塑料圓蓋注射模設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、宜春學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書論文題目： 塑料圓蓋注射模設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 年 級(jí)： 08級(jí) 姓 名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： （2012 年 6月）宜春學(xué)院教務(wù)處制塑料圓蓋注射模具設(shè)計(jì) 摘要：本課題主要是針對(duì)塑料圓蓋的注塑模具設(shè)計(jì),該圓蓋材料為聚甲醛（pom），是工業(yè)生產(chǎn)中常見的材料。對(duì)塑料制件進(jìn)行工藝的分析和比較可以設(shè)計(jì)出一副注塑模。本課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性和模具的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型零件的結(jié)構(gòu)、推出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇和相關(guān)參數(shù)的校核都有比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡單的編制了模具的加工工藝。通過設(shè)計(jì)全過程表明該模具能

2、夠滿足本塑件所要求的加工工藝。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料圓蓋的注塑模具設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)該塑料圓蓋產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化從而提高產(chǎn)量。針對(duì)塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是側(cè)澆口的單分型面注射模。 關(guān)鍵詞:注射模、塑料圓蓋、聚甲醛。abstract: the main topic is the design of injection molds for plastic dome, the circular cover material for polyoxymethylene (pom), common materials in industrial production. process an

3、alysis and comparison, we can design an injection mold plastic parts. this topic from the process of product mix and mold the structure of the starting system of the casting mold, molding parts of the structure, the introduction of the system, cooling system, the choice of injection molding machines

4、 and related parameters assesssment have more detailed design, while and the preparation process of the mold. that the mold can meet the requirements in this plastic parts processing through the entire design process. the main task of the design of injection mold design, plastic dome is the design o

5、f an injection mold to produce the plastic dome products, in order to achieve automation to increase production. for the specific structure of the plastic parts, mold side of the gate, a single injection mold parting surface.keywords: injection mold, plastic dome，pom.目錄1.塑件成型工藝分析11.1塑件的原材料分析11.2pom的

6、性能分析11.3注塑模工藝條件:11.4塑件尺寸精度分析21.5塑件表面質(zhì)量分析21.6其他要求22.模具結(jié)構(gòu)形式的擬定22.1確定模具分型面位置22.2 確定模具型腔數(shù)量及其排列方式22.3注塑機(jī)型號(hào)的選定33.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)43.1主流道的設(shè)計(jì)43.2分流道的設(shè)計(jì)53.3澆口的設(shè)計(jì)63.4冷料穴的設(shè)計(jì)73.5主流道剪切速率的校核74.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算74.1型腔的設(shè)計(jì)74.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.3成型零件的工作尺寸計(jì)算85.模架的選定96.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)96.1推出方式的確定96.2 脫模力的計(jì)算106.3推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的壓應(yīng)力的校核107.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)108.導(dǎo)向與定

7、位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)118.1導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的功能118.2設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)119.工作原理1110.小結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄14致謝151.塑件成型工藝分析 產(chǎn)品如圖1-1所示 圖1-1 塑料圓蓋 1.1塑件的原材料分析塑件的材料為聚甲醛（簡稱pom）,為熱塑性材料，采用注射成型。1.2pom的性能分析pom即聚甲醛，也叫賽鋼。它是以甲醛等為原料聚合所得。具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能和耐摩擦性能。聚甲醛是一種沒有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，故其具有優(yōu)異的綜合性能。1物理性質(zhì)。聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40- 100c溫度范圍內(nèi)長期使用。其

8、比重為1.42，熔點(diǎn)為 175c ，抗壓強(qiáng)度為 70mpa ，伸長率（屈服）為15%。屈服抗拉強(qiáng)為63 mpa，屈服拉應(yīng)變?yōu)?0，極限拉應(yīng)變?yōu)?1 ，沖擊強(qiáng)度（無缺口） 108kj/m2，（帶缺口）7.6kj/m2。2.化學(xué)性質(zhì)。按分子鏈結(jié)構(gòu)不同，聚甲醛可分為均聚甲醛和共聚甲醛，前者密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)都高，但是熱穩(wěn)定性差，對(duì)酸堿的穩(wěn)定性略低；后者密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解。3. 機(jī)械性能。聚甲醛有很高的硬度和鋼性，并且有優(yōu)良的耐磨性自潤滑性，而疲勞性，是其它工程塑料不能相比的。pom具有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾何穩(wěn)定性，特別適合于制作齒輪和軸承。另外由于它還具有耐高溫特性，

