冷水壶盖注射模设计

1、湖 南 农 业 大 学高等教育自学考试本科生毕业设计冷水壶盖的注射模设计学生姓名：龚亚军考 籍 号：910909202614年级专业：2007级模具设计与制造指导老师及职称：周莉 工程师 学 院：湖南农业大学工学院湖南长沙 提交日期：2009年09月 湖南农业大学高等教育自学考试本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律

2、结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 目 录 摘要1 关键词1 1前言2 2 塑件成型工艺卡2 3 塑件成型工艺分析与设计4 3.1 pe-hd(高密度聚乙烯)的特征4 3.1.1 化学和物理特征 4 3.1.2 典型应用范围 4 3.1.3 pe-hd注射模工艺条件 4 3.2 塑件原材料成型性能 4 3.3塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析5 3.4塑件成型方法确定5 4.塑件成型模具设计 5 4.1 型腔的数量和布置 5 4.2 选择注射机型号及其参数 6 4.2.1 注射量的计算 6 4.2.2 锁模力的计算 6 4.2.3 注射机有关参数的校核 7 4.3 确定分型面 7

3、 4.4浇注系统选择和设计 7 4.4.1主流道的设计 74.4.2 分流道的设计84.4.3 浇口的设计84.4.4 注射行程的校核94.5 模具成型部件的设计计算9 4.5.1 圆柱型芯94.5.2 动模仁行腔计算94.5.3 定模仁行腔计算104.6 测向抽芯机构104.6.1 测向抽芯机构的选用104.7 模架的确定标准件选择114.7.1 与行腔零件有关参数的校核114.8 温度调节系统设计114.9 推出机构（脱模）124.9.1 推出机构的形式确定124.9.2 脱模力的校核115 导向机构126 结论13参考文献14致 谢15冷水壶盖注射模设计学 生：龚亚军指导老师：周 莉（湖

4、南农业大学工学院，长沙 410128）摘 要 本论文冷水壶盖的成型工艺与注塑模具设计的题目来自实际的工业生产，具有一定的实用价值。本论文首先通过分析壶盖的性能要求与成型工艺，确定塑件材料选用pe-hd，采用注塑方法成型。运用专业模具设计软件pro/e对该塑件设计出一套完整的注塑模具，其主要的设计内容包括注射机的选择、浇注系统的设计、分型面确定、凹凸模以及其它成型零件,排气系统,导向机构,脱模机构和温度调节系统等的设计。模具各系统和零部件的结构、尺寸及技术要求均按照注塑模具设计手册所给出的设计步骤、方法和要求进行设计、计算和论述，其中的数据计算及处理严格按照注塑模具设计手册和国家标准进行取值和计

5、算。关键词：注塑模具； 成型工艺； 模具结构； 脱模机构abstract: the present paper shrouds formation craft and the injection mold designs topic from the actual industrial production, has certain use value. the present paper first models the performance requirement and the formation craft through the analysis shroud, determine

6、d that models a material to select pe, uses the injection molding method formation. utilizes specialized mold design software pro/e to be supposed to model to design a set of complete injection mold, its main design content including the injection machine choice, gating systems design, is divided th

7、e profile determination, the concave plunger as well as other formation components, the exchaust gas system, the guide mechanism, the mold emptier and the temperature control system and so on design. mold various systems and the spare part structure, the size and the specification defer to the desig

8、n procedure which, the method the injection mold design handbook gives and request to carry on the design, the computation and the elaboration, in which data computation and processing strictly according to the injection mold design handbook and the national standards carry on the value and the comp

9、utation. key words: injection mold; formation craft; mold structure; mold emptier1 前言塑料，由于具有一系列优异的物理力学性能、化学性能和易成形加工工艺性能而在轻工、农业、国防、航天航空、机械制造、建筑材料、交通运输、等部门及与 人们的日常生活密切相关的诸多方面都得到了非常广泛的应用。如果离开了塑料，那么难以想象我们生活、工作等环境会成为一个什么样子。也正是由于塑料具有许多特殊的性能，很快地从代替部分金属、木材、皮革等材料而发展成为国民经济中不可缺少的一类化工材料，并跻身与金属、纤维、硅酸盐三大传统材料之行列，成

