塑料膜课程设计---端盖设计郭挺

1、西安工业大学塑料模具课程设计说明书端盖设计专 业：高分子材料与工程班 级：b080207姓 名：郭挺学 号：b08020705指导老师：贾建利20"年“月1、设计内容32、塑件的工艺性分析4(1) 、塑件的原材料分析 4(2) 、塑件的尺寸精度分析4(3) 、表面质量分析 5(4) 、塑件的结构工艺性分析 53、制件的注射成型工艺分析5(1) 、计算塑件体积5(2) 、计算孃件质量5(3) 、选用注射机5(4) 、塑件成型工艺参数54、注射模的结构设计7(1) 、分型面的选择7(2) 、型腔数口的确定及型腔的排列 8(3) 、浇注系统的设计115、型芯型腔结构设计 166、推出机构的

2、设计 177、成型零部件的工作尺寸计算 188、注射模模架的选择 209、冷却系统的设计2110、排气系统2211、注射机有关参数校核23(1) 、模具闭合高度的确定23(2) 、注射机有关参数的校核2312、装配图2413、零件图2514、总结2615、参考文献 27刖吞经过塑料成型模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、 技术基础和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是综 复习、巩固所学的理论知识，进一步熟悉有关设计资料；进一步掌握塑料模具的 设计及计算方法，加深理解高计与制造z间的相互关系；专业上有所掌握又在实 践方面得到指导，口身具备一定的塑料制品设计能

3、力；提高实践动手能力，培养 独立设计模具的构思。合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次 塑料成型模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。巩固 与扩充“塑料成型模具设计”等课程所学的内容，掌握模塑料成型具设计的方法 和步骤。掌握塑料成型模具设计的基本技能与pro/engineer运用如计算、绘图、 查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。经验不足加之水平有限，错误和缺点 在所难免，请老师批评指正。291、设计内容材料：尼龙1010技术要求1未注圆角半径r022材料允许染成深灰色3未注公差尺寸均按it13级精度平件名称m盘图号05材料尼龙loio m色牛产批圳大批備设计

4、要求：1、生产批量：大批量2、未注公斧按mt5级标注3、要求设计端盖模具图1端盖2、塑件的工艺性分析(1) 、塑件的原材料分析塑件的材料采用尼龙1010,属热塑性塑料。从使用性能上看，尼龙1010是 半透明，吸水小，耐寒性较好，坚韧、耐磨、耐汕、耐水，抗霉菌，但吸水性大; 从成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模度不宜取小，尤其对厚壁及 深高塑件更应取大。受热时间不宜超过30min,料温高则收缩大，易出飞边，收 缩小，取向性强，注射压力低易发生凹痕，波纹。成型周期按塑件壁悍而定，厚 则取长，薄则取短，为了减少收缩，凹痕、缩孔，一-般宜取低模温、高注射压力 的成形条件，以及采用白油作脱模剂

5、;尼龙1010的主要技术指标：密度是 1.04kg/dm比体积是0. 96dm3/kg,吸水率是0. 20. 4、收缩率是1. 32. 3s 、熔点是205t/°c、热变形温度是55°c、抗拉屈服强度是62mpa.拉伸弹性模量 1.8x103mpa,抗弯强度 88mpa、硬度 9. 75hb、击穿强度 20kv/mmo1) .尼龙1010的使用性能:坚韧耐磨耐疲劳耐油耐水.抗霉菌吸水性小. 耐寒性较好.2) .成型性能:熔融温度低，流动特性好，但由此而易产生飞边,收缩率的稳定 性差。3) 非结晶型塑料，吸水性大，易分解。4) 流动性好，容易产生飞边，成型加工前必须进行干燥，

6、稳定性强。(2) 、塑件的尺寸精度分析塑件的结构分析：总体特征为长方体的槽形里面有直径为012. 5的半圆环和 一个内凸再加两个直径为09的内孔塑件的尺寸精度分析：高精度尺寸01oio.1和1 p0.2 其他精度均为mt5o塑件的壁厚分析：壁厚最大处16最小处为1. 25厚差为0.35较为均匀， 有利于零件的成型塑件表面质量分析：表面粗糙度16无其他特殊要求，应较易实现。由上分析：除了保证两内孔和两半圆的尺寸精度外其他的要求偏中等。注射 时在工艺参数控制得好的情况下零件成型要求可以得到保证。(3) 、表面质量分析该塑件是端盖，要求表面无斑点，无裂痕，表面粗糙度可取rai. 6, 塑件内部没有较

