内搭钩盒盖注射模的设计

1、 华东交通大学理工学院毕业设计 华东交通大学理工学院Institute of Technology. East China Jiaotong University 毕 业 设 计 Graduation Thesis（20092013 年） 题 目 内搭钩盒盖注射模 分 院： 机电工程分院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 材料20092 学 号： 20090410210208 学生姓名： 曾 玲 升 指导教师： 鄢 根 荣 起讫日期： 2012.112013.5 摘 要本设计产品是内搭钩盒盖，通过分析塑件的用途以及分析工艺，设计出一副注塑模。通过选择注塑机型号，以及通过三维制图软件PRO

2、E对塑件体积和性能分析。选择模具框架，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺，另外设计了模具各个板块的加工工艺图。针对盒盖的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。由于塑件内侧有四个小凸台，直接顶出，固采用斜推杆的结构形式。其优点在于简化机构，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本。通过模具设计表明该模具能达到盒盖的质量和加工工艺要求。关键词：内搭钩盒盖; 塑件注射模具；模具；Abstract The product is within the hook cover, by analyzin

3、g the use of plastic parts and analysis process, an injection mold design. By selecting the injection machine plastic parts size and performance, as well as by the three-dimensional mapping software PROE. Select the mold frame, choice of the casting mold system, the mold forming part of the structur

4、e, ejection system, cooling system, injection molding machine and related parameters checking, detailed design, and preparation of the mold process , in addition to design each section of the mold process. The specific structure of the lid, the mold is the point gate the double parting surface of th

5、e injection mold. Directly to the top of the plastic parts inside four small boss, solid lifter structure. Its advantages simplify Agencies, reduced, greatly reducing the manufacturing cost of the mold so that the mold shape. Mold design indicates that the mold can achieve the quality and processing

6、 requirements of the lid.Keywords: internal hook cover; injection mold plastic parts; mold; 目 录摘 要1Abstract2第一章 盒盖的工艺分析41.1塑件的成型工艺分析51.塑件的分析51.2.PE（聚乙烯）的性能分析51.3PE是注射成型过程以及工艺参数6第二章：模具的结构形式设计72.1塑料模具的基本结构72.2型腔数量和排列方式的确定8第三章 注射机型号的确定93.1注射量的计算9通过PROE三维制图建模软件设计分析计算得93.2选择注射机103.3注射机相关数据的校核11第四章 浇注系统的设

7、计134.1主流道的设计13第五章 浇口的设计165.1类型及位置的确定165.2 冷料穴的设计175.3 排气系统设计17第六章 成型零件的结构设计及计算186.1.成型零件的结构设计186.2成型零件钢材的选用186.3成型零件工作尺寸的计算186.4模具工作原理:216.5模具的组成21第七章 模架的确定22第八章 模具总装图及模具的装配、试模24 8.1 模具总装图及模具装配24总 结26参考文献29 第一章 盒盖的工艺分析 本设计产品为内勾搭盒盖，如下图所示。塑件看起来来说比较简单，但实际结构和斜度比较复杂，塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷，脱模斜度为30'1°

8、;由于本产品一般用于食品类的盒盖，要求盒盖无毒，质量轻，且耐热性良好，塑件材料PE聚乙烯（乳白色），生产批量为1020万件。1.1塑件的成型工艺分析 1.塑件的分析(1)外形尺寸 该塑件壁厚为10.2mm，长宽为70.6mm×51.6m的长方形并成倒角形成，内部边缘有4个尺寸为6mm×1.2mm×1.2mm长方形的小方块作为内勾搭的盒盖。塑料的熔体流程不算太长，适合于注射成型。（2）精度等级盒盖一般都属于零件的外部配件，整体的精度要求不是很高，按照常规一般公差即可。为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，采用较低的尺寸精度。根据查表找出精度表 PE

