塑料盖注塑工艺分析与模具设计论文

1、 PAGE25 / NUMPAGES28 毕业论文塑料盖注塑工艺分析与模具设计目 录TOC o 1-3 u摘要 PAGEREF _Toc306275478 h IAbstract PAGEREF _Toc306275479 h II第1章概论 PAGEREF _Toc306275480 h 11.1 论文背景与意义 PAGEREF _Toc306275481 h 11.2 本论文与相关领域的国外现状与发展 PAGEREF _Toc306275482 h 11.2.1 塑料模功能 PAGEREF _Toc306275483 h 11.2.2 国外塑料模现状 PAGEREF _Toc3062754

2、84 h 11.2.3塑料模发展趋势 PAGEREF _Toc306275485 h 21.3 注塑模概述 PAGEREF _Toc306275486 h 21.3.1 注射模设计特点 PAGEREF _Toc306275487 h 21.3.2 注射模的组成件 PAGEREF _Toc306275488 h 2第2章注塑模设计 PAGEREF _Toc306275489 h 42.1 塑件的工艺分析 PAGEREF _Toc306275490 h 42.1.1 塑料制品的材料 PAGEREF _Toc306275491 h 42.1.2 塑件的结构分析 PAGEREF _Toc3062754

3、92 h 52.1.3 塑件的尺寸精度分析 PAGEREF _Toc306275493 h 62.1.4 表面质量分析 PAGEREF _Toc306275494 h 62.2 分型面与排气槽的设计 PAGEREF _Toc306275495 h 62.2.1 分型面的设计 PAGEREF _Toc306275496 h 62.2.2 排气槽的设计 PAGEREF _Toc306275497 h 62.2.3 主流道的设计 PAGEREF _Toc306275498 h 72.3 合模导向机构设计 PAGEREF _Toc306275499 h 72.3.1 导柱的设计 PAGEREF _To

4、c306275500 h 72.3.2 导套的设计 PAGEREF _Toc306275501 h 82.4 成型零件的设计 PAGEREF _Toc306275502 h 92.4.1 型腔型芯的设计 PAGEREF _Toc306275503 h 92.4.1.1 型腔、型芯径向尺寸计算 PAGEREF _Toc306275507 h 102.4.1.2 型腔、型芯的深度尺寸的计算 PAGEREF _Toc306275509 h 112.5 冷却系统的设计 PAGEREF _Toc306275510 h 122.5.1模具厚度校核 PAGEREF _Toc306275511 h 122.5

5、.2开模行程的校核 PAGEREF _Toc306275513 h 132.6 模具设计总装图 PAGEREF _Toc306275514 h 13结论 PAGEREF _Toc306275515 h 15参考文献 PAGEREF _Toc306275516 h 16附件 PAGEREF _Toc306275517 h 18摘 要 本论文主要是针对塑料盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该论文从产品结构工艺性，具体模具结构出发，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、注塑机的选择与有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺

6、。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据论文题目设计的主要任务是塑料盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产塑料盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑料盖的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。由于塑件侧有四个小凸台，无法设置斜导柱，固采用活动镶件的结构形式。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塑料盖的质量和加工工艺要求。关键词：塑料模具 塑料盖 模具AbstractThis topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through th

7、e analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial struct

8、ures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic lid requested.Key words plastic mold

9、the plastic lid mold第1章 概 论1.1 论文背景与意义市场竞争的日趋激烈，使得产品的功能日趋多元化，产品的生命周期不断缩短，塑料产品结构日趋多样化和复杂化，客户对产品质量的要求也越来越高。这在一定程度上决定了模具设计和注射成型过程的复杂性，有些注射成型问题连有经验的模具设计师和注射工艺师都很难把握。而传统的注射模设计首先考虑的是模具结构本身的需要，之后考虑的才是注射制品的需要。例如，常规的注射模设计通常是根据经验确定浇注系统和冷却系统，而不是根据流动分析来确定，最后在试模过程过反复的调整模具的浇注系统和冷却系统参数来勉强达到产品的质量要求。模具试模周期过长、试模成本过高严

