塑料模具毕业设计说明书

1河南机电高等专科学校课程设计说明书题目端盖塑料模具设计系部材料工程系专业模具制造与设计专业班级模具081班学生姓名韩雪飞学号081304129指导教师于智宏2011年3月15日目录绪论12一、模塑工艺工艺规程的编制21塑件工艺性分析211塑件的原材料分析2121塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析313计算塑件的体积和质量314塑件注塑工艺参数的确定415塑件成型设备的选取4二、注塑模具结构设计521分型面选择5221确定型腔数目和排列方式62211按注射机的额定锁模力确定型腔数量62212按注射机的注塑量确定型腔数量6222型腔的排列方式723浇注系统的设计824推出机构的设计925凹模的设计10三、端盖注塑模具的有关计算11四、模具加热和冷却系统的设3计12五、模具闭合高度确定13六、注塑机有关参数的校核13七、注塑模具的安装和调试13八、结论16九、参考文献174绪论大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。随着工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正5第1章模塑工艺规程的编制该塑件是端盖产品，其零件图如图71所示。本塑件的材料采用尼龙1010，生产类型为大批量生产。11塑件的工艺性分析111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，坚韧耐磨耐油耐水，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。成型周期按塑件壁厚而定，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尼龙1010的主要技术指标密度是104KG/DM3比体积是096DM3/KG吸水率是0204收缩率是1323S6熔点是205T/0C热变形温度是550C抗拉屈服强度是62MPA拉伸弹性模量18103MPA抗弯强度88MPA硬度975HB击穿强度20KV/MM。121塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1211结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为长方形。从宽度方向看该零件有两个9MM的通孔，从续航度方向上看有一个长1MM宽8MM高225MM的长方体，在零件的一侧有两个空心的半圆柱体，高5MM等,由于该两件在侧向没有凹槽或凸台，所以不需要侧向抽芯机构，属于中等复杂程度的制件。1212尺寸精度分析该零件重要尺寸，如437MM235MM,7MM等尺寸精度为MT1级（GB/T144861993），次要尺寸，如11MM,10MM,等的尺寸精度为MT5级（GB/T144861993）。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3MM,壁厚均匀,符合尼龙1010的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，尼龙1010的强度较大不需增设加强1213表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有导电杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证13计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积333810VMM计算塑件的质量根据设计手册可查得尼龙1010的密度为104KG/DM37塑件质量MV381031041034G采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY125型。14塑件注塑工艺参数的确定查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，尼龙1010的成型工艺参数可作如下选择（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度后段温度T1选用1902100C；中段温度T2选用2002200C；前段温度T3选用2102300C；喷嘴温度2002100C；注塑压力一选用40100MPA；注塑时间选用2090S；保压压力选用65MPA；高压时间选用05S；冷却时间选用20120S；总周期选用45220S；后处理方法采用油水盐水；后处理温度90100T/0C后处理时间4H。说明1预热和干燥均采用鼓风烘箱。2凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在1001200C水中加热218H。815塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XSZY125查材料知标称注射量192CM3螺杆直径/CM42MM注射容量/克125克注射压力/105PA1500MPA锁模力10KN90KN最大注射面积/3202模具厚度/MM200300MM模板行程/MM300MM喷嘴球半径12MM孔半径4MM定位孔直径/1000600推出两侧孔径/MM22MM孔距/MM230MM第2章注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括分型面选择模具型腔数目的确定型腔的排列方式冷却水道布局浇口位置设置模具工作零件的结构设计侧向分型与抽芯机构的设计推出机构的设计等内容。21分型面选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选9择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为端盖，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示如图所示取AA向为分型面，不影响零件外观质量，有利于模具成型。22确定型腔的数目及排列方式221模腔数量的确定塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。2211按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1N1（F/PC）/AB/A其中F注塑机的锁模力NPC型腔内的平均压力MPAA每个制件在分型面上的面积（2）B流道和浇道在分型面上的投影面积（2）B在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析B为（0205），常取B035，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为2540MPA实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用08F则N106F/APC50000006/30342292（个）2212注射机注塑量确定型腔数目N2N2（GC）/V10其中G注射机的公称注塑量（3）V单个制件体积（3）C流道和浇口的总体积（3）生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的075045倍，取06倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的021倍，现取C06则N206G/16V0375G/V600375107（个）从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取N1，N2中的较小值，在这里可以选取的个数是2，4，6，8，10个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于60MM，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的端盖注塑模具采用一模四腔的方案，即N4222型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模四腔,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采取如图2221所示的型腔排列方式。采用2221的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长11度较大，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。若采用如图2222所示的型腔排列方式，显然料流长度较短，但侧向分型抽芯机构设置则相当困然，势必成倍增大模具结构的复杂程度。所以应该采用2221的排列方式。23浇注系统设计231主流道设计根据XSZY125型注塑机喷嘴的有关尺寸喷嘴前端孔径D04MM喷嘴前端球面半径R012MM根据模具主流道与喷嘴的关系RR0（12）MMDD0051MM取主流道的球面半径R13MM取主流道的小端直径D45MM为了方便将凝料从主流道中拔出，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D85MM，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R5MM的圆弧过渡。232分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙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D85MM，则梯形可选用上底为B55MM,高为H8MM的截面。截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面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0195D分流道的尺寸尼龙1010分流道直径/MM3875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12525RAM，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。12但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。233浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔型心，有利于填充排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（BLH）1MM08MM06MM,试模时修正234排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，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，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，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003MM，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽235主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/M6的过渡配合。可根据抽拔距，固定端模板的厚度，斜销直径及斜角大小确定LL1L2L3L4L5D/2TANAH/COSAD/2TANAH/SINA（1015）996MM取L100MM24推出机构设计13如图251如图251如图所示模具开模后,塑件包紧动模型心的力并不大,适当考虑脱模斜度,采用顶杆并不会将塑件顶变形,且模具结构简单如图252所示是采用推管和顶杆联合顶出,顶出平稳,塑件不会变形,但推管与中间的型心想配合,会造成制造和装配上的困然由以上两种方法的比较不然看出图76的方法比图77的方法更经济也可以给制造带来方便25凹模的设计本副模具采用整体式凹模结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。如图所示14材料选用T8A,硬度在50HRC以上根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构见上图所示。凹模板尺寸根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型压力小于30MPA，那么尺寸见下图由经验可知【3】长为150MM宽为230MM凹模高为H30MM件高为7MM加工可以直接用铣刀铣出，也可以用成型电极。为了节约成本。在这里我选用铣刀铣。第3章端盖注塑模具的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。查常用塑料的收缩率塑料尼龙1010的成型收缩率为S0540，故平均我们取为SCP05。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取/3。15塑件未注公差的按照GB/T180031988取值凹模和型芯的工作尺寸计算类别零件名称塑件尺寸计算公式型腔工作尺寸凹模径向尺寸029304ZMDDDS889007深度尺寸022350240523460074055007型芯径向尺寸0110023ZMHHHS997003深度尺寸025488007成型零部件的制造误差成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT69级，综合考虑取IT8级。第4章模具加热和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）冷却系统设计可按下式进行计算设该模具平均工作温度为60，用20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。1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Q231433981J/G,取Q2350J/GQ3WQ21008G/H350J/H352800J2求冷却水的体积流量VVWQ1/PC1T1T2140CM3温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面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2000C,左右降低到600C左右，所释放的能量5以16辐射，对流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2/3。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。在次我选择湍流。如图表二表二第5章模具闭合高度确定在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定定模座板厚度H125MM，型腔板厚度为H230MM，型芯固定板H335MM,推件板厚度为H416MM，垫块厚度H580MM动模板厚度H625MM。如下图所示1计算模具的闭合高度HH1H2H3H4H5H6253035168025211MM2第6章注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为300MM250MM211MM,XSZY125型注塑机模板最大安装尺寸是370MM350MM。由于上述计算的模具闭合高度为220MM，XSZY125型注塑机的最小模具厚度为200MM，最大模具厚度为300MM模具合模时校核200MM211MM300MM模具的工作原理模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开，当分型面冷却水道直径D/（MM）最低流量V/（M/S）流量QV/（M3/MIN）12110741017打开到23MM时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动将塑件顶出。合模时，复位杆对顶杆进行复位。第7章注塑模具的安装和试模71模具安装1清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物，毛刺。2因本模具的外型尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡，灵活，无卡住现象，然后固定动模。3调节锁模机构，保证有足够的开模距及锁模力，使模具闭合适当。4慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡，灵活，协调。5模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度2030，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。6开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。72试模通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析，排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多个方面综合的原因。需按成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型条件，修整模具等方法加以解决。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。73粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是（1）注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3）冷却时间过短，物料未能固化。（4）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。18（5）型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。74粘着模芯（1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3）模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5）可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。75粘着主流道（1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2）料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3）主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4）主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大051。（5）主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。76成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。77注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有（1）熔料流动阻力过大这主要有下列原因主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。（2）型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶19块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。（3）锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。78溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有（1）注射过量（2）锁模力不足（3）流动性过好（4）模具局部配合不佳（5）模板翘曲变形79制件尺寸不准确初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。（1）尺寸变大注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况