盒蓋注射模具課程設(shè)計--盒蓋注塑模的設(shè)計與制造

1、塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：盒蓋注塑模的設(shè)計與制造學(xué) 號：24011303設(shè) 計 者：劉倩倩 指導(dǎo)教師：季進軍完成時間：2013-6-28目 錄一、設(shè)計任務(wù)書-4二、塑件成型工藝分析-51、塑料成型特性-52、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性-63. 成型設(shè)備與成型工藝參數(shù)選擇-94、填寫模塑工藝卡-11三、分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計-131、分型面的設(shè)計 -132、澆注系統(tǒng)的設(shè)計-14四、模具設(shè)計的方案特征-181、型腔的布局-182、成型零件的結(jié)構(gòu)-193、推出機構(gòu)的確定-19 4、合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計-205、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計-206、側(cè)向分型-20 7、模架結(jié)構(gòu)的確定-20三、主要零部件的

2、設(shè)計計算-211、成型塑件尺寸的計算-222、鎖模力的計算-22六、注射機參數(shù)校核-241、最大注射數(shù)量校核-242、鎖模力的校核-243、模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核-254、模具開模行程校核-255、噴嘴尺寸-25七、制造工藝卡-261、型腔工藝卡-262、凸模固定板工藝卡-273、型芯加工工藝-284、滑塊加工工藝-29塑料盒蓋注射模設(shè)計一、 設(shè)計任務(wù)書1、塑料制品名稱：塑料盒蓋；2、成型方法與設(shè)備：3、塑料原材料：聚甲醛(POM)；4、收縮率：1.5%3%；5、生產(chǎn)批量：大批量；6、塑件壁厚：3mm；7、塑件圖：如下圖1-1所示為制品的二維圖樣；圖1-1二、 塑件成型工藝分析1、塑

3、料成型特性聚甲醛（POM）又稱聚氧亞甲基，為線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶的熱塑性塑料。結(jié)晶度為70%以上，具有高的力學(xué)性能，如強度、模量、耐磨性、韌性、耐疲勞性和抗蠕變性，還具有優(yōu)良的電絕緣性、耐溶劑性和可加工性，聚甲醛的拉伸強度達70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，可在-40-100°C溫度范圍內(nèi)長期使用，它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過氧化物性能。很不耐酸，不耐強堿和不耐太陽光紫外線的輻射。其力學(xué)性能優(yōu)異，比強度可達50.5MPa，比剛度可達2650MPa，與金屬十分接近。POM的力學(xué)性能隨溫度變化小，共聚POM比均聚POM的變化稍大一點。POM的沖擊強度較

4、高，但常規(guī)沖擊不及ABS和PC；POM對缺口敏感，有缺口可使沖擊強度下降90%之多。POM的疲勞強度十分突出，10交變載荷作用后，疲勞強度可達35MPa，而PA和PC僅為28MPa。POM的蠕變性與PA相似，在20、21MPa、3000h時僅為2.3%，而且受溫度的影響很小。POM的摩擦因數(shù)小，耐磨性（POM>PA66>PA6>ABS>HPVC>PS>PC），極限PV值很大，自潤滑性好。POM制品對磨時，高載荷作用時易產(chǎn)生類似尖叫的噪聲。聚甲醛的成型特性：POM加工前可不用干燥,最好在加工過程中進行預(yù)熱(800左右),對產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性有好處； POM的加工

5、溫度很窄(0215),在炮筒內(nèi)停留時間稍長或溫度超過220時就會分解,產(chǎn)生刺激性強的甲醛氣體；POM料注塑時保壓壓力要較大(與注射壓力相近),以減少壓力降.螺桿轉(zhuǎn)速不能過高,殘量要少； POM產(chǎn)品收縮率較大,易產(chǎn)生縮水或變形.POM比熱大,模溫高(800100),產(chǎn)品脫模時很燙,需防止?fàn)C傷手指； POM宜在“中壓、中速、低料溫、較高模溫”的條件下成型加工,精密制品成型時需用控制模溫 ；具高機械強度和剛性 ；最高的疲勞強度； 環(huán)境抵抗性、耐有機溶劑性佳； 耐反覆沖擊性強,良好的電氣性質(zhì),復(fù)原性良好,具自已潤滑性、耐磨性良好,尺寸安定性優(yōu)。2、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）、塑件的尺寸精度分析由于塑件圖未