9、故還可以用于管道器件（管道閥門、泵殼體），草坪設(shè)備等。 1.3注塑模工藝條件:干燥處理：如果材料儲(chǔ)存在干燥環(huán)境中，通常不需要干燥處理。熔化溫度：均聚物材料為190230；共聚物材料為190210。模具溫度：80105。為了減小成型后收縮率可選用高一些的模具溫度。注射壓力：70120mpa。注射速度：中等或偏高的注射速度。流道和澆口：可以使用任何類型的澆口。如果使用隧道形澆口，則最好使用較短的類型。對(duì)于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對(duì)于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。1.4塑件尺寸精度分析 塑件尺寸精度無特殊要求，其尺寸均為自由尺寸，按mt6查取公差得其主要尺寸及公差標(biāo)注為（單

10、位均為mm）：該塑件的外形尺寸：。該塑件的內(nèi)形尺寸：。1.5塑件表面質(zhì)量分析該塑件要求外表美觀并且色澤鮮艷，其外表面沒有斑點(diǎn)和熔接痕，表面粗糙度ra可取。而該塑件的內(nèi)部沒有較高的粗糙度要求。1.6其他要求塑件應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，自潤滑性能良好等。2.模具結(jié)構(gòu)形式的擬定2.1確定模具分型面位置 注射模有一個(gè)分型面或有幾個(gè)分型面，分型面的形狀應(yīng)盡可能簡單，這樣方便于模具的制造以及塑件的脫模。分型面應(yīng)選擇在端蓋面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，結(jié)合本設(shè)計(jì)可選分型面的形狀設(shè)計(jì)如圖2-1所示圖2-1 分型面2.2 確定模具型腔數(shù)量及其排列方式該塑件采用一模兩件成型，其型腔布置對(duì)稱，生產(chǎn)效

11、率高，能夠滿足大批量生產(chǎn)的需要且有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。本次設(shè)計(jì)其型腔布置和排列方式如圖2-2所示。圖2-2 型腔的布置2.3注塑機(jī)型號(hào)的選定(1)注射量的計(jì)算，通過三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得塑件的體積為：v塑 =。 塑件的質(zhì)量為：。（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的估算(3)選擇注射機(jī) 根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 ，故有，查表可選用注射機(jī)型號(hào)為海天htf58x-a型號(hào)的注塑機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表21 表21螺孔直徑（mm）26頂出行程（mm）70公稱注射量（cm）66頂出力（kn）22射出量（g）60最大泵壓力（mpa）17.5射出速度（mm/s）114.5馬達(dá)輸出功率（

12、kw）11塑化能力（g/s）7加熱器輸出功率（kw）5.15射出壓力（mpa）245貯料器容量（kg）25螺旋回轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）255料筒體積（l）180鎖模力（kn）800最大模具厚度（mm）320鎖模行程（mm）270最小模具厚度（mm）120法蘭直徑（mm）100爐嘴型號(hào)（mm）2-sr10拉桿間距（mm）310310合模行程（mm）70（4）注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核1）注射壓力的校核 查表可知pom所需的注射壓力為120-150 mpa，這里取120該注射機(jī)公稱注射壓力,注射壓力安全系數(shù)，取，則有：,故注射機(jī)壓力合格。mpa，2）鎖模力校核1.塑件在分型面上的投影面積為.2.澆注系統(tǒng)在分

13、型面上的投影面積為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積的數(shù)值應(yīng)按多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析確定，是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍，這里取3.塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為4.模具型腔的脹型壓力為,是型腔的平均計(jì)算壓力值，通常取注射壓力的20%-40%，大致范圍為4998 mpa，這里取70 mpa。查表可得注射機(jī)的公稱鎖模力，鎖模力安全系數(shù)為，本設(shè)計(jì)取1.2，則有：，注射機(jī)鎖模力合格。對(duì)于其它安裝尺寸需等到模架選好之后再進(jìn)行校核。3.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注射成形周期（如外觀、物理性能、尺寸精度等）皆有直接影響。本設(shè)計(jì)中模具的澆注系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-

