茶杯盖的注塑模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 1 目 录1 绪论 内塑料模现状和发展趋势 外塑料模现状和发展趋势 32 塑件工艺规程的编制 件的工艺性分析 件的原材料分析 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 算塑件的体积和质量 及 注塑机的 选取 件注塑工艺参数的确定 塑机有关参数的校核 73 注塑模的结构设计 型面的选择 定型腔的排列方式 注系统的设计 模顶出机构的设计 型零部件的结构与设计 具设计的有关计算 具的加热与冷却系统 具闭合高度的确定 具标准零件的选用 254 结束语 27设计总结 27致谢参考文献机械加工工艺过程卡机械加工工序卡买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 2 1 绪 论 80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%， 1999 年我国模具工业产值为 245 亿，至 2000 年 我 国 模 具 总 产 值 预 计 为260元，其中塑料模约占 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 内 塑料模 的 现状和 发展 趋势 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已 能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 具有限公司制造的多腔 轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达 面粗糙度 具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 10 30 万次，淬火钢模达 501000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 29 34 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50 80%相比，差距较大。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 3 在制造技术方面， 术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 统，如 美 国 、 美 国 司 的国 国 司的 本 司的 色列公司的 国 司的 澳大利亚 司的 模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 集成，并能支持 术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具术的发展。近年 来，我国自主开发的塑料模 统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 统、华中理工大学开发的注塑模 统及 件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 术创造了良好条件。 近 年 来 ， 国 内 已 较 广 泛 地 采 用 一 些 新 的 塑 料 模 具 钢 ， 如 ： 、 等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国 产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%比，仍有很大差距。 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向包括： 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用 术。 3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。 6、应用优质 模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。提高和改善。 外的注塑模的发展情况 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 4 国外的注塑模的发展情况 ， 注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模 术发展相当迅速。 70 年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。 80 年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析 并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模 术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进、提高和改善。 2 模塑工艺规程的编制 件的工艺 性 分析 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 5 图 1 塑件 件的原材料分析。 原始资料：如 上 图所示。 塑件的材料采用 热塑性塑料。从使用性能上看， 这种材料不需要预先干燥，成型时的流动性都较好 。 成型条件：料筒温度 180 300，注塑压力 196 106具温度40 80，成型收缩率 另外 ， 从 使 用 性 能 上 看 ， 该 塑 料 具 有 刚 度 好 、 耐 水 、 耐 热 性 强 ，其介电性能与温度和频率无关等优点，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性较好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等 缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。 