444440+44443 =31668mm3在依据经验设料把体积为制件体积的百分之二十，故而可以得到，V2= V120%=3166820%=6333.6。因此，一模内塑料总体积大概为：V=2V1+V2=69669.6mm3 再换算为立方厘米，即为70cm3最大投影面积，即为开模方向上的制件最大外向轮廓出的面积，依据制件的形状，很易计算得出，最大投影面积即为：S=26060=72 cm3 2.2 选择压力机由塑料成型工艺与模具设计表3.1常用塑料的注射工艺参数中可以看到材料为PS的塑料适用的各项工作参数如下：注射机类型：螺杆式柱塞式皆可，鉴于螺杆式应用较为广泛，故在此选用螺杆式注塑机；

18、螺杆转速/（r.min-1）：29-103范围内皆可；喷嘴形式：球头式;喷嘴温度/C：170190;模具温度/C：4080；注射压力/MPa：70120；保压压力/MPa：5060；注射时间/s：05；保压时间/s：2060；冷却时间/s：1550；成型周期/s：40120；由以上条件初步选XS-Z-125的注射压力机，由表4.2常用国产注射机的规格和性能可知该压力机的各项参数如下：额定注射量/cm3：125 cm3螺杆（柱塞）直径/mm：42注射压力/MPa：120注射行程/mm：115注射方式：螺杆式注射时间：1.5S锁模力/KN：900最大成型面积/cm2：320最大开合模行程/mm：2

19、60模具最大厚度/mm：300模具最小厚度/mm：200喷嘴圆弧半径/mm：SR12顶出形式：两侧顶出动定模固定板尺寸/mm：428458拉杆空间/mm：290260合模方式：液压-机械液压泵：流量/（ L/min）170 、12 压力/MPa：6.5电动机功率/KN：18.5螺杆驱动/KN：5.5加热功率/KN：10机器外形尺寸/ mm：331075015502.3 确定型腔数目按注射机的额定锁模力确定型腔数目：型腔数目n可根据下式确定：n（Fp-pA1 ）/pA （公式 2-1）式中Fp注射机的额定锁模力，NP塑料熔体在型腔中的成型压力，MPaA1浇注系统在分型面上的投影于型腔不重叠部分的

20、面积，mm2A单个塑件在分型面上的投影面积，mm2A1=418=328mmA=3.14（75/2）243.15（5/2）23.14（20/2）2=4415.62578.5314=4023.125mmFp=900KNP=12080%=96MPan=(900000-96328)/964023.125 =2.25由以上可知所选注射机比较合适，因为工件的生产批量大且精度要求一般，据此及经济条件考虑设计时采用一模二腔的模具结构，这样制件精度也会得到保证。第三章 模具设计3.1 型腔的分布设置该套模具采用的时一模两腔的型腔平衡平衡分布的模具结构，采用平衡结构有以下特点：从主流道到各个型腔浇口的分流道的长度

21、、截面形状与尺寸均对应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的，从而能更好的保证制件的精度要求。其布局示意图如图3-1所示：图3-1 型腔布局3.2 分型面的确定根据分型面的设计原则：（1）：分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）：分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模； （3）：分型面的选择应保证塑件的精度要求；（4）：分形的选择应满足塑件的外观质量要求；（5）：分型面的选择要便于模具的加工制造； （6）：分型面的选择应有利于排气；除了这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小，以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象，由于此塑件的形状比较

22、简单，由以上原则设计时选择了塑件外形最大轮廓处。其示意图如图3-2所示：图3-2 分型面示意图3.3 浇口的确定原则PS料流动性很好，模具设计时应注意选择浇口位置、形式。浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口时应考虑尽可能使熔体在模具内部内流动时，动能损失最小。要做到这一点必须使1） 流程（包括分支流程）为最短；2） 每一股分流都能大致同时到达起远端；3） 应从壁厚较厚的部位进料；4） 考虑各股分流的转向越小越好；（5）有效地排除型腔内的气体。（6）型腔内如有成型孔的型芯时，浇口应避免冲击小型芯，并且应考虑到熔体的压力损失。（7）型腔如有金属嵌件时，浇口应远离嵌件，以避免冲击嵌件。由以上

23、原则，加上PS推荐的浇口方式，以及模具结构方面考虑确定使用侧浇口。该浇口的特点是它一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工修整方便，它是一种应用比较广泛的浇口形式，普遍用于中小型塑件的多形腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，且不留明显痕迹。但其也有缺点，这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑料件排气不利。3.4 浇注系统的确定注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔

24、入口为止的塑料熔体的流动通道，它有主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。3.4.1 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状和尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度将和压力损失最小。由于主流道的尺寸，完全依赖于所选择的浇口套的尺寸，而浇口套的选择，主要取决于与注射机喷嘴球头半径相适应的主流道球面半径，所以主流道的设计，实质

