台阶端盖注塑模具设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上 湖南省重点建设高校塑料模课程设计说明书设计题目：台阶端盖学 院：机电工程学院专 业：材料成型及控制专业学 号：设 计 人：指导老师：完成日期：2011.12.11目录1.任务书22.摘要33.塑件结构工艺性分析44.拟定模具的结构形式和初选注射机65.浇注系统的设计116.成型零件的机构设计和计算177.模架的确定和标准件的选用228.合模导向机构的设计249.脱模机构的设计2510.排气系统的设计2511.温度调节系统的设计 2612.设计体会和总结3013.参考文献31塑料模课程设计任务书一、任务与要求：1、给定塑件零件图一张，按模具设计要求将塑件有关公差进行变

2、换。2、完成模具装配图一张，CAD绘制成A0A1图幅，按制图标准。3、完成模具零件图3张10张。定模座板；定模板；动模座板；型芯固定板；动模支承板；动模镶件（既凸模）；垫块；推板；推杆固定板；推杆（或推管、脱模板）任选。图纸幅面A3或A4均可，用CAD绘图，要求在零件图上标明该零件的材料、数量、序号、尺寸公差和形位公差值、热处理及其它技术要求。4、编写设计说明书（2030页），二、设计时间及进程安排第1周：设计方案论证与确定，完成有关计算、设备选择，完成设计说明书草稿。第2周：完成模具装配图绘制，完成模具零件的图绘制，并进一步修正装配图，完成说明书正稿的誉写。三、主要参考资料：1、塑料模具设计

3、指导2、教材有关章节3、塑料模具设计手册4、机械设计、机械制图（教材）。四、设计题目台阶端盖技术要求：1、塑件不允许有裂纹，变形； 2、脱模斜度301°； 3、未注圆角R2R3。摘要 塑料工业是一门新兴，是随着石油工业发展应运而生的。塑料制品在工业中的应用日益普遍，这是由于他们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料密度小，质量轻，大多数塑料与钢材、铝材等金属材料比起来，在同样的体积下，塑料制品要比金属制品轻的多。此外，塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也比较好。课题主要是台阶端盖的模具设计,其材料采用ABS。 大四是我们大学生活的最后一年，通过本次课程设计可以加深对以前学过科目的认识，使我们

4、对专业知识有了更进一步的了解。一、塑件结构工艺性分析1） 塑件的分析1）外形尺寸 该塑件壁厚为2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性为中性，适合于注射成型。2）精度等级 塑件的尺寸精度为高精度MT3。3）脱模斜度 ABS的成性收缩率不大，ABS的流动性为中性，为使注射充型流畅，根据塑料成型及模具设计表2-10常用塑件的脱模斜度查得ABS的脱模斜度选为1°。2、ABS工程塑料的性能分析ABS无毒，无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.02-1.05g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的

5、耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为90度左右。耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。其成型特点：ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚，溶料温度及收缩率影响极小。ABS的主要技术指标 密度比溶吸水率收缩率热变形温度1.02-1.050.8-0.980.2%-0.4%130-1600.3%-0.8%83

6、-103.抗拉强度拉伸弹性模量弯曲强度冲击强度体积50Mpa1.8X10780Mpa11HB9.7HB6.9X101、 ABS的注射成型过程及工艺参数1） 注射成型过程混料-干燥-螺杆塑化-充模-保压-冷却-脱模-塑件后处理ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性不大，在加工前应进行充分的干燥和预热，不但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。 注射前的干燥条件是：干冬季节在75-80以下，干燥2h-3h，夏季雨水天在80-90，干燥4h-5h，干燥达8h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。在

7、此，由于端盖属于批量生产，要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS再料斗中再度吸潮。2） 注射工艺参数 注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min 料筒温度t/：前段200-220 中段180-200 后段160-180 模具温度：50-60 注射压力Mpa：70-100 喷嘴温度：170-180二、拟定模具的结构形式和初选注射机（2） 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，具体位置如下图（3） 型腔数量和排位方向的确定（1） 型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求较高，塑件尺寸小，又是大批量生

8、产，所以模具采用一模两腔的结构。（2） 型腔排列形式的确定 由于该模具选择的是一模两腔，其型腔中心距的确定如下图，故流道采用T形对称排列，使型腔进料平衡。（3） 模具结构形式的初步确定 由以上的分析可知，本模具设计为一模两腔，采用单排列式，根据塑件结构形状，推出机构初选为推件板推出或者推杆推出。浇注系统设计时候，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。3、注射机型号的确定（1）注射量的计算通过对Pro/E建模的分析得塑件的质量属性如下图所示：塑件体积：V塑=29.780cm³塑件质量：m塑=V塑=29.780×1.05=31.269g参考 文献2表9-6取1.

