注射器蓋畢業(yè)課程設(shè)計說明書

1、太原科技大學(xué)模具設(shè)計與制造2007屆畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 塑料模具設(shè)計（注射器蓋） 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造班 級： 2004級041班姓 名： 指導(dǎo)老師： 2007 年5 月 引 言本說明書為機(jī)械塑料注射模具設(shè)計說明書，是根據(jù)塑料模具手冊，上的設(shè)計過程及相關(guān)工藝編寫的。本說明書的內(nèi)容包括：目錄、畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書、畢業(yè)設(shè)計說明書、畢業(yè)設(shè)計體會、參考文獻(xiàn)等。編寫本說明書時，力求符合設(shè)計步驟，詳細(xì)說明了塑料注射模具設(shè)計方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝、塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計。本說明書在編寫過程中，得到有張蓉老師和相關(guān)同學(xué)的大力支持和熱情幫助，在此謹(jǐn)以致意。由于本人設(shè)計水平有限，在設(shè)

2、計過程中難免有錯誤之處，敬請各位老師批評指正。 設(shè)計者： 鄭龍浩 2007.05畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書一、 題目：注射器蓋 材料：聚丙稀（pp）二、明確設(shè)計任務(wù)，收集有關(guān)資料：1、了解設(shè)計的任務(wù)、內(nèi)容、要求和步驟，制定設(shè)計工作進(jìn)度計劃2、將pro/e零件圖轉(zhuǎn)化為cad平面圖，并標(biāo)好尺寸3、查閱、收集有關(guān)的設(shè)計參考資料4、了解所設(shè)計零件的用途、結(jié)構(gòu)、性能，在整個產(chǎn)品中裝配關(guān)系、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量5、塑膠廠車間的設(shè)備資料6、模具制造技能和設(shè)備條件及可采用的模具標(biāo)準(zhǔn)情況三、工藝性分析分析塑膠件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面，在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，只要分析塑膠件的形狀特點、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求、

3、表面質(zhì)量和材料性能等因素，是否符合模塑工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)塑膠件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟(jì)效益。1、塑膠件的形狀和尺寸：塑膠件的形狀和尺寸不同，對模塑工藝要求也不同。2、塑膠件的尺寸精度和外觀要求：塑膠件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結(jié)構(gòu)型式及制造精度等有關(guān)。3、生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量的大小，直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式，一般大批量生產(chǎn)時，可選用一模多腔來提高生產(chǎn)率；小批量生產(chǎn)時，可采用單型腔模具等進(jìn)行生產(chǎn)來降低模具的制造費用。4、其它方面在對塑膠件進(jìn)行工藝分析時，除了考慮上訴因素外，還應(yīng)分析塑膠件的厚度、塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見的制品缺陷問題對模塑工藝的影

4、響。四、 確定成型方案及模具型式：根據(jù)對塑膠零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。五、 工藝計算和設(shè)計1、注射量計算：涉及到選擇注射機(jī)的規(guī)格型號，一般應(yīng)先進(jìn)行計算。對于形狀復(fù)雜不規(guī)則的制品，可以利用pro/e，的“分析/模塑分析/模塑質(zhì)量屬性”來計算質(zhì)量?；蛘卟捎霉浪愎烙嬎芰系挠昧?，及保證足夠的塑料用量為原則。2、澆注系統(tǒng)設(shè)計計算：這是設(shè)計注射模的第一步，只有完成注系統(tǒng)的設(shè)計后才能估算型腔壓力、注射時間、校核鎖模力，從而進(jìn)一步校核所選擇的注射機(jī)是否符合要求。澆注系統(tǒng)設(shè)計計算包括澆道布置

5、、主流道和分流道斷面尺寸計算、澆注系統(tǒng)壓力降計算和型腔壓力校核。3、成型零件工作尺寸計算：主要有凹模和型芯徑向尺寸高度尺寸，其最大值直接關(guān)系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度則直接影響到制品精度。為計算方便，凡孔類尺寸均及其最小尺寸作為公稱尺寸，凡軸類尺寸均及最大尺寸作為公稱尺寸；進(jìn)行工作尺寸計算時應(yīng)考慮塑料的收縮率和模具壽命等因素。4、模具冷卻與加熱系統(tǒng)計算：冷卻系統(tǒng)計算包括冷卻時間和冷卻參數(shù)計算。冷卻參數(shù)包括冷卻面積、冷卻水空長度和孔數(shù)的計算及冷卻水流動狀態(tài)的校核和冷卻水入口與出口處溫差的校核。模具加熱工藝計算主要是加熱功率計算。5、注射壓力、鎖模力和安裝尺寸校核：模具初步設(shè)計完成后，還需校