9、建议采用精度等级表塑料品种建议采用精度等级高精度一般精度低精度PE567根据设计要求应选择一般精度的加工。（3） 脱模斜度 本设计产品材料为聚乙烯，成型产品收缩范围大，收缩率较大，易产生缩孔，疏松等缺陷，选择该塑件上型芯和凹模的同意脱模斜度为30'。 1.2.PE（聚乙烯）的性能分析 1）使用性能 聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。 常温下不溶于任何已知溶剂中，70oC以上可少量溶解于甲苯、三氯乙烯 等溶剂中 聚乙烯的力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性.好。聚合压力大：高压、中

10、压、低压；聚合实施方法淤浆法、溶液法、气相法 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度； 2）成型性能 1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形. 2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统. 3.加热时间不宜过长,否则会发生分解. 4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模. 5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂 3）聚乙烯的的主要性能指标 PE的性能指标密度g/ 1.0000

11、屈服强度/M Pa2230比体积/.1.031.10拉伸强度/M Pa27吸水率（%）<0.01拉伸弹性模量/M Pa0.840.95熔点/105170抗弯强度/M Pa2740计算收缩率（%）1.03.0抗压强度/M Pa22比热容/ 2310弯曲弹性模量/G Pa1.11.41.3PE是注射成型过程以及工艺参数（1） 注射成型过程 1）成型前的准备。对PE的色泽，粒度和均匀度等检验，由于PE吸水性小，所以并不需要进行成型前的干燥。 2）注射过程。塑件在注射剂料筒内经过加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。 3）塑

12、件的后处理。处理介质为空气和水，处理温度为6075.处理时间为2050s.(2) 注射的工艺参数(1) 塑化形式：螺杆式(2) 螺杆转数/（r/min）：2040(3) 喷嘴形式：直通式(4) 喷嘴温度/：220230(5) 料筒温度/：前段：230250 中段：240260 后端：220240(6) 模具温度/：80100(7) 注射压力/MPa：80120(8) 保压力/MPa：4050(9) 注射时间/s：05(10) 保压时间/s：2080(11) 冷却时间/s：2050(12) 成型周期/s：50140 第二章：模具的结构形式设计2.1塑料模具的基本结构 塑料模具有很多种类，即使是同

13、一类塑料模具又可以设计不同的形式的结构，塑料模具的的组成零件按用途可以分为成型零件和结构零件两大类。所以在进行模具设计的时就可以根据各类不同零件的用途和要求，在结构和几何参数的设计的规律上需找共同点。用过对塑料模具的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开幕取出塑件的底平面上。分型面的类型有：水平分型面，垂直分型面，水平垂直分型面三种方案一水平分型面模具分型面与压机工作台面平行，与合膜方向垂直的模具方案二垂直分型面的模具：分型面与压机工作台面垂直，与合膜方向平行的模具方案三水平·垂直分型面模具：（多分型面模具） 水平分型面 垂直分型面2.2型腔数量和排列方式的确定（1）型腔数量的确定

14、 该塑件采用的精度要求不高，但其内形状比较复杂，且尺寸大小相对较大。盒盖生产10万个订单属于中批量生产的故采用三板模细水口点浇口系统。采用一模一腔的形式，以便保证生产盒盖的质量和效益。分型面选择方案1.如图所示： 1、定模板 分型面与开模方向垂直，置于最大截面处，塑件包紧在动模型芯上。利用推出机构易于推出，开模行程合理，模具结构简单，制造方便，塑件成型精度高，能够满足要求。综上所述，分型面采用方案一，模具结构简单。塑件成型精度可靠。第三章 注射机型号的确定3.1注射量的计算 通过PROE三维制图建模软件设计分析计算得塑件的体积 ： =5.2677 塑件的质量： =5.26771.00g=5.2

15、677g式中参考上表取1.00g/（1） 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑料的体积0.21倍来计算。由于本次采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照塑料体积的0.2倍来计算.故一次注入体积的总和为 3.2选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 =5.2677 并结合公式根据以上计算，初步选定公称注射量为V>6.59注射型号为XS-Z30卧式注射机，其注射技术参数为： 理论注射容量/30移模行程/mm130螺杆注射直径/mmV注射压力/MPa28最大模具厚度/mm300120最小模具厚度/mm200注

