机油盖注塑模具设计

1、塑料模具设计与制造课 程 设 计题目：机油盖注塑模具设计姓名： 李静云 学号： 20124580 . 学院：材料科学与工程 专业：材料成型及控制工程日期： 2015年12月14日 目 录第一章 塑件成型工艺分析与设计1.1 塑件的成型工艺性分析11.2 塑件材料的使用性能21.3 塑件材料的加工特性21.4 塑件的成型工艺参数确定3第二章 塑件在模具中的位置2.1 型腔数目的确定42.2 型腔的布置42.3 分型面的选择52.4 注射机型号的确定6第三章 浇注系统设计3.1 浇口的设计103.2 浇口套的设计11第四章 成形零件设计4.1 成形零件的结构设计134.2 成形零件的工作尺寸计算1

2、4第五章 模架的确定和标准件选择5.1 各模板尺寸的确定165.2 模架各尺寸的校核17第六章 排气槽的设计18第七章 合模导向和定位机构7.1 导柱导向机构设计197.2 导套设计19第八章 脱模机构设计8.1 推出方式的确定208.2 脱模力计算21第九章 模具的温度调节系统9.1 冷却系统的计算和设计229.2 模具加热系统设计24第十章 模具各零部件材料的选用10.1 塑料模具零件的主要性能要求2410.2 塑料模具零件的材料及热处理选择25第11章 模具主要零件加工工艺规程11.1 定模型腔镶套加工图2611.2 定模板加工图27第十二章 模具总装图及模具的装配.试模12.1 模具总

3、装图2812.2 模具的安装试模2912.3 试模前的准备2912.4 模具的安装及调试2912.5 试模3012.6 检验30第十三章 小结参考文献31 课程设计说明书 第1章 塑件成型工艺分析与设计1.1 塑件的成型工艺性分析塑件如图1.1所示。图1.1塑件图产品名称：机油盖产品材料：PA1010产品数量：批量生产塑件尺寸：如图1.1所示塑件重量：12.83g塑件要求：塑件外侧表面光滑，塑件允许最大脱模斜度1°1.2 塑件材料PA1010的使用性能PA1010（尼龙1010）塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒，相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低，机械强度高，

4、冲击韧性、耐磨性和自润滑性好，耐寒性比尼龙6好，熔体流动性好，易于成型加工。 1.3 塑件材料PA1010的加工特性1、 结晶型塑料，熔点较高，熔化温度范围较窄，熔融状态热稳定性差，料温超过300，滞留时间超过30min易分解2、 较易吸湿，成型前应预热干燥，并应防止再吸湿，含水量不得超过0.3%，吸湿后流动性下降，易出现气泡，银丝等弊病，高精度塑件应经调湿处理，处理后发生尺寸胀大3、 流动性极好，溢边值一般为0.02mm，易溢料，要发生“流涎现象”用螺杆式注射机注射时喷嘴宜用自锁式结构，并应加热，螺杆应带止回环4、 成型收缩率范围大，收缩率大，取向性明显，易发生缩孔，凹痕，变形等弊病，成型条

5、件应稳定5、 融料冷却速度对结晶度影响较大，对塑件结构及性能有明显影响，故应正确控制模温，一般为6090，按壁厚选定，模温低易产生缩孔，结晶度低等现象，对要求伸长率高，透明度高，柔软性较好的薄壁塑件宜取低模温。对要求硬度高，耐磨性好，以及在使用时变形小的厚壁塑件宜取高模温6、 成型条件对塑件成型收缩，缩孔凹痕影响较大，料筒温度按尼龙品种，塑件形状及注射机类型而异，柱塞式注射机宜取高温，但一般料温不超过300。受热时间不得宜过30min，料温高则收缩大，易出飞边。注射压力应随注射机类型，料温，塑件形状尺寸模具浇注系统而异，注射压力高，易出飞边，收缩小，取向性强。注射压力低宜发生凹痕，波纹成型周期

6、按塑件壁厚而定，厚则取长，薄则取短，注射时间及高压时间对塑件收缩率，凹痕，变形，缩孔影响较大，为了防止收缩，凹痕，缩孔，一般易取低模温，低料温，高注射压力的成型条件以及采用白油做脱模剂7、 模具浇注系统形式及尺寸与加工聚苯乙烯时相似，但增大流道及进料口截面尺寸，可改善缩孔及凹痕现象。收缩率一般视壁厚而异，厚壁取大值，薄壁取小值，模温分布应均匀，应注意防止出飞边，设置排气措施8、 塑料壁不宜取厚，并应均匀脱模斜度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑件更应取大1.4 塑件的成型工艺参数确定查手册得到PA1010的成型工艺参数；适用注射机类型 螺杆式密度 1.04 1.05 g/cm3；收缩率 1.02.3

