机油盖注塑模具设计

摘 要 注塑模具是一种生产 塑料 制品的工具，其赋予塑胶制品完整的结构和精确的尺寸。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。其将塑件熔体注入型腔，在型腔内冷却成型。塑件尺寸精准，表面光洁度高，成型过程安全可靠，易于实现全自动化生产，改善了加工环境，大大缩短了产品制造周期。 机油盖结构和形状较为复杂，采用 料，非常适于使用注塑模具进行生产。本篇为机油盖注塑模具设计说明书，包含了塑件分析和模具总体设计，总共九章。塑件分析包括了材料成型性能分析及塑件结构分析。模具总体设计包括了注射模具的工作原理、设计准则以及材料的选择、注射机的选择、注射机有关参数校核、分型面的确定、浇注系统设计（主流道设计及计算、浇口的选择和计算、冷料穴） ，成型零件的设计（凸凹模的结构设计、凸凹模的工作部分尺寸计算） ，模具导向机构的设计、脱模推出机构的设计、冷却系统的设计、模具的装配等方面。 关键词 ： 油盖、注塑模具、浇注系统 a of it is a of in of of in to is of is of of a of of of of of of of of of of nd of of of of of of 录 第一章 塑件成型工艺分析 .塑件的外形尺寸 .塑件制品的结构分析 .塑件材料的成型特性。 .塑件的成型工艺参数 .二章 拟定模具的结构形式 .型腔数目的确定与排布 .分型面的选择 .塑件的脱模方式 .注射机的型号确定 .三章 浇注系统的设计 .主流道的设计 .浇口的设计 .校核主流道的剪切速率 .冷料穴的设计 .四章 成形零件的结构设计及计算 .成形零件的结构设计 .成型零件钢材选用 .成型零件工作尺寸的计算 .凹模外部尺寸 .动模垫板厚度 .五章 模架的确定 .各模板尺寸的确定 .模架各尺寸的校核 .六章 排气槽的设计 .七章 导向与定位机构设计 .八章 脱模推出机构设计 .九章 冷却系统设计与计算 . 结 . 辞 .考文献 . 录 .连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）1 第一章 塑件成型工艺分析 塑件的外形尺寸 图 1塑件尺寸 产品名称：机油盖 产品材料： 龙 1010）塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒，机械强度高，冲击韧性、耐磨性和自润滑性好，常用于耐磨零件及传动件。不耐强酸及氧化剂，能溶于甲酚、苯酚、浓硫酸等。 表 1能 熔点 210 相对密度 g/伸强度 0 弯曲强度 0 断裂伸率 % 150 颗粒度 N/g 3050 塑件制品的结构分析 塑件制品的结构设计包括壁厚、脱模斜度、加强筋、支撑面、圆角、孔的设计及表面形状等方面。机油盖的结构有壁厚、脱模斜度、圆角。 壁厚 塑件的壁厚对其质量有很大的影响，壁厚过小难以满足使用强度和刚度的要求；壁厚太大，易产生气泡和凹陷。设计机油盖的壁厚应考虑以下几点： 1） 同一塑件的壁厚应均匀一致，以避免收缩不一致而导致变形或开裂； 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）2 2） 应满足塑件在装配、运输以及使用时的强度要求； 3） 充分考虑在成型过程中塑件的流动性，保证薄壁和棱边部分也能充型； 4） 塑件能承受足够的脱模力，不至于在脱模时损坏。 考虑到上述影响因素和小型塑件壁厚推荐值，机油盖壁厚设计成 2 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于粘附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等，在塑件设计时应考虑其表面具有合理的脱模斜度。 塑件上的脱模斜度大小，与塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状有关，由参考文献 1表 2用塑件脱模斜度选取，凸模、凹模脱模斜度为 45。 圆角 塑件设置圆角，不但能使其成型时熔体流动性能好，成型顺利进行，而且能减小应力集中，提高塑件的强度和刚度，还能防止塑件翘曲变形。故机油盖采用 R=2圆角，棱边圆角采用 。 塑件材料的成型特性。 