水杯盖注塑工艺分析与模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 本文是关于注塑模 设计，设计的制品是 水杯盖 。首先对制品进行尺寸的选择和性能形状的分析，然后根据分析选择注塑材料和注射机。进行模具设计，也就是对模具型腔、型芯和浇注系统进行设计，再利用 关键词 ： 注塑机 ，型腔， 型芯， 浇注系统买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 言 (1)模具制造中数控技术的重要性 数控技术是以 数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成机电一体化产品，其技术范围覆盖很多领域： (1)模具制造技术； (2)信息处理、加工、传输技术； (3) 伺服驱动技术； (4) 自动控制技术； (5) 软件技术； (6) 传感器技术软件技术等。 (2) 塑料模具工业的发展现状 这几年来，在国家产业政策和与之配套一系列国家经济政策的支持和引导下，模具工业发展迅速，年均增速均为 12%， 1998年我国模具工业产值为 245亿，至 2005年我国模具总产值约为 360亿元，其中塑料模约 30%。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 （ 3）在塑料模设计制造中全面推广应用 术 共性技术。塑料制件及模具的 3发新的成型工艺和快速经济模具；以适应多品种、少批量的生产方式。 （ 4） 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平 由于塑料模成型制品日渐大型化、复杂化和高精度要求，以及高生产率要求，必须提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计和制造水平。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I 引 言 . 、 零件材料选择及性能 . 2 件结构分析 . 2 . 2 . 2 料性能 . 2 1 . 2 . 2 . 2 2、 注射机的选择 . 3 . 3 . 3 1 注射量的计算 . 3 5 注射压力 . 4 模具闭合厚度的较核 . 4 3、 成型零件设计 . 5 动模结构设计 . 5 . 5 定模结构设计 . 6 型腔分型面设计 . 6 成型零件工作尺寸计算 . 7 腔内径尺寸的计算 . 7 2 型芯径向尺寸的计算 . 7 3 型腔深度尺寸的计算 . 7 4 型芯高度尺寸的计算 . 8 型腔壁厚与底板厚度的计算 . 8 4、 浇注系统的设计 . 8 流道设计 . 8 1 主流道尺寸 . 8 2 主流道衬套的形式 . 8 3 主流道衬套的固定 . 8 分流道设计 . 9 1 . 9 2 . 9 . 9 . 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 9 气孔道的设计 . 10 5、 顶出机构设计 . 10 出机构 . 11 1 . 11 2 . 11 3 . 11 4 . 11 5 . 11 位机构 . 13 向机构设计 . 13 6、 塑料模温控系统 . 14 腔上的冷却 . 14 7、 模具的试模与修模 . 16 粘着模腔 . 16 粘着模芯 . 16 粘着主流道 . 16 成型缺陷 . 17 致 谢 . 19 参考文献 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1、 零件材料选择及性能 件结构分析 图 1 制品零件图 术参数：无塌陷，划痕，变形。表面光滑。 塑制品大口杯盖其特点如下： （ 1） 要求材料强度不大，刚度一般。 （ 2）如图（ 1）分析得，该制品精度不高，表面粗糙度要求一般。 在注塑制品中，杯盖采用聚丙烯注塑而成。 料性能 查中国模具设计大典表 P 特如下： 1、 使用性能 ：乳白色、无臭、无味、无毒热塑性塑料。密度为 点165C,燃点 5900C,弹性模量 3500吸水 ,导热性低 ,耐酸碱盐腐蚀 ,有良好的绝缘性能 ,化学稳定性和良好的物理机械性能及加工性能 . 工性能 ： 1 磨擦系数低 。 2 耐强酸或氧化性酸。 3 流动性好。 4 结晶度高。 5不吸水。一般可不用干燥处理。 6 模具浇注系统以料流阻力 小，进料口小。 7 宜用螺杆式注塑机成型。 3 物理热性能如下表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 表 3物理热性能表 参数 密度（ g/ 熔点（ 收缩率 数值 65 2% 表 、 注射机的选择 利用 着利用 软件“分析 模型质量属性”可以查到该制品的几何属性为： 体积 = 4 毫米 3 曲面面积 = 4 毫米 2 密度 = 吨 毫米 3 质量 = 吨 1 注射量的计算 2 这里 n=1。 步设浇注系统的体积量为 30 0 =（ 0） / 2 由 塑机选螺杆式。 3 由 模具设计与制造表 8成型压力为 54 锁模 力 确定 ， 模具的额定锁模力为 : F K* 影面积。（ 利用 分析 以查到该制品的投影面积是 ： 制品投影面积 =注系统 =300 料在分型面 投影面积 A=00 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 =融塑料在型腔内的平均压力，查模具设计与制造表 85取 K=里取 =5*N) 5 注射压力 注射压力是成型柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力。常取 70 150 塑料加工性能得注塑压力为 80 130 根据以上的数据，查模具设计与制造表 8用 数如表 塑机参数表 为 螺杆直径 2 理论注射容积 25 注射压力 19 锁模力 00 模板最大行程 00 模具最大厚度 00 模具最小厚度 00 拉杆内间距 (宽 *高 ) 38 520 喷嘴球头半径 出形式 心距 230 模具定位孔直径 100 表 模具闭合厚度的较核 模具闭合时厚度在注射机动、定模板的最大闭合高度与 最小闭合高度之间，其关系按下式较核 ： 中 注射机允许的最小模具厚度（ 模具闭合厚度（ 注射机允许 最大模具厚度（ 大模具厚度 +模板最大行程其中 =600文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 00 550 35 故满足要求。 3、 成型零件设计 动模结构设计 动模可以直接推出脱模。 具做成镶件形式，因为顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此用顶杆脱模机构。 结构图 2 动模装配结构图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 定模结构设计 定模的结构设计。