7、%；预热温度 100 oC 110 oC，预热时间 12 16h ；料筒温度 后段190 oC210 oC，中段200 oC220 oC，前段210 oC230 oC；喷嘴温度 200 oC 210 oC；模具温度 40oC 80 oC； 注射压力 40 100MPa ；成型时间 注射时间20 90s ，保压时间0 5s ，冷却时间20 120s；总周期 45 220S螺杆转速 48r·min-1；后处理方法 油，水，盐水；后处理温度 90 oC 100 oC；后处理时间 4h ；第2章 塑件在模具中的位置2.1 型腔数目的确定1.每一副模具中，型腔的数目的多少与下列条件有关2.塑件

8、的尺寸精度 型腔越多时，精度也相对降低。3.模具的制造成本 多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。4.注塑成型的生产效益 从最经济的条件上考虑一模的腔数5.制造难度 多型腔的制造男队比单型腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机6.维修，影响生产。但现在每一模腔数的决定，原则上由需方决定。这副模具有厂方考虑设定为一模一型腔，他们已考虑了本产品的生产批量和自己注射机的型号。因此，设计的模具为单型腔模。2.2 型腔的布置由于采取一模一腔的模具形式，所以型腔毫无疑问被摆在模具正中位置，如下图2.1所示图2.1型腔布置2.3分型面的选择如何确定分型，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件

9、在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及精度、推出方式、模具的制造、操作工艺等多种因素的影响。因此在选择分型面时应注意综合比较分析。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处;1.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；2.保证塑件的精度要求；塑件的密度=1.04 g/cm3；3.满足塑件的外观质量要求；4.便于模具加工制造；5.对成型面积的影响；6.对排气效果的影响；7.对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第2、5点，为了便于模具的加工制造，应尽量选择平直分型面，即易于加工的分型面。如图2.2所示，B-B分型面为整个模具的主分型面。分型面的选择应尽量使

10、塑件留在动模一边，由于塑件收缩会包在动模镶块上，依靠注射机的顶出装置和模具推出机构推出塑件。图2.2分型面2.4注射机型号的确定2.4.1 注射量的计算塑件的体积： 球顶体积： 圆环体积（1）： 圆环体积（2）：总注射体积：塑件的密度=1.04 g/cm3； 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 则注射机的额定注射量2.4.2 锁模力的计算计算锁模力公式为 其中：K-安全系数，通常取K=1.11.2；A- 单个塑件在模具分型面上的投影面积-型腔的平均计算压力,本例取30MP。F-注射机额定锁模力（KN）； F1457.17KN 2.4.3 选择注塑机

11、虽然此件注射量不大，可选小型注射机，但它的锁模力很大，为满足其锁模力，可选注射机型号为SZY-300。注 射 量 为 ：320；锁 模 力 为 ：1500KN;顶 出 形 式 ：中心及上、下两侧设有顶杆、机械顶出；最大开模距离：3402.4.4 注射机有关参数的校核1、 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。2、 注射压力的校核 注射压力校核合格，式中K为注射压力安全系数，一般为1.251.4。3、 锁模力的校核 F1457.17KN<1500KN 锁模力校核合格，式中

12、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。第3章 浇注系统的选择和设计浇注系统一般分为普通浇注系统和无流道两大系统。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、反料槽或冷料穴组成；无流道浇注系统适利用加热或绝热方法，使从注射机喷嘴起到型腔入口为止这一段浇道中的溶料，在生产期间始终保持熔融状态，从而开模时只需取出塑件，不必清理浇道凝料。目前精密注塑模具中，无流道模具以热流道模具应用最广，热流道模具有点很多，比较适合精密注塑制件成型。但热流道价格昂贵，增加模具制造成本，并且通过对该制件的分析，使用普通浇注系统就能满足生产需要，保证塑件质量，因此本设计

13、使用普通浇注系统即可。3.1浇口的设计浇口亦称为进料口，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的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状以及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的变化，使分流道送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成为理想的流道状态，从而迅速均衡地充满型腔，对于多型腔模具，调节浇口尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件的质量。另外，限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用。非限制性浇口是整个浇注系统中截

