塑料端蓋注塑模的設(shè)計

1、西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文1塑料端蓋注塑模的設(shè)計【摘要】模具工業(yè)被稱為工業(yè)之母，作為模具中重要分支的注塑模具，已成為當今生產(chǎn)中重要的工藝裝備。塑料模具設(shè)計與制造技術(shù)，特別是設(shè)計與制造大型、精密、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。塑料端蓋作為日常生活生產(chǎn)中最常用的塑件，本次設(shè)計是塑料端蓋的注塑模設(shè)計，所用塑料為聚苯乙烯。關(guān)鍵詞：塑料 注塑模具 塑料端蓋Abstract:Abstract: Die & Mold Industry is known as the mother of industry as an important branch of mol

2、d injection mold, has become an important production process equipment. Plastic mold design and manufacturing technologies, especially the design and manufacture of large-scale, precision, long-life mold technology, has become the measure of a countrys important indicator of the level of machinery m

3、anufacturing. Plastic cover of the most commonly used as a daily production of plastic parts, this design is the plastic cover of the injection mold design, the plastic is polystyrene.KeyKey words:words: Plastic Injection mold Plastic cover西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文2目目 錄錄1.1.塑件（塑料端蓋）成型工藝分析塑件（塑料端蓋）成型工藝分析.411

4、塑件 .41.2 塑件名稱 .41.3 生產(chǎn)綱領(lǐng) .41.4 塑件的成型工藝分析 .42 2 擬定模具結(jié)構(gòu)擬定模具結(jié)構(gòu).42.1 分型面的確定 .42.2 確定型腔的數(shù)量及排列方式 .43 3 注射機型號的確定注射機型號的確定.53.1 所需注射量的計算 .53.1.1 塑件質(zhì)量、體積的計算.53.1.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算.53.1.3 該塑件一次注射所需塑料 HIPS.53.1.4 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計算.53.2 選擇注射機 .63.3 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 .63.3.1 由注射機料筒塑化速率校核模具型腔數(shù)量 n.63.3.2 注射壓力的校核.63.

5、3.3 鎖模力校核.64 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計.64.14.1 主流道的設(shè)計主流道的設(shè)計.74.1.1 主流道尺寸.74.1.2 主流道襯套形式.74.1.3 主流道襯套的固定.84.1.4 主流道凝料體積.84.2 分流道的設(shè)計 .84.2.1 分流道的布置形式.84.2.2 分流道長度.84.2.3 分流道形狀、截面尺寸.94.2.4 分流道凝料體積.94.2.5 分流道剪切速率校核.94.2.6 分流道表面粗糙度.94.3 澆口的設(shè)計 .94.3.1 側(cè)澆口尺寸的計算.104.3.2 澆口剪切速率校核.104.4 冷料穴設(shè)計 .104.4.1 主流道冷料穴.104.4.2 分流道

6、冷料穴.10西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文35 5 成型零件的設(shè)計成型零件的設(shè)計.105.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .105.1.1 凹模（型腔）.105.1.2 型芯.115.2 成型零件鋼材的選用 .115.3 成型零件工作尺寸計算 .115.3.1 型腔徑向尺寸計算.125.3.2 型芯的徑向尺寸.125.3.3 型腔的深度尺寸計算.125.3.4 型芯高度尺寸計算.125.3.5 中心距尺寸計算.126 6 模架的確定模架的確定.126.1 A 板尺寸.136.2 B 板尺寸.136.3 墊塊厚度 .137 7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計排氣系統(tǒng)的設(shè)計.148 8 合模導向機構(gòu)的設(shè)計合模導向機構(gòu)

7、的設(shè)計.149 9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計脫模推出機構(gòu)的設(shè)計.141010 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計.1410.1 冷卻水的體積流量 .1410.2 冷卻管道直徑 .141O.3 冷卻水在管道內(nèi)的流速 .1410.4 冷卻管道與冷卻水之間的傳熱系數(shù) .1510.5 冷卻管道的總傳熱面積 .1510.6 模具上應開冷卻水孔數(shù) .15結(jié)結(jié) 束束 語語.16謝謝 辭辭.17文 獻.18西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文41.1.塑件（塑料端蓋）成型工藝分析塑件（塑料端蓋）成型工藝分析1 11 1 塑件塑件如圖1 所示 圖11.21.2 塑件名稱塑件名稱高沖擊強度聚苯乙烯（HIPS）1.31.