6、對基本尺寸作公差要求，所有未注公差尺寸均為自由尺寸，可按 MT6查取公差，其主要尺寸公差見表一“成型零部件的工作尺寸計算”(單位均為 mm)。 表一成型零部件的工作尺寸計算 (單位均為 mm)塑件標(biāo)注尺寸塑件尺寸公差（按MT6級精度）外形尺寸342216內(nèi)形尺寸81931（2）、塑件表面質(zhì)量分析 該塑件表面沒有特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度可以取到=0.8um,沒有特殊要求時塑件內(nèi)部表面粗糙度可取=3.2um。（3）、 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 從圖紙上分析，從圖紙上分析，該塑件基本為回轉(zhuǎn)體，上部分外形為正方體，下部分圓周均勻分布兩個直徑為6的通孔左右對稱，塑件內(nèi)部為階梯通孔

7、，壁厚均勻。，所以容易成型。（4）、 拔模斜度分析 由于 POM 的收縮率較大開模后會緊緊的包在型芯上，因此在不影響零件性能的條件下，應(yīng)采用較大的拔模角度以利于塑件的脫模。 本模具選擇的拔模斜度型芯為 1°，行腔為 0.5°。（5）、塑件結(jié)構(gòu)分析 塑件側(cè)壁帶有兩個小孔，開模時塑件無法脫模，需側(cè)抽芯機構(gòu)，考慮模具制造的經(jīng)濟性，選用最常用的斜導(dǎo)柱導(dǎo)滑的內(nèi)測分型抽芯機構(gòu)。 （6）塑件的生產(chǎn)批量該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此，在模具設(shè)計中，要提高塑件的生產(chǎn)效率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。結(jié)論：該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求。在注射成型

8、生產(chǎn)時，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。模具結(jié)構(gòu)：二板式注射模；澆口類型：側(cè)澆口；推出機構(gòu)：斜滑塊推出；型腔數(shù)：一模兩腔。3. 成型設(shè)備與成型工藝參數(shù)選擇（1）、 計算塑件的體積和重量并確定注射機的型號 、計算塑件的體積 :利用UG軟件分析-測量體得出體積為： V=10.69cm 、計算塑件的重量 :根據(jù)塑料模具設(shè)計手冊查得密度取 1.41g/cm3 所以，塑件的重量為:m=nV =2×10.69×1.41 30.15g 澆注系統(tǒng)的體積為:主流道+分流道+澆口=0.98+6.159 7.139cm3 粗略計算澆注系統(tǒng)的重量:7.139×1.4110.

9、065g（含冷料穴重）總重量:30.15+10.065=40.215g 、確定注射機的型號 一般工廠的塑膠車間都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分。由此結(jié)合以上分析、計算，根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有設(shè)備初選注射塑機型號:XS-ZY-125，其主要性能參數(shù)如下: 額定注射量（）： 125；螺桿直徑（mm）： 42；注射壓力（MPa）： 120；注射行程（mm）： 115；注射方式：桿式；鎖模力（KN）：900；最大成形面積（）：320；最大開合模行程（mm）：300；模具最大厚度（mm）：300；模具最小厚度（mm）：200；噴嘴圓弧半徑（mm）：12；噴嘴孔直徑（mm）：4；頂出方式：兩側(cè)設(shè)有

10、頂桿，機械頂出。（2）、確定成型工藝參數(shù) 查塑料成型工藝與模具設(shè)計得出工藝參數(shù)見表二，試模時可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整。表二 塑件的注射成型工藝參數(shù)塑料項目POM(共聚)注射劑型號螺桿式噴嘴形式直通式溫度/170180料筒溫度/前段170190中段180200后段170190模具溫度/40120注射壓力/Mpa100150注射時間/s25保壓時間/s2090冷卻時間/s2060成型周期/s501604、填寫模塑工藝卡見表三表三 盒蓋模塑工藝卡淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院盒蓋注射工藝卡片資料編號地點J3-208共 頁第 頁零件名稱盒蓋材料牌號POM設(shè)備型號XS-ZY-125裝配圖號材料定額每模件數(shù)2件零件

11、圖號單件重量工裝號材料干燥設(shè)備溫度80100時間h35料筒溫度后段160170中段170180前段180190噴嘴170180模具溫度90120時間注射s2090保壓s05冷卻s2060壓力注射壓力MP120背壓MP后處理溫度鼓風(fēng)烘箱：140145時間定額輔助min時間h4單間min檢驗編制校對審核組長車間主任檢驗組長主管工程師三、 分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計1、分型面的設(shè)計 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)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(yīng)綜合分析比較

12、，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則: 1 ）分型面應(yīng)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 ）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。5 ）便于模具加工制造。 6 ）減小成型面積。 7 ）增強排氣效果。 8 ）應(yīng)使側(cè)抽芯行程較短 其中最重要的是第 2)、第 5)和第 8)。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。如圖1-2所示，采用 A-A 平直分型面。圖1-22、澆注系統(tǒng)的設(shè)計（1）、主流道的設(shè)計主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)