14、面尺寸最大的部位，它主要对中大型的筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的旋压作用。在此处选用了点浇口，点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口（如图4-2所示），在这里的点浇口的底部有一个小凸台的形式，其作用是保证脱模时浇口断裂在凸台小端处，使塑件表面质量不受损伤，但塑件表面遗留有高起的凸台，影响表面质量，为防止这种缺陷，可在设计时让小凸台低于塑件表面。点浇口的各尺寸如图4-2所示：d=0.51.5mm，最大不超过2mmI=0.52mm，常取1.01.5mm，I0=0.51.5mm，I1=1.02.5mm，=615，；点浇口直径计算经验公式：d=（0.140.20） 式中

15、：d点浇口直径，mm； 塑件在浇口处壁厚，mm； A型腔表面积，；d=（0.140.20）=（1.612.31）mm可取d=2mm采用点浇口进料的浇注系统，在定模部分必须增加一个分型面，用于取出浇注系统的凝料。点浇口的形式图4-23.2浇口套的设计3.2.1 主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与浇口相连的一段带有锥度的流动通道，主流道小端储存为3.5，在此处选用了3.2.2主流道浇口套的形式主流道小端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设计成可拆卸更换的主流道浇口形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套用于装配定位圈。浇口套

16、的规格有但由于注射机喷嘴球头直径 ,主流道的入口凹坑球面半径略大于注射机喷嘴球头直径12故： 此处选取主流道入口凹坑球面半径;主流道出口端圆角；主流道的半锥角12°3.2.3主流道浇口套的固定因为采用的为有肩浇口套，所以用定位圈配合在模具的面板上。定位圈为标准件，外径为，内径为，具体固定形式如图4-1所示1、 定位圈2、定模板3、浇口套浇口套形式及其固定方式第四章 成型零件设计4.1 成形零件的结构设计本套模具的成型零件包括：型腔、动模板、型芯镶块（1）、型芯镶块（2）。 图4.1塑件图4.1.1 型腔采用整体嵌入式型腔和局部镶嵌式型腔的组合，这样加工和安装容易；热处理变形小；便于型

17、腔损坏时的更换和维修。4.1.2 型芯由于该塑件的内形比较简单，故直接采用整体式型芯，这样的型芯结构牢固；成型塑件的质量好。但模具的加工量大，耗材多，热处理变形大。4.2 成形零件的工作尺寸计算4.2.1 型芯的工作尺寸计算此件材料为PA1010，它的收缩率为1.02.3%；平均收缩率为=0.65%0.007由于塑件未标注公差，按8级精度选取。型腔径向尺寸计算按公式=） 式中模具成型零件在常温下的实际尺寸；塑件在常温下的实际尺寸； 模具成型零件制造误差； 制造公差。75与SR50查表注塑成型零件的标准公差数值的分别为0.016、0.054。取X取0.75；=） =mm =） =mm4.2.2

18、型腔的工作尺寸计算型芯径向尺寸计算公式：=） 54： 56： 60： SR48： 10=） =mm =） =mm =） =mm =） =mm =） =mm型腔深度和型芯高度的计算型腔深度计算公式：）型芯深度计算公式：=）上两式钟修正系数，即当塑件尺寸较大、精度要求较低时取小值，反之取大值。8 ） =mm） =mm第5章 模架的确定和标准件选择5.1 各模板尺寸的确定如图5.1所示。图5.1模架A板尺寸。A板是定模型腔板，考虑到需要在模板上开设冷却水道，故A板厚度取30mm。B板尺寸。B板是动模型芯板，塑件高度为20mm，由于还有齿形型腔嵌套和动模型腔嵌套，故板厚取60mm。C板尺寸。垫块=推出

19、行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5-10）mm=22+20+16+(5-10)mm=63-68mm,初步选定C为63mm。经上述尺寸的计算，模架选取圆形模架，板面为200mmX200mm,5.2 模架各尺寸的校核5.2.1 型边缘距离的校核校核合格。为模腔材料45#的许用应力，查45#的许用应力为600MPa，为型腔的平均压力30Mpa。5.2.2 腔底板厚度的校核5.2.3 模具闭合高度的校核计算模具的闭合高度为：H=80+25+63+30+11+25=234mm 查G54-S-200得，即模具满足的安装要求。5.2.4 模具的外形的校核本模具的外形的尺寸为：200X200X234mm，查