9、05g/ cm³。（2）浇注系统凝料体积的初步估算 由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍至1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且不是很长，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔的塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和两个塑件的体积之和）为： V总=1.2nV塑=1.2×2×29.780=71.472 cm³（3）选择注射机根据以上计算得出在一次注射成型过程中注入模具型腔的塑料体积为71.472 cm³，由参考文献1式（4-18）V公=V总/0.8=71.472/0.8

10、=89.34 cm³。根据以上的计算，初步选择公称注射量为104 cm³，型号为XS-ZY-125卧式注射机，其主要参数见下表理论注射量/104注射速率/90螺杆柱塞直径/30移模行程300注射压力/MPa最大模具厚度300拉杆内向距260×360最小模具厚度200塑化压力/ 螺杆转速锁模形式液压-机械模具定位孔直径锁模力/kN喷嘴半径12喷嘴口直径/mm（4）注射机的相关参数的校核 A.注射压力校核。查参考文献1表4-1可知，ABS所需注射压力为60-100MPa，这里选择取注射压力为100MPa，注射机的公称压力位150MPa，注射压力安全系数1.25-1.4

11、之间，这里选择取中间值1.3，则：所以注射机注射压力合格。 B. 锁模力的校核 第一步：塑件在分型面的投影面积 第二步：浇注系统在分型面上的投影面积 ，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积的数值可以按照多型腔模具的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5倍。由于本设计的流道系统较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取=0.2 第三步；塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为 第四步；模架型腔内的胀型力=；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%，大致范围是25MPa-40MPa。因为ABS的粘度不大，所

12、以取=35MPa。 由表6-2可知，该注射机的公称锁模力,锁模力安全系数为=1.1-1.2，这里取=1.2，则取=1.2=410.05kN<，所以注射机锁模力满足要求。对于其他的安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。四、浇注系统的设计1、主流道的设计 主流道常常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机的喷嘴注射出的熔体导入分离到或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时候主流道凝料的顺利取出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和填充时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常常设计成独立的主流道衬套。材料选用45钢，并经局部热处理

13、球面硬度38-45HRC，设计独立的定位环用来安装模具是其定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径，0.5-1mm,以免溢料并且防止衔接不准二发生堵截现象。其关系如下图所示喷嘴与浇口套尺寸关系示例图1） 主流道尺寸（1） 主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具一般应尽量小于60mm，初选50mm。（2） 主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸（0.51）mm=4.5mm（3） 主流道大端直径 D=dL主tan()=8mm，式中4°（4） 主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=152=17mm（5） 球面的配合高度 h=3mm2)主流道的凝料体积 V主=L主（

14、R²主r²主R主r主）/3=50×（4²2.25²4×2.25）×3.1431573.3³3） 主流道当量半径 Rn=(2.254) 2=3.1254） 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，易磨损。对材料的要求较严格。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC-55HRC。2、分流道的设计1） 分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道，如下图所示2) 分流道的当量直径该塑件厚度为

15、2.5mm，按本书图2-3的经验曲线查得D'=4.3，再根据单向分流道长度为60mm,由图2-5查得修正系数=1.05，则分流道直径修正后为D=D'fL=4.5155mm3） 分流道的截面形状 本设计采用梯形截面，其加工工艺性较好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。4） 分流道截面尺寸 设梯形的上底宽度为B=6mm（为了便于选择刀具），底面圆角的半径R=1mm，梯形高度取H=2B/3=4mm，设下底宽度为b,梯形面积应满足如下关系式。代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。通过计算梯形斜度=10.6°，基本符

16、合要求，如下图所示5） 凝料体积（1） 分流道的长度为（2） 分流道截面积 （3） 凝料体积6） 校核剪切速率1. 确定注射时间：查本书表2-3，可取t=1.6s。2. 计算单边分流道体积流量：3. 剪切速率 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在5×10²- 5×10³s-1之间。所以，分流道内熔体的剪切速率合格。7） 分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5m即可，此处Ra1.6m。另外其脱模斜度一般在5°10°之间，通过上述计算脱模斜度为10.6°，脱模斜

17、度足够。1） 浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔，为了便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。1） 侧浇口尺寸的确定(1) 计算侧浇口的深度 h=nt=0.6×2.5=1.5mm t为塑件壁厚； n为塑料成型系数 为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献【1】表4-9中推荐的ABS侧浇口的厚度为0.81.1mm，故此处浇口深度h取1.0mm。一、 计算侧浇口的宽度 n为塑料成型系数；A为凹模的内表面积。二、 计算侧浇口的长度根据表2-6，可取