如图 3 定模止转销定模板图 型腔分型面设计 如何确定分型面，需要考虑的 条件 比较 多。由于分型面受到塑件在模具中 成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状 和推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素影响，因此在选择分型面时综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理 方案。选择分型面时应遵循以下几项原则： 1 分型面应 该选 塑件外形最大轮廓处。 2 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一 侧 。 3 保证塑件 精度要求。 4 满足塑件 外观质量要求。 5 便于模具加工制造。 6 对成型面积影响。 7 对排气效果的影响。 8 对侧向抽芯的影响。 根据第 1、 2、 5、 6选择以下的分 型面，如图 型面示意图 图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 成型零件工作尺寸计算 根据制品 尺寸及其公差，查 中国模具设计大典）， 得 制品的精度为5级。 由于模具制造允差和制品尺寸公差间存在对应的关系。查中国模具设计大典 模具的制造精度为 腔内径尺寸的计算 模具型腔内径计算公式： D+） z 式中 ： z=（ 1/6 1/3）， 塑件精度等级为 5级，型腔尺寸精度为 1/3 品最大尺寸 ( 料 平均收缩率 按经验取 3/4随制品精度变化，一般取 若制品偏差小则取大值， 若制品偏差大则取 小值 。 D 顶 =（ D+） z = （ 91+91*+00。 22= 基 =（ D+） z = （ 72+72*+01/3*2 型芯径向尺寸的计算 模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定，与型腔径向尺寸的原理是 一样 的 ， 则分 为两个部分来计算： Q+3/4）z式中 ： - 制品内径最小尺寸 ( 其余 符号含义同型腔的计算公式。 D 动 =（ Q+3/4）z=(15+15*01/3*= 定 =（ Q+3/4）z=(*01/3*=3 型腔深度尺寸的计算 模具型腔深度尺寸是由制品 高度尺寸所决定的，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差 -，型腔深度名义尺寸是 最小尺寸，其公差为正偏差 + z。由于型腔底部或型芯端面的磨损很小，可以省 去磨损量 c，在计算中取 z= /3，加上制造偏差 是 ：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 （ h1+） z 式中 制品高度最大尺寸 是 4 = z= /4=（ h1+） z =(24+24*01/3*（ h2+） z =(*01/3*4 型芯高度尺寸计算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所决定的，假设制品深度尺寸 最小尺寸，其公差为正偏差 +。型芯高度尺寸 是 最大尺寸，其公差为正偏差 - z。根据有关经验公式： （ 1Q+2/3）z式中 ： =（ 1Q+2/3）z=(*型腔壁厚与底板厚度计算 要确定型腔壁厚的方法有计算法和经验法。计算法 有按强度、按刚度计算两种。经验有查图法和查表法。目前经验法应用比较多，直接凭生产经验确定模具 结构尺寸。 查中国模具设计大典表 镶件壁厚取 8套取 15 4、 浇注系统的设计 流道设计 1 主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触 的，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道， 主流道出口端尺寸为 12 2 主流道衬套的形式 主流道入口处与注射机喷嘴反复接 触，属于 易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常 常 设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即 是浇口套， 便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。其尺寸如图 5： 3 主流道衬套的固定 主流道衬套与定位环设计成整体式 ， 主流道衬套见图 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 分流道设计 1分流道是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化和流向变换以获得平稳流态的过渡段。所以 分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地充到型腔 中 。 图 图 5 在本设计中 应 选择半圆形截面的分流道口。尺寸如图 2分流道的表面粗糙度 因为分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位 塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 并不要求很低，一般取 m 左右既可，这样表面稍不光滑， 并 有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切 速率和剪切热。 冷料井设置在主流道的末端，直径 应 稍大于主流道直径，冷料井可防止冷料进入型腔而影响制品的质量均匀性和外观完美性。采用倒锥形头拉料冷料井结构。冷料井直径取 5 浇口 称进料口， 是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小 部分， 却是浇注系统的关键部分，浇口 位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。本设计采用点浇口。 尺寸要求比较严格，初步试模后需进一步修改浇口尺寸， 不论采用哪 种浇口，开设位置对塑件成型 性能及质量影响 比较 大， 所以合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同并影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能和 外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 1 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 2 输管尽量缩短流动距离。 