20、SZY-300注射机的模板的最安装尺寸为428X458mm，故能满足模的安装要求。第6章 排气槽的设计 在塑料填充的过程中，模架型腔内除了原有的空气外，还有塑料中吸附的水分在受热后蒸发为水蒸气，以及塑料受热局部分解，放出某些低分子挥发性气体等。此外，有些塑料在凝固过程中，由于体积收缩也会放出气体，这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出型腔，将会影响塑件的成型以及脱模后的质量。在许多情况下，可利用模具的分型面间的间隙自然排气。例如，小型制品的排气槽不大，如果排气点正好在分型面上，就可利用分型面间的微小间隙排气，而不必再专门开设排气槽。但若制品在成形时产生的气体较多，型腔最后充满的部分不在分型面上，

21、或者制品上具有局部薄壁，就要考虑开设排气槽。此塑件为中型塑件，由于该模具为镶拼结构，含有多个镶件，故可以利用镶件与镶件之间的间隙、镶件与模板之间的间隙进行排气，这样不但有利于气体排出，还可以改善原有的加工难度和便于维修。第7章 合模导向和定位机构7.1 导柱导向机构设计 导柱的结构形式有：带头导柱和带肩导柱在此处采用了带肩导柱，除安装部分的带肩外，安装部分直径比外伸工作部分直径大，一般与导套外径一致。本设计中导柱与导套之间的配合采用H7/h6,导套与安装孔之间的配合采用H7/k6，导柱的尺寸计算如图7.1所示。图7.1导柱7.2 导套设计导套的尺寸计算如图 图7.2导套第8章 脱模机构设计8.

22、1 推出方式的确定由于本塑件对于精度要求比较高，故采用双推管的推出方式。这种推出脱模机构适用于环形带孔的塑件，特点是推管的整个周边与塑件接触，故塑件受力均匀，推出时平衡可靠，制品不容易变形，也不会在塑件上留下明显的接触痕迹，此外还有利于提高内外表面的同轴度。推出机构的设计1） 在这副模具中，选择推杆作为推出机构，由于设置推杆自由度较大，而且，推杆截面大部分为圆形，制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。因此，推杆推出机构是推出机构中最简单、最常见的形式。2） 推杆的形状在此处采用了如图7-1所示，图中所示为顶盘式

23、推杆，亦称锥面推杆，它加工比较困难，装配时与其他推杆不同，需要从动模型腔插入，端部用螺钉固定在推杆固定板上，适合于深筒形塑件推出。推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常用H7/f7H8/f8的间隙配合。视推杆直径的大小与不同的塑料品种而定。它的材料常用T8A、T10A等碳素工具钢或65Mn弹簧钢等。前者的热处理要求硬度为5054HRC，自制推杆采用前者，而市场上出售的推杆标准件后者居多。推杆工作端配合部分的粗糙度Ra一般取0.8。3）推杆的位置选择应注意以下几点：当塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳不变形；应选择在脱模力最大的地方；应注意塑件本身的强度

24、和刚度；应考虑推杆本身的刚性。图7-1推杆的形式8.2脱模力的计算由于型腔型芯不规则，故省去了脱模力的计算第9章 模具的温度调节系统冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所带走的热量进行计算。9.1 模具冷却系统设计9.1.1冷却介质PA1010属中等黏度材料，模具温度分别为和40 oC 80 oC。所以，模具温度初步选定为60 oC。9.1.2冷却系统的简单计算51. 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量（1）塑料制品的体积V=12.34CM（2）塑料制品的质量M=12.83g

25、（3） 单位时间塑料熔体的注射次数塑件壁厚为4mm,查表的。取注射时间，脱模时间，则注射周期：。由此得每小时注射次数：（4） 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量2. 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量查表直接可知PA1010的单位热流量的值为。3. 计算冷却水的体积流量设冷却水道入口的水温为,出水口的温度为，取水的密度，水的比热容,则根据公式可得4. 确定冷却水路的直径d当时，查表可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径。5. 冷却水在管内的速度v6. 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h因为平均水温为,查表可得，则有7.计算冷却水通道的导热总面积A8.计算模具所需冷却水管的