7、高的粗糙度耍求，应较易实现。由上分析：除了保证两内孔和两半圆的尺寸精度外其他的耍求偏中等。注射 时在工艺参数控制得好的情况下零件成型要求可以得到保证。(4) 、塑件的结构工艺性分析此塑件外形为长方形端盖，盖深5mm,壁厚最人处为16,最小处为1.25, 厚差为0.35较为均匀，有利于零件的成型，总体尺寸43.7*29,塑件成型性能 良好。塑件上有一个直径为12. 5的开槽圆柱环，两个直径为9的通孔以及一个 22.5*8的凸台，凸台上有一个直径为3. 5,深3的圆孔。该塑件采用螺杆式注射 机成型。3、制件的注射成型工艺分析(1) 、计算塑件的体积塑件的体积为：vl=3597. 28mm3一次注射

8、所需的塑料总体积为：v=14389. 12mm3(2) 、计算塑件的质量：查手册取密度p=1.0ri.05g/cm3塑件的质量:m1=v1*p=3. 76g塑件与浇注系统的总质量：m二v*p二7. 518g(3) 、选用注射机：根据塑件的形状，取一模四腔的模具结构，初步选取螺杆式注射成型机:iiszy30o(4) 、塑件注射成型工艺参数如表二所示，试模时，可根据实际悄况做适当调整; 模塑成型工艺卡如表三所示。表一 pa1010塑料的注塑成型工艺参数工艺参数规格工艺参数参数预热和干燥温度100110时间:1216成型时间s注射时间：05 保压时间:20-90 冷却时间：20120 总周期:45-

9、220料筒°c后段：190210中段:200-220前段:210230螺杆转速r/min48喷嘴温度°c200210方法：油、水、盐水模具温度。c40-80后处理温度°c： 90100注射压力mp40-100时间h： 4表表二端盖模塑工艺卡南通纺院职业技术学院车间零件名称端盖装配图号零件图号后处理检验端盖注射工艺卡片材料牌号材料定额单件质量pa1010资料编号共页设备类型每模件数第页hszy302工装号62林料干燥料筒温度73温度°c100-110时间h1216后段。c190-210中段°c200220前段°c210230设备喷嘴&#

10、176;c20021040 80注射s 保压s 冷却s 注射压力mpa40100j-vql /:120 900520-i20温度°c90100时间定额时间h校对组长车间主任表二背压mpa辅助min单件min检验组长20 40主管工程师4、注射模的结构设计（1）、分型面的选择分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的 制造工艺有密切关系，并r直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模。 因此，分型面的选择是注射塑设计中的关键。如何确定分型面，需要考虑的因素 比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计，塑件的结 构工艺性及精度，嵌件位置，形状以及推

11、出方法，模具的制造、排气、操作工艺 等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。分型面的位置直接影响模具使用、制造及塑件质量，故必须选择合理的分型 面，一般应考虑下列儿点因素： 塑件形状，尺寸、壁厚及要求； 浇注系统的布局； 塑料性能及填充条件； 成型效率及成型操作； 排气及脱模； 模具结构简单，使用可靠方便，制造简单；综合考虑各种因索，最终确定的分型面如图一：4分型面的选择图2（2）型腔数目的确定及型腔的排列1）型腔数目的确定根据塑件生产批量及经济性，通过注射量及锁模力计算，可确定尽可能多的 型腔数，以提高生产率。其型腔在一模中的数目确定方法见表三：序号确定依据确定方法说明1按塑件的

12、经 济性确定型腔 数按总成型加工费用最小的原则，并 忽略准备时间和试生产时的原材料 费用，仅考虑模具费和成型加工费。 其型腔数量，可用下式计算： n-严v60c式审n每副模具型腔数；p计划生产总件数；y单位小时模具加工费用（元/h）；t成型周期（min）；c每个型腔模具加工费用（元）；单型腔模具比 多型腔模具制造 成木低、周期短， 所以批量较少的 塑件，不宜采用 多型腔特别是形 状复杂、尺寸较 人的、精度要求 较高、小批量试 生产的塑件应选 用单型腔模具比 较经济。2按注射机的 最大注射量确 定型腔数塑件的每次注射量总和不能超过 注射机最大额定注射量的80%,其 汁算方法是：vs式屮n每台模具