3 必须尽量减少熔接痕。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 图 口尺寸图 图 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 5 注意对外观质量的影响。 6 应有利于型腔中气体排出。 7 考虑分子定向影响。 8 避免产生喷射和蠕动。 浇口的尺寸设计。参照模具设计与制造具体尺寸如图 7 气孔道的设计 排气孔道的作用是把型腔与 型芯周围空间的气体及熔料所产生的气体 排到模具之外。该注射模属于中小型模具，在推杆的间隙和分型面上都具有 排气效果，已能满足。 5、 顶出机构设计 制品推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好 坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视 。在设 计推出脱模机构时应遵循下列原则 ：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 出机构 1 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构 的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动 ，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。 2 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应该仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理 选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、 壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面 ，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 3 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件 能够 顺利脱模。 4 良好的塑件外观 推出塑件的位置应 该尽量设在塑件内部，或隐蔽面与 非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置 和 顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。 5合模时的正确复位 设计推出机构时， 必须考虑合模时机构的正确复位并保证不与其他模具零件 相干扰 。 分析：根据以上 的 原则，由于顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此选用顶杆脱模机构。 脱模力的计算 当脱模开始时，阻力最大， 推杆刚度及强度应按此时的受力计算。 对于厚壁圆形件 )1)(1( 2 其中： Q 脱模力（ N） E 塑料的弹性模量， E=03 u 泊桑比， 塑料的平均收缩率，选用 =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 L 塑料对型芯的包容长度（ r 塑料型芯的平均半径 k 系数，随 和 变化，查表取 k= f 制品与型芯之间的静摩擦系数，常取 f= f=)1)(1( 2 ) 0 0 0 =15170N 脱模机构的设计 (1)推杆的长度 顶出行程 S 顶 =h 凸 +e 式中 e 顶出行程余量 h 凸 型芯成型高度 已知 h 凸 =52mm,e=5 S 顶 =57杆选择标准长度为 1252) 顶杆直径 根据压杆稳定公式计算出顶杆直径： 412 （ m） 式中 d 顶杆直径； 安全系数 ,常取 = L 顶杆长度； n 顶杆数目； 0125( d =标准尺寸 d=6杆直径 强度较核：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 24 （ 其中， ：顶杆所受应力 ( ：顶杆的材料的许用应力 ( M P 0M P 05( 5 1 7 04 23 满足条件 。 查模具设计简明手册 有 D=L=90+=计的顶出机构如图 脱模机构完成塑料制件顶出后，为 了进行下一次循环必须回复到初始位置。采用弹簧复位，弹簧在顶出板和 动模 板之间，顶出塑料件时，弹簧被压缩下去。合模时，只要注塑机的顶杆离开模具顶板，弹簧的回复力 将顶出机构复位。选用 4根复位弹簧。分别套在两根顶杆和两根定位杆上。弹簧定位杆和 顶杆安装在同一固定定板上，顶杆工作端面与分型面齐平，低于动模表面不大于 图 出杆机构图 图 向机构设计 A. 采用导柱导向 因导柱 起导向作用，不用考虑受压力的作用，所以只需 要 保证导向就行了。 选取：直通型（ 柱，采用 55。 与导柱配合使用。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 9 6、 塑料模温控系统 在注射工艺过程中，模具温度 将直接影响制品质量和注射周期。对于任何塑料制品，模温波动 大都是不利的。过高的模温会使制品在 脱模后发生变形。 延长冷却时间，使生产率降低。过低的模温会 使降低塑料的流动性，很难 充满型腔，增加制品的内应力和明显的溶接痕等缺陷。由中国模具设计大典查得 100 。 于模具不断 的 被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自然散热不能使其保持较低的温度， 所以 必须加冷却系统。 腔上的冷却 设计冷却装置的目的是 为了 防止塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期 和 提高塑件质量。模具冷却剂用水。水冷， 是 在模具型腔周围和型芯内开设冷却水通道，使水在其中循环，带走 热量，维持所需的模温。水的热容量大，成本低。 采用外连结直通式，是最简单的，用塑料管和水管接头从外部连接， 就 可以连接成单路循环或多路循环的方式。 冷却装置开设原则如下： 1 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具热平衡。 2 冷却水孔的数量越多，孔径越大，将对塑件冷却 就越均匀。 3 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，既水孔的排列 和 型腔形状尽量相吻合，当塑件壁厚不均匀时，厚壁处水孔应 该 靠近型腔，距离要小，一般水孔边离型腔距离不得小于 10则 常用 1215 4 浇口处加强冷却。