14、1 澆注系統(tǒng)3.1主流道的設(shè)計(jì)（1）主流道尺寸1）主流道的長度：應(yīng)盡量小于60mm,這里取32mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。2）主流道的小端直徑：=注射機(jī)噴嘴尺寸3）主流道的大端尺寸：，式中。4）主流道的球面半徑：注射機(jī)噴嘴球頭半徑。5）球面的配合高度：h=3mm。（2）主流道的凝料體積（3）主流道的當(dāng)量半徑。綜上得主流道澆口套的形式如圖3-2所示。 圖3-2 主流道3.2分流道的設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)分流道應(yīng)盡量減少流道內(nèi)的壓力損失和避免熔體溫度降同時(shí)還要減少分流道的容積以及使壓力平衡，因此采用平衡式分流道（2）分流道的長度：兩型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，應(yīng)選小一些，單邊分流道長度取9.32mm,其布置如圖3-3所

15、示。 （3）分流道的當(dāng)量直徑 因?yàn)樗芗馁|(zhì)量小于200g，所以有：（4）分流道的橫截面積形狀為u形，其優(yōu)點(diǎn)為加工容易，又比圓形和正方形橫截面流道容易脫模，所以應(yīng)用較廣。 圖3-3 分流道的布置（5）凝料體積1）分流道的長度為：。2利用電子圖版查詢可得分流道的橫截面積。3）凝料的體積。（6）校驗(yàn)剪切速率1）注射時(shí)間查表可得t=1s,2)分流道體積流量。3）剪切速率。該分流道的剪切速率處于主流道和分流道的最佳剪切速率之間，因此該分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。（7）分流道的表面粗糙度取ra1.6um,脫模斜度取。3.3澆口的設(shè)計(jì)本模具采用側(cè)澆口。其截面結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，便于試模后修正且開設(shè)在分型面上

16、，從型腔的邊緣進(jìn)料。1）計(jì)算側(cè)澆口深度。查表可計(jì)算側(cè)澆口的深度h，其值為：,其中t為塑件的壁厚，這里t=2mm，n為塑料的成型系數(shù)，對(duì)pom而言，其成型系數(shù)n=0.8。查表可知推薦的pom測澆口的厚度為0.50.7mm，故此處澆口的深度為0.6mm。2）計(jì)算測澆口寬度。查表可計(jì)算測澆口的寬度b得：。式中，n是塑料成型系數(shù)，對(duì)于pom其n=0.8;a是凹模的內(nèi)表面積（約等于塑件的外表面積，有三維建模分析可得a=657.48）3)計(jì)算測澆口的長度。查表可得測澆口的長度一般選用0.50.75mm，這里選。3.4冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。冷料穴的作用就是存放料流前風(fēng)的“冷料”，防

17、止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫；并且，在開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸應(yīng)該略大于主流道大端直徑，長度約等于主流道的大端直徑。3.5主流道剪切速率的校核由上所得的塑件體積主流道體積分流道體積（澆口體積太小可以忽略不計(jì)）以及主流道當(dāng)量半徑可校核主流道熔體的剪切速率。（1）計(jì)算主流道的體積流量。（2）主流道的剪切速率的校核。主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳速率之間，所以澆口的剪切速率校核合格。4.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算成型零件指構(gòu)成模具型腔的零件,通常有凹模、凸模和各種成型桿以及成型環(huán)。.4.1型腔的設(shè)計(jì)型腔也叫凹模，它是使塑件外輪廓成型的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)

18、構(gòu)形式：整體式、組合式。組合式型腔包括整體嵌入式型腔、拼塊組合式型腔、局部鑲嵌式型腔。其中組合式型腔由許多拼塊鑲制而成。4.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零件指構(gòu)成模具型腔的零件,通常有凹模、凸模和各種成型桿以及成型環(huán)。.型芯又稱凸模，型芯的作用是將壓機(jī)的壓力傳遞到塑件上，并壓制塑件的內(nèi)表面及端面。型芯由兩部分組成：上端與配合環(huán)部分配合，防止熔料溢出且起導(dǎo)向作用部。型芯結(jié)構(gòu)有整體及組合式等形式。當(dāng)塑件形狀較簡單、型芯高度不大，便于加工及熱處理變形較小的情況下，則型芯采用整體結(jié)構(gòu)，反之采用組合式結(jié)構(gòu)。綜上所述，再根據(jù)其實(shí)際需要，設(shè)計(jì)的凹模結(jié)構(gòu)形式為整體嵌入式凹模，凸模結(jié)構(gòu)形式為組合式。成型零件圖如圖41所

