塑料端盖注塑模的设计

1、西安航空职业技术学院 毕业设计论文1塑料端盖注塑模的设计【摘要】模具工业被称为工业之母，作为模具中重要分支的注塑模具，已成为当今生产中重要的工艺装备。塑料模具设计与制造技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。塑料端盖作为日常生活生产中最常用的塑件，本次设计是塑料端盖的注塑模设计，所用塑料为聚苯乙烯。关键词：塑料 注塑模具 塑料端盖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西安航空职业技术学院 毕业设计论文2目目 录录1.1.塑件（塑料端盖）成型工艺分析塑件（塑料端盖）成型工艺分析.411

4、塑件 .41.2 塑件名称 .41.3 生产纲领 .41.4 塑件的成型工艺分析 .42 2 拟定模具结构拟定模具结构.42.1 分型面的确定 .42.2 确定型腔的数量及排列方式 .43 3 注射机型号的确定注射机型号的确定.53.1 所需注射量的计算 .53.1.1 塑件质量、体积的计算.53.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算.53.1.3 该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积及所需锁模力计算.53.2 选择注射机 .63.3 注射机有关参数的校核 .63.3.1 由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数量 n.63.3.2 注射压力的校核.63.

5、3.3 锁模力校核.64 4 浇注系统设计浇注系统设计.64.14.1 主流道的设计主流道的设计.74.1.1 主流道尺寸.74.1.2 主流道衬套形式.74.1.3 主流道衬套的固定.84.1.4 主流道凝料体积.84.2 分流道的设计 .84.2.1 分流道的布置形式.84.2.2 分流道长度.84.2.3 分流道形状、截面尺寸.94.2.4 分流道凝料体积.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 浇口的设计 .94.3.1 侧浇口尺寸的计算.104.3.2 浇口剪切速率校核.104.4 冷料穴设计 .104.4.1 主流道冷料穴.104.4.2 分流道

6、冷料穴.10西安航空职业技术学院 毕业设计论文35 5 成型零件的设计成型零件的设计.105.1 成型零件的结构设计 .105.1.1 凹模（型腔）.105.1.2 型芯.115.2 成型零件钢材的选用 .115.3 成型零件工作尺寸计算 .115.3.1 型腔径向尺寸计算.125.3.2 型芯的径向尺寸.125.3.3 型腔的深度尺寸计算.125.3.4 型芯高度尺寸计算.125.3.5 中心距尺寸计算.126 6 模架的确定模架的确定.126.1 A 板尺寸.136.2 B 板尺寸.136.3 垫块厚度 .137 7 排气系统的设计排气系统的设计.148 8 合模导向机构的设计合模导向机构

7、的设计.149 9 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计.141010 温度调节系统的设计温度调节系统的设计.1410.1 冷却水的体积流量 .1410.2 冷却管道直径 .141O.3 冷却水在管道内的流速 .1410.4 冷却管道与冷却水之间的传热系数 .1510.5 冷却管道的总传热面积 .1510.6 模具上应开冷却水孔数 .15结结 束束 语语.16谢谢 辞辞.17文 献.18西安航空职业技术学院 毕业设计论文41.1.塑件（塑料端盖）成型工艺分析塑件（塑料端盖）成型工艺分析1 11 1 塑件塑件如图1 所示 图11.21.2 塑件名称塑件名称高冲击强度聚苯乙烯（HIPS）1.31.

8、3 生产纲领生产纲领大批量生产1.41.4 塑件的成型工艺分析塑件的成型工艺分析该塑件约为 3mm，壁厚均匀，不允许有裂纹和变形缺陷，其脱模斜度，未注圆角 R1R2。1302 2 拟定模具结构拟定模具结构2.12.1 分型面的确定分型面的确定根据塑件的结构形式分型面选在塑料端盖的底面2.22.2 确定型腔的数量及排列方式确定型腔的数量及排列方式(1)该塑件粗糙度要求不高，又是大批量生产，可采用一模多腔的形式，初步确定为一模四腔的模具形式。(2)型腔排列方式的确定该塑件有一个通孔和四个均布的小孔，制件体积小，考虑到制件的精度及表面质量，应将小孔的成型放在凹模中与凹模板直接加工。对通孔应选择小型芯