1、结晶型塑料，熔点较高，熔化温度范围较窄，熔融状态热稳定性差，料温超过300，滞留时间超过 30分解 2、较易吸湿，成型前应预热干燥，并应防止再吸湿，含水量不得超过 吸湿后流动性下降，易出现气泡，银丝等弊病，塑件应经调湿处理，处理后发生尺寸胀大 3、流动性极好，溢边值一般为 溢料 4、成型收缩率范围大，收缩率大，取向性明显，易发生缩孔，凹痕，变形等弊病，成型条件应稳定 5、融料冷却速度对结晶度影响较大，对塑件结构及性能有明显影响，故应正确控制模温，一般为 60 90，按壁厚选定，模温低易产生缩孔，结晶度低等现象，对要求伸长率高，透明度高，柔软性较好的薄壁塑件宜取低模温。对要求硬度高，耐磨性好，以及在使用时变形小的厚壁塑件宜取高模温 塑件的成型工艺参数 料筒温度 后段 190210 中段 200220 前段 210230 喷嘴温度 200210 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）3 模具温度 5565 注射压力 90 101 成型前准备：预热温度 100110 预热时间 12 16h； 成型后处理：调湿处理。脱模后放入温度为 100120 的热水中，使塑件制品吸湿稳定尺寸，防止接触空气发生氧化。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）4 第二章 拟定模具的结构形式 型腔数目的确定与排布 型腔数目的确定 型腔数量受以下因素影响： 1、塑件的尺寸精度：型腔多时，精度也相对降低； 2、模具的制造成本：多腔模的制造成本高于单腔模； 3、模具的制造难度：多型腔的制造难度比单型腔制造难度大； 4：模具的可靠性：多腔模具的某一型腔损坏时，生产应立即停机。 因此，考虑到上述因素后，机油盖注塑模宜采用单型腔模具。 型腔的布置 由于采用了单型腔模具，所以型腔应放置于模具的正中位置，使模具受力平衡，并使浇注系统和推出机构的设计得到简化。 分型面的选择 分型面的选择受塑件的形状、外观、精度、浇口位置、推出等多种因素影响。分型面选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，设计时应考虑以下几点： 1）：符合塑件脱模的基本要求，应设置在塑件脱模方向最大的投影边缘部位； 2）：分型线不影响塑件外观； 3）：确保塑件留在动模一侧，有利于脱模； 4）：尽量避免形成侧孔、侧凹； 5）：合理安排浇注系统； 6）：有利于模具加工。 此外，为了有利于塑件的大批量生产，缩短成型周期，模具应能自动去除浇注系统。因此，在浇口位置应设置另一分型面，使浇注系统在塑件脱模时能自动脱落 1。塑件分型面如下图所示： 图 2件分型面 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）5 塑件的脱模方式 由于模具采用三板式双分型面的典型结构。启模时，定模型腔板随动模移动一定的距离，以利于主流道的凝料脱出。随后，定模型腔板由于限位杆的作用停止运动，动模继续移动，塑件脱出。顶出时，开始主型芯和型芯嵌块随中心顶出杆一同运动，待制品完全从动模板的型腔中脱出后，主型芯的台阶被挂住，而顶出杆继续前进，便可将制品强行顶出。塑件的详细推出过程见附录。 注射机的型号确定 注射量的计算 通过 模软件建模设计分析计算得： 塑件体积： （ 2 塑 =3塑件质量： （ 2 塑 =塑 =取 浇注系统凝料体积的初算步骤 浇注系统的凝料体积在设计之前是不能确定准确数值，但可以根据经验按照塑体体积的 倍来估算。由于采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料体积按塑件体积的 来估算，故一次注入磨具型腔塑料熔体的总体积（浇注系统的凝料和塑体体积之和）为： （ 2- 总 =塑 （1+33） 选择注射机 根据上一步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 V 总 = 结合参考文献 1中式 4 V 总 /据以上的计算，初步选定公称注射量为 30 注射机型号为 射机。其主要技术参数见表如下： 表 2注射机主要技术参数 理论注射容量 /25 最大模具厚度/00 42 最小模具厚度/00 柱塞直径 / 注射压力 /50 模具定位孔直径/00 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）6 锁模力 /00 喷嘴球半径 /2 注射机的相关参数校核 1）注射压力校核：查 1中表 4知， 需注射压力为 901010射机的公称注射压力 P 公 =150射压力安全系数 里取 ： （ 2 10=0=117 0 综上所述，模架初步确定为 3 号，板面为 ，模架结构形式为 16060外形尺寸： 。 