8、3 生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)大批量生產(chǎn)1.41.4 塑件的成型工藝分析塑件的成型工藝分析該塑件約為 3mm，壁厚均勻，不允許有裂紋和變形缺陷，其脫模斜度，未注圓角 R1R2。1302 2 擬定模具結(jié)構(gòu)擬定模具結(jié)構(gòu)2.12.1 分型面的確定分型面的確定根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式分型面選在塑料端蓋的底面2.22.2 確定型腔的數(shù)量及排列方式確定型腔的數(shù)量及排列方式(1)該塑件粗糙度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的形式，初步確定為一模四腔的模具形式。(2)型腔排列方式的確定該塑件有一個通孔和四個均布的小孔，制件體積小，考慮到制件的精度及表面質(zhì)量，應將小孔的成型放在凹模中與凹模板直接加工。對通孔應選擇小型芯

9、鑲在大型芯中以保證孔的位置精度。由于塑件屬于薄壁件，且頂部有孔，故使用推件板同時推件。西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文5型腔排列方式采用平衡式布置，可實現(xiàn)各型腔的均勻進料和達到同時充滿型腔的目的。其排列形式如圖2 所示2.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面分析可知，本模具采用一模四腔，雙列直排，推件板與推管同時推件，流道采用平衡式，澆口采用潛伏式或側(cè)澆口，定模不需要設(shè)置分型面，動模部分需要一塊型芯固定板和支撐板，因此基本上可以確定具結(jié)構(gòu)形式為 圖2A 型帶推件板的單分型面注射模。3 3 注射機型號的確定注射機型號的確定3.13.1 所需注射量的計算所需注射量的計算3.1.13.1.1 塑件質(zhì)量、體

10、積的計算塑件質(zhì)量、體積的計算根據(jù)塑件圖樣建立塑件模型并對此模型分析得：塑件體積 31cm71. 2V塑件質(zhì)量 g85. 271. 205. 111Vm(查表常用熱塑性塑料的主要技術(shù)指標知=1.05）3g/cm3.1.23.1.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算可按塑件體積的 0.6 倍計算，由于該模具采用一模四腔，所以澆注系統(tǒng)凝料的體積為：312cm50. 66 . 071. 246 . 04 VV3.1.33.1.3 該塑件一次注射所需塑料該塑件一次注射所需塑料 HIPSHIPS體積 3210cm34.1750. 671. 244VVV質(zhì)量 g21.1834.1705.

11、 1000Vm3.1.43.1.4 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計算塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計之前是個未1A知量，根據(jù)多型腔模具的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上投影面積的2A1A0.20.5 倍，因此可用來進行估算，所以135. 0nA2111mm37.2384435. 135. 0nAnAnAA式中2221mm63.441575785. 04dA西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文6715.33KN715331N3037.23844型ApFm式中型腔壓力取 30Mpa（因是薄壁塑件,壓力損失大，取大些

12、）型p3.2 選擇注射機根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，可選用 SZ250/1500 型臥式注射機，見表注射機主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/3cm255鎖模力/KN1500螺桿直徑/mm45拉桿內(nèi)間距/mm415415注射壓力/Mpa178移模行程/mm430注射速率/(g/s)165最小模厚/mm150塑化能力/(g/s)35定位孔直徑/mm125螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)10390噴嘴直徑/mm4噴嘴球半徑/mm15鎖模方式/mm雙曲肘3.3 注射機有關(guān)參數(shù)的校核3.3.13.3.1 由注射機料筒塑化速率校核模具型腔數(shù)量由注射機料筒塑化速率校核模具型腔數(shù)量 n n45 .28785.