9、镶在大型芯中以保证孔的位置精度。由于塑件属于薄壁件，且顶部有孔，故使用推件板同时推件。西安航空职业技术学院 毕业设计论文5型腔排列方式采用平衡式布置，可实现各型腔的均匀进料和达到同时充满型腔的目的。其排列形式如图2 所示2.3 模具结构形式的确定从上面分析可知，本模具采用一模四腔，双列直排，推件板与推管同时推件，流道采用平衡式，浇口采用潜伏式或侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上可以确定具结构形式为 图2A 型带推件板的单分型面注射模。3 3 注射机型号的确定注射机型号的确定3.13.1 所需注射量的计算所需注射量的计算3.1.13.1.1 塑件质量、体

10、积的计算塑件质量、体积的计算根据塑件图样建立塑件模型并对此模型分析得：塑件体积 31cm71. 2V塑件质量 g85. 271. 205. 111Vm(查表常用热塑性塑料的主要技术指标知=1.05）3g/cm3.1.23.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的 0.6 倍计算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料的体积为：312cm50. 66 . 071. 246 . 04 VV3.1.33.1.3 该塑件一次注射所需塑料该塑件一次注射所需塑料 HIPSHIPS体积 3210cm34.1750. 671. 244VVV质量 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积及所需锁模力计算塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在模具设计之前是个未1A知量，根据多型腔模具的统计分析，是每个塑件在分型面上投影面积的2A1A0.20.5 倍，因此可用来进行估算，所以135. 0nA2111mm37.2384435. 135. 0nAnAnAA式中2221mm63.441575785. 04dA西安航空职业技术学院 毕业设计论文6715.33KN715331N3037.23844型ApFm式中型腔压力取 30Mpa（因是薄壁塑件,压力损失大，取大些

12、）型p3.2 选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用 SZ250/1500 型卧式注射机，见表注射机主要技术参数理论注射容量/3cm255锁模力/KN1500螺杆直径/mm45拉杆内间距/mm415415注射压力/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定位孔直径/mm125螺杆转速/(r/min)10390喷嘴直径/mm4喷嘴球半径/mm15锁模方式/mm双曲肘3.3 注射机有关参数的校核3.3.13.3.1 由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数量由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数量 n n45 .28785.

13、285. 246 . 03600303600358 . 0360012mmKMtn型腔数量校核合格。式中，K注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； M注射机的额定塑化量（14g/s） ； t成型周期，取 30s3.3.23.3.2 注射压力的校核注射压力的校核，注射压力校核合格。Mpa1691303 . 10pkpe式中 注射压力安全系数，一般取=1.251.4；kk 塑料所需的注射压力，取 130Mpa0p3.3.33.3.3 锁模力校核锁模力校核，而Mpa1691303 . 1型KApF1500KNF 锁模力校核合格式中，K锁模力安全系数，一般取 1.11.2，在此取 1.2其他安装

14、尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定后才可以进行。4 4 浇注系统设计浇注系统设计该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。西安航空职业技术学院 毕业设计论文74.14.1 主流道的设计主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴喷出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。4.1.14.1.1 主流道尺寸主流道尺寸(1)主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+（0.51)=4+(0.51)，取d=4.5mm；(2)主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+（12)=15+(12)，取SR=16mm；(3

15、)球面配合高度 h=3mm5mm，取 h=4mm；(4)主流道长度 由标准模架结合该模具结构，取 L=65mm；(5)主流道大端直径 cm5 . 7221(89. 7tanDdD），取为，取为半锥角。(6)浇口套总长 mmL7014402504.1.24.1.2 主流道衬套形式主流道衬套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严。因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，此处采用碳素工具钢 T10A，热处理硬度为 5055HRC。如图所3 所示西安航空职业技术学院 毕业设计论文8图3 图4由于该模具主流道较

16、长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈尺寸如图5 所示 4.1.34.1.3 主流道衬套的固定主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图4 所示 图5 4.1.44.1.4 主流道凝料体积主流道凝料体积32222cm41.10)5 . 35 . 35 . 75 . 7(127014. 3)(12dDdDhq主(1) 主流道剪切速率校核由经验公式得1313105105341.10533 . 3ssRqnv式中3cm93.2271. 2467. 141.10塑件分主qqqqvcm275. 0232cARn4.24.2 分流道的设计分流道的设计4.2.14.2.1 分流道的布置形式分流道的布置形式

