塑料端蓋的模具設計

1、武漢紡織大學武漢紡織大學塑料端蓋課程設計學 校 武漢紡織大學 班 級 機設21403 學 號 1461010316 姓 名 李 潘 潘 指導教師 周 向 陽 摘要塑料制品已在工業(yè)，農業(yè)，國防和日常生活中的方面得到廣泛應用。特別是在電子業(yè)中則為突出。電子產品的外客大部分是塑料制品，產品性能的提高要求高素質的塑料模具和塑料性能。成型工藝和制品的設計。塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，擠出，壓制，壓鑄和氣壓成型等和氣壓成型等。而注射模，擠出約占成型總數的60%以上。注射成型分為加料，熔融塑料，注射制件冷卻和制件脫模等五個步驟。當然如利用電氣控制，可實現半自動化或自動化作業(yè)。塑料注射模主要用于

2、熱塑料制品的成型，已成功的用于成型熱固塑性塑料制品，它是塑料制品生產中十分重要的工藝裝置。注射模的基本組成是：定模機構、動模機構、澆注系統(tǒng)、導向裝置、頂出機構、芯機構、冷卻和加熱裝置、排氣系統(tǒng)。因注射模成型的廣泛適用，正是我這個設計的根本出發(fā)點。 目錄第一章塑料的工藝分析42.1塑件成型工藝性分析 42.2原料（ABS）的成型特性和工藝參數 42.2.1ABS塑料主要的性能指標 42.2.2ABS的注射成型工藝參數5第二章注塑設備的選擇63.1注射成型工藝條件 63.1.1模具所需塑料熔體注射量 63.1.2分型面上的投影面積及所需鎖模力 63.2選擇注射機 63.3模架的選定 63.4注射機

3、的校核 73.4.1最大注射量的校核 73.4.2鎖模力校核 73.4.3模具與注射機安裝部分相關尺寸校核 8第三章型腔布局與分型面設計94.1型腔布局 94.2分型面的設計 9第五章澆注系統(tǒng)的設計 115.1主流道的設計115.2主流道襯套的固定115.3分流道的設計125.4澆口的設計135.4.1澆口的選用135.4.2澆口位置的選用135.4.3澆注系統(tǒng)的平衡135.4.4排氣的設計14第六章成型零件的設計 156.1成型零件的結構設計156.1.1凹模結構設計156.1.2型芯結構設計166.2成型零件工作尺寸計算166.2.1外形尺寸176.2.2內腔尺寸17第七章合模導向機構的設

4、計 197.1導柱結構197.2導套結構20第八章脫模機構的設計 218.1脫模機構的總體原則218.2推桿設計218.2.1推桿的形狀218.2.2推桿的位置和布局218.3推件板設計的要點22第九章溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 239.1模具冷卻系統(tǒng)的設計239.2模具加熱系統(tǒng)的設計24第十章模具的裝配 2510.1模具的裝配順序 2510.2開模過程分析 26參考文獻 27外文資料中文譯文致謝 第一章塑料的工藝分析1.1塑件元件圖及技術要求 技術要求：1.壁厚均勻；2.塑件不可以有裂紋和變形缺陷；2.2原料（ABS）的成型特性和工藝參數丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙

5、烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。2.2.1ABS塑料主要的性能指標密度 (g/ cm) 1.031.05收縮率 % 0.30.8熔 點 130160熱變形溫度 45N/cm 6598彎曲強度 Mpa 80拉伸強度 MPa 3549拉伸彈性模量 GPa 1.8彎曲彈性模量 Gpa 1.4壓縮強度 Mpa 1839缺口沖擊強度 kJ/ 1120硬 度 HR R6

6、286體積電阻系數 cm 1013擊穿電壓 Kv.mm-1 15介電常數 60Hz 3.72.2.2ABS的注射成型工藝參數注塑機類型 螺桿式噴嘴形式 通用式 計算收縮率 0.30.8預熱溫度 8085時間 h 23料筒后段 150170料筒中段 165180料筒前段 180200噴嘴溫度 170180模具溫度 5080注塑壓 MPa 60100保壓 MPa 4060注塑時間 S 2090高壓時間 S 05冷卻時間 S 20120周期 S 50220螺桿轉速 r/min 30后處理 紅外線烘燈鼓風烘箱 溫度 70 時間 S 24第三章注塑設備的選擇3.1注射成型工藝條件3.1.1模具所需塑料熔

7、體注射量該產品材料為ABS，查書本得知其密度為1.03-1.05g/m³，收縮率為0.3%-0.8%，計算其平均密度為1.04 g/m³，平均收縮率為0.55。一幅模具所需塑料的體積：V= n V1 + V2 =1.6nV1=1.6×2 ×3.3=10.56cm³式中V1單個塑件的體積；V2澆注系統(tǒng)的體積（在學校設計時V2=0.6 nV1）；n初步設定的型腔數量（取2）。質量M=V=11.1g。3.1.2分型面上的投影面積及所需鎖模力塑件和流道凝料在分型面上的投影面積：A= n A1 + A2 =1.35nA1=113.4cm2式中A1單個塑件

