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端盖注射
设计
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端盖注射模设计
50页-24900字数+说明书+开题报告+中期报告+6张CAD图纸
三维端盖模具开模状态图.dwg
中期报告.doc
型腔.dwg
型芯.dwg
端盖注塑模总装图.dwg
端盖注射模设计开题报告.doc
端盖注射模设计论文.doc
端盖零件图.dwg
脱模板.dwg
目 录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 模具工业在国民经济中的地位1
1.2 各种模具的分类和占有量2
1.3 我国模具工业的现状3
1.4 世界五大塑料生产国的产能状况5
1.5 我国模具技术的现状及发展趋势7
第2章塑件设计分析10
2.1 塑件材料工艺性分析10
2.1.1 材料基本特征11
2.1.2 材料主要用途11
2.2 塑料制品的工艺性分析12
2.2.1 收缩性12
2.2.1.1 塑件结构设计对塑件收缩的影响12
2.2.1.2 模具结构设计对塑件收缩的影响13
2.2.2 脱模斜度13
2.2.3 塑件的壁厚14
2.2.4 侧孔14
2.2.5 圆角14
2.2.6 塑件的尺寸精度及表面质量14
2.2.6.1 塑件精度等级及尺寸公差14
2.2.6.2 塑件的表面质量15
2.3 本章小结15
第3章注塑成型的准备16
3.1 注塑成型工艺简介16
3.2 注塑成型工艺条件16
3.3 注塑设备选择17
3.3.1 注塑机简介17
3.3.2 注塑机基本参数17
3.3.3 注塑机的选择17
3.4 注射机的校核18
3.4.1 最大注塑量的校核18
3.4.2 锁模力校核18
3.4.3 塑化能力的校核19
3.4.4 喷嘴尺寸校核19
3.4.5 定位环尺寸校核19
3.4.6 模具外形尺寸校核19
3.4.7 模具厚度校核19
3.4.8 模具安装尺寸校核19
3.4.9 开模行程校核19
3.5 本章小结20
第4章模具设计21
4.1 分型面的确定21
4.2 型腔数目的确定21
4.3 浇口确定21
4.4 模具材料的选择21
4.5 浇注系统设计23
4.5.1 主流道23
4.5.2 分流道24
4.5.3 冷料穴24
4.5.4 浇口25
4.6 模架的确定25
4.7 导向与定位机构26
4.8 顶出系统设计27
4.8.1 脱模力的计算27
4.8.2 推杆脱模机构27
4.8.3 推板厚度的确定28
4.9 侧抽芯机构28
4.9.1 抽芯距的计算29
4.9.2 斜导柱所受弯曲力的计算30
4.9.3 斜导柱长度的计算30
4.10 锁紧机构30
4.11 排气系统设计31
4.12 温度调节系统设计31
4.12.1 温度调节对塑件质量的影响31
4.12.2 温度调节与生产效率的关系31
4.12.3 冷却系统设计32
4.13 本章小结35
第5章模具主要零件的计算36
5.1 型腔、型芯的成型尺寸计算36
5.1.1 型腔的径向尺寸36
5.1.2 型腔深度尺寸计算36
5.1.3 型芯的径向尺寸计算36
5.1.4 型芯的高度尺寸计算36
5.2 型腔壁厚和底版厚度计算37
5.3 垫板计算37
5.4 弹簧的选用38
5.5 本章小结38
结论39
致谢40
参考文献41
附录142
附录243
摘要
本文讨论了塑料罩注塑模具设计模设计过程。介绍了注塑模成型工艺和注塑模具的结构及工作原理。塑料罩采用的是塑料-ABS，热塑性塑料的主要成型工艺是注射成型，因此，塑料罩成型方法采用浇注成型。 本设计对台扇电机外表前塑料罩结构进行了工艺分析，确定了分型面、浇注系统等，选择了浇注机,计算了成型零部件的尺寸。确定了模具浇口、限位装置、顶出机构和导柱 导套，这样设计出的结构可确保模具工作可靠和灵活。最后对注射机进行选择和校核。
本论文基于Pro/E CAD系统，通过该系统，用户可以在可视化平台上交互式的设计注塑模具各个部件，不仅可以避免相似零件设计的重复性，大大提高其设计效率和设计质量，缩短产品的开发周期，而且方便了产品后续的有限元分析，同时也符合了现代设计思想的发展要求
关键词 模具设计；注塑模；注射机塑化部件；成型零件。
- 内容简介：