10、重影响了企业的竞争力。因此，对塑料熔体的注射成型过程的计算机模拟对优化产品结构设计、模具设计以与注射成型工艺具有非常重要的指导意义123。1.2 本论文与相关领域的国外现状与发展1.2.1 塑料模功能分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模。塑料模优化设计，是当前高分子材料加工领域中的重大课题。在塑料材料、制品设计与加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量与产量，就具有决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、浇注与排气位置选择、脱模方式以与定型方法的确定等，均对制品尺寸精度和形状精度以与塑件的物理力学性能、应力大小、表观质量与在质量等，起着十分

11、重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成形技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求、塑件使用要求和塑件外观造型要求起着无可代替的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与产品更新均以模具制造和更新为前提。1.2.2 国外塑料模现状我国塑料模的发展极其迅速。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP

12、技术，以有相当规模的开发和应用。我国在塑料模设计技术上，与发达国家和地区的差距，参见表1.15。在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全，质量尚不稳定。表1.1 塑料模设计技术技术名称发达国家中国美国日本德国大陆CAD应用CAE应用Flow软件Cool软件75%50%普与普与75%50%普与普与70%50%普与普与50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有应用有应用1.2.3塑料模发展趋势塑料模技术，包括设计技术、材料选择、加工技术管理与维修技术等多种领域，属于系统工程技术。随着塑料模应用领域不断扩大，地位的不断提高，对此国家以制定出明确的奋斗目标。1.3 注塑模概述

13、1.3.1 注射模设计特点塑料注射模能一次性地成型形状复杂，尺寸精确，或带有嵌件的塑料制件。作为先进的模具，须在使用寿命期限保证制品质量，并要有良好的技术经济指标。这就要求模具动作可靠，自动化程度高，热交换效率好，成型周期短。其次，合理选用模具材料，恰当确定模具制造精度，简化模具加工工艺，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，在注塑模设计时，必须充分注意到以下特点4：（1）塑料熔体大多属于假塑体液体，能“剪切变稀”。 （2）视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。 （3）整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。 1.3.2 注射模的组成件凡是注射模，可分为动模和定模两大部分。注射充

14、模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统。开模时动模与定模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定模板上；动模则安装在注射机的移动模板上。根据零件的不同功能，可由七个系统或机构组成5：（1）成型零件：主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环；（2）浇注系统（3）导向和定位机构；（4）脱模机构：主要由顶杆、顶出板、回程杆、顶出固定板、拉料杆等组成；（5）侧向分型抽芯机构；（6）温度调节系统；（7）排气系统。第2章 注塑模设计2.1 塑件的工艺分析2.1.1 塑料制品的材料BS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一种新型的工程材料。它具有三种成分的综合性能,是一种具有坚韧、质硬和刚性的

15、工程材料。ABS是非结晶聚合物,不透明、无毒、无味与微黄的热塑性树脂.有与好的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降.有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐油性、化学稳定性和电器性能。 ABS的主要成型特点：(1)可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接与表面涂饰等成型加工方法。(2)收缩率小,可制得精密塑料。 (3)吸湿性较大,成型前应干燥处理。 (4)流动性中等,溢边值0.04mm,溶体粘度强烈依赖于剪切速率,因此模具设计大都采用点浇口形式。(5)熔融温度较低,熔融温度围固定,宜采用高料温、高模温和高注射压力,有利于成型。(6)浇注系统流动阻力小,注意浇口形式和位置应合理,防止产生熔接痕或

