塑料端盖设计说明书

目录TOC\o"1-2"\h\u产品图 2一、塑料制品成型特性工艺分析 21、塑件成型特性的分析 22、塑件的结构工艺性分析 23、HIPS的注射成型参考条件 3二、塑料注射成型模具设计 31、初定模具结构 3三、注射机型号的确定 41、塑件体积和质量的计算 42、浇注系统凝料体积计算 53、塑件注射一次所需塑料HIPS的体积和质量 54、塑件和浇注系统在分型面上投影面积 55、选择注射机 56、注射机有关参数的校核 6四、浇注系统的设计 61、主浇道的设计 62、分浇道的设计 93、浇口的设计 104、冷料穴的设计 11五、成型零件的设计 111、成型零件的结构设计 112、成型零件钢材的选用 123、成型零件工作尺寸的计算 12六、模架的确定 151、A板的厚度 152、B板的厚度 153、C板的厚度 16七、再次校核注射机的有关参数 161、模架尺寸与注射机拉杆内间距校核： 162、模具高度与注射机闭合高度关系的校核 163、开模行程校核： 17八、排气系统的设计 17九、顶出机构的设计 17十、模具温度调节系统设计 181、加热系统 182、冷却系统 18十一、模具草图 20十二、参考文献 23产品图一、塑料制品成型特性工艺分析1、塑件成型特性的分析HIPS为乳白色不透明颗粒。密度为1.05g/cm3，熔融温度150℃―180℃,热分解温度300℃。溶于芳香烃，氯化烃，酮类和酯类。能耐许多矿物油，有机酸，盐，碱，低级醇及其水溶液，不耐沸水。HIPS是最便宜的工程塑料之一。2、塑件的结构工艺性分析（1）外形尺寸该塑件壁厚为3mm，壁厚均匀，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，流动性好，适合注射成型。精度等级每个尺寸公差不一样，按实际公差进行计算，未注小孔公差尺寸按照MT5来计算，查《塑料注射模具设计实用手册》表3.5得小孔Φ4精度公差为0.18。脱模斜度HIPS成型性能良好，成型收缩率较小范围在0.003到0.006之间，取平均收缩率为0.0045，脱模斜度选择1°。3、HIPS的注射成型参考条件查《塑料材料手册》P22页可得：注射压力：100KPa注射周期：60～70s模具温度：40°～60°二、塑料注射成型模具设计1、初定模具结构选择分型面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利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图一所示。图一分型面确定型腔的数量及排列方式塑件粗糙度要求不高，且大批量生产，可采用一模四腔。该塑件有一个通孔和四个均布的小孔，制件体积小，考虑到制件的精度及表面质量，应将小孔的成型放在凹模中与凹模板直接加工。对通孔应选择小型芯镶在大型芯中以保证孔的位置精度。由于塑件中心有较深的孔，故使用推管和顶杆推件。型腔排列方式采用平衡式布置，即采用H行分浇道。可实现各型腔的均匀进料和同时充满型腔。如图二所示。图二型腔分布图模具结构形式的确定塑件中有较长的孔型部位和塑件本身就是一个稍大的孔型件，故采用顶杆和推管同时推件，由上述所分析可以确定，模具采用一模四腔，双列直排；顶杆和推管同时推件；分流道采用H形平衡式；浇口可以采用侧浇口，比较方便加工以及降低模具制造成本。故采用龙记公司大水口CI-3540-A80-B90-C100注射模。三、注射机型号的确定1、塑件体积和质量的计算用UG建立塑件模型，进行分析得：塑件体积：=26.60塑件质量：=ρ=1.05×26.60=27.93g2、浇注系统凝料体积计算查《塑料模具设计指导》P59页可得：浇注系统凝料体积可按照塑件体积的0.6倍计算，由于采用一模四腔，故浇注系统凝料体积：=4××0.6=63.843、塑件注射一次所需塑料HIPS的体积和质量体积：=4+=4×26.60+63.84=170.24质量：=ρ=1.05×170.24=178.752g4、塑件和浇注系统在分型面上投影面积流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在模具设计之前是个未知量，根据多型腔模具的统计分析，是每个塑件在分型面上投影面积的0.2~0.5倍，因此可用0.35nA来进行估算.