模 具 设 计 时 要 注 意 浇 注 系 统 对 料 流 阻 力 小 ， 浇 口 处 外 观 不 良 ， 易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹 (但在热水中加热可消失 )，脱模斜度宜取 2以上。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 6 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为 圆形，在宽度方面没有侧凸凹 。因此，模具设计时不必设置侧向分型抽芯机构，该零件属于简单零件。 尺寸精度分析。该零件尺寸精度为 。由以上分析可见，该零件的尺寸精度一般，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看 ,厚度 最大处 为 2最小处为 1 均匀，有 利于零件的成型。 表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 算塑件的体积和质量 及注塑机的选取 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 经 称 重 塑 件 的 质 量 为 10g ， 根 据 设 计 手 册 可 查 的 密 度 为 =以其体积 为： V=W =10 塑件的的形状简单，尺寸不大，结构不易变形。能够用整体型腔和型芯，简单方法脱模，生产量大，可用多腔模具成型。由此得出结论：应采用一模两腔，侧浇口，顶杆脱模，简单冷却的模具结构。 计算塑件 在模具水平 分型面上的投影面积： 392 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 7 =算浇注系统和飞边在模具水平分型面上的投影面积： 30（ 5 2） 2 2+30（ 5 2） 2 =具水平分型面上的总面积 : S 总 = 22 据 塑 件 的 重 量 和 分 型 面 上 的 投 影 面 积 可 以 确 定 使 用 的 最 小 注 塑机，初步选用的注塑机为 。 件注塑工艺参数的确定 查找相关文献和参考工厂实际应用的情况， 成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可依据实际情况做实际的调整） 注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度 料筒温度：后段温度 用： 1700C 中段温度 用： 1900C 前段温度 用： 2100C 喷嘴温度：选用 1800C 注塑压力：选用 90塑时间：选用 50s 保 压 ：选用 30压时间：选用 20s 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 8 冷却时间：选用 40s 塑机有关参数的校核 本模具的外形尺寸为 200塑机模板最大安装尺寸为 320可以满足模具的安装要求。 由上述计算模具的闭合高度 H=227 塑机所允许模具的最小厚度： 00;最大厚度 :00;即模具满足安装的条件。 经查资料 注塑机的最大开模行程 S=300足顶出塑件的要求。 S (5 10) =30+25+10 =65验证 注塑机满足使用要求，可以使用。 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，动模部分固定在注塑机的动模板上，合模 以后，注塑机通过喷嘴将熔融塑料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，开模时动模随动模板一起运动逐渐将两个分型面打开，第一个分型面打开露出浇注系统凝料，动模继续后退，拉板将第二个分型面分开，当分型面打开一定距离后动模停止运动，在注塑机顶出装置的作用下，顶杆运动将塑件顶出，合模时随着分型面的闭合，弹簧也对模具进行复位。 H买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 9 3 注塑模的结构设计 注塑的结构设计主要包括 :分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口位置的设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯 结构的设计、推出结构的设计等内容。 型面的选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。分型面选择原则是：塑件脱出方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 10 该塑件为 茶杯 盖，表面无特殊质量要求， 但在使用过程中，上端与使用者的手指接触较多 ，因此上端最好自然形成圆角。此外，该零件高度为30垂直于轴线的截面形状比较简单和规范，若选择如下图所示水平分型方式既可降低模局具的复杂程度 ，减少模具加工难度又便 于成型后出件。故选择如下图的分型方式较为合理。 图 2 分型面 定型腔的排列方式 本塑件在注塑时采用一模 两 腔， 既模具 需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，型腔位于浇注系统两侧，浇注系统轴线与模具中心线重合。模具没有侧向分型抽芯机构，材料长度很短，利于充型。 具体排列如下 : 图 3 型腔排列方式 采用这种排列方式 浇口为冲击型 ,可以避免冲击现象 ,使熔体破裂现象消失。且模具宽度减小。 注系统的设计 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 11 浇注系统的作 用是使塑料熔体平稳且有顺序的填充型腔中，并在填充和凝固过程中，把压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密，外形清晰的塑料制件。 