熔融塑料填充型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越 远，温度越低。因此浇口附近应 该 加强冷却，通入冷水，而在温度较低的外侧 则 只需要通过经热交换后的温水 就可以 。 5 降低入水与出水的温差，如果入水 和 出水温差太大， 会 使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低。为使整件的冷却速度大致相同，可以改变冷却孔排列的形式。 6 将 结合塑料的特性和塑件的结构，合理考虑冷却水通道的排列形式。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 7 缩大的塑件应 该 沿其收缩方向开设冷却通道。冷却流道的设计要考虑塑件的壁厚。塑件壁厚越大，则所需冷却时间越长。 8 冷却水通道要以免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影响强度。 9 保证 冷却通道不泄漏，密封性能好，以免在塑件上造成斑纹。 10 冷却系统的设计要考虑尽量避免 与模具结构中其它部分的干涉现象， 冷却水通道开设时，受到模具上各种孔（镶块接缝等）的结构限制，要按理想情况设计是困难的。 11 冷却通道的进口 和 出口接头尽量不要高出模具外表面，既要埋入模板内，以免模具在运输过程中造成损坏。 12 冷却水通道要易于加工和清理。孔径设计为 812 具体计算设计如下 ， 假设熔融塑料产出的热量全部传给模具，其热量为 : )( 211 由制品的成型条件 得，每个周期大概为 5020S，每小时注射次数 n=60*60*60/120=1800 次。 克 /次）。根据浇注系统估算 克 /次。 / ） ,查模具设计与制造表 8=1759 / 1T 熔融塑料进入模腔的温度（ C ）。由制品的加工性能 得 ： 1T =90，这里取 110C 。 2T 制品脱模的温度（ C ），根据制品塑料的特性，取 2T 为模温 ：2T =80C )80110(Q =7598880（ J/h） 计算用水量 )( 43 1 （ kg/s） 1Q 为模具单位时间内积累的热量 (J/h)。 为导热系数 ( / )，查模具设计与制造表 8 =829 / 。 3C ），这里取 100C 。 4T 为出水温度（ C 。），比脱模温度要低，取 50C 。 )50100(829 7598880 M=183据冷却水处于湍流状态下的流速成 与水管直径 系， 则 确定模具冷却水管道的直径 d. 10 004买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 . 为管道内冷却水的流速，取 (s)这里取 s. 为水的密度（ 3m ） . d =圆整， d=10由于型腔尺寸比较小， 所以 把冷却系统设在模板中。 7、 模具的试模与修模 试模中获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。 检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。起初，在初次试模中我们最常 遇到的问题是根本得不到完整的样件，常因塑件被粘附于模腔内，甚至因流道粘着制品被 破 坏。这是试模首先应当解决的问题。 粘着模腔 制品粘着在模腔上，指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是： （ 1） 注射保压和注射高压时间过长， 可以 造成过量充模。 （ 2） 注射压 力过高，或 注射保压压力过高。 （ 3） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。 （ 4） 冷却时间过短，物料未能固化。 （ 5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性 冲击，增加 脱模阻力。 粘着模芯 （ 1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。 （ 2） 可能存在不利 脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。 （ 3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。 （ 4） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量 大。 （ 5） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。 粘着主流道 （ 1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。 （ 2） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大 1 . （ 3） 主流 道拉料杆不能正常工作。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 （ 4） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。 （ 5） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。 一旦发生上述情况，先要设法将制品取出模腔，不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。 成型缺陷 当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，很难一目 了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排除，逐步改进， 则可 得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。 （ 1） 注射填充不足 所谓填充不足指在足够大的压力， 足够 多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见， 其主要原因有： a. 熔料流动阻力过大 这主要有下列原因：主流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形等相似的形状， 避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳， 制品壁厚过薄。 b. 型腔排气不良 这是极易被忽视的现象，是一个十分重要的问题。模具加工精度 超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等