宽 长 高 =16060模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）17 1)模具平面尺寸 （拉杆间距） ，校核合格。 1606026060具高度尺寸 （模具的最大厚度和最小厚度） ，校225200225300 3)模具的开模行程由式 4 （ 5 S=1+2+a+5 10=112117300核合格式中： a 为型腔板与定模底板的分开距离。 各模板尺寸见下图 图 5各模板尺寸 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）18 第六章 排气槽的设计 在塑料填充的过程中，模架型腔内除了原有的空气外，还有塑料中吸附的水分在受热后蒸发为水蒸气，以及塑料受热局部分解，放出某些低分子挥发性气体等。此外，有些塑料在凝固过程中，由于体积收缩也会放出气体，这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出型腔，将会影响塑件的成型以及脱模后的质量。 在许多情况下，可利用模具的分型面间的间隙自然排气。例如，小型制品的排气槽不大，如果排气点正好在分型面上，就可利用分型面间的微小间隙排气，而不必再专门开设排气槽。 此塑件为小型塑件，由于该模具为镶拼结构，含有多个镶件，故可以利用镶件与镶件之间的间隙、镶件与模板之间的间隙进行排气，这样不但有利于气体排出，还可以改善原有的加工难度和便于维修。气体可从如图 6箭头所示方向排出。 图 6排气方向 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）19 第七章 导向与定位机构设计 导向机构 每套塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模与定模的正确合模，合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按合模，防止型芯在合模过程中损坏，并能承受一定的侧向力。 机油盖注塑模采用导柱导向机构，主要零件有导柱和导套。两者采用间隙配合，使导套在导柱上滑动，配合间隙采用 H7/配合。 导柱 导柱采用 12 有肩式导柱，其大端与模板采用过盈配合，配合等级为 H7/端与导套配合。所有导柱必须有足够的抗弯强度，表面要耐磨，心部要坚韧。材料采用 素工具钢，淬火处理，硬度为 5055外，其端部设计成半圆球形，便于顺利进入导套 1。导柱尺寸见图 7图 7导柱尺寸 导套 导套采用 12型带头导套，导向孔为通孔，导套和导向孔采用 H7/样可以改善摩擦，以防止导柱、导套被拉毛 1。导套尺寸见图 7大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）20 图 7导套尺寸 定位机构 1：模具和注塑机的定位 模具和注塑机由定模底板上一个 100 的定位圈定位，其保证了模具中轴线和注塑机的中轴线重合，使注塑机喷嘴准确的和浇口套接触，并紧密配合。 2：定模型腔定位杆（定距杆） 由于模具的开模要求，定模型腔板需要限制移动距离，设计时在定模底板和定模型腔板间加入定位杆。定位杆长度： （ 7定模型腔板厚度 +浇 注系 统 凝料 长 度 +510=93 定位杆尺寸见下图 图 7位杆尺寸 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）21 第八章 脱模推出机构设计 在注塑成型的每一循环中，都必须使塑件从模具的凹模或型芯中脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱膜机构。其首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把脱出物从模具内取出，共两个动作。 此模具中，选择推杆作为推出机构，推杆截面大部分为圆形，制造、修配方便，容易达到推杆与模板和型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。因此，推杆推出机构是推出机构中最简单、最常见的形式。 推杆的形状在此处采用了如图 8示，图中所示为顶盘式推杆，亦称锥面推杆，它加工比较困难，装配时与其他推杆不同，需要从动模型腔插入，端部用螺钉固定在推杆固定板上，适合于深筒形塑件推出。推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常用 H7/8/间隙配合。材料采用 素工具钢。热处理要求硬度为4348杆尺寸如下图所示。 