19、示。 圖4-1 成型零件圖4.3成型零件的工作尺寸計(jì)算成型零件工作尺寸計(jì)算結(jié)果如下表4-1所示。表4-1已知條件：塑件的平均收縮率為。模具的制造公差取。類別零件號(hào)模具零件制件尺寸計(jì)算公式工作尺寸型腔的計(jì)算型腔板大端型腔型芯的計(jì)算 大型芯小型芯 5.模架的選定根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模鑲嵌所占的面積尺寸，同時(shí)考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置等確定該模架（lkm）為兩板式標(biāo)準(zhǔn)模架，其規(guī)格為a50 b60。其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。其中1234567891011分別是上固定板a板b板模腳面針版底針板下固定板上模仁下模仁上模仁鑲嵌下模仁鑲嵌。 圖5-1 模架 6.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1推出方式的確

20、定推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則應(yīng)為：1）應(yīng)該設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)。2）保證塑件在推出過程中不發(fā)生變形與破壞。3）保證良好的塑件外觀。4）結(jié)構(gòu)可靠。根據(jù)以上幾點(diǎn)可以確定脫模方式為推桿脫模機(jī)構(gòu)。其三維和二維分布圖分別如圖6-16-2所示。 圖6-1推桿脫模機(jī)構(gòu) 圖6-2 頂針2d分布圖6.2 脫模力的計(jì)算該塑件的壁厚t=3mm，內(nèi)孔半徑r=7mm,故塑件內(nèi)孔半徑與壁厚之比，此時(shí)塑件稱為薄壁塑件。所以脫模力為其中各項(xiàng)系數(shù)值均為查表可得。6.3推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的壓應(yīng)力的校核（1）推出面積。（2）推出應(yīng)力 7.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) pom材料的成型溫度和模具溫度分別為。故模具采用熱水對(duì)模具進(jìn)行冷卻即可。其冷卻系統(tǒng)圖如圖7

21、-1所示。圖7-1 冷卻系統(tǒng)8.導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)8.1導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的功能注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。8.2設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。2.導(dǎo)柱直徑與復(fù)位桿尺寸相當(dāng)。3、導(dǎo)柱的長度應(yīng)高出凸模端面68mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。4、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨讀和強(qiáng)度。5、為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。6、導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配

22、方式。7、除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。8、導(dǎo)柱的直徑尺寸應(yīng)根據(jù)模具外形尺寸而定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。9.工作原理注塑機(jī)的工作原理：將顆粒狀或粉末狀塑料通過注射機(jī)料斗輸送到加熱料筒中，然后將其加熱成熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）。接著借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的的塑料在壓力下注入到閉合型腔中，經(jīng)過一定的保壓、冷卻、固化定型后再開模取得塑件制品。 注塑成型是一個(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模保壓、冷卻開模取件。取出塑件后再次合模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。本設(shè)計(jì)的注塑模具結(jié)構(gòu)如圖91所示。 圖91 模具

23、結(jié)構(gòu)圖10.小結(jié)經(jīng)過本次塑料圓蓋的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì)這門課程有了更加深一層的學(xué)習(xí)，對(duì)塑料材料有了進(jìn)一步的了解，懂得了塑料模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，知道如何設(shè)計(jì)一個(gè)塑料模具，其過程包括1.注射前的準(zhǔn)備即原材料的預(yù)處理、著色，嵌件的預(yù)熱以及脫模劑的選用等。2.注塑過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個(gè)步驟。在此之前需要對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)包括塑件的成型工藝性分析、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算、模架的確定、排氣槽的設(shè)計(jì)、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)讓我更加熟練了一些模具設(shè)計(jì)的二維和三維軟件。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)

24、驗(yàn)公式有不一致的地方，不同公式的計(jì)算結(jié)果有的相差很大，特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計(jì)算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計(jì)有的地方是不合理的，比如說壁厚，雖然有經(jīng)驗(yàn)可循，但從實(shí)際中看顯然本設(shè)計(jì)的塑件壁厚過大；還有就是推管處的設(shè)計(jì)不合理，按該塑件加工，則標(biāo)準(zhǔn)推管需要再加工；從這里可以知道，注塑件的設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)關(guān)系密切，好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。還有就是此次設(shè)計(jì)讓我鍛煉了網(wǎng)上或圖書館搜集資料和信息的能力?？傊?，本次設(shè)計(jì)我覺得受益匪淺。參考文獻(xiàn)1.葉久新 ，王群主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.112.章飛主編.型腔模具設(shè)計(jì)與制造m.化學(xué)工業(yè)出版社.2003.13.田光輝，林紅旗主編.模具設(shè)計(jì)與制造m. 北京：北京