8、在分型面上的投影面積；A2流道凝料在分型面上的投影面積。所需鎖模力：Fm=(n A1 + A2) P型 =396.9KN式中P型塑料熔體對型腔的平均壓力（取35MPa）。3.2選擇注射機根據塑料制品的體積或質量，查書可選定注塑機型號為SYS-30。3.3模架的選定根據塑件選定模架為：S2030BI353570。見圖3.1：圖3-1塑件模架3.4注射機的校核3.4.1最大注射量的校核注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機最大注塑量應滿足：0.8 V機 V塑V澆式中V機注塑機的最大注塑量，30c

9、m3 V塑塑件的體積，該產品V塑3.3cm3 V澆澆注系統(tǒng)體積，該產品V澆3.96cm3故 V機10.56cm3選定的注塑機的注射容積為30cm3，滿足要求。 3.4.2鎖模力校核 鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模力方向產生一個很大的帳型力。因此，注射機的鎖模力必須大于該模的帳型力，即F k0AP塑式中P塑型腔的平均壓力；k0 鎖模力安全系數，一般取k01.11.2，本設計取1.2；F注塑機的額定鎖模力。故F k0AP塑476.28KN，選定的注塑機的壓力為500KN，滿足要求。3.4.3模具與注射機安裝部分相關尺寸校核A 模具閉合高度長

10、寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適模具長×模具寬<拉桿面積=190mm×300mm B模具閉合高度校核Hmin注塑機允許最小模厚=75mmHmax注塑機允許最大模厚=200mmH模具閉合高度=150mm故滿足HmaxHHmin。（1） 開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關（如全液壓合模機構的注塑機），故注塑機的開模行程應滿足下式： S機注塑機最大開模行程，180mm; H1頂出距離，16mm； H2包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，30mm; S機(H模Hmin)H1H2(510)因為本模具的澆注系統(tǒng)和塑件的特殊關系，澆注系統(tǒng)和塑件的高度就已經包括了頂出距離。

11、故： 180(15075)46(510)滿足條件。第四章型腔布局與分型面設計4.1型腔的布局考慮到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如圖4-1所示：圖3-1型腔圖4.2分型面的設計分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質量、便于塑件脫模及簡化模具的結構，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇。1.分型面應選在塑件外形最大輪廓處。2.便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。3.保證塑件的精度要求。4.

12、滿足塑件的外觀質量要求。5.便于模具加工制造。6.對成型面積的影響。7.對排氣效果的影響。8.對側向抽芯的影響。圖4-2塑件分型面第五章澆注系統(tǒng)的設計5.1主流道的設計主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。形狀結構如圖5-1所示，其設計要點：圖5-1主流道結構1.主流道設計成圓錐形，其錐角可取2°6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工時應沿道軸向拋光。2.主流道前端凹坑球面半徑R2比注射機的噴嘴球半徑R1大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直徑d比注射機的噴嘴孔直徑大0.51mm

13、。3.主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑r=13mm。4.主流道長度L以小于60mm為佳，最長不宜超過95mm。5.主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T10A鋼，熱處理淬火后硬度5357HRC。5.2主流道襯套的設計因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為150mm，內徑28mm。 具體固定形式如圖5-2所示：圖5-2襯套結構5.3分流道的設計1.分流道是脫澆板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，

14、一般采用下面的經驗公式可確定其截面尺寸： 式中：B梯形大底邊的寬度（mm）m塑件的重量（g）L分流道的長度（mm） H梯形的高度（mm）質量大約43.2g，分流道的長度預計設計成50mm長，且有4個型腔，所以取B為8mm=5.333mm 取H為6mm根據實踐經驗，我們可以選擇截面直徑為8mm，H=6mm。梯形小底邊寬度取6mm。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。如下圖5-3所示圖5-3分流道截面圖2.分流道長度要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分

15、流道設計成直的，總長100mm。3.由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。本模具的流道布置形式采用平衡式, 如圖5-2所示。5.4澆口的選擇澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。5.4.1澆口的選用它是流道系統(tǒng)和型腔之間的通道

16、,這里我們采用潛伏式澆口：1.澆口在成形自動切數斷，故有利于自動成形。2.澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。3.澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力。4.澆口部份易被固化之殘錙樹脂堵住。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件。5.4.2澆口位置的選用模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇。通常要考慮以下幾項

17、原則：1.盡量縮短流動距離。2.澆口應開設在塑件壁厚最大處正文。3.必須盡量減少熔接痕。4.應有利于型腔中氣體排出。5.考慮分子定向影響。6.避免產生噴射和蠕動。7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。8.注意對外觀質量的影響。5.4.3澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流

18、道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。5.4.4排氣的設計排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內的空氣；二是排除物料在加熱過程中產生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內的排氣是充分的。適當地開設排氣槽，可以大大降低注射壓力、注射時間、保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而?/p>

19、高生產效率，降低生產成本，降低機器的能量消耗。其設計往往主要靠實踐經驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。第六章成型零件的設計模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等