浇注系统一般有主流道、分流道、浇口、凝料穴四部分组成。它的设计主要应遵循以下几条原则： 排气良好，能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度。 流程短，在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来填充型腔，以降低压力损失，缩短填充时间。 防止型芯和嵌件变形。 整修方便，浇口位置和形式应结合塑件的形状考虑，做到整修方便并无损塑件外观和使用。 防止塑件翘曲变形。 合理设计冷料 穴和溢料槽，因为它可能影响塑件质量。 流道设计 根据设计手册查得 注塑机喷嘴有关尺寸： 喷嘴前端孔径： 2嘴前端球面半径： 2计主流道截面直径时，应当注意喷嘴和主流道的对中问题，因为对中不良产生的误差容易在喷嘴和主流道进口处造成漏料或者积存冷料，并因此防碍主流道凝料脱模，为了补偿对中误差并解决凝料脱模问题，主流道进口端直径一般比喷嘴出口直径大 常要求主流道进口端凹下的球面半径比喷嘴球面半径大 1 下深度约为 3 根据模具主流道和喷嘴的关系： R= 1 d= 主流道球面半径： R=13 取主流道小端直径： d= 文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 12 为 了 便 于 将 凝 料 从 主 流 道 中 拔 出 ， 将 主 流 道 设 计 成 圆 锥 形 ， 其 斜 度 为20流道大端直径，主流道大端直径 D= 5了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 r=圆弧过渡，其基本结构如 图 4 所示： 流道设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的 复杂程度、注 塑速率、 分道长度等因素来确定。本塑件的 形状简单，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式 可知分流道的长度较短，为了容易加工，且熔体的热量散 发 和流动阻力都不会很大，采用梯形截面的分流道，查表 得 h= 图 4 主流道设计 口设计 它是流道与型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分，它的作用有：使送来的熔融塑料在进入型腔时产生加速度，从而迅速充满型腔，浇口处塑料首先冷凝，防止塑料倒流，成型后便于浇注系统凝料与塑件分离。 根 据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用 点 浇口较为理想。设计时考虑选择从 主流道进入分流道再进入点浇口 ， 料由浇口处向四壁流，而且在模具结构上采用镶拼式型腔，型心，有利于填充排气且 采用截面为圆形的点浇口， 有利于加工，查表初选尺寸为： 模时修正。 模顶出机构的设计 出机构的设计原则 在塑料成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中取出，完成取出塑件这个动作的机构就是顶出机构，也成为脱模机构。对于顶出机构的设计主要应遵循以下几点原则： (1)顶出机构的运动要准确、可靠、 灵活，无卡死现象，机构本身要买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 13 有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。 (2)保证在顶出过程中塑件不变形，这是对顶出机构的最基本要求。在设计时要正 确估计塑件对模具粘附力的大小和所在位置，合理地设置顶出部位，使顶出力能均匀合理地分布，要让塑件能平稳地从模具中脱出而不会产生变形。顶出力中大部分是用来克服因塑料收缩而产生的包紧力，这个力的大小与塑料品种、性能，以及塑件的几何形状复杂程度，型腔深度、壁厚还有模具温度、顶出时间、脱模斜度、模具成型零件的表面粗糙度等因素有关。 (3)顶出力的分布应尽量靠近型芯 (因型 芯处包紧力最大 )，且顶出面积应尽可能大，以防塑件被顶坏。 (4)顶出力应作用在不易使塑件产生变形的部位，如加强筋、凸缘、厚壁处等。应尽量避免使顶出力作用在塑件平面位置上。 (5)若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般使顶杆与塑件接触部位处凹进塑件 米左右，而顶出杆端面则应高基准面否则塑件表面会出现凸起影响基准面的平整和外观。 根据塑件的形状及质量外观要求，这里采用顶杆顶出脱模机构比较合适，顶杆脱模机构是由顶杆、顶杆固定板、顶杆垫板、拉料杆、支承钉和复位杆等组成。 本模 具采用型环顶出，推杆推动型环，用手工取出塑件，然后将型环放回模内，靠弹簧复位。 杆的选择与设计 推 杆的形式：顶杆的材料多用 45 钢、 部要淬火，硬度到达 40，表面粗糙度 m（ 高于 7）（指滑动配合部分）。针对该零件的形状，其基本结如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 14 图 5 型环推杆 推 杆的固定方法：顶杆的固定方式主要有 6 种，在此，选择最常用的固定方式轴肩垫板连接。 顶杆与固定孔间应留一定的间隙，装配时顶杆轴线可作少许移动，以保证顶 杆与型芯固定板上的顶杆孔之间的同心度，并建议钻孔时采用配加工的方法。 推 杆 与 顶 杆 孔 的 配 合 ： 顶杆与顶杆孔间为滑动配合，一船选H8/配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙 (视所用塑料的熔融粘度而定 )，以防漏 料。配合长度一般为顶杆直径的 2 3倍。顶杆端面应精细抛光，因其已构成型腔的一部分。为了不影响塑件的装配和使用，顶杆端面应高出型腔表面 型环推出机构 ： 该模具用型环推出，靠弹簧复位。 图 6 型环推出机构 位与导向机构设计 顶杆将塑件顶出后，必须返回其原始位置，才能合模进行下一次注塑成型。最常用的方法是复位杆回程，这种复位杆又名回程杆。