17、分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此采用平西安航空职业技术学院 毕业设计论文9衡式分流道，如图6 所示4.2.24.2.2 分流道长度分流道长度第一级分流道长度 mmL151第二级分流道长度 图6mmL3124.2.34.2.3 分流道形状、截面尺寸分流道形状、截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，本设计得分流道设置在分型面上动模一侧，截面尺寸采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式确定截面尺寸，即mmLmB6 . 115485. 22654. 0265. 044取 B=4mm，取 H=

18、3mm。mmBH67. 243232分流道的截面尺寸如图所示1L 图7从理论上讲分流道比小 10%，但为了刀具统一和加工方便，在分型面2L1L上的分流道采用一样的截面。4.2.44.2.4 分流道凝料体积分流道凝料体积分流道长度 mm1542)22615(L分流道截面面积 2mm5 .103334A凝料体积 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经验公式在之间，剪切速率校核合格。1331004. 13 . 3sRqn32105105式中 31cm42. 5171. 2212vtvq其中 t注射时间，取 1s； A梯形面积

19、（0.105）3cmC梯形周长（1.3cm）西安航空职业技术学院 毕业设计论文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 浇口的设计浇口的设计根据外部特征，外观表面质量要求比较高，应看不到明显浇口痕迹，因此采用侧浇口。在开模时浇口自行剪断，几乎看不到浇口的痕迹。4.3.14.3.1 侧浇口尺寸的计算侧浇口尺寸的计算经验公式 mmnth4 . 2 2.6mm30Anw式中,h侧浇口深度（mm） ；w浇口宽度（mm） ；A塑件外表面面积（约为 10382） ；2mmt塑件厚度（平

20、均厚度约为 3mm） ；n塑料系数，查的 n=0.84.3.24.3.2 浇口剪切速率校核浇口剪切速率校核1 -4221s1009. 124. 026. 071. 266whV为，剪切速率校核合格。-154s10104.44.4 冷料穴设计冷料穴设计4.4.14.4.1 主流道冷料穴主流道冷料穴如图8 所示，采用球头型拉杆，该拉料杆固定在动模固定板上，开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出。4.4.24.4.2 分流道冷料穴分流道冷料穴在分流道端部加长 5mm 做分流道冷料穴。 图85 5 成型零件的设计成型零件的设计模具中确定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件。 5.1

21、5.1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计西安航空职业技术学院 毕业设计论文115.1.15.1.1 凹模（型腔）凹模（型腔）在成型此塑料端盖的模具设计中，凹模采用整体式，以便塑件尺寸精度高，外形美观，且这种形式适用于此类中小型塑件成型。由于塑件端盖顶部存在 4-4 均布，因此此孔的成型应在凹模中设计凸模，其凹模形状如图9 所示.图95.1.25.1.2 型芯型芯凸模设计为局部嵌入式，且成型中心通孔小型芯需单独设计，如图10 所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文12图105.2 成型零件钢材的选用塑料端盖属于大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性应良好，凹模设计为整体式，应选用硬度较高的

22、 Cr12MoV，淬火硬度为 5862HRC，以保证较高的使用寿命。凹模成型时有料流冲刷，但没有脱模时塑件摩擦，因此采用 45 钢调质即可。5.35.3 成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸计算塑件尺寸公差按 6 级精度选取5.3.15.3.1 型腔径向尺寸计算型腔径向尺寸计算03. 00011985.771zxLssLm式中，S塑件平均收缩率 S= ；045. 0206. 003. 0 塑件外径尺寸（取 71） ；1Ls x修正系数（取 0.75） ； 塑件公差值（查公差表取 0.52） ； 制造公差（取/5）;z 式中取为03. 00022805.731zxLssLm2Ls71； 式中取为

23、 16；03. 0003333.161zxLssLm3Ls5.3.25.3.2 型芯的径向尺寸型芯的径向尺寸 式中取为 65；003. 0011315.681zxlsslm2ls 式中取为003. 003384.101zxlsslm3ls10；5.3.35.3.3 型腔的深度尺寸计算型腔的深度尺寸计算 式中取为 20；03. 0001151.201zxHssHm1Hs 式中取为 25；03. 00022735.251zxHssHm2Hs西安航空职业技术学院 毕业设计论文135.3.45.3.4 型芯高度尺寸计算型芯高度尺寸计算 式中取为 20；003. 001129.211zxhsshm11h