6、核所選擇的注射機(jī)注射壓力和鎖模力能否滿足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安裝，行程是否滿足模塑成型及取件要求。六、 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計：1、確定凹模尺寸：先計算凹模厚度，再根據(jù)厚度確定凹模周界尺寸，在確定凹模周界尺寸時要注意：第一，澆注系統(tǒng)的布置，特別是對于一模多腔的塑料模應(yīng)仔細(xì)考慮模腔位置和澆道布置；第二，要考慮凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心與模板的幾何中心應(yīng)重合；第四，凹模外形尺寸盡量按國家標(biāo)準(zhǔn)選取。2、選擇模架并確定其他模具零件的主要參數(shù)；在確定模架結(jié)構(gòu)形式和定模、動模板的尺寸后，可根據(jù)定模、動模板的尺寸，從塑料模國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t12555-1990和gb/t12556-19

7、90中確定模架規(guī)格。待模架規(guī)格確定后即可確定主要塑模零件的規(guī)格參數(shù)。再查閱有關(guān)零件圖表，就可以畫裝配圖了。七、畫裝配圖一般先畫上主視圖，再畫側(cè)視圖和其他視圖。由于注射機(jī)大多為臥式的，故注射模也常按安裝位置畫成臥式，畫主視圖最好從分型面開始向左右兩個方向畫比較方便。1、主視圖：繪制模具工作位置的剖面圖2、側(cè)視圖：一般情況下繪制定模部分視圖3、俯視圖、局部剖視圖等4、列出零件明細(xì)表，注明材質(zhì)和數(shù)量，凡標(biāo)準(zhǔn)件須注明規(guī)格5、技術(shù)要求及說明，包括所選注射機(jī)設(shè)備型號，所選用的標(biāo)準(zhǔn)模架型號，模具閉合高度，模具間隙及其它要求。八、繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖零件圖上應(yīng)注明全部尺寸、公差與配合、行位公差、表面粗糙度、所用

8、材料、熱處理方法及其它要求九、編寫技術(shù)文件1、編寫注射成型工藝卡片：根據(jù)塑料的成型特點，查閱有關(guān)資料，確定合理的注射成型工藝參數(shù)，并作成工藝卡片。2、編寫加工工藝過程卡片：選取兩個重要模具成型零件，確定加工工藝路線，并作成加工工藝過程卡片3、編寫設(shè)計說明書目 錄第 一 部分 產(chǎn)品的說明 第 二 部分 塑件分析 第 三 部分 注射機(jī)的型號和規(guī)格選擇及校核 第 四 部分 型腔的數(shù)目決定及排布 第 五 部分 分型面的選擇 第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 第 七 部分 成型零件的工作尺寸計算及結(jié)構(gòu)形式 第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)置 第 九 部分 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置 第十

9、一部分 模具的動作過程 第十二部分 設(shè)計小結(jié) 第十三部分 參考資料 第 一 部分 產(chǎn)品的說明本產(chǎn)品主要用于醫(yī)藥藥品蓋，它要求質(zhì)量輕、成本低廉、能大規(guī)模的生產(chǎn)、無毒，下列為其圖樣。 第 二 部分 塑件的分析pp于1957年由意大利montecatin公司首先開始工業(yè)化生產(chǎn)，目前已成為發(fā)展速度最快的塑料品種，其產(chǎn)量位居第三。pp學(xué)名聚丙烯，其相對分子質(zhì)量一般為1050萬。分子式為pp的主要特點如下：成白色蠟狀，無毒，透明；有著極低的密度（0.890.92），固質(zhì)量很輕，是大品種塑料中最輕的一種；化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫下溶劑不能溶解pp，且有著優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和耐；耐熱性好，能在130使用；電性能優(yōu)

10、異，耐高頻電絕緣性好，在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性；有著優(yōu)異的力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和硬度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能；pp比pe容易發(fā)生熱、光氧化，耐氣候老化性差，必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑；耐抗沖擊性能較差，尤其是低溫沖擊性差，對缺口十分敏感；pp的結(jié)晶性能導(dǎo)致制品的不透明性。第 三 部分 注射機(jī)的型號和規(guī)格選擇及校核注射模是安裝在注射機(jī)上的，因此在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計出符合要求的模具，同時選定合適的注射機(jī)型號。從模具設(shè)計角度考慮，需要了解注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范。在設(shè)計模具時，最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的有關(guān)“注射機(jī)使用說明書”上標(biāo)明

11、的技術(shù)規(guī)范，。因為即使同一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同，其技術(shù)規(guī)格也略有差異。1、注射機(jī)的選用選用注射機(jī)時，通常是以某塑件（或模具）實際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號，然后依次對該機(jī)型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進(jìn)行校核。以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號；為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應(yīng)該小于某注射機(jī)的公稱注射量，即：式子中，實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（）。 從pp的物理性質(zhì)可得：=0.890.92，取m=100g，故 ，現(xiàn)我們選擇xs-zy-125型號的注射成型機(jī)，此型號表示液壓注射成型機(jī)，其公稱注射量為。2、

12、注射壓力的校核該項工作是效核所選注射機(jī)的公稱壓力p能否滿足塑件所成型時需要的注射壓力p0，其值一般為70150mpa，通常要求p p0。我們這里選70mpa。3、鎖模力的校核鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：f鎖 f脹 = a 分 p型f鎖注射機(jī)的額定鎖模力（n）； p分模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（mpa）；一般為注射壓力的0.30.65倍，通常取2040mpa。我們這里選p型=30mpa。a分塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（mm2） f鎖 f脹 = a 分 p