13、計成可拆卸更換的澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。澆口套一般采用碳素工具鋼(T8A，T10A)材料制造，熱處理淬火硬度 HRC53-55度。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。澆口套與模板間配合采用 H7/m6 的過度配合。澆口套的規(guī)格有12，16，20 等幾種。由于注射機的噴嘴圓弧半徑為 R12，所以澆口套球面半經(jīng)為 R13。.澆口套如圖1-3所示圖1-3（2）、分流道設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口(塑件尺寸大)時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段

14、。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 分流道截面尺寸視塑料品種，塑件尺寸，成型工藝條件以及流道的長度等因素來確定此模具取直徑 6.4mm 為 C 形流道，可用銑床用球頭刀加工，也可用電火化成型加工。分流道長度確定可由以下公式粗略算得: 其中: D -分流道的直徑，W -產(chǎn)品質(zhì)量， L -流道長度，結(jié)合經(jīng)驗取 L 為 20mm。 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(nèi)表面粗糙度 Ra 值并不要求很低，一般取 1.6m 左右即可，這樣表面稍不光滑，有助

15、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殘生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，即用打磨機，砂紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低分流道表面粗糙度。（3）、澆口的設(shè)計此模具采用的是側(cè)澆口。此澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普通使用于中小型塑件多型腔模具。且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。圖1-4側(cè)澆口尺寸的計算： H=T×N H澆口處的厚度 T澆口

16、處的壁厚 N塑料系數(shù) W澆口寬度 L1mm-2.5mm L澆口長度 H=T×N=1×0.7=0.7mm W=2H=2×0.7=1.4mm L=2.5mm由于選的分流道直徑為4，結(jié)合經(jīng)驗W=1.5-5.0mm，取W為1.5mm根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析，并結(jié)合確定的分型面位置，選擇如圖1-5所示的側(cè)澆口進料方式。根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式如圖所示在塑件底部。側(cè)澆口的直徑尺寸可以根據(jù)不同塑件平均厚度查表確定。圖1-5（4）、冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機

17、料筒以內(nèi)約1025mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個梯形穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。本模具的冷料穴在拉料桿上部。四、模具設(shè)計的方案特征1、型腔的布局因為塑件的外形尺寸是圓形的，各方向尺寸一致，另外，塑件結(jié)構(gòu)相對較簡單、壁厚較均勻，并且需要側(cè)向分型，所以型腔的排列方式為左右對稱分布在模板兩側(cè)如圖1-6所示：圖1-62、 成型零件的結(jié)構(gòu)（1）、模具的腔型采用整體式

18、型腔。整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。該塑件尺寸較小，最大處也只有38mm，且形狀簡單，型腔加工容易實現(xiàn)，可以采用整體式結(jié)構(gòu)。（2）、模具的型芯采用鑲拼鑲嵌式型芯。整體鑲嵌式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于機加工和熱處理，修理更換方便，同時也有利于型芯冷卻和排氣的實施。由于該模具有側(cè)孔，考慮到型芯加工制造方便和降低模具成本，型芯采用整體式鑲嵌式型芯。3、推出機構(gòu)的確定 根據(jù)塑件的形狀特點，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動模部分。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)。該塑件有側(cè)孔，側(cè)孔部分是由斜滑塊型芯成型的，由于成型該塑件的塑料（POM）有很強的彈

19、性收縮率，可以采用強制脫模的方式，但需要較大的脫模力，故采用推件塊推出機構(gòu)。為了避免推件孔的內(nèi)表面與型芯的成型面的螺紋相摩擦，造成型芯的迅速擦傷，將推件板的內(nèi)孔與型芯成型面以下的配合段制成單邊斜度5到10度錐面，該錐面不僅有效避免擦傷，且能準(zhǔn)確定位推件板，避免了該處的飛邊溢料。4、合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計該塑件精度要求不算高，塑件形狀、型腔分布對稱，無明顯單邊注射側(cè)向力，可采用最為常見的導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機構(gòu)，在動模板、定模板間使用4個導(dǎo)柱，導(dǎo)柱的長度要確保推件板推出塑件后不會脫落。5、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計該塑件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。成型時需要充分冷卻，冷卻要均勻。由于模具為中心模具，體