18、侧浇口的长度L浇=0.75mm。2） 侧浇口剪切速率的校核8、 确定注射时间：查表2-3，可取t=1.6s;9、 计算浇口的体积流量：10、 计算浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得：，则剪切速率合格。Rn为矩形浇口的当量半径。4、 校核主流道的剪切速率1）计算主流道的体积流量2） 计算主流道的剪切速率5、 冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计只有主流道冷料穴。由于该塑件采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。五、成型零件的结构设计

19、和计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模，凸模，镶块，成型杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压料流的冲刷，脱模时与塑件发生摩擦。因此成型零件要求有正确的形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度，刚度，较好的耐磨性和良好的抛光性。所以综合考虑之后，对于凹模钢材选用P20，对于型芯选择P20进行渗氮处理，增加耐磨性。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。根据对塑件的结构分析，采用整体嵌入式凹模。如下图所示2） 凸模的结构设计 凸模是成型塑件内表面的成型零件，该塑件采用整体式型

20、芯，因塑件的包紧力较大，所以设在动模部分。如下图所示2、 成型零件工作尺寸的计算对于该塑件的模具来说，只需要计算一下几个重要的尺寸就可以了，塑件的精度等级取MT2，计算中按照相应的公差来查取，采用平均值法计算。 1)型腔长度计算是塑件的平均收缩率；是塑件的外形长边尺寸为65mm,25mm; 是修正系数由参考文献1表2-10查得取0.65,0.7；是公差值由参考文献2表2-4查得取0.4和0.28；是制造公差，取/3;2) 型腔宽度计算因为是圆形，所以跟型腔的长度一样。3) 型腔深度计算是塑件开口到分型面的最大尺寸为30；是塑件底部到凸缘的尺寸为20；是修正系数由参考文献1表2-10查得取0.6

21、；是公差值由参考文献2表2-4查得取0.28,0.24；是制造公差，取/34） 型芯径向尺寸计算1,2为修正系数，分别取0.7,0.6；1，2是公差值，分别取0.3,0.22；是制造公差，取/35) 型芯高度尺寸计算1,2为修正系数，分别取0.6,0.63；1，2是公差值，分别取0.28,0.20；是制造公差，取/36） 5、10型芯径向尺寸的计算3,4为修正系数，分别取0.75,0.75；3，4是公差值，分别取0.14,0.16；是制造公差，取/37) 成型孔的高度 4×5、10的成型芯是与凹模碰穿，所以高度应取正公差，以利于修模。8) 成型孔间距的计算3、模架的确定和标准件的选用

22、 本模具选择的是侧浇口模架，规格为250mm300mm。模具上面的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应该光洁，加防锈油。动定模分型面之间应该有分模间隙（单边为0.5mm），以便模仁能够完全贴合。动模板的四个角上设有开模间隙（C405），即在装配，调试，维修过程中，可以方便的分开两块模板。各板的尺寸如下：（1） 定模座板250mm300mm，厚35mm。 定模扳通常就是模具与注射机连接处的板。材料为45钢。定位圈通过四个M6的内六角圆柱螺钉与其连接；定模板与浇口套为H7/k6配合；与导柱采用H7/k6配合。（2） 脱凝料板250mm300mm，厚25mm（3） 定模

23、板250mm300mm，厚80mm。定模板用于固定定模仁，导套，斜导柱，楔紧块。用45钢制作，最好调质230-270HB。其上的导套孔与导套采用H7/k6配合；定模扳与定模仁为H7/m6配合。（4） 脱模板250300mm，厚25mm。（5） 动模板250mm300mm，厚60mm。既有固定动模仁，导套，滑块的作用，又承受型腔，推杆，型芯等的压力。因此它要具有较高的平行度和硬度。所以此阿勇45钢较好，调质230-270HB。其上的导套孔与导套采用H7/k7将配合；推杆孔与推杆单边间隙为0.5mm;其动模仁上的塑件推杆孔与塑件推杆采用H7/e7配合。（6） 垫块48mm300mm，高度70mm。

24、垫块的主要作用是在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装要求。其材料选用Q235A，也可以采用HT200，球墨铸铁等。该模具垫块采用Q235A制造。垫块的高度h校核如下，符合要求。为推板的厚度，为20mm;为推杆固定板的厚度为15mm;为推杆固定板的间隙厚度，为5mm；为推出行程为25mm；推板和推杆固定板之间用螺钉固定，螺钉的规格为M8（7） 动模座板250mm300mm，厚度为25mm。材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H8/f9配合；复位杆孔与复位杆，推杆孔与推杆均采用单边间隙0.5mm配合。六、合模导向机构的设计 注塑模的导向