26、总长度L9.冷却水路的根数X设每条水路的长度为，则冷却水路的根数为有上述计算可以看出，一条冷却水道可以满足模具冷却系统的要求。但是，在计算过程中忽略了很多其它因素，所以在实际设计中我采用了两根冷却水道，以满足实际生产中的冷却要求。9.2 模具加热系统设计由于PA1010的成型要求模具温度在40-80之间，所以模具不需要加热装置第10章 模具各零部件材料的选用10.1塑料模具零件的主要性能要求10.1.1成形零件的主要性能要求塑料模具的成形零件时直接成型制品内外表面的组成零件，包括型腔、型芯、成型镶件、成型顶杆等。由于这些零件直接与塑料接触，因此要求具有一定的强度、表面耐磨性好、热处理性能好、淬

27、火变形小、对带腐蚀性添加剂塑料成型的模具，还应具有抗蚀能力好。10.1.2导向零件的主要性能要求导向零件包括导向柱、导向套、限位导柱、顶板导柱及导套、销钉等。这类零件在使用中起导向作用。开合模具时相对运动，成型过程中要承受一定的压力，或偏载负荷。因此要求表面耐磨性好，芯部具有一定的韧性。10.1.3浇注系统零件包括浇口套、拉料杆、分流锥等。这类零件的工作条件与成形零件相近，要求具有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性。10.1.4顶出机构和抽芯机构零件这类零件要求表面耐磨性好，并具有足够的机械强度。10.1.5模体零件包括各种模板、顶出板、固定板、模架垫板等。这些零件是成型制品中主要承力零件，因此要

28、求具有足够的机械强度。10.2塑料模具零件的材料及热处理选择10.2.1成型零件1. 定模型腔镶套：选择牌号为45#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。2. 型芯：选择牌号为45#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。3. 动模镶套：选择牌号为45#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。4. 齿形型腔镶套：选择牌号为45#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。5. 动模型腔镶套：选择牌号为45#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。10.2.2模板零件 1. 动、定模板：选择牌号为45#钢，热处理方法为调质，230270HRC。2. 动、定模底板：选择牌号为45#钢，热处理方法为调质，230

29、270HRC。3. 推板：选择牌号为45#钢，热处理方法为调质，230270HRC。4. 浇口套:选择牌号为T8A钢，热处理方法为淬火，5055HRC。10.2.3导向零件1. 导柱：选择牌号为20#钢，热处理方法为渗碳、淬火，5660HRC。2. 导套：选择牌号为T8A钢，热处理方法为淬火，5055HRC。3. 推板导柱、导套：选择牌号为T8A钢，热处理方法为淬火，5055HRC。10.2.4顶出机构零件1. 推杆：选择牌号为T10A钢，热处理方法为淬火，5055HRC。2. 推杆固定板：选择牌号为45#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。10.2.5定位零件1. 定位螺钉：选择牌号为45

30、#钢，热处理方法为淬火，4348HRC。2. 定位圈：选择牌号为45#钢。第11章 模具主要零件图及加工工艺规程11.1定模型腔镶套零件图定模型腔镶套的加工工艺（1） 备料：选用直径为190mm，高为30mm的45#钢圆柱坯料。（2） 车：车外圆、肩台、圆弧面、端面、圆锥面（3） 线切割：切内孔（4） 钳：按图样要求钻通孔（5） 铣：铣平面、端面（6） 热处理：淬火，硬度达到43-48HRC（7） 钳：研光各孔至要求（8） 磨：磨端面、圆弧面、圆锥面至要求（9） 检验定模型腔镶套尺寸如图11.1所示。 图11.1型腔尺寸11.2 定模板零件图 定模板的加工工艺（1） 备料：45#钢锭（2） 锻

31、：锻成140mm X 140mm X 16mm（3） 热处理：退火（4） 线切割：切内孔（5） 铣：铣平面、台阶孔（6） 钳：钻螺纹孔和通孔达到图样要求（7） 热处理：淬火回火硬度至230-270HRC（8） 磨：磨平面至要求（9） 检验定模板尺寸如图11.2所示 图11.2定模板尺寸第12章 模具总装图及模具的装配、试模12.1模具总装图模具装配如图12.1所示 图12.1 模具总装图12.2 模具的安装试模试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改.补充和调整是对于模具设计的补充。12.3 试模前的准备试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与.于注射机的各个配合尺寸.推出形式.开模距.模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活.可靠，起止位置的定位要正确。各镶嵌件.紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头.阀门.附件.备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路.水路.电路.机械运动部位.各操纵件和显示信号要检查