13、285. 246 . 03600303600358 . 0360012mmKMtn型腔數(shù)量校核合格。式中，K注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8； M注射機的額定塑化量（14g/s） ； t成型周期，取 30s3.3.23.3.2 注射壓力的校核注射壓力的校核，注射壓力校核合格。Mpa1691303 . 10pkpe式中 注射壓力安全系數(shù)，一般取=1.251.4；kk 塑料所需的注射壓力，取 130Mpa0p3.3.33.3.3 鎖模力校核鎖模力校核，而Mpa1691303 . 1型KApF1500KNF 鎖模力校核合格式中，K鎖模力安全系數(shù)，一般取 1.11.2，在此取 1.2其他安裝

14、尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可以進行。4 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文74.14.1 主流道的設(shè)計主流道的設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴噴出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。4.1.14.1.1 主流道尺寸主流道尺寸(1)主流道小端直徑 d=注射機噴嘴直徑+（0.51)=4+(0.51)，取d=4.5mm；(2)主流道球面半徑 SR=注射機噴嘴球頭半徑+（12)=15+(12)，取SR=16mm；(3

15、)球面配合高度 h=3mm5mm，取 h=4mm；(4)主流道長度 由標準模架結(jié)合該模具結(jié)構(gòu)，取 L=65mm；(5)主流道大端直徑 cm5 . 7221(89. 7tanDdD），取為，取為半錐角。(6)澆口套總長 mmL7014402504.1.24.1.2 主流道襯套形式主流道襯套形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴。因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，此處采用碳素工具鋼 T10A，熱處理硬度為 5055HRC。如圖所3 所示西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文8圖3 圖4由于該模具主流道較

16、長，定位圈和襯套設(shè)計成分體式較宜，其定位圈尺寸如圖5 所示 4.1.34.1.3 主流道襯套的固定主流道襯套的固定主流道襯套的固定形式如圖4 所示 圖5 4.1.44.1.4 主流道凝料體積主流道凝料體積32222cm41.10)5 . 35 . 35 . 75 . 7(127014. 3)(12dDdDhq主(1) 主流道剪切速率校核由經(jīng)驗公式得1313105105341.10533 . 3ssRqnv式中3cm93.2271. 2467. 141.10塑件分主qqqqvcm275. 0232cARn4.24.2 分流道的設(shè)計分流道的設(shè)計4.2.14.2.1 分流道的布置形式分流道的布置形式

17、分流道應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔，因此采用平西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文9衡式分流道，如圖6 所示4.2.24.2.2 分流道長度分流道長度第一級分流道長度 mmL151第二級分流道長度 圖6mmL3124.2.34.2.3 分流道形狀、截面尺寸分流道形狀、截面尺寸為了便于機械加工及凝料脫模，本設(shè)計得分流道設(shè)置在分型面上動模一側(cè)，截面尺寸采用加工工藝性比較好的梯形截面。梯形截面對塑料熔體及流動阻力均不大，一般采用下面經(jīng)驗公式確定截面尺寸，即mmLmB6 . 115485. 22654. 0265. 044取 B=4mm，取 H=

18、3mm。mmBH67. 243232分流道的截面尺寸如圖所示1L 圖7從理論上講分流道比小 10%，但為了刀具統(tǒng)一和加工方便，在分型面2L1L上的分流道采用一樣的截面。4.2.44.2.4 分流道凝料體積分流道凝料體積分流道長度 mm1542)22615(L分流道截面面積 2mm5 .103334A凝料體積 221.671cmmm16715 .10154分q4.2.54.2.5 分流道剪切速率校核分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗公式在之間，剪切速率校核合格。1331004. 13 . 3sRqn32105105式中 31cm42. 5171. 2212vtvq其中 t注射時間，取 1s； A梯形面積

19、（0.105）3cmC梯形周長（1.3cm）西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文104.2.64.2.6 分流道表面粗糙度分流道表面粗糙度分流道表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.8um1.6um 即可，在此取1.6um。4.34.3 澆口的設(shè)計澆口的設(shè)計根據(jù)外部特征，外觀表面質(zhì)量要求比較高，應看不到明顯澆口痕跡，因此采用側(cè)澆口。在開模時澆口自行剪斷，幾乎看不到澆口的痕跡。4.3.14.3.1 側(cè)澆口尺寸的計算側(cè)澆口尺寸的計算經(jīng)驗公式 mmnth4 . 2 2.6mm30Anw式中,h側(cè)澆口深度（mm） ；w澆口寬度（mm） ；A塑件外表面面積（約為 10382） ；2mmt塑件厚度（平