20、，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。6.1成型零件的結構設計6.1.1凹模結構設計凹模是成型產品外形的主要部件，其結構特點是隨產品的結構和模具的加工方法而變化。組合鑲拼方式的優(yōu)點：對于形狀復雜的型腔，若采用整體式結構，比較難加工。所以采用組合式的凹模結構。同時可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一樣的材料不經濟，由于凹模的鑲拼結構可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報廢。組合式凹模簡化了復雜凹模的機加工工藝，有

21、利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。本設計凹模結構如圖6-1所示。圖6-1凹模結構圖6.1.2型芯結構設計整體嵌入式型芯，適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入裝配方法是臺肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯接式，沉孔螺釘聯接式。本設計型芯結構如圖6-2所示。圖6-2型芯結構圖6.2成型零件工作尺寸計算所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算簡便，規(guī)定如下：1.塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外

22、輪廓尺寸公差取負值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取。2.模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的，即z=，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+z”,型芯尺寸不斷減小則取“-z”，中心距尺寸取“”?，F取。3.模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的，對于大型塑件則取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因為脫模方向垂直，故磨損量c=0。4.塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算

23、。=%=2%5. 模具在分型面上的合模間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產生的飛邊也小。飛邊厚度一般應小于是0.020.1mm。6.2.1外形尺寸根據公式： LM=85mm, LM=86.40=31.5mm, LM=31.83=18mm, LM=18.60=2mm, LM=2.34根據公式：HM=27mm, HM =27.28=3mm, HM =3.32=5mm, HM =5.3606.2.2內腔尺寸根據公式： LM =5mm, LM=5.19=18.5mm, LM=18.96=12mm, LM

24、=12.33=3mm, LM=3.15根據公式：M=27mm, M =27.28=3mm, M =3.29=40mm, M =41.03=32mm, M =32.87第七章合模導向機構的設計導柱導向機構設計要點：1.小型模具一般只設置兩根導柱，當其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則應采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設置三個或四個導柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。2.直導套常應用于簡單模具或模板較薄的模具；型帶頭導套主要應用于復雜模具或大、中型模具的動定模導向中；型帶頭導套主要應用于推出機構的導向中。3.導向零件應合理分布在模

25、具的周圍或靠近邊緣部位；導柱中心到模板邊緣的距離一般取導柱固定端的直徑的11.5倍；其設置位置可參見標準模架系列。4.導柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支承作用，而在動模側設置導柱.。5.為了確保合模的分型面良好貼合，導柱與導套在分型面處應設置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角。6.導柱工作部分的長度應比型芯端面的高度高出68mm，以確保其導向作用。7.應確保各導柱、導套及導向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。8.導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8

26、/f8或H9/f9）；導柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。導套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側向螺釘防止其被拔出。9.對于生產批量小、精度要求不高的模具，導柱可直接與模板上加工的導向孔配合。通常導向孔應做志通孔；如果型腔板特厚，導向孔做成盲孔時，則應在盲孔側壁增設通氣孔，或在導柱柱身、導向孔開口端磨出排氣槽；導向孔導滑面的長度與表面粗糙度可根據同等規(guī)格的導套尺寸來取，長度超出部分應擴徑以縮短滑配面。7.1導柱結構帶頭導柱如圖7-1所示圖7-1導柱圖7.2導套結構帶頭導套如圖7-2所示圖7-2導套圖第八章脫模機構的設計8.1脫模機構設計的總原則1.要求在開模過程中塑

27、件留在動模一側，以便推出機構盡量設在動模一側，從而簡化模具結構。2.正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。3.推出位置應盡可能設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。4.推出機構應結構簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠動靈活，制造及維修方便。8.2推桿設計8.2.1推桿的形狀如圖8-1所示圖8-1推

28、桿圖8.2.2推桿的位置和布局1.應設在脫模阻力大的部位，均勻布置。2.應保證塑件被推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時，則均勻布置；若某個部位脫模阻力特大，則該處應增加推數目。3.推桿應盡可能設在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結構特殊，需要推在薄壁處時，可采用盤狀推桿以增大接觸面積。4.推桿的設置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側壁10.13mm；當推桿設置在型芯內部推在塑件內部時，推桿孔距型芯側壁23mm。5.在模內排氣困難的部位應設置推桿，以利于用配合間隙排氣。6.若塑件上不允許有推桿痕跡時，可在塑件外側設置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽內的

29、凝料上而帶塑件。8.3推件板設計的要點1.推件板與型芯應呈3°10°的推面配合，以減少遠動摩擦，并起輔助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側壁之間應有0.200.25mm的間隙，以防止兩者間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產生塑料溢料為準，塑料的最大溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.80.4m。2.推件板可用經調質處理的45鋼制造，對要求比較高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到5355HRC，有時也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長壽命。3.當用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類塑件時，應在型芯上增設一個進氣裝置，以避免塑件脫模時在型芯與塑件間形成真空。4.推件板復位后，在推板與動