20、積適中，該塑件屬于中等深度的塑件，可在凹模底部采用與型腔表面的等距離等鉆孔的形式設(shè)置冷卻水道。6、側(cè)向分型 由于該塑件側(cè)面有6的兩個對稱圓孔，因此次模具應(yīng)設(shè)置側(cè)向抽芯機構(gòu)，由于抽芯距相對較短，抽芯力較小，所以采用斜滑塊內(nèi)部側(cè)向抽芯機構(gòu)。斜滑塊裝在動模上，并且在主型芯上設(shè)計導(dǎo)滑槽，斜滑塊裝在動模固定板上，開模時推桿驅(qū)動滑塊運動，以便抽出滑塊前端的側(cè)型芯部分。根據(jù)塑件的尺寸設(shè)計滑塊尺寸為：28mm*28mm7、模架結(jié)構(gòu)的確定塑料模具的種類很多，大體上分為：二板模，三板模，熱流道模。本模具屬于單分型面注射模具。經(jīng)分析選型號為：A1523-60-25-60GB/T12555-2006 如圖1-7所示；

21、圖1-7定模座板：280mm*150mm*20mm；定模板：230mm*150mm*60mm；動模板：230mm*150mm*25mm；支承板：230mm*150mm*30mm；推桿固定板：140mm*150mm*13mm；推板：140mm*150mm*15mm；墊塊:40mm*150mm*60mm動模座板：280mm*150mm*20mm四、 主要零部件的設(shè)計計算1、成型塑件尺寸的計算影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說，有塑件原材料，塑件機構(gòu)和成型工藝模具機構(gòu)，模具制造和裝配，模具使用中磨損等因素，塑件原材料方面的因素主要是收縮率的影響。模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之

22、一，模具成型零件的制造進度精度越低，塑件尺寸精度也就越低。一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/3或取IT7-8級制造公差。型腔徑向尺寸 型芯徑向尺寸 型腔深度尺寸 型腔高度尺寸 中心距尺寸 查模具設(shè)計指導(dǎo)表6-4得POM收縮率1.2%-3%,平均收縮率為S=2.1%，z取/3。工作尺寸如下表四。 2、鎖模力的計算將塑件從包緊的型芯上推出所克服的阻力稱為脫模力，脫模力主要由塑件收縮包緊型芯 造成塑件與型芯的摩擦力。脫模力Ft=Ap(cos-sin)+qA式中 A塑件包絡(luò)型芯的面積（mm）；p塑件對型芯單位面積上的包裹力，p取0.8X101.2X10Pa；脫模斜度q大氣壓力0.09Mp

23、a；塑件對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3；A制件垂直于脫模方向的投影面積（mm）。 Ft=1434.16+102.02=1536.18(N)所需脫模力較大，結(jié)合制件結(jié)構(gòu)特點直徑、高度較大選用4根直徑15mm的推桿。表四 成型零件的尺寸計算塑件的尺寸成型零件的尺寸型腔徑向尺寸型芯尺寸深度尺寸六、注射機參數(shù)校核1、最大注射數(shù)量校核注射機的最大注射量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注射機的實際注射量最好在注射機最大注射量的。所以，選用的注射機的最大注射量應(yīng)0.8 m機m塑件+m澆式中m機-注塑機的最大注塑量,單位 g。m塑件-塑件的質(zhì)量，單位 g，該產(chǎn)品m塑件=30.15g。

24、m澆-澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，單位g，該產(chǎn)品m澆=10.065g。m機（m塑件+m澆）/0.850.27(g)而我們選定的注塑機注塑量為：125 cm ³所以滿足要求。2、鎖模力的校核 > A熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，（2040Mpa）A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 經(jīng)計算為2475 mm2 注塑機的額定鎖模力故 > A=40×2475/1000=99（KN）選定的注塑機為：860(KN) 滿足要求。3、模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核模具閉合高度校核模具實際厚度 230 mm 注塑機最小閉合厚度=150 即 > 故滿足要求。4、模具開模行程校核經(jīng)查資料型注

25、射機XS-ZY-125的最大開模行程s=500mm,滿足下式計算所需的出件要求：s>=+(510)mm=34+60+9=113mm 其中，為塑件高度 為澆注系統(tǒng)高度。5、噴嘴尺寸澆口套球面R13,噴嘴前端球面半徑R12故滿足要求。經(jīng)驗證XS-ZY-125型注射機能滿足使用要求，故可以采用。 七、制造工藝卡1、型腔工藝卡工序號工序名稱工序內(nèi)容1下料、鍛料板料 233mm×153mm×63mm2熱處理退火3刨刨六面至尺寸 231mm×151mm×61mm。4磨磨六面至尺寸230mm×150mm×60mm，保證上下平面與四平面互相垂直。5鉗以上下平面及一對相互垂直的側(cè)基面為基準(zhǔn)畫各孔中心線。6銑銑4×mm孔，并銑沉