毕业设计（论文）-下水道盖塑料模具设计.doc

xxxx说明书摘要本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是双分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；设计的内容包括完成零件工艺性分析、拟定模具结构形式、浇注系统的设计、成型零件的设计（定模的设计、动模的设计）、推出机构的设计、模架的选择、注塑机的校核（开模行程的校核、注射量的校核、注射压力的校核等）、导向机构的设计、调温系统的设计。 关键词：浇注、成型零件、推出、模架、注射机绪论模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。为了适应现代模具的发展是必须的，为此，需要巩固和加强自己的专业知识，和设计能力。在自己的努力下，克服一切困难设计出了此模具。通过这次设计，我受益匪浅。不仅巩固了自己的专业知识，还增强了自己的综合能力，进一不地提升了自己的职业技能水平。由于本人没有实际的工作经验，处于模具设计的初学者，在设计中出现的瑕疵和漏洞，恳请老师们和评委们提出宝贵的意见。我会吸取教训，精进自己的技能。第1章 产品说明及分析1.1 产品说明零件名称：下水道盖 设计要求：材料： ps(聚苯乙烯)产品图如下：（图11）1.2 塑件的工艺性分析1.2.1 塑件选择的材料分析聚苯乙烯（ps）密度为1.054g/cm3（1）基本特征：聚苯乙烯无色透明、无毒无味，落地时发出清脆的金属声。聚苯乙烯的力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质量有关。相对分子质量越大，力学强度越高。聚苯乙烯具有优良的电性能和一定的化学稳定性。能耐碱、硫酸、磷酸、10%-30%的盐酸、稀醋酸及其他有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用。对水、乙醇、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的抗蚀能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮类和脂类等。聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的色彩。但耐热性底，热变形温度一般在70-98c，只能在不高的温度下使用。质地硬而脆，有较高的热胀系数，因此，限制了它在工程上的应用。（2）成型特点：聚苯乙烯流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热胀系数高，塑件中不宜有嵌件，否者会因两者的热胀系数相差太大而导致开裂，塑件壁厚因均匀；宜用高料温、高模温、低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高，容易出现银丝。（3）主要用途：聚苯乙烯在工业上可作仪表外壳、下水道盖、化学仪器零件、透明模型等。在电气方面用作良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等。在日用品方面广泛用于包装材料、各种容器、玩具等。第2章 根据初步设计方案选择注射机2.1注射机的初步选定2.1.1制品ps的注塑成型参数料筒温度： 140-160170-190模具温度：32-65注射压力(mpa)：60-110成型时间：注射时间(s)：15-45高压时间： 0-3冷却时间：15-60总周期： 40-1202.1.2根据塑件的形状估算其体积和质量a.单个塑件的体积:v=50.92mm3b.单个塑件的质量：m=vg=50.92x1.054=53.67gc.浇注系统的总料流道凝料质量m1还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。从分析中确定为一模两腔即设n=2则得：需要的总料质量m=2x1.6x53.67=171.7g从计算结果并根据塑件注射机技术规格选用xs-zy-2502.2 注射机有关参数的校核和最终选择2.2.1模具闭合高度的校核安装模具的高度应满足： hminhhmax设计模具高度为h总=292mm选xs-zy=250型，最大装模高度hmax=350mm，最小装模高度hmin=200mmh总=292mm介于二者之间，满足模具厚度安装要求。2.2.2注射机有关参数 xs-zy-250型注射机的主要参数标称注射量：250 cm3 螺杆直径： 50mm 注射压力：130mpa注射行程：160 mm注射时间：2s注射方式：螺杆式合模力：1800kn最大成型面积：500cm模板最大行程：500mm模板最大厚度：350mm模板最小厚度：200mm模板尺寸：598x520mm拉杆空间：448x370mm喷嘴球半径：18mm喷嘴孔直径：4mm定位圈尺寸：125mm2.3 注射机注塑机的参数校核2.3.1 注射容量和质量校核由前计算得塑件质量为2x53.67g,浇注系统为64.4g，则每次注射所需塑料为：按一模2腔计算：253.67+64.4=171.7g注射机最大注射量2500.8=200171.7所以注塑机符合要求。