16、射速率/120锁模形式双曲轴塑化能力/20模具定位孔直径/mm8螺杆转速/0200喷嘴球半径/mm12锁模力/KN250喷嘴口孔径/mm2拉杆内间距/mm2502803.3注射机相关数据的校核 1）注射压力的校核 查表得PE塑料成型时的注射压力为80-120，这里取值=100MPa，该注射机的工程注射压力为=150MPa，注射压力安全系数=1.251.4，这里取=1.3则： ，所以注射机注射压力合格。2） 锁模力的校核塑件在分型面的投影面积，则 =2462浇注系统在分型面上的投影面积，即留到凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面

17、积的0.20.5倍。由于本流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一点。这里取塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积，则模具型腔内的胀型力30=96000N=9.6KN式中，是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致压力为2448MPa。相对于粘度较大的精度较高的塑胶制品应去较大值。对于本产品中采用的PE属于中等粘度塑料及精度要求不是很高的塑料，故本产品采用30MPa。 查表可知该注射机公称锁模力为，锁模力安全系数这里取去1.2，则 ，所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，机构尺寸确定后可进行。第四章 浇注系统的

18、设计4.1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，她将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状设计为圆锥形，一遍熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 （1）主流道的尺寸 1）主流道的长度：小型模具的应尽量小于60mm,本次设计取80mm进行设计 2）主流道小端直径：D2=D1+(0.51)mm，一般情况下，D2=3.54.5mm其中D1为注塑机喷嘴口直径。XS-ZY-500注塑机喷嘴孔直径（mm）可取3、5、6、8。所以这里取D1

19、=5mm.所以d = 注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm = (5+1)mm=6mm。 3）主流道大端直径：d= d + 2Ltan7mm ,式中 = 2°。 4） 主流道球面半径：S= 注射机喷嘴球头半径+ （12）mm=（12+2）mm =14 mm 5)球面的配合高度：h = 3 mm (2)主流道的凝料体积 (3) 主流道当量半径 (4) 主流道交口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求很严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上诉因素通常仍然将其分开设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质

20、钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用T8A或T10A材料，热处理淬火表面硬度为5055HRC，如下图所示： 由于此工件为一模一腔，采用直接从主流道进行注塑，无需进行分流道设计。 第五章 浇口的设计浇口也称为进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。浇口设计与塑件性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素有关。总的要求是使熔料以较快的进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭，因此浇口截面要小，长度要短，这要可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑

21、件外观质量。5.1类型及位置的确定直接浇口适用于任何塑料，常用于成型大而深的塑件，熔体的压力损失少，成型容易。但由于浇口处固化慢，容易造成成型周期延长，产生较大的残余应力，超压填充，浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后塑件上疤痕较大。点浇口位置能灵活确定，成型后表面质量好，但由于浇口面积较小，需提高注射压力，增加模具成本。由于模具结构采用的是双分型面，在第一个分型面分开时要将浇口处的冷料拉断，所以需要采用点浇口。(1)浇口位置的选择：尽量缩短流动距离；保证熔料能迅速地充满型腔；浇口开在塑件臂厚处；考虑分子定向的影响；减少熔接痕，提高溶解强度。所以，塑件的浇口与塑件在分型面的两侧，浇口连接在塑件的正

22、上方。(2)浇口尺寸计算l=0.72.0mm b=1.55.0mm或b= mm t=0.52.0mm浇口在塑件的上侧，结合本次的设计可以有以下的选择： l=1.5mm b=3mm t=1.8mm5.2 冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴位于主流道的正对面的模板上，底部作成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出，并滞留在动模一侧的作用。其作用就是手机熔体前锋的冷料，防止冷辽进入模具型腔二影响制品的表面质量。本设计浇注系统选用带Z形头拉料杆的冷料穴，拉料杆固定在推板上，使凝料与拉料杆一道被出推出机构从模具中。开模后稍许将制品作侧向移动，即可将制品连