图 8推杆尺寸 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）22 第九章 冷却系统设计与计算 模具温度对塑料熔体的充型流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响，模具中设置温度调节系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑料有良好的产品质量和较高的生产效率。 以下只进行简单的计算，设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑件熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水带走的热量。 冷却介质 . 尼龙注塑温度由参考文献 1表 4得： 成型温度 200C300 55C65 70C110可用常温水对模具进行冷却。 单位时间内注入模具中的塑料熔体总质量 W 注射体积 （ 9主 +浇 口 +塑 =31） 塑件制品质量（ ） =g/9p= 单位时间内注射次数 塑件壁厚为 2参考文献 1表 4得 冷 =注 =脱 =8S（ 9 t=冷 + 注 + 脱 =S（ 9 N=3600t =次单位时间注射质量 （ 9 W=Nm=kg/冷却水流量 参考文献 1表 4得尼龙单位热流量，取 ，则 =270 g. （ 9 21)=03 m3/017 届本科生毕业设计（论文）23 式中： p 为水的密度 1000kg/ c 为比热容 J/ 1为进水温度，取室温 25C 2为出水温度，为使模温分布均匀，进出水温差尽量小，取 26C 冷却水路直径 d 为使冷却水处于湍流状态，管中水流的雷诺系数应大于 6000 （ 9 000式中： 为常温下水的密度， 1000kg/v 为管中水的流速 v=425C 时为 算得 ，取 d=8mm d管中流速 v （ 9 v=4m/管壁与水交界面的膜传热系数 h （ 9 h=f(r)04 KJ/中： f 由表 4 p 为水的密度 kg/m3 v 为管中流速 m/s 导热总面积 A （ 9 A=21)=03 冷却水管长度和根数 （ 9 L=m=45 冷却水管根数为 l=160 9 x=60160根由上述计算可看出，冷却水管非常短不足一根，这显然是不合适的。因此应根据具体情况加以修改，并预留冷却余量，较长冷却水管。为了使模具温度分布均匀，凹模和型芯都应得到充分的冷却。所以模具设计成四根冷却水道 1。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）24 总 结 近三个月的毕业设计结束了，经过自己坚持不懈的努力，已将机油盖注塑模完整的设计出来。在设计的过程中不仅检验了自己所学习的知识，也培养了严谨的态度。在遇到困难时，我请教了指导老师，与同学们相互探讨，相互学习，相互监督。在不断学习的过程中，我不仅熟悉了模具设计与分析过程，掌握了查阅相关手册资料的技巧，对模具设计也有了更深层次的认识。 从白纸到完成模具零件尺寸的计算，使用 立零件模型完成模具装配图，使用 制零件图，编写设计说明书，弄清了很多原本不是很懂的知识，了解了一些设计思路和过程。也将模具的浇注系统、成型零件、脱模推出机构、导向机构、冷却系统的作用和工作原理复习了一遍。通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行了一次模具设计工作的实际训练，从而培养和提高了我们独立工作能力，巩固与扩充了注塑模具设计等课程所学的内容，掌握了一般模具设计的方法和步骤，分析了零件的工艺性，和怎样确定工艺方案的方法。提高了 辅助设计软件的绘图能力，熟悉了相关的制图规范和标准，为以后设计注塑模具打下了坚实的基础。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）25 谢 辞 三个月的毕业设计终于画上了一个完整的句号，机油盖注塑模的设计注入了我大量的心血。模具的设计过程并不是一帆风顺，期间遇到了许多困难，设计是在我的努力和王春导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢 !在设计的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您 ! 时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋渐进， 毕业论文 的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意 !在此我向大连交通大学