10、为现代工业四大基础材料之一，应用于人类活动于生产活动的各个领域据最近数据统计,在工业发达国家，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40%；韩国模具专业厂中，生产塑料模的占43.9%，生产冲压模的占44.8%；新加坡全国有460家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件，它具有成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点。因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。目前，塑料塑件在国民经济和日常生活中的应用日趋广泛，发挥着举足轻重的作用，塑料塑件的加工基本上是通过模具一

11、次成型。在众多的成型方法中，注射成型占主导地位，塑料塑件的质量、生产效率、成本和模具的结构、使用性能密切相关。因此，设计制造出结构合理，使用性能优良的注射成型模具已成为塑料生产厂家关注的焦点。本次毕业设计题目是“冷水壶盖”。本设计说明书主要介绍了本人这次模具题目设计的整个思想过程，从开始构思到整套模具设计完毕，包括工程图，制造工艺，每个环节都必须面面俱到，不能忽视，特别是在尺寸与精度方面，更应该细心地测量与琢磨，否则就会直接影响塑料件的质量。该设计聚集了本人的专业知识，是模具设计与制造方面的一个积累成果。通过此次设计，使我对塑料工业有了进一步的了解，也真正地感受到了塑料工业为推动国民经济和人们

12、的日常生活带来了极大的便利之处。在设计中，由于时间紧迫，难免产生错误，错误之处请读者指正。2 塑件成型工艺卡塑 件 名 称高密度聚乙烯塑件草图材 料 牌 号pe-hd单 件 重 量25.9g成型设备型号xs-zy-1000每 模 件 数4成型工艺参数材料干燥干燥设备名称烘箱温度 /7080时间 /h12成型过程料筒温度后段 /140160中段 /180200前段 /180190喷嘴 /150180模具温度 /3060时间注射 /s05保压 /s1560冷却 /s1560压力注射 /mpa70105保压 /mpa后 处 理温度 /_时间 /min_编 制日 期审 核日 期3 塑件成型工艺分析与设

13、计3.1 pe-hd(高密度聚乙烯)的特性3.1.1 化学和物理特性pe-hd的高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性以及化学稳定性。pe-hd比pe-ld有更强的抗渗透性。pe-hd的抗冲击强度较低。ph-hd的特性主要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的pe-hd分子量分布很窄。密度为0.91- 0.925g/cm3，该材料的流动特性很好，mfr为0.1到28之间。分子量越高，ph-ld的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。pe-ld是半结晶材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。pe-hd很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应

14、力，从而减轻开裂现象。pe-hd当温度高于60时很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比pe-ld还要好一些。3.1.2 典型应用范围电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。3.1.3 pe-hd注塑模工艺条件干燥：如果存储恰当则无须干燥。熔化温度：220-260。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在200-250之间。模具温度：50-95。6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。对于最优的加工周期时间，冷却腔道直径应不小于8mm，并且距模具表面的距离应在1.3d之内（“d”是冷却腔道的直径）。 注射压力：70

15、-105mpa射速度：使用高速注射。流道和浇口：流道直径在4到7.5mm之间，流道长度应尽可能短。可以使用各种类型的浇口，浇口长度不要超过0.75mm。聚乙烯成型时，在流动方向和垂直方向的收缩差异较大，注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形，并使浇口周围部位的脆性增加；成型收缩率较大，易产生缩孔；冷却速度慢，必须充分冷却，且冷却速度要均匀；质软易脱模，有浅侧凹时可强制脱模。特别适用于使用热流道模具。3.2 塑件原材料成型性能（1）结晶料、吸湿性小（2）流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感（3）可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触可发生开裂（4）加热时间长则发生分解、烧

16、伤（5）冷却速度慢，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模 应有冷却系统（6）收缩率范围大，收缩值大、方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却（7）条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定（8）宜用高压注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分（9）不宜用直接浇口，易增大内应力，或产生收缩不匀，方向性明显增大变形，应注意选择进料口位置，防止产生缩孔、变形质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。3.3 塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析结构分析：从零件图上分析，此零件总体为圆形侧面有6个4mm22mm和长方孔，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，零件口部上有一个小台。尺寸精度：该塑件的精度为