=Π/4=4415.63故=4×（1+0.35）×=23844.38查《塑料成型模具设计》表4-2得：模腔平均压力q=250kg/cm²故锁模力F=q×10N/kg=23844.38×250×10N/kg=596.12KN5、选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，查《塑料模具设计指导》P185页选择SZ250/1250型卧式注射机，其参数如下：螺杆直径45mm，理论注射量270g，注射压力160MPa，锁模力1250KN，模板行程360mm，锁模形式：双曲肘，模具厚度max=550mm,min=150mm，移模形程360mm，喷嘴球半径15mm，喷嘴口直径4mm，拉杆内向距415mm×415mm。6、注射机有关参数的校核按照注射机的最大注射量校核型腔的数量查《塑料模具工程师手册》P2-56页得：n≤(0.8-×1.05)/=(0.8×270-63.84×1.05)/27.93=5.33，因此采用一模四腔合理。（其中是注射机的最大注射量）注射压力的校核查《塑料模具设计指导》表2-1得，HIPS所需的注射压力=120MPa，注射压力安全系数取K=1.3,故注射压力≥K=120×1.3=156MPa。因此注射压力校核合格。锁模力的校核锁模力F≥××q×10N/kg=1.2×596.12KN=715.344KN，而F=1250KN。故锁模力校核合格。（其中为锁模力安全系数，取1.2）四、浇注系统的设计1、主浇道的设计（1）主浇道的结构设计主浇道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴喷出的熔体导入分浇道或型腔中。主浇道的形状为圆锥形，3°的圆锥孔，以便于熔体的流动和开模时主浇道凝料的顺利拔出。材质选用优质钢45钢，并淬硬处理，但是硬度低于注射机喷嘴。主浇道的尺寸设计圆锥孔小径：d=喷嘴口直径+（0.5～1）=4+（0.5～1）=4.5～5mm，取5mm浇口套端面凹球面半径：=注射机喷嘴球半径+（0.5～1）=15+1=16mm浇口套端面凹球面深度：=（3～5），取=3mm。主浇道的长度：由于采用龙记公司大水口CI-3540-A80-B90-C100注射模模架，结合实际选择80mm长度的浇口套，然后再进行加工到78.5mm，因此主浇道长度L=78.5mm。主浇道大端直径：D=d+2（L+17）tanα=5+2×95.5×tan(3°/2)=10.0mm。（3）主浇道的浇口套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，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，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，此处采用45钢，局部热处理，SR16mm球面硬度为38～45HRC。查《塑料模具工程师手册》P2-39页表2.1-26得浇口套16×80GB/T4169.19-2006，见下图所示，然后再加工成符合的上述的尺寸。图三浇口套相应查《塑料模具工程师手册》P2-39页表2.1-25选出定位圈：定位圈100GB/T4169.18-2006，采用45钢，热处理硬度为28～32HRC。其尺寸如下图所示：图四定位环2、分浇道的设计分浇道的布置形式采用H形平衡式分浇道，排列紧凑、平衡，易于加工。如下图所示：图五分浇道分浇道长度第一级分浇道长度：=47.5mm第二级分浇道长度：=13mm分浇道形状、截面尺寸设计分浇道设置在分型面上动模一侧，采用梯形截面，方便加工，截面利于物料流动。采用《塑料成型模具设计》表4-4得聚苯乙烯的分浇道直径范围是3.5～10mm，取HIPS的分浇道直径为6mm，查《塑料模具设计师手册》P2-32页可得梯形分浇道的断面形状尺寸：=6mmh=1～2/3，取h=1/2=3mm=1～3/4，取=1/2=3mm如下图所示：图六分浇道截面形状分浇道表面粗糙度内表面不必很光滑，Ra=1.6μm即可，目的是使流料外层在摩擦阻力作用下流动小些，形成冷却皮层，利于对熔融塑料的保温。3、浇口的设计（1）浇口形式根据外部特征，外观表面质量要求较高，采用矩形侧浇口，易去除浇注系统凝料而不影响塑件外观，开模时浇口自动断开，几乎不留浇口痕迹。