这种方法经济、简单，回程动作稳定可靠。当注塑模闭合时，复位杆与定模模面接触，注塑机继续闭合时，则使复位杆随同顶出机构一同返回原始位置。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 15 对大 型模具设置的顶杆数量较多或由于塑件顶出部位面积的限制，顶杆必须作成细长形时以及顶出机构受力不均衡时 (脱模力的总重心与机床顶杆不重合 )，顶出后，顶出板可能发生偏斜，造成顶杆弯曲或折断，此时应考虑设置导向装置，以保证顶出板移动时不发生偏斜。一般采用导柱，也可加上导套来实现导向。导柱与导向孔或导套的配合长度不应小于 10 毫米。当动模垫板支撑跨度大时，导柱还可兼起辅助支撑作用。 本模具采用型环顶出，推杆推动型环，用手工取出塑件，然后将型环放回模内，靠弹簧复位。 具体结构如下： 图 7 弹簧复位 机构 板的选用 塑件注塑成型后，动模后退。推板碰到注塑机的顶杆上才能带动推杆将塑件推出。 另外，在回程时 复 位 杆 通 过 推 板 将 顶 杆 拉 回 。 故 推 板 及 其 固 定 板 选 用 尺寸为 :B=73=200=体结构如下图： 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 16 图 8 推板 位钉的选用 塑件成型后，动模后退结束时，动模座板要与推板留有一定的间隙。以便下一次注塑时容易回程。限位钉按 取，基 本尺寸： d=8=16=3=16体如下图： 图 9 限位钉 块的选用 为 了 保 证 推 出 距 离 ， 支 撑 板 和 动 模 座 板 之 间 需 要 加 垫 块 。 垫 块 按取，基本尺寸： B=25=200=50体如下图： 图 10 垫块 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 17 型零部件的结构设计 注塑模具闭合时 ,成型零件构成了成型塑料制品的型腔。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。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。 在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注塑周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。 模的结构设计 凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。由于 所设计的模具采用一模 两 件的结构形式，且为大批量 生产，考虑加工的难以程度和利用价值等因素凹模采用 镶拼式结构， 在凹模的结构设计中，采用镶拼结构有如下好处： （ 1） 简化凹模型腔加工，将复杂的凹模内形体的加工变成镶件的外形加工。降低了凹模整体的加工难度。 (2)镶件可用高碳钢或高碳合金钢淬火。淬火后变形较小，可用专用磨床研磨复杂形状和曲面。凹模中使用镶件的局部型腔有较高精度，经久的耐磨性并可置换。 (3)可节约优质塑料模具钢，尤其对于大型棋具更是如此。 (4)有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。 本模具采用一模 两 件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的 价值利用因素 ，采用整体 嵌入 式 结构 。 采用镶拼结构的凹模，对于改善模具加工工艺性有明显好处， 采用过盈配合 其结构形式如下 图所 示： 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 18 图 11 凹模镶拼结构 2)凸模的结构设计 凸模是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。凸模的基本结构可分为组合式凸模、圆柱型芯结构、异型型芯结构、镶拼型芯结构等四种 。在该模具结构中应选择组合式凸模， 该结构节省了优质模具钢，便于机加工和热处理，也便于动模与定模对准。 其结构形式如下图所示 ： 图 12 凸模结构 3)模板的选取 模板按 取，具体尺寸为：B=200=250=50结构形式如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 19 图 13 模板 具设计的有关计算 腔和型心工作尺寸计算 1）凹模与凸模工作尺寸计算。所谓工作尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件部分的尺寸，如凹模与凸模径向尺寸、型腔深度或型心高度等，确定工作尺寸。除 根据塑件尺寸及精度要求外，还必须考虑下列影响塑件尺寸精度的主要因素： 成型零件的制造公差 一般取塑件公差的 1/3 1/6，对中小型塑件取 z=1/3；对大 型 塑件取 200 10 10 15 应表值 70 80% 具的加热与冷却系统 模具的温度调节系统可以改善成型条件、稳定制品的形位尺寸精度、改善制品的机械物理性能、提高制品的表面质量等。通常所用的冷却或加热介质有水、热油和蒸汽，当然也可以采用电加热方式。水介质分为常温水、温水和冷水三种。对热塑性塑料来讲 ，无论是对模具进行加热还是冷却，其作用都是对模具型腔内的塑料制品进行合理的冷却。本塑件在注射时不需要太高的模温，因而在模具上可以不设加热系统。 具体计算如下 : 设定模具平均工作温度为 85 ，用 20 的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为 30 ，产量为（初算每 2 分钟一套） 30kg/h。 (1)求塑件在 硬化时每小时释放的热量 查有关文献得 单位热流量为 : 59 104J/ 文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 24 =59 104 =104J/h (2)求冷却水的体积流量 V V=)21(603=104/ 60 103 103(30 =10体积流量查表