13、允许型腔数；v 注射机最大注射量； vj注系统凝料量；vs单个塑件的容积;或质 量（cm彳或g）若每次注射量 总和大丁注射机 额定注射量，则 型腔数应减小或 釆用单型腔；3按注射机额定锁模力确定型腔数按注射机额定锁模力确定所需设 型腔数，可以按f式核算: fpapaz式中f注射机额定锁模力(kn)；p料对型腔平均压力(mpa)；a注系统在分型面上的 投影面积(cm2 )；a,单个塑件在分型而上的投影面积(cm2 )；所确定的型腔 个数总锁模力不 应超过注射机额 定锁模力，否则 合模时，模具难 以合严，有溢料 产生，应减小型 腔个数。4按制品精度 要求确定型腔 数型腔数越多精度越低，从满足精度

14、要求出发型腔数可按下式确定：en<2500 -24al 式中l塑件基本尺寸(mm)；5塑件尺寸公羞(mm)； 单腔时，塑件可能达到 尺寸公差(mm),具中聚甲醛为土 02%、pe、pp、pc、pvc 为土0.05% ；1. 根据经验， 每增加一个型 腔，其尺寸精度 可降低4%。2. 模一腔 时，塑料公差聚 甲醛为0.2%, 尼龙66为0o 3%,聚碳酸酯 abs,聚乙烯为 0.05%。3. 对于髙精度 塑件，模不能 超过四腔。表三此塑件采用笫二种方法确定型腔数目;按注射机的最人注射量确定型腔数;根据公式：0.8u勺0.830-43949 0.15nw3.949w5 （取整）最终确定采用一

15、模二腔的结构形式；2）型腔的排列型腔的布置采用对称分布，以防模具承受偏载而产生溢料。排列方法则采用 h形排列，平衡性好，加工容易，使用比较广泛。（3）、浇注系统的设计注射模的浇注系统是指注射模屮从主流道的始端到型腔z间的熔融塑料的 通道。其作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程屮将 注射压力传递到型腔塑件齐个部位，而得到要求的塑件。1）主流道设计：要点：主流道的截面形状通常采用表面积和体积之比最小的圆形。在卧式注射机 用注射模中，因主流道垂直于分型面，为了使于脱出流道凝料，主流道应设计 成圆锥形。锥孔内壁必须光滑，表面粗糙度ra应小于0. 4umo主流道小端直径d根据塑件质

16、量、填充要求及所选的注射机规格而定，通常 为48mnio为了与注射机喷嘴相吻合，主流道的始端应设计成球形凹坑，球面半 径r比注射机喷嘴球面半径ro大12価,球面深度一般取35価或（1/32/5） ro。主流道长度l根据定模座板厚度确定，在保证成型良好的条件下应尽量缩短, 以减少压力损失和废料，通常l不超过60価。主流道人端与分流道相接处应有圆角过渡，以减少料流转向时的阻力，其圆 角半径r通常取广3mm或取d/8 （d为主流道大端直径）。当主流道穿过儿块模板时，为了防1上在模板贴合处产生溢料而使主流道凝料 脱出困难，应在模板贴合面处做出0.2、0.5的阶梯，或尽量采用浇口套。根据手册查得xs-z

17、y-125型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球而半径r0=12mm喷嘴孔直径：d0= 4mm根据模具主流与喷嘴的关系：r=r0+ （1 2） mm d二d0+0. 5 mm为了方便将凝料从主流道屮拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取13度经换算得主流道大端直径d二8. 5mm,为了使料能顺利的进入分流道，可在主 流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。图32）主流道衬套形式主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触，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 的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如t8a, t10a 等，热处理硬

18、度为50hrc55hrc.主流道的安装1 浇口套；2定模座板；3定位圈；4注射机喷嘴图43) 分流道设计要点：分流道在保证熔体能迅速而均匀地充满型腔的前提下，长度应尽可能短，容 积应尽可能小。分流道的截而尺寸要大于塑件的壁厚，且对丁含有玻璃纤维等流动性较差的 塑料，流道截面要大一些。分流道的表面粗糙度ra般为1.6um,这样流道内料流外层的流速较低， 容易冷却而形成凝固表皮层，有利于流道的保温。每一级流道的尺寸要比下一级流道大10%20%, bp d=d x (110%120%)。分流道与浇口连接处应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。分流道与浇 口的连接形式及尺寸关系l二0. 72mm, r=