（2）浇口尺寸计算查《塑料成型工艺及模具设计》P104页得：侧浇口的厚度h，宽度b可按照经验公式确定：H=nt=0.6×3=1.8mmB=n×A½/30=0.6×8729.985½/30=2.18mm，取b=2mm浇口长度：l=1.5～2.5mm，取2mm。式中,h—侧浇口深度（mm）；b—浇口宽度（mm）；A—塑件外表面面积；t—塑件厚度（平均厚度约为3mm）；n—塑料系数，查的n=0.6浇口位置设置在分型面上。4、冷料穴的设计主浇道冷料穴采用Z型拉料杆式装置，由冷料穴和Z型拉料杆组成。冷料穴尺寸：直径大于主浇道大端直径，长度约为主浇道大端直径（10.0mm），因此冷料穴直径采用10mm，长度采用10mm。分浇道冷料穴在分浇道尾部加长5mm作为分浇道的冷料穴。五、成型零件的设计1、成型零件的结构设计型腔根据模具结构和塑件分析，采用整体嵌入式凹模，以便塑件尺寸精度高，外形美观，且这种形式适用于此类中小型塑件成型。其外形结构如下图所示：图七型腔型芯根据模具结构和塑件分析，设计为整体嵌入式，但是中间成型通孔型芯单独设计。如下图所示：图八型芯2、成型零件钢材的选用塑料端盖属于大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性应良好，凹模和凸模应选用硬度较高的Cr12MoV，淬火硬度为58~62HRC，以保证较高的使用寿命。3、成型零件工作尺寸的计算4个小孔Φ4未注公差按照精度MT5来计算，其它尺寸按照各自公差来计算。成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。凹模径向尺寸的计算S——塑件的平均收缩率。——塑件的外径尺寸。x——修正系数。——塑件的公差值（随塑件尺寸公差变化）。——制造公差，取/5。对于Φ75尺寸：其中X=0.75，△=0.3+0.2=0.5对于Φ71尺寸：其中X=0.75，△=0.2+0.1=0.3对于Φ16尺寸：其中X=0.5，△=0+0.1=0.1凹模型腔高度尺寸的计算对于20尺寸：其中△=0.1+0.1=0.2，X=2/3对于5尺寸：其中△=0.1，X=2/3对于3尺寸：其中△=0.52，X=0.5型芯径向尺寸的计算对于Φ65尺寸：其中△=0.2+0.1=0.3，X=0.75对于Φ10尺寸：其中△=0.1，X=0.5对于4个Φ4小孔，按照精度MT5查《塑料注射模具设计实用手册》表3.5得：X=0.5，△=0.52型芯高度尺寸的计算对于30尺寸：其中△=0.2-0.1=0.1，X=0.75中心尺寸计算对于H尺寸：（6）型腔侧壁厚度该型腔侧壁厚,因其直接为定模板，可按整体式圆形型腔，公式7-48[1]得：式中p—型腔内压力，MPa，一般为20-50MPa；R—型腔内半径，为35.5mm；h—型腔深度，为20mm；[σ]—型腔材料的许用压力，160MPa；H—型腔外壁高度，30mm。代入数据得：考虑到导柱、冷却水道的长度和安装尺寸，预定的30mm显然满足上述尺寸，完全可以满足强度和刚度条件。六、模架的确定根据型腔布局可看出，型腔嵌件尺寸分布为220×230,故采用龙记公司大水口CI-3540-A80-B90-C100注射模模架模架1、A板的厚度A板定模型腔板，塑件高度为25，制作嵌块时需要留25mm作为固定和保证强度，另外在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，取30mm。因此A板的厚度=25+25+30=80mm。2、B板的厚度B板是型芯嵌块的固定板，且根据经验可以知道B板厚度要至少比A板厚5mm，这里取厚10mm，因此B板厚度为=80+10=90mm。3、C板的厚度C板就是指模具垫块，查《塑料模具设计指导》P65页垫块厚度有如下的计算公式：考虑到市场上模具龙记公司的标准垫块多采用100mm，故采用100mm。七、再次校核注射机的有关参数1、模架尺寸与注射机拉杆内间距校核：该套模具模架的外形尺寸为400mmX400mm而注射机拉杆内间距415mmX415mm，符合要求。2、模具高度与注射机闭合高度关系的校核式子中H——模具的闭合高度；——注射机的最小闭合高度；——注射机的最大闭合高度。该套模具高度H=342mm,符合要求。