20、均厚度約為 3mm） ；n塑料系數(shù)，查的 n=0.84.3.24.3.2 澆口剪切速率校核澆口剪切速率校核1 -4221s1009. 124. 026. 071. 266whV為，剪切速率校核合格。-154s10104.44.4 冷料穴設(shè)計冷料穴設(shè)計4.4.14.4.1 主流道冷料穴主流道冷料穴如圖8 所示，采用球頭型拉桿，該拉料桿固定在動模固定板上，開模時利用凝料對球頭的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中脫出。4.4.24.4.2 分流道冷料穴分流道冷料穴在分流道端部加長 5mm 做分流道冷料穴。 圖85 5 成型零件的設(shè)計成型零件的設(shè)計模具中確定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件。 5.1

21、5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文115.1.15.1.1 凹模（型腔）凹模（型腔）在成型此塑料端蓋的模具設(shè)計中，凹模采用整體式，以便塑件尺寸精度高，外形美觀，且這種形式適用于此類中小型塑件成型。由于塑件端蓋頂部存在 4-4 均布，因此此孔的成型應在凹模中設(shè)計凸模，其凹模形狀如圖9 所示.圖95.1.25.1.2 型芯型芯凸模設(shè)計為局部嵌入式，且成型中心通孔小型芯需單獨設(shè)計，如圖10 所示。西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文12圖105.2 成型零件鋼材的選用塑料端蓋屬于大批量生產(chǎn)，成型零件所選用的鋼材耐磨性應良好，凹模設(shè)計為整體式，應選用硬度較高的

22、 Cr12MoV，淬火硬度為 5862HRC，以保證較高的使用壽命。凹模成型時有料流沖刷，但沒有脫模時塑件摩擦，因此采用 45 鋼調(diào)質(zhì)即可。5.35.3 成型零件工作尺寸計算成型零件工作尺寸計算塑件尺寸公差按 6 級精度選取5.3.15.3.1 型腔徑向尺寸計算型腔徑向尺寸計算03. 00011985.771zxLssLm式中，S塑件平均收縮率 S= ；045. 0206. 003. 0 塑件外徑尺寸（取 71） ；1Ls x修正系數(shù)（取 0.75） ； 塑件公差值（查公差表取 0.52） ； 制造公差（取/5）;z 式中取為03. 00022805.731zxLssLm2Ls71； 式中取為

23、 16；03. 0003333.161zxLssLm3Ls5.3.25.3.2 型芯的徑向尺寸型芯的徑向尺寸 式中取為 65；003. 0011315.681zxlsslm2ls 式中取為003. 003384.101zxlsslm3ls10；5.3.35.3.3 型腔的深度尺寸計算型腔的深度尺寸計算 式中取為 20；03. 0001151.201zxHssHm1Hs 式中取為 25；03. 00022735.251zxHssHm2Hs西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文135.3.45.3.4 型芯高度尺寸計算型芯高度尺寸計算 式中取為 20；003. 001129.211zxhsshm11h

24、s 式中取為 25；003. 0022515.261zxhsshm2hs 式中取為 30；003. 003374.311zxhsshm3hs5.3.55.3.5 中心距尺寸計算中心距尺寸計算 式中取為 50。015. 025.52212zszCsCmsC6 6 模架的確定模架的確定根據(jù)型腔布局可看出，型腔嵌件尺寸分布為，因考慮到導柱、導190170套及連接時的布置和采用推件板推出等各方面問題，確定選用模架序號為 6 號（） ，模架結(jié)構(gòu)為 A4 形式，如圖11 所示315250250L圖11各模板尺寸確定6.16.1 A A 板尺寸板尺寸A 板定模型腔板，塑膠高度為 25，在模板上還要開設(shè)冷卻水