2.3.2锁模力按下式校核锁模力的大小必须满足下式：fpm（nas +aj） 式中 as塑件型腔在模具分型面上的投影面积 aj塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积 f锁模力 p模腔压力 取120mpa f120（29575）+201 1734120 n 1734 kn 由于f=1800 kn故满足f=pm(nas+aj)同时xs-zy-250的额定注射压力为130 mpa，所以注塑机符合ps塑料成型的注射压力要求。第3章 浇注系统和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道，分流道、冷料穴，浇口。3.1主流道的设计主流常道通位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主要的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出（1）主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：a. 主流道圆锥角=2o6o，对流动性差的塑件可取3 o6o，内壁粗糙度为ra0.63m。b.主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减小料流转向过渡时的阻力。c.在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。d.对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用h7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用间隙配合。e.主流道衬套一般选用t8、t10制造，热处理强度为5256hrc。(2)主流道尺寸主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+（0.51） =4+（0.51），取d=5主流道球面半径sr0=注射机喷嘴球头半径+（12） =16+(12)，取sr0=18球面配合高度h=35mm，取h=4mm主流道长度l=21mm主流道大端直径d=d+2ltan=5+221tan2.5=6.8 ，取d=7mm浇口套总长lo=l+h=25mm（3）主流道衬套的形式主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢，如t8a、t10a等，热处理硬度为50hrc55hrc。由于该模具流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较合适。 图3-1 3.2 分流道的设计（1）分流道在分型面上的布置形式分流道在分型面上的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，应遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。模具的流道布置形式采用平衡式。流道分布如图4-6所示。图3-2（2）分流道的长度分流道长度要尽可能短，减少弯折，便于注射成型过程中最经济的使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。（3）分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道设置在分型面上，采用梯形截面。底宽：b=0.2654 =6.297 mm分流道的高度：h=2/3b=2/36.297=4.2 mm式中 ：b大底边宽度m塑件的质量l分流道的长度h高度（4）分流道表面粗糙度由于流道中于模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度ra并不要求很低，一般取0.631.6um，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热，此处ra=0.8。3.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。除直浇口外，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.52mm，表面粗糙度ra不低于0.4m。浇口的结构形式很多，可以分为点浇口、侧浇口、直浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、爪浇口、潜伏浇口、护耳浇口、轮辐浇口、平缝浇口。而我们这里选用的是侧浇口。简图如图五浇口的截面一般只取分流道截面积的39，浇口的长度约为0.5mm2mm，点浇口查表5-4（常用的浇口形式）塑料成型工艺与模具设计图3-3浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意以下几点：浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。浇口的位置应选择在能避免制品产生熔接痕的部位。对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。浇口应设在不影响制品外观的部位。不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。3.4排气槽的设计因该制品属于小型排气量不大，可利用分型面间隙以及推杆与孔配合间隙处排气，所以，不需开设排气槽。