25、上便是浇口套的合理选择。浇口套的选择原则为：主流道的球面半径SR比喷嘴球面半径大1-2mm,以使注射时，喷嘴头面能与模具紧密贴合。由选定的压力机的相关参数可知，XS-Z-125型号注射机的喷嘴球头半径为SR=12mm,因此所选择的浇口套的球面半径应该大于12mm.查阅相关资料书，依据标准浇口套的尺寸，选择SR=16，基本尺寸D=16的浇口套。再根据浇口套的小端直径应比喷嘴直径大0.5-1mm的一般原则，选择浇口套小端直径d=3.5mm，再选取锥角a=2,如此浇口套便基本定下尺寸了，只需到后来模架选取后，根据模架的相关部分厚度和其他相关要求，合理的选择出浇口套的总长度即可。由于浇口套按其结构形式

26、，又分为两种：一种为浇口套与定位圈设计成一体式，另一种为二者分别设计选择后再搭配使用。鉴于后者更为常用，因此在此处，选择浇口套与定位圈设计成两个零件的形式。查阅相关书籍，选择定位圈的基本尺寸为外径为D=120mm的型号。定位圈、浇口套的配合示意图如下所示：图3-3 浇口套与定位圈配合示意图主要参数：锥角=2；内表面粗糙度Ra=0.4m;小端直径D=3.5mm；半径R=16mm；材料：T8A；3.4.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽量短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道

27、的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小以减少传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的凝料脱模较困难，所以一般制成梯形流道。该模具采用的是圆形流道，而且各处的截面面积不相等，这种流道有利于脱模。在这里，选取应用较广且易于加工的半圆形流道，单独开在定模一侧。查相应手册，可得材料PS对应的半圆形的分流道的合理取值范围是：3.2-9.5，在这里，取分流道直径为D=8，完全开在定模一侧。架的空间能够装下螺钉还有一些冷却系统，选用模架的大小为180X250,即1825型模架，再结合本制件的

28、成型特点，选取AI型号的模架，即模架由定模座板，定模板，动模板，动模座板，动模支撑板，垫块，动模座板，推板，推板固定板组成。3.7.2 模架具体尺寸的确定具体尺寸的确定，主要是A、B板尺寸和垫块高度的确定。考虑到本制件完全在定模一侧成型，且该制件的上边还需用型芯成型1mm的圆形不透孔，故结合经验，选取A板的厚度为70mm，B板的尺寸为35mm，垫块的高度选择为60mm。借助于计算机相关工具，在这三个数据确定之后，直接调出AI型龙记标准模架，其具体尺寸如下所示：模板公称尺寸： 宽度B0=180， 长度L=250，各个模板厚度：A=70mm、B=35、定模座板20mm、动模座板20mm、动模支撑板

29、30mm、垫块高度60mm、推板厚度 15mm、 推杆固定板 13mm座板尺寸： 宽度为230,长度250mm垫板： 宽度B3=56，厚度C=60；至此，模架的选取工作便已完成。模架的大略图如图3-7所示：图3-7 模架示意图3.8 结构零部件的设计3.8.1 支承板的设计支承板又称动模垫板，是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱处型芯固定板。对支承板的设计要求是，具有较高的平行度和必要的硬度和强度，应结合动模成型部分受力状况进行厚度计算。支承板所选材料为45钢。因为型腔长度l小于支承板跨度L，所以支承板

30、的厚度计算公式为： h （公式 3-12） 式中p=96MPa,L=203,b=52,E=2.1105 MPa,=0.05,B=315h= =73.71所以所选支承板符合要求。3.8.2 垫块的设计用于支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件称为垫块。在该设计中垫块设计成了一个单独的零件，这样比较经济。垫块的材料采用Q235钢。3.8.3 定模座板和动模座板的设计定模座板：使定模固定在注射机的固定工作台面上的模板。动模座板：使动模固定在注射机的移动工作台面上的模板设计模板在注射机上安装时需注意： 模板外形尺寸不受注射机拉杆间距的影响；小型模具一般只在定模座板上设置定位孔，大型模具则在定、动

31、模板上均需设置定位孔，设备的定位孔径与模具的定位圈尺寸需配合良好；定、动模安装孔的位置和孔径与注射机固定板及移动模板的一系列螺纹孔相匹配，以便安装、压紧模具。动、定模板的厚度：动、定模板是分别与注射机的移动工作台面和固定工作台面接触的模板，对钢度与强度要求不高，一般可采用Q235和45钢，该设计中采用Q235钢调质处理硬度为230270HBS。3.8.4 导柱的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。该塑件的精度要求一般所以用导柱导套导向即可。导柱既可以设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定，在本套模具设计中导柱设置在动模一侧。国家标准规定了导柱的两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量大，特别对于大型，精密模具，导柱的直径需要进行强度校核。由于该模具是中小型的模具所以导柱的直径可以根据模架进行选择，不用进行强度校核。而且模具中选用的是带头导柱。（1）形状导柱的前端应做成锥台形或半