25、道，冷卻水道離型腔應有一定的距離，因此 A 板的厚度取 40mm。西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文146.2 B 板尺寸B 板是凸模（型芯）固定板，取 B 板厚度為 32。6.3 墊塊厚度墊塊厚度=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（510）=30+20+16+510=7176；根據(jù)計算取 C 為 80。上述尺寸確定后就可以確定模架序號為 5，板面為，模架結(jié)構(gòu)形315250式為 A4 的標準模架。從選定模架可知，模架外形尺寸：267315250高長寬模具平面尺寸（拉桿內(nèi)間距） ，合格;模具高度415415315250267220（最小模厚）合格；其他各參數(shù)在前面均校核合格，所以本模具所選注

26、射機完全滿足使用要求。7 7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計排氣系統(tǒng)的設(shè)計該模具屬于小型模具，排氣量很小，因此本設(shè)計中不單獨開設(shè)排氣槽。8 8 合模導向機構(gòu)的設(shè)計合模導向機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計中選用標準模架，因模架本身具有導向裝置，只需按模架規(guī)格選用即可，故不需設(shè)計，可利用推桿、定模板的配合間隙進行排氣。9 9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計脫模推出機構(gòu)的設(shè)計推件板推出過程中，為了減小推件板與型芯的摩擦，采用圖示結(jié)構(gòu)，推件板與型心間留 0.20.25mm 間隙。本設(shè)計中取 0.2mm，并采用錐面配合，以防止推件板因偏心而溢料。如圖12 。 推件板與凸模配合形式 圖12 1010 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計冷卻系統(tǒng)的計算

27、很麻煩，在此只進行簡單計算，在單位時間內(nèi)塑料凝固時所放出熱量應等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設(shè)為。Co4010.110.1 冷卻水的體積流量冷卻水的體積流量min/m1007. 2min/m00207. 0255 .26187. 410107 . 20482. 0333322111cWQqv西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文15式中，W單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min） ，按每分鐘 注射兩次，即 in0.0482kg/mg/min153.48min/2g/cm05. 1cm93.2233次 單位固時所放出的熱量，HIPS 為；1QkJ/kg107 . 22冷卻水密度 ；

28、3kg/m1000 冷卻水的比熱容（4.187kJ/(kg.)；1cc。 冷卻水出口溫度 26.5；1c。 冷卻水入口溫度 25；2c。10.210.2 冷卻管道直徑冷卻管道直徑為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取 d=8mm。1O.31O.3 冷卻水在管道內(nèi)的流速冷卻水在管道內(nèi)的流速由式10.410.4 冷卻管道與冷卻水之間的傳熱系數(shù)冷卻管道與冷卻水之間的傳熱系數(shù)查得 f=7.22（水溫為 30時） ，因此c。 ChmKJdvfho22 . 08 . 032 . 08 . 0/76.25741000/868. 01022. 76 . 36 . 310.510.5 冷卻管道的總傳熱面積冷卻管道的總

29、傳熱面積22216473006473. 02255 .26406 .2574107 . 20482. 06060mmcmhWQA10.610.6 模具上應開冷卻水孔數(shù)模具上應開冷卻水孔數(shù)1250814. 36473dLAn 從計算結(jié)果看，因塑件小，單位時間注射量小，所需冷卻水道比較少，但一條冷卻水道對于模具是不可取的(冷卻不均勻)，故冷卻水道數(shù)取 2。m/s68. 0601000/814. 31007. 244232dqvv西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文16結(jié)結(jié) 束束 語語通過為期幾個月的塑料模具畢業(yè)設(shè)計，從選題，查閱技術(shù)文獻和資料，用AutoCAD 畫裝配圖，零件工作圖，到最后編寫設(shè)計計算說明書，我接受到了實實在在的設(shè)計實踐，進一步加強了獨自完成項目設(shè)計的能力，更加熟練地掌握了查閱資料的方法。同時，我能夠系統(tǒng)而扎實地鞏固大學三年來所學的專業(yè)知識，獨立研究課題方向，充分利用幾年來所學的各種專業(yè)知識來進行問