第4章 成型零件的结构设计和计算4.1成型零件的结构设计（1）、整体式型腔是直接加工在型腔板上的，因为这样有较高的强度和刚度，在使用过程中不易发生变形，且该塑件尺寸较小，形状简单，型腔加工容易实现，故采用整体式结构。（2）、型芯形状简单，为减低成本故做成镶拼式型芯。便于机加工和热处理，修理更换方便也利于型芯冷却和排气。4.2成型零件钢材选用塑料为批量生产，成型零件选用钢材要具有较好的耐磨性和抗疲劳能力。机械加工性能和抛光性能要好，因此，嵌入式凸凹模均选用t10a。淬火后表面硬度为40hrc-45hrc。4.3动模的大小由于计算壁厚比较麻烦，所以采用查经验表的方式确定壁厚，从而确定动模大小。查表得：型腔壁厚s1为45mm，固定定模板壁厚按模套厚度取s2为90。所以综合考虑动模大小确定为250x315x404.4主要成型零件的工作尺寸的计算计算按照以下公式进行计算：lm=(ls + lsscp-3/4) s0hm=(hs + hsscp-2/3) s0lm=(ls +lsscp+3/4) s0hm=(hs + hsscp+2/3) s0c=(cs+scp)s/2（1）、型腔的径向尺寸l1100.280+0.21l210.150+0.29（2）、型芯的径向尺寸l191.870-0.21(其他尺寸按3d数模图,所有尺寸均有拔模角度,计算起来相当繁琐)4.5成型零件的结构示意图图4-1第5章 模架的选择确定和注射机的校核模架选用： gb/t 12556.190 250l模架 44号a3型模架示意图如下：图5-1主要技术参数：1.定模座板：25mm 2.定模板：50mm 3.动模板：40mm 4.推件板：45mm 5.垫块：100mm 6.推杆固定板：16mm7.推板：20mm 8.动模座板：25mm 9.型芯：100mm 5.1模具厚度h与注塑机的高度校核hminhhmax式中hmin注射机允许的最小模厚 hmax注射机允许的最大模厚预选模架高250x315，则模具闭合高度为：h=292因为200h(292)350所以能满足要求。5.2注射机开模行程注射机开模行程应大于模具的取出塑件所需的开模距。即满足以下式smaxh1+h2+(510)式中h1推出距离h2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）则h1+h2+(510)=20+10+（510）=40350能满足要求第6章 合模导向机构的设计6.1导向机构的总体设计（1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。（2）该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。（3）在合模时应，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。（4）动定模板采用合并加工，可确保同轴度要求。6.2导柱设计（1）该模具采用带头导柱，不加油槽。（2）导柱的长度必须比凸模端面高出6mm-8mm。（3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度(该导柱直径由标准模架可知直径为25mm)。（5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按h7/k6配合，导柱滑动部分按h7/f7或h8/f7的间隙配合。（6）导柱工作部分的表面粗糙度为ra=0.8um。（7）导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢ta8、ta10经淬火处理，硬度50hrc以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50rhc以上。6.3导套的设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的形式有两种：直导套、带头导套。（1）结构形式:该模具采用带头导套。（2）导套的端面应倒圆角，导柱空最好做成通孔，利于排出孔内的剩余空气。（3）导套孔的滑动部分按h8/f7或h7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.8um。导套外径与模板一端采用h7/k6配合；另一端采用h7/e7配合镶入模板。（4）导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具采用ta8。第7章 脱模推出机构的设计注射成型每一个环节中，必须准确无误从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。7.1脱模推出机构的设计原则塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将决定塑件的好坏，因此，塑件的推出是不可忽略的。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则。（1）推出机构应尽量设置在动模一侧。（2）保证塑件不因推出而变形损坏。（3）机构简单、动作可靠。（4）良好的塑件外观。（5）合模时的准确复位。7.2塑件推出的基本形式（1）推杆推出推杆推出是一种基本的、也是一种常用的塑件方式。常用推杆形式圆形、矩形、阶梯形。（2）推件板推出对于轮廓封闭且周长较长的塑件，采用推件板推出机构。推件板推出部分的形状根据塑件形状而定。