19、0. 52mm。一摸多腔时应使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何中心与锁模力的 中心重合。这样有利于可靠锁模和使锁模力均匀，以防止溢料现象。当分流道较长时其末端应设置冷聊穴，以防止冷料堵塞浇口或进入型腔而影 响塑件质量。分流道的设计要便于加工及刀具的选择。分流道的布置 一摸多腔注射模中分流道的排列有平衡和非平衡两种形式, 一般最好采取平衡式的布置，即各分流道的长度、截面形状和尺寸都相同，因此 能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离和等，熔体能同时充满各个型腔，且型腔 压力中心和注射机中心重合。流道的形式和尺寸应根据塑件的休积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流 道的长度的。由于蛾件的形状比较简单，尼

20、龙1010的流动性好，冲型能力比较 好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径d二85mm,则梯 形可选用上底为b二5. 5mm,高为h=8mm的截面。截而形状为u型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的而积大。 耍减少传热损失，乂希望流道的而积小。因此可用流道的而积与周长的比值来表 示流道的效率。u型实质上是一种双梯形流道截面。效率为0. 1951)分流道的尺寸：尼龙1010 分流道直径/mm3.8一-7. 5选取6mm分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5匕um,这可增加对外层 塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温

21、。但表 而不得凸凹不平，以免对分型不利。4) 浇口设计一般情况浇口斜面尺寸要小，长度要短，这样熔料经过时流速增大，并获得摩擦 热使熔料温度升高，能快速充满型腔，且浇口去除后痕迹不明显。但是浇口截面 尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大，凝料快，补缩困难，会造成塑件缺料、 缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象，使塑件表面m凸不平。浇口 截面尺寸也不能过大，过大的浇口注射速度低，温度下降快，塑件可能产生明显 的溶解痕和表面云层更现象。浇口位置的选择浇口开设的位置对塑件的质量影响很大，选择浇口位置应遵循下列原则： 浇口应设置在能使型腔的齐部位、各角落能同时充满的位置。 浇口应设置在塑件较厚的部

22、位，以使熔料从厚断面移入薄段面，以利于补 料。 浇口应设置在有利于排除型腔中气体的部位。 浇口应设置在避免塑件表面产生溶合纹的部位。 对于带有细长型芯的模具，浇口应设置在能使进料沿型芯轴向均匀进行, 以免型芯被熔休冲击而变形。 浇口应设置应避免熔体的断裂。 浇口应设置应不彩响塑件的外观。 浇口不要设置在塑件使用屮承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。浇口尺寸确定浇口的截面积一般为分流道截面积的3%9%,截面形状多为矩形(宽度与厚度的比为3： 1)或圆形；浇口的长度约为1l5mm°此塑件浇口的截而积s二(d/2) x3%,表而粗糙度ra值不低于0. 4umo 根据塑件的成型要求及型号腔的排列方

23、式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选 择从壁厚为1.6mm处进料，料由厚处往薄处流，且选用的模具结构有利于排气。 故可能用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸：0.6mmx2.4xl(hxbxl)5) 浇口套常采用标准件根据手册查得型号：xs-z-30柱塞式注射机喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴球面半径r。二12mm喷嘴孔直径：d()二4)4mm根据模具主流与喷嘴的关系：主流道球而半径：r二ro+(l2)mm ,取r=14 nun ；主流道小端直径：d=d0+ (0. 51) mm,取d=4. 5 mm；主流道锥度：a=2°5° ,取a二4。主流道长度l根据肚模座板厚度确定，通常l不超过6

24、0mm,取55mm主流道大端直径：d分流道直径£>二 d = d + 2ltan3=6.12mm ； d二d+2l=4. 5+2*55*0. 03=8. 34mm其中：q主流道的半锥角，取0=2°(6) 球面深度 h： h35mm,或(1/32/5) r(),取 5mm；(7) 浇口套总长：ld= (l+h+2)mm= (55+5+2) mm二62mm6) 冷料穴与拉料杆的设计冷料穴应设在熔料流动方向的转折处，卧式或立式注射机用模具的冷料穴一 般设置在主流道正对的动模上，开模时为了能从浇口套内拉出浇道凝料，通常在 冷料穴末端设置拉料杆。该塑件采用z形拉料杆，其头部的侧