23、同凝料一道从料杆取下。5.3 排气系统设计塑料模具在成型过程中除了要排出模腔中得空气外，还要排出塑料在固化时释放出的挥发性气体，否则就可能降低充模速度，甚至不能充满模腔，还会使塑件上出现麻点、闷光、凹陷、气泡和缺损等质量问题。单靠模具的分型面不能充分的进行排气，所以这一类要开设排气槽。排气槽的位置一般设在料流最后到达的地方，如分型面上的排气槽应开设在浇口的对面。排气槽深度一般为0.030.05mm，也可开到0.10.5mm，宽度为510mm。 第六章 成型零件的结构设计及计算6.1.成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。 按凹模的结构的不同可将其分为整体式、

24、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。它是在整块金属模板上加工而成的，其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹，整体式型腔常用于简单的中小型模具上。由于本产品是采用一模一腔，所以综合分析采用的整体式嵌入式凹模。（2） 型芯.凸模是用于成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。凸模与模板做成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。由于本塑件尺寸较小 ，对材料不能构成浪费，为了使其结构牢固，安装方便，配合简单，本制件可选用整体式凸模。6.2成型零件钢材的选用 根据对塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有良好的强度，韧性，耐磨性，和抗疲劳性能，

25、同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。有因为是塑件为中批量生产，所以构成型腔整体嵌入式凹模钢材为下表所示：定模座板45钢推杆45钢垫块Q235导柱T8A推板固定板45钢导套T8A圆柱头内六角螺钉45钢定模板45钢推板导柱T8A动模座板45钢推板导套T8A定位圈T10A型芯固定板45钢浇口套T10A6.3成型零件工作尺寸的计算 采用查表的平均尺寸法来计算成型零件的尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图总给定的公差计算。计算中取聚乙烯的平均收缩率2.0%。公差按照表5.1的公差进行计算。模具制造公差，统一取塑件尺寸公差的1/3。（1） 凹模的径向尺寸的计算 塑件外部径向尺寸的转换：相应的塑件制造公差为mm

26、: 相应的塑件制造公差为mm. 式中，是塑件的平均收缩率，查表可以PE的收缩率为1%3%，其所的平均收缩率：是系数，查表x一般在0.50.8之间，此处去x=0.75；分别是塑件上相应尺寸的公差；是塑件上相应的尺寸制造公差，对于中小塑件取（下同）。（2） 凹模深度的尺寸计算 塑件高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸=10020.26mm=mm，相应的=0.26；塑件的凸台=5.20-0.22，相应的=0.22mm. 式中是系数，查表可知在0.50.7之间，这里取x=0.67（3） 模具型芯径向尺寸的计算1）动模型芯径向尺寸的计算。塑件内部径向尺寸的的转换，塑件内部尺寸的转换：=58.500-0

27、.16=58.500-0.16 2）动模型芯内表面尺寸的计算。塑件内部径向尺寸的的转换，塑件内部尺寸的转换： =660+0.53=67.720-0.173） 动模型芯外表面尺寸的计算。 塑件内部径向尺寸的的转换，塑件内部尺寸的转换： =68 0+0.75=69.920-0.254)型芯的高度8.2 根据塑件尺寸查，9表3-2 相应z=0.09mm塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸径向尺寸型芯径向尺寸57 0+0.4858.500-0.16660+0.5367.720-0.1768 0+0.7569.920-0.25型腔径向尺寸57 0-0.4858.180+0.16680-0.7568.790

28、+0.25轴向尺寸型芯轴向尺寸60+0.246.260-0.08380+0.3839.010-0.131.20+0.21.290-0.07型腔轴向尺寸10.20-0.2610.420+0.095.20-0.225.450+0.0751.60-0.4852.950+0.166.4模具工作原理:如图7-1所示的盒盖注射模式采用一种双分型面注射模。为保证塑件表面无凹痕，模具用点浇口进料，开模时，模具从面首先分型。继续开模时，由于定距螺钉的作用，模具又从面分型，然后开模停止。推出时，注射机推板、，推板12推动斜滑块、，由于动模板、上写空的作用，斜滑块14、15既向前作推出运动又向内作抽芯运动，将内侧凹