该模具的推出机构简单，采用推件板推出塑件。7.3脱模力的计算脱模力是从动模一侧主型芯上脱出塑件所需施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。脱模力是注射脱模机构设计的重要依据。塑件较薄:p=12mpa摩擦系数f 取中间值f=0.2塑件取 a0.50 f脱=axp xfxcos(0.5)-sin(0.5)= 598.5kn 式中: p塑件对型芯的单位面积上的包紧力(mpa)一般取812 mpa a塑件包容型芯的侧面积 f塑件对钢的摩擦因数,一般取f=0.10.3 a脱模斜度. 一般取0.5010第8章 冷却系统设计因塑件的材料分布不均匀，所以需要设计冷却系统:8.1 设计原则:（1）冷却通道离凹模不宜太远或太近，一面影响冷却效果和模具的强度，其距离一般为冷却通道直径的12倍，且要大于等于10mm；孔壁间距为通道直径的35倍。（2）在模具结构允许的情况下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多，这样冷却会越均匀。（3）应与塑件厚度相适应，即冷却通道的排列要与型腔的形状相吻合，塑件局部壁厚处应增加冷却通道，加强冷却。（4）冷却通道尽量不要通过镶块和镶块接缝以防漏水，必要时采用密封圈。（5）冷却通道直径一般为614mm。（6）浇口壁厚附近处应加强冷却。（7）冷却通道要避免接近塑件的熔接部位，以免使塑件产生熔接痕，降低塑件强度。（8）避免造成模具表面冷却不均匀。（9）凹模和凸模要分别冷却，要保证冷却的平衡，而且对凸模内部的冷却要注意水道穿过凸模与模板接缝处时进行密封，以防漏水。8.2 尺寸大小因塑件不是太大，所以冷却通道直径取812的中间值，取为8mm8.3 布置 图8-1（1）与型腔壁的距离：取为18（2）孔壁间距间距：42（3）冷却通道的分布图见图8-1第9章 型腔布置图 图9-1第10章 模具总装配图图10-1设计总结历经近两个月的综合实训即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。在这次综合实训中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过一个月的努力，我相信这次综合实训一定能为三年的求学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了洪小英等指导老师以及许多同学的帮助，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我的各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!三年的学习即将结束，综合实训是其中最后一个环节，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。在完成三年的学习、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、热处理、计算机辅助设计等专业基础课和专业课方面的知识，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。于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。第11章 模具制造模具加工、装配、调试总结在这次模具加工中对普车和其它加工设备操作时更加熟练并且明白了加工中的一些注意问题：从实践中得到新知，从实践中获得经验。经验就是这样一点点积累起来的！这次加工没有我想像中的那么简单，在加工期间自己遇到了很多困难，但我并没有放弃，因为我一直相信只要认真去面对去解决就不会有任何问题了。认识了解机加工设备及学习操作都是必不可少的。在其中最差的就是自己的动手操作能力，心里还很胆怯设备，怕加工中会出错自己就往往不敢动机床，动手操作能力就差了。模具加工时离不开自己操作，所以实训完以后一定要克服自己害怕动机床的心理。其中加工时要注意：1、时时要保持高度的警惕，注意自己及他人机床的安全。 2、做任何一步都得多一点思考，减少出错机会。3、了解自己用的机床的规格才能好好的加工零件。4、树立责任感，仔细检查每个参数，避免返工。5、做每一道工序前，想清楚前一道工序加工后所剩的余量，以避免空刀或加工过多报废工件。模具装配、调试也是很重要的直接影响模具的精度和寿命。装配我觉得装配真的不是那么简单，如果有一个地方出现了加工的问题，那么就无法完成装配。我们这组的模具便遇到了这样的问题1、因为动模板没有按照加工工艺做，结果那一块板上所有的孔都错位了。2、另一问题是因为加工不够仔细，在模具装配时，我们才发现我们的型腔铣反了。我们并没有灰心而是很仔细的检查问题出在什么地方，想办法解决问题。首先我们将铣错的型腔补上，在另一方再铣了一次。其次我们将我们错位的孔只有将其扩大，以配其它板子。问题终于得到了解决，在最后期限我们终于把模具装配完毕。最让我们期待的是试模，我们是第三组试模，心情很激动，经过调试机床、安装模具、注射。当开模的时候发现出来的产品出现了飞边，制件也停留在模具上没有自动脱落，当时很惊讶。出现飞边的原因很多，可能会是注射工艺参数没有设置好；或是模具本身的原因等。制件无法脱落的原因问老师后，得到的原因便是拉料杆z形头没有加工好。待把飞边处切除后，经测量后产品尺寸符号设计要求，这时心里还是很高兴。看了看前后几组的试模也都出现了飞边现