24、s 式中取为 25；003. 0022515.261zxhsshm2hs 式中取为 30；003. 003374.311zxhsshm3hs5.3.55.3.5 中心距尺寸计算中心距尺寸计算 式中取为 50。015. 025.52212zszCsCmsC6 6 模架的确定模架的确定根据型腔布局可看出，型腔嵌件尺寸分布为，因考虑到导柱、导190170套及连接时的布置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为 6 号（） ，模架结构为 A4 形式，如图11 所示315250250L图11各模板尺寸确定6.16.1 A A 板尺寸板尺寸A 板定模型腔板，塑胶高度为 25，在模板上还要开设冷却水

25、道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此 A 板的厚度取 40mm。西安航空职业技术学院 毕业设计论文146.2 B 板尺寸B 板是凸模（型芯）固定板，取 B 板厚度为 32。6.3 垫块厚度垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）=30+20+16+510=7176；根据计算取 C 为 80。上述尺寸确定后就可以确定模架序号为 5，板面为，模架结构形315250式为 A4 的标准模架。从选定模架可知，模架外形尺寸：267315250高长宽模具平面尺寸（拉杆内间距） ，合格;模具高度415415315250267220（最小模厚）合格；其他各参数在前面均校核合格，所以本模具所选注

26、射机完全满足使用要求。7 7 排气系统的设计排气系统的设计该模具属于小型模具，排气量很小，因此本设计中不单独开设排气槽。8 8 合模导向机构的设计合模导向机构的设计设计中选用标准模架，因模架本身具有导向装置，只需按模架规格选用即可，故不需设计，可利用推杆、定模板的配合间隙进行排气。9 9 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计推件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩擦，采用图示结构，推件板与型心间留 0.20.25mm 间隙。本设计中取 0.2mm，并采用锥面配合，以防止推件板因偏心而溢料。如图12 。 推件板与凸模配合形式 图12 1010 温度调节系统的设计温度调节系统的设计冷却系统的计算

27、很麻烦，在此只进行简单计算，在单位时间内塑料凝固时所放出热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为。Co4010.110.1 冷却水的体积流量冷却水的体积流量min/m1007. 2min/m00207. 0255 .26187. 410107 . 20482. 0333322111cWQqv西安航空职业技术学院 毕业设计论文15式中，W单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min） ，按每分钟 注射两次，即 in0.0482kg/mg/min153.48min/2g/cm05. 1cm93.2233次 单位固时所放出的热量，HIPS 为；1QkJ/kg107 . 22冷却水密度 ；

28、3kg/m1000 冷却水的比热容（4.187kJ/(kg.)；1cc。 冷却水出口温度 26.5；1c。 冷却水入口温度 25；2c。10.210.2 冷却管道直径冷却管道直径为使冷却水处于湍流状态，查资料取 d=8mm。1O.31O.3 冷却水在管道内的流速冷却水在管道内的流速由式10.410.4 冷却管道与冷却水之间的传热系数冷却管道与冷却水之间的传热系数查得 f=7.22（水温为 30时） ，因此c。 ChmKJdvfho22 . 08 . 032 . 08 . 0/76.25741000/868. 01022. 76 . 36 . 310.510.5 冷却管道的总传热面积冷却管道的总

29、传热面积22216473006473. 02255 .26406 .2574107 . 20482. 06060mmcmhWQA10.610.6 模具上应开冷却水孔数模具上应开冷却水孔数1250814. 36473dLAn 从计算结果看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道比较少，但一条冷却水道对于模具是不可取的(冷却不均匀)，故冷却水道数取 2。m/s68. 0601000/814. 31007. 244232dqvv西安航空职业技术学院 毕业设计论文16结结 束束 语语通过为期几个月的塑料模具毕业设计，从选题，查阅技术文献和资料，用AutoCAD 画装配图，零件工作图，到最后编写设计计算说明书，我接受到了实实在在的设计实践，进一步加强了独自完成项目设计的能力，更加熟练地掌握了查阅资料的方法。同时，我能够系统而扎实地巩固大学三年来所学的专业知识，独立研究课题方向，充分利用几年来所学的各种专业知识来进行问