13、型= 8020030=4.8105（n）4、開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用h表示，它必須小于注射機(jī)移動模板的最大行程s。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開模行程可按以下兩種情況進(jìn)行校核：一種是開模行程與模具厚度無關(guān)；二種是開模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)，且是單分型面注射模具。1、當(dāng)開模行程與模具厚度無關(guān)時這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓-機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī)，其模板行程是由連桿機(jī)構(gòu)的做大沖程決定的，而與模厚度是無關(guān)的。此情況又兩種類型： 對單分型面注射模，所需開模行程h為：s h = h1 + h2 + （510） mm式中

14、，h1塑件推出距離（也可以作為凸模高度） （mm）； h2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度 （mm）； s 注射機(jī)移動板最大行程 （mm）； h 所需要開模行程 （mm）。而我們這里通過資料可得出（結(jié)構(gòu)見圖六）： h = 16 + 57 + 8 = 81 （mm）。 對雙分型面注射模，所需開模行程為：s機(jī) h = h1 + h2 + a +（510） mm式中，a中間板與定模的分開距離 （mm）。2、推出機(jī)構(gòu)的校核各種型號注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同，設(shè)計模具時，推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng)，具體可查資料。第 四 部分分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具

15、根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向傾斜。1、分型面的形式：分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。2、分型面的選擇原則：a）、便于塑件脫模：、 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi) 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位；b）、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞c）、盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d）、有利于排氣 e）、盡量使模具加工方便3、我們這里選擇水平分型面 （如圖一：）圖

16、一第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布1、型腔數(shù)目的確定：為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種：a）、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目； b）、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； c）、根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目； d）、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。我們這里選用a），其計算過程如下：我們設(shè)型腔數(shù)目為n，制品總件數(shù)為n，每一個型腔所需的模具費用為c1，與型腔無關(guān)的模具費用為c，每小時注射制品成型的加工費用為y（元h），成型周期為t（min），則：模具費用為（元），注塑成型費用為（元），總成型加工費用為，即為使總的成型

17、加工費用最少，即令，則有 ： 所以n。對于高精度制品，由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻，故通常推薦型腔數(shù)目不超過個，我們因為塑件精度要求不高取n4。2、多型腔的排列：多型腔在模板上排列形式通常有圓形、h形、直線形及復(fù)合形等，在設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾點：盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計1、澆注系統(tǒng)的組成所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清

18、晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。我們在這里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如圖二所示： 圖 二 1主流道 2主流道襯套 3定位圈 4分流道5澆口 6型腔 7冷料穴 8中間板9定模板（或定模座板）2、澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計a、主流道設(shè)計：主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其主要設(shè)計點為： 主流道圓錐角=2o6o，對流動性差的塑件可取3 o6o，內(nèi)壁粗糙度為ra0.63m。主流道大端呈圓角，半徑r=13mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。在模具結(jié)構(gòu)

19、允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響熔體的順利充型。對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用h7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用t8、t10制造，熱處理強(qiáng)度為5256hrc。b、冷料穴的設(shè)計冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。冷料穴的形式有三種：一種是與推桿匹配的

20、冷料穴；二種是與拉料桿匹配的冷料穴；三種是無拉料桿的冷料穴。我們這里選用與推出桿匹配的倒錐形冷料穴，其結(jié)構(gòu)如圖三： 圖 三1 定位圈 2 冷料穴 3 推 桿 4 動模板c、分流道的設(shè)計分流道就是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)計分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點澆口時也要設(shè)置分流道。 分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、u形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，我們這里就選用圓形分流道，如圖四。因為圓形截面 圖 四分流道的效率是分流道中效率最高的，固選它。分流道的尺寸：因為各種塑料的流動性有差異，所以可

21、以根據(jù)塑料 的品種來粗略地估計分流道的直徑，常用塑料的分流道直徑推薦值如下表一。 但對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑料，可用此經(jīng)驗公式確定其流道直徑：d=0.2654式中 ， m流經(jīng)分流道的塑料量（g）；l分流道長度（mm）；d分流道直徑（mm）。對于黏度較大的塑料，可按上式算得的 d值再乘以1.21.25的系數(shù)。我們這里取m=100g，l=50mm。固分流道尺寸為1.2d，即d=1.2d=1.20.265=10（ mm）。所以s= 1.22=78.5（mm2） 分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的

22、布置方法。分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。d、澆口的設(shè)計：澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。 圖 五澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的3%9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.52mm，表面粗糙度ra不低于0.4m。澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。而我們這里選用的是點澆口。簡圖如圖五澆口的截面一般只取分流道截面積的39，澆口的長度約為0.5mm2mm，現(xiàn)在可算出我們需要的澆口面積s=5s=3.9。 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題，所以我們在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點：澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。對于帶細(xì)長型芯的模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯受沖擊變形。澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的