29、芯从塑件上抽出并将塑件推落型芯。6.5模具的组成（1）成形零部件：定模座板4、动模板10、定模板8、动模座板12等。（2）浇注系统：浇口套11,、定位圈13等。（3）导向部分：导柱导套16、定距螺钉6等。（4）推出部分：复位杆18、推杆固定板11、推板12、斜滑块3等。图7-1工作原理图 第七章 模架的确定根据模架型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以计算出凹模嵌件所占的平面尺寸50mmmm,又考虑到凹模最小壁厚，导柱，导套的布置等，再同时参考上文的中小型标准模架的选型经验公式，可确定选用模架为，模架结构为A4型。 7.1各模板的确定 1)A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件的高度为10.2，又考虑

30、模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的空间，故A板厚度取30mm. 2)B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准厚取20mm. 3）C板（垫板）尺寸。垫板=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）=（40+15+20+）=8085mm,初选定C板为80mm.经上述计算，模架的尺寸已经确定为模架序号6号，版面为200mmmm，模架结构形式为A4的标准模架。其外形尺寸为：,如下图所示： 所选A4型架结构7.1模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。1） 模具平面尺寸200mm215mm<235mm235mm(拉杆间距)，校核合格。2） 模具高度为215mm，200mm<

31、;215mm<300mm(模具最大厚度和最小厚度)，校核合格。3） 模具开模行程S=mm=（43+23）mm=7176<180mm(开模行程)校核合格。第八章 模具总装图及模具的装配、试模8.1 模具总装图及模具装配图8-1 装配图 仰视图8.2.试模 将模具安装在注射机上，选用合格的原料，根据推荐的工艺参数调整好注射机，采用手动操作。开始注射时，首先采用低压，低温和较长的时间条件下成形。如果型腔未充满，则增加注射时的压力。在提高压力无效的时，可以适当提高温度条件。试模注射出样件。试模过程中，应进行详细记录，将结果填入试模记录卡，并保留试模的样件。 8.3 检验通过试模可以检验出模

32、具结构是否合理，所提供的样件是否符合用户的要求，模具能否完成批量生产。针对试模中发现的问题，针对试模中发现的问题。对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产的样件满足客户的要求，试模合格的模具，应清理干净，涂防锈油入库保存。 塑料模具加工工序卡工艺过程卡名称模具零件加工工艺产品名称盒盖模具零件名称推板固定板材料45钢尺 寸120×100×15件 数1件工序号工序名称工 序内容要求加工设 备工艺设备备 注夹具刀具1钻孔钻4个的通孔普通铣床平口虎钳Ø12钻头2铣沉孔铣4个高为6的沉孔普通铣床平口虎钳Ø12铣刀以工序1的孔中心作为沉孔中心3钻孔钻4个的通孔普通

33、铣床平口虎钳Ø8钻头  4攻丝攻4个M8的螺纹平口虎钳M8攻丝刀以工序3的孔中心作为攻丝中心5钻孔钻4个Ø22的通孔普通铣床平口虎钳Ø9、Ø22钻头分步扩孔6铣沉孔铣4个Ø高为8的沉孔普通铣床平口虎钳Ø26铣刀以工序5的孔中心作为沉孔中心7铣沉孔铣4个Ø41高为1的沉孔普通铣床平口虎钳Ø41铣刀以工序5的孔中心作为沉孔中心 滑块的加工过程工序号工序名称工序内容设备备注1备料锻造毛胚10050202热处理退火后硬度<240HBS3刨平面刨上下平面保证尺寸刨床100484磨平面磨两端平面至尺寸40.2磨床5钳工画线划 M8孔中心线6钻孔镗孔钻M8螺纹底孔立式铣床7热处理对导轨，斜面，内空进行局部热处理硬度为55HRC8磨平面磨上下平面达到要求模滑动导轨达到要求磨斜面平面磨床9研磨内孔研磨内孔打到要求10钻孔 铰孔与型芯配合后钻孔后铰空钻床