16、减小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。ABS注射成型的主要工艺参数见表2.16。表2.1 ABS注射成型的主要工艺参数树脂名称 ABS注射机类型螺杆式螺杆转速，(r/min) 3060形式直通式喷嘴温度（）180190前200210料筒温度（）中210230后180200模具温度（）5070注射压力（MPa）7090保压压力（MPa） 5070注射时间（s）35保压时间（s）1530冷却时间（s）15 30总周期（s）4070密度（g/） 1.011.082.1.2 塑件的结构分析该塑件为一圆形塑料盖。塑件含有螺纹，如图2.1所示，因此需要采用螺纹旋转脱模机构，塑料件上有两个止转孔，需设计为衬套形

17、式，防止脱模时塑料件随螺纹型芯转动。外观结构较为复杂，凹模采取镶嵌式，便于加工，易于更换，节约了贵重材料。该件为圆形对称件，故在塑料盖的中心位置设置点浇口，以便充型。由于采用螺纹脱模机构，结构较为复杂，宜采用一模一腔 。 图 2.1 塑料盖2.1.3 塑件的尺寸精度分析注塑件由于没有精度要求,因此取最低精度5级(SJ1372-78)。由以上分析可见,该零件的尺寸精度为低精度,对应的模具相关的零件加工可以保证。2.1.4 表面质量分析塑料件没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。经过以上分析可以看出,注射时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。2.2 分型面与排气槽的设计2.

18、2.1 分型面的设计在注塑模中,用于取出塑件或浇注系统凝料的面,通称为分型面。分型面选择的一般原则78 ：（1）应便于塑件的脱模。（2）应保证塑件的质量。（3）应有利于防止溢料。4）应有利于排气。5）应尽量使成型零件便于加工。该塑料件为一对称的圆形件，基于以上原则，分型面可选在塑件截面积最大处，如图2.2所示。 图 2.2 塑料盖分型面2.2.2 排气槽的设计由于是中小型模具，利用分型面排气是最简便合理的方法,同时利用配合间隙排气,其间隙为0.03mm0.05mm。2.2.3 主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。因主流道部分在成型

19、过程中，其小端入口处与注射机喷嘴与一定温度、压力塑料熔体要冷热交替反复接触，属于易损件，对材料要求较高，所以模具的主流道部分设成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。主流道衬套设置在模具的对称中心位置上。主流道设计如图2.3所示 ，其主要参数为：d=碰嘴直径+1mm；R=碰嘴球面半径+23mm；=24；r=D/8；H=（1/32/5） R。 图 2.3 主流道2.3 合模导向机构设计模具闭合时要求有准确的方向和位置。具有一定精度的合模导向机构，是注射模设计不可缺少的组成部分。2.3.1 导柱的设计技术要求：（1）为使导柱具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯，采

20、用T10钢经淬火处理，硬度为50HRC55HRC。导柱固定部分表面粗糙度为Ra0.8m,导向部分表面的粗糙度为 Ra0.8mRa0.4m。（2）导柱固定端与模板之间采用H7/k6过渡配合；导柱导向部分采用H7/f7的间隙配合。 导柱设计如图2.4图2.4 导柱2.3.2 导套的设计导套选用注塑模 型直导套采用H7/r6配合镶入模板。 导套结构如图2.5所示。图2.5 导套2.4 成型零件的设计2.4.1 型腔型芯的设计塑料件具有螺纹，型芯设计为独立的螺纹型芯（如图2.6所示），以便旋转脱模。并采用H8/h8的间隙配合，将螺纹型芯直接插入模具相应的配合孔中。凹模设计为底部镶拼结构（如图2.7所示

21、），简化了模具的加工性，减少了热处理变形，镶拼结构便于模具维护，节约了贵重的模具钢，镶拼处的间隙利于排气。图 2.6 螺纹型芯图 2.7 凹模镶块2.4.1.1 型腔、型芯径向尺寸计算注射塑料ABS的成型收缩率：Scp=由表18.1.3-2知=0.7%，=0.3% Scp= =0.5% （1）型腔的径向尺寸：=（1+Scp%）式中 型腔径向尺寸；单位为mm塑件的基本尺寸；单位为mm塑件的公差值； 模具成形零件的制造公差；取/4将数据代入公式中得：=（1+0.5%）950.750.600+0.07=95.220+0.07 mm=（1+0.5%）660.750.520+0.13=66.070+0.