25、凹将主流道凝料钩住，开模时即可将凝 料从主流道屮拉出。同时由于拉料杆的尾部固定在推杆固定板上，故在推出蛾件 时凝料也一同推出。5、型芯型腔结构设计型芯型腔可采用整体式或纽合式结构。由于该塑件尺寸不大且形状简单，无锥面过渡。宜采用整体式型腔，方便加工和热处理。考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构。6、推出机构的设计根据敎件的形状特点，模具型腔在动模部分，开模后，孃件留在型腔。 推出机构可采用推块推出或推杆推出。推块推出结构可靠，顶出力均匀，不影 响塑件的外观质量，但塑件上有圆弧过渡，推块制造困难；推杆推出结构简单, 推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用 时并不影响

26、外观。从以上分析得出：该塑件采用推杆推出机构。7、成型零部件的工作尺寸计算由于制件没有标注尺寸公差，因此把它们换成公差尺寸，进行计算。模具制造公差s=a/3公差等级按tt5级算（单位:mm）平均收缩率scp二0.0215基轴制：29±0.25, 43.7±0.32 , 22.5±0.22 , 12.5±06 , 7±0.24 , 2±0.20, 1.6±00, 8±04, 3土0.22,1 ±00基 孔制： 09 ± 04, 03.5 ± 02, 10斜,40.5 ±0.32

27、 ,23.5±0.22, 10.5±06, 5±02, 土02, /?1.5±00, 2±00, 18.5±0.22, 5±02, 30.5±0.28 25.5±0.25中心距： 11 ±0.23 ±0.24尺寸类型塑件尺寸计算公式制造公差成型塑件工作尺 寸44.02 0。6443.05力型腔径向29.25 holm= （ls+lsscp4-|<_ a29.21 q0171<3.22爲4r3.09 嘗深度72%=（比+丹凡-丰）普_ a6.96；°"0&

28、gt;8.86+°280912 一爲3.38嘗358_爲23.28+："23.74二型25.25+t25.76爲径向7?1.4+°200-3=（厶 + l$s d + 才 4）吨6_ a1 °iejo-0.07心22.28022.73二r "°32劲 2.34：12.65一爲<d10+0，°010.13 一爲7.86+°'280q 1 1 °°#11-0.09cc1 0.5430.2210.34 冲00 4418.2870.严040.18+°6401.9o20030.79

29、爲10.64 二1&59 為w-0.074o.88_0.j206爲4.8严05.0%深度3.7严02 0 h =(h +h s“w m v ss cp 37 -3z_ a416九6.7严07中心11±0.2c m =(c s +c $ s cp) ± 牛巧_ a11.165±0.07表四8、注射模模架的选择木塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择a4型模架。9、冷却系统的设计塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太 高的温度(防止出模后制件发生翘曲，变形)冷却系统设计可按卜-式进行计算：设该模具平均工作温度为60。，用20。

30、的常温水作为模具的冷却介质，其 出口温度为30° ,产量为(1分钟2模)1000g/h。 求塑件在硬化时每小时释放的热量为q3,查有关文献得尼龙1010 的单位热流量为q2二314. 3398. lj/g ,取q2=350j/g：q3二wq2二1008g/h x350j/h=352800j 求冷却水的体积流量vv=wql/pcl(tl-t2)=140cm3温度调节对塑件的质量彩响主要表现在以卜几个方血：变形 尺寸精度 力学性能 表面质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。在注射模具中溶体从200 °c,左右降低到60吒左右，所釋放的能量5%以 辐射，对流

31、的方式散发到大气中，其余95%由冷却介质带走，因此注射模的冷 却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的 2/30缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过 程中，在湍流下的热传递是层流的1020倍。在此我选择湍流。如表五：冷却水道直径d/ (mm)最低流量v/ (m/s)流量qv/ (m3/min)121. 107.4x107表五10、排气系统在注塑模具的设计过程屮，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流 体进入模具型腔内，在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空 气，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，除此以外，塑料熔体会产

32、生 微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引 起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至 充模不满甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排 气,而不需在模具上开设排气槽。（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0. 03mm, 间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽。11、注射机有关参数校核1、模具闭合高度的确定根据支承与固定零件中提供的数据确定：定模座板h 1=25mm，上固定板h2=20mm 下固 定板h3=25mm支承板h4=32mm动模座板h5=25mm,垫块h6=50mmh=h 1+h2+h3h+h4+h5+h6+h7=25+20+25+32+25+50= 177mm2、注射机有关参数的校核本模具的外形尺寸为2