17、7级，精度要求较低。表面质量分析：该零件的要求表面没有缺陷、毛刺，由于冷水壶盖经常与人的手接触较多，因此表面要求光滑，最好自然形成圆角。 3.4 塑件成型方法确定综上所述，该塑件的结构比较简单，而且壁厚均匀，成型工艺性好，可以采用注射成方法生产。4 塑件成型模具设计4.1 型腔的数量和布置该塑件的精度要求不高，属小型塑件，且形状简单，又为大批量生产，初定为一模四腔的模具形式，型腔的排列方式采用平衡性较好的h字型排列，其布置方式如下图所示：为了保证塑件表面质量要求，选择点浇口成型，浇口位置安排在塑件顶部，模具选用双分型面注射模（三板式图1）.图1 三式板4.2 选择注塑机型号及其参数4.2.1

18、注射量的计算通过pro/e建模分析，塑件的体积为27265，塑件的质量: 此时流道凝料的体积未知，可按塑件质量的0.6倍进行估算，所以注射量为: 4.2.2 锁模力的计算流道凝料(包括浇口)在分型面上的的投影面积，在此时还是个未知数，根据经验公式：(为每个塑件在分型面上的投影面积)，用进行估算： 式中 查塑件所需的注射压力70-105mpa，而型腔的平均压力是注射压力的30%-65%，因塑件为薄壁塑件，且浇口为点浇口，其压力损失比较大，所以取大一些，则，根据上面计算的注射量和锁模力，可选用国产xs-zy-1000螺杆式注射成型机，其有关参数如下表： 图2注射机的参数标称注射量/ 1000模板的

19、最大厚度/mm700螺杆直径/mm55模板的最小厚度/mm300合模力/n模板尺寸690790注射压力 /mpa121拉杆空间/mm650550注射行程/mm280合模方式液压机械螺杆转速/（r/mm）047电机功率/kw22模板最大行程/mm700定位圈尺寸/mm150喷嘴球半径/mm18喷嘴孔直径/mm7.5注射方式螺杆式最大成型面积/1800定位圈尺寸/mm150注射时间/s44.2.3 注射机有关参数的校核型腔数量的校核；由注射机的额定注射量校核模具的型腔数量：型腔数目校核合格式中为vj注系统凝料和飞边所需的体积vz为每个塑件的体积vg为注射机的额定注射量。注射压力的校核 注射压力校核

20、合格式中k为注射压力安全系数一般为1.251.4。锁模力的校核：锁模力校核合格k 为锁模力安全系数，一般取1.11.2其它尺寸的校核只有待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。4.3 确定分型面本塑件要求外侧表面光滑，下端外沿无浇口痕迹。依据分型面的选择原则，该塑件的分型面应选如下a-a所示位置，这样凹模型腔整体加工成型，塑件外表面光滑，且容易脱模。4.4 浇注系统选择和设计4.4.1 主流道的设计、 主流道的小端直径：；主流道的球面半径为：；主流道锥角：取；主流道长度：取l=70mm；主流道的大端直径：主流道衬套的形式：由于主流道入口处与注射机喷嘴反复接触，极易损坏，对材料的要求比较高，因而主

21、流道设计为浇口套，采用t10a，热处理为50hrc55hrc，如上图所示，与之相配合的定位圈的结构如下图所示：4.4.2分流道的设计 分流道的布置：为了让分流道要能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使凝料熔体尽快地分配到各型腔，因此，采用如下图所示衡式分流道结构： 分流道的形状和截面尺寸：由于聚乙烯的流动性很好，因此选用加工性能比较好的半圆形流道，查表得d=10分流道的表面粗糙度：流道的表面粗糙度的ra并不要求很低，一般为0.81.6,在此取1.6，如上图所示4.4.3 浇口的设计由于塑件的外观表面质量要求比较高，应没有明显的烧口痕迹，因此采用点浇口查表得其尺寸如右图所示：4.4.4 注