22、13 mm=（1+0.5%）870.750.600+0.07=87.150+0.07 mm=（1+0.5%）80.750.200+0.05=95.220+0.05 mm（2）型芯径向尺寸：= （1+Scp%）+式中 型芯径向尺寸；单位为mm将数据代入公式中得：= （1+0.5%）63+0.750.460.120=62.78- 0.1202.4.1.2 型腔、型芯的深度尺寸的计算(1）型腔深度尺寸计算：=（1+Scp%）式中 型腔深度尺寸；单位为mm塑件的基本尺寸；单位为mm将数据代入公式中得：=（1+0.5%）130.220+0.06=12.930+0.06 mm=（1+0.5%）50.180

23、+0.05=5.30+0.05 mm（2）型芯高度尺寸计算：=（1+Scp%）+=（1+0.5%）11+0.22 -0.050 =11.25-0.050 mm=（1+0.5%）5+0.18 -0.050 =5.15-0.050 mm=（1+0.5%）2+0.16 -0.040 =2.11-0.040 mm2.5 冷却系统的设计图2.8 螺旋式冷却水套为了提高冷却效率和争取型腔表面温度的均匀与稳定，在系统的综合设计中应遵守生产中的约定准则。在管道回路布置时，还需进一步考虑型腔的形状和尺寸，并使加工方便和密封效果良好12。 本设计采用螺旋式冷却回路，如图2.8所示，大直径的圆柱高型芯，在心柱表面车

24、制螺旋沟槽，压入型芯的孔中。冷却水从、中心孔引向心柱顶端，经螺旋回路从底部流出。心柱使型芯有较好刚性； 较薄的型芯壁改善了冷却效果，只是加工较复杂。2.5.1模具厚度校核由于注射机可安装模具的厚度有一定限制，所以设计模具的闭合厚度必须在注射机允许安装的最大模具厚度与最小模具厚度之间，即 式中 注射机合模部件允许的最小模厚（mm）；注射机允许的最大模厚（mm）。代入数据得：= mm满足 =200 mm=204 mm=300 mm故符合要求。2.5.2开模行程的校核双分型面注射模式中 定模板和型腔之间分离距离（mm）；注射机动模板的开模行程（mm）；塑件顶出距离（mm）；包括浇注系统凝料在的塑件高

25、度（mm）。代入数据得： =300 mm11+13+25+21+10=80 mm满足条件。2.6 模具设计总装图根据以上的设计和计算，所设计的模具结构如图2.9所示：模具在开模时，在弹簧10作用下，-面首先分型，以便取出点浇口，当定距拉杆12被限位后，-面分型。 开模完毕，由装于机床上的电机通过传动系统带动链轮6，从而使水套5转动，螺纹型芯13随同旋转脱出螺纹，在脱螺纹过程中，弹簧10推动动模板8 ，使衬套15端面始终与制品端面保持接触，以利用其摩擦阻力而顺利脱出螺纹。传动系统由滚柱2、7和轴承11支承，以减小传动时的摩擦阻力。图2.9 模具结构图1-上挡板；2-浇口套；3-主流道；4-导柱；5-推杆；6-传动系统带动链轮；7-动模固定板；8-推动动模板；9-垫板；10-弹簧；11支承21-销钉；12-定模固定板；13-导柱；14-动模；15-衬套；16-定模结 论本次所选论文为塑料盖注塑模设计，在设计过程中经过翻阅大量的文献资料，对整个注塑模设计过程与注塑工艺分析有了一个比较细致，较为全面的了解，较系统的掌握了注塑模设计的基本思路和方法。分析了塑料膜的形势，选择相应恰当的注射模，通过精确的计算得到了应选择型芯径向62.78- 0.120毫米的尺寸，型腔深度尺寸12.930+0.06 mm的尺寸，型芯高度为11