3、开模行程校核：本模具采用单分型面，因此有：≥——注射机最大开模行程（mm）；——塑件脱模所需顶出距离（mm）；——塑件高度(mm)。注射机最大开模行程为360mm≥22mm+30mm+（5～10）mm=57mm～62mm，所以开模行程合格。八、排气系统的设计本模具属于小型模具，排气量很少，因此不单独开设排气槽。塑件采用侧浇口进料，熔体经过塑件底部充满型腔，塑件有一个Φ10孔，它们的配合间隙可以作为气体排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象，同时气体会随着分型面间隙排出。九、顶出机构的设计考虑到塑件有长度为30的Φ10孔，脱模力较大，因此采用推管推出，并且一个塑件采用4根Φ6顶杆顶出，确保塑件顺利脱模。顶杆端面应和型腔在同一平面，且没有轴向串动，顶杆与顶杆孔的配合采用H8/f8，其配合间隙不大于HIPS塑料的溢料间隙0.05mm（查《塑料成型工艺及模具设计》表6-5），以免产生飞边。推管内径与型芯配合，外径与模板配合，此处推管与型芯配合采用H8/f8。十、模具温度调节系统设计1、加热系统由于模具温度要求在40°～60°，又是小型模具，因此无需加热装置。2、冷却系统①冷却介质冷却介质有水和压缩空气，但用冷却水较多,因为水的热量大，传热系数大，成本低。决定用水冷却，即在模具型腔周围开设冷却水道。查《塑料制品成型及模具设计》P237页可以得到：塑件成型温度在260°～280°，取中间值270°。②冷却系统的简单计算A塑件固化每小时释放的热量由《塑料制品成型及模具设计》表4-25查得单位热流量Q1=(2.8-3.5)×102KJ/kg，又Q=WQ1式中W—单位时间(每分钟)内注入模具的塑料质量，Kg/min；设每分钟两次，得：W=2×178.75×10-3kg/min=0.358kg/minQ=0.358×3.15×102=112.77KJ/min=6.8×103KJ/hB冷却水的体积流量==3.87×10-3m3/min式中qv—冷却介质的体积流量，m3/min；q1—单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kj/min；ρ—冷却介质的密度，kg/m3；θ1—冷却介质的出口温度，℃；θ2—冷却介质的进口温度，℃。C冷却水管直径查《塑料成型工艺及模具设计》表9-1可得：为使冷却水处于状态，取d=6mm。D冷却水在管道内的流速V式中v—冷却介质的流速，m/s；qv—冷却介质的体积流量，m3/s；d—冷却水管的直径，mm。E冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热模系数h由表9-2得，设水温25°，取f=6.84。公式得：式中f—与冷却介质温度有关的物理系数；ρ—冷却介质在一定温度下的密度，kg/m3；v—冷却介质在圆管中的流速，m/s；d—冷却水管的直径，m。F冷却水管总传热面积式中h—冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数，kj/(m2.h.℃)；Δθ—模温与冷却介质温度之间的平均温差，℃。G应开的孔数式中L—冷却管道开设方向上模具长度或宽度，mm。③冷却水道的布置考虑到塑件型腔部分的冷却速率和型芯部分存在推管和顶杆会妨碍到冷却水管的开设，因此只在定模板中设两个水管分布成上下两层，能够满足设计要求。十一、模具草图模具主视图侧视图动模俯视图定模视图十二、参考文献黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化学工业出版社.2008骆志高，陈嘉真主编.塑料成型工艺及模具设计.北京：机械工业出版社.2009.8冯爱新主编.塑料模具工程师手册.北京：机械工业出版社.2009.1罗河胜主编.塑料材料手册.广东科技出版社王鹏驹，张杰主编.塑料模具设计师手册.北京：机械工业出版社.2008.8骆俊延等编著.塑料成型模具设计.北京.国防工业出版社.2014.9叶久新，王群主编.塑料制品成型及模具设计.湖南科技大学出版社.伍先明等编著.塑料模具设计指导.北京.国防工业出版社.2006.5基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发