22、射行程的校核 查xs-zy-1000注射注射行程为280，浇注系统的长度：，成立。4.5 模具成型部件的设计计算分析塑件的结构可知根据尺寸公差可知：塑件在径向上的公差等级为mt7级(gb4458.5-84)，对于此塑料此精度为中等。分析塑件的结构可知动模部分若采用整体式结构将无法加工，所以采用组合型芯结构。4.5.1 圆柱型芯采用台肩固定的形式，其下底面用模仁将其压紧。尺寸计算。查其尺寸公差：由于尺寸精度为中等，故分别取制造偏差为尺寸公差1/3，磨损偏差为尺寸公差1/6，即：。塑料收缩率范围为：1.5-2.0%，则平均收缩率为：。故型腔芯尺寸为：（设计尺寸参见零件图）。4.5.2 动模仁型腔动

23、模仁采用组合式，用螺钉将其固定在动模板上，查其尺寸公差：腔体尺寸：（设计尺寸参见零件图）4.5.3 定模仁型腔定模仁采用组合式，用螺钉将其固定在动模板上查其尺寸公差：腔体尺寸： （设计尺寸参见零件图）滑块型芯：滑块型芯的设计为整体式结构，总共4个，其相应的侧孔尺寸为：4.6 侧向抽芯机构4.6.1 侧向抽芯机构的选用塑件的侧壁有6个方孔，其均垂直于脱模方向，阻碍成型后的塑件从模具脱出。因此成形时必须设置侧向分型抽芯机构，经分析本模具采用斜导柱抽芯机构。确定抽芯距：此塑件的的侧孔深度为1mm，则s=h+(2-3)=4mm确定斜导柱的倾角：由于此模具的抽芯距比较短因此其倾角可取小一些，取为12。确

24、定斜导柱的尺寸：，查表取整得d=18mm经计算得,查表取标准斜导柱长度为100。4.7 模架的确定和标准件选择由前面的型腔大布置以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合模架标准架，选用结构 形式为p4型，模架尺寸为500560的标准模架，可符合要求。4.7.1 与型腔零件有关参数的校核型边缘距离的校核：校核合格为模腔材料的许用应用，查cr12mov 的许用应力为245mpap为型腔的平均压力腔底板厚度的校核：，校核合格模具闭合高度的校核、计算模具的闭合高度为：查xszy1000得，即模具满足的安装要求。模具的外形的校核：本模具的外形的尺寸为：查xszy1000注射机的模板的最大安装尺寸为，故

25、能满足模的安装要求。开模行程的校核：模具的行程为查xszy1000的最大开模行程为700mm183mm,即能满足注射机的开模要求。排气的系统设计：此塑件为小型逆件，可利用推杆、活动型芯与模板之间的间隙排气，其间隙为。4.8 温度调节系统设计查表得聚乙烯成型时所需的模具温度为30-60，此设模具的温度为40。冷却水的体积流量：冷却水管直径为了使水处于湍流状态，查表得在.冷却水在管道内的流速由式大于最低流速1.10m/s，达到湍流状态，所以管道直径选用合理。冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查表得f=7.22(水温为30时)，因此冷却管道的总传热面积：模具上应开设的冷却水孔数：4.9 推出机构（

26、脱模）4.9.1 推出机构的形式确定；此塑件采用顶杆推出，推杆设计在塑件的台阶处，每个塑件由8根推杆推出，在台阶处圆形均布，共32根。其结构如装配图所示。脱模力的计算：脱模力系数 塑料的线性膨胀系数在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量 塑料的软化温度脱模时塑件的温度 塑件的厚度型芯脱模方向高度4.9.2 脱模力的校核查xszy1000的顶出力为即能满足注射机的要求。5 导向机构导柱选用模架本身的规格，但其长度与开模行程有关，必须另行设计选择.经计算得查表取标准得到长导柱的长度取为，导柱的长度取为其相关的配合见装配图所示，与之相应的导套选用模架自带规格。6 结论该模具采用侧浇口进料，侧向抽芯注塑成型，产品质量良好，模具结构合理，经试模验证，该套模具结构设计合理，可靠，可生产产品。毕业设计是本学习阶