25、机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。该模具采用标准模架本身带有导柱导套导向装置做模具的粗定位，本模具的行腔在动定模两方都有，为了使开合模准确，是塑件的分型线处没有错模痕迹，需采用精密导向定位装置，因此选用锥面定位块作精定位。1、 精定位块的选型和布置根据参考文献1表7-41，选用四套锥面精定位块，型号为ZDK50。在充分考虑到导柱，复位杆，限位拉杆，侧抽芯滑块和滑块压板等零件在分型面布置后，锥面精定位块在分型面的布置如下图所示:2、 推板导柱和导套设计该模具采用推板导柱固定在动模座板上的相识

26、，前端伸入动模板15mm。对于本套模具，导柱主要对推出系统起导向作用。该模具设置了四套推板导柱导套，它们之间采用H8/e7配合。七、脱模机构的设计注射成型每一循环中，浇注系统凝料，塑件必须准确无误地从模具流道，凹模中或者型芯上脱出，完成脱出凝料和塑件的机构称为脱模机构。本套模具中的推出形式比较简单。浇注系统凝料采用凝料板推出，塑件采用脱模板推出。1、塑件的推出机构 在此模具的设计中，因为塑件有一个边缘的凸出，因此可以采用脱模板脱模。简单方便，而且没有推出痕迹。3、 脱模力的计算 脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需要的施加的力，它包括塑件对型芯的包紧力，真空吸力，粘附力和脱模机构本身的运动

27、阻力。 脱模力是注射模机构设计的重要依据。但是脱模力的计算和测量比较复杂，其计算方法有简单估算法和分析计算法。下面应用简单估算法对该套模具的脱模力进行计算。 脱模力由两部分组成，即式中，是塑件对于型芯的包紧的脱模阻力；是使封闭壳体脱模所需要克服的真空吸力，这里的0.1的单位为0.1MPa，诶型芯的横截面积（） 1.第一，二次分型时的脱模力主要有浇注系统凝料产生。当塑料熔体冷却时，会产生收缩，分流道是依靠拉料杆强制把点浇口拉断并从分流道中拉出，而主流道凝料是依靠凝料板把拉料杆强制从分流道凝料中拔出及主流道衬套中脱出。开模力大，因此脱模力也大，所以浇注系统凝料的脱模可不进行脱模力的核算。 2.第三

28、次分型时的脱模力。第一，二次分型结束后，定模座板与定模板分开一段距离，由于定距拉杆的作用会使定模扳停止运动从而进行第三次分型，定模板与动模板分开，即主分型面打开。这时脱模阻力主要由位于定模仁上的塑件部分对其产生的脱模阻力及位于动模仁上的塑件部分对其产生的脱模阻力两者所组成。分析或计算动定模脱模阻力的目的是确定主分型面打开后塑件留在动模还是定模。但是分析该塑件的结构可以知道，由于定模上只有四个小的成型扩孔的型芯，所以其阻力相对于动模上的大型芯来说，微不足道，所以可以不用校核。八、排气系统的设计。在塑料熔体填充注射模型腔过程中，模腔除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气

29、，塑料局部分解产生的低分子挥发性气体，塑料助剂挥发所产生的气体，这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出型腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清晰，不能完全排出型腔，同时还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等间隙排气。有时为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。如果情况特殊，则必须开设排气槽。该模具的排气系统设计为：1. 在该套模具的分型面上设置了八条排气槽；2. 在该模具型腔的两侧面，可以利用侧型芯与模仁间的间隙排气；3. 在该模具型腔熔体最后填充的部位，由于没有推杆和活动型芯，故必

30、须设置单独的排气槽进行排气，其结构如下：九、温度调节系统的设计注射模设计温度调节系统的目的就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。温度调节系统可分为加热系统和冷却系统，因为该套模具的模具温度不高，又是中小型模具，因此不必设置加热系统，只要设置冷却系统就可以了。由于ABS的粘度低，流动性好，因此成型工艺要求模温不高，所以用水来冷却就可以。（一）对模具冷却系统进行初步的和简略的计算。如果忽略模具因空气对流，热辐射以及注射机接触时所散发的热量，如考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的和简略的计算。1. 求塑件在固化时每分钟释放的热量;为单位质量放出的热量，查参考文献2中表4-35为280-350kJ/kg，这里取300kJ/kg2. 求冷却水的体积流量式中p是水的密度；是冷却水的比热容；是冷却水进出之后的温差，取5°3. 求冷却管道的直径d 查2表4-30为了使冷却水处于湍流状态，取d=8mm；4. 求冷却水在管道内的流速；小于最低流速1.6