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）中期报告题 目：端盖注塑模设计 系 （部） 材 料 工 程 系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 孙 永 富 学 号 1089522117 班 号 0 8 9 5 2 2 1 指导教师 陈 建 东 中期报告日期 2011年11月13日 哈工大华德学院第一章 已完成项目1、塑料产品技术要求和工艺分析2、塑件体积和质量的计算3、注射机的选择4、标准模架的选择5、分型面的设计6、注射成型设备的选择7、流道的设计主流道的设计；冷料穴与拉料杆的设计；分流道的设计；浇口的设计；8、导向及脱模机构设计 9、侧向分型与抽芯机构设计10、型腔和型芯工作尺寸计算11、凹模型腔侧壁厚度和底板厚度计算12、注射机有关参数的校核第二章 未完成项目1、注射模具的温度调节系统的设计2、塑料模具部装图的绘制3、零件图的绘制凹模嵌板的绘制；凸模嵌板的绘制； 4、撰写毕业设计论文第三章 未解决的难点无第四章 日程安排 11月27日12月05日模具部件装配图的绘制； 12月06日12月11日模具零件图的绘制； 12月12日12月23日 撰写毕业设计论文与准备答辩；12月28日12月31日 毕业答辩；第五章 完成全部毕业设计的可能性根据日程和时间的安排，可以按时完成毕业设计说 明一、中期报告应包括下列主要内容：1论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行；2目前已完成的研究工作及结果；3后期拟完成的研究工作及进度安排；4存在的困难与问题；5如期完成全部论文工作的可能性。二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 1. 产品技术要求和工艺分析1.1 产品技术要求产品设计图见图2-1、图2-2。 图1-1 产品3D图图1-3 产品2D图此塑件上有三个尺寸有精度要求：零件上有多个尺寸有960.02；27.50.01；壁厚2mm,均为MT6级塑料精度，属于中等精度等级，制造过程中要严格保证这些尺寸的精度要求。其余尺寸均无精度要求为自由尺寸，可按MT10级精度查取公差值。1.2 塑件的工艺分析该塑件尺寸中等且要求塑件表面精度等级一般，无凹痕。采用侧浇口流道型腔注射模可以保证其表面精度,内部突起半球可依靠斜滑块型芯来成型，模具分三次分型。塑料零件的材料为ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)其表面要求无凹痕各方面性能如下：1) 物理性能ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。（2）力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。（3）ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。其它综合性能见表1-1表1-1 ABS的各项性能性能指数性能指数密度/g.cm-3 1.02-1.16热变形温度/C83-103吸水率/%0.2-0.4抗拉强度/Map50成型收缩率/%0.4-0.7抗弯强度/Map80熔点C130-160冲击强度/Mpa11硬度（R）9.7R121抗拉弹性模量/Mpa1800成型工艺性 查模具设计与制造简明手册P.280表2-31 ABS热塑性塑料注射成型工艺参数：预热和干燥温度：80-85，时间：2-3小时；料筒温度：后段150-170，中段：165-180，前段180-200；喷嘴温度：170-180；模具温度：50-80；注射压力：60-100 KN/cm；成型时间：注射时间20-90秒，高压时间0-5秒，冷却时间20-120秒，总周期50-220秒；螺杆转速：30转/分；后处理：红外线类、烘箱，温度：70，时间：2-4小时。2. 计算塑件的体积和质量该产品为ABS其密度为1.03-1.08g/，本设计取1.05 g/。通过PRO/E软件测出塑件体积： V=21577.5mm =21.5775cm 因为是一模两腔结构，所以： (1-1)塑件总体积=2V=43.155cm 制品的质量计算： M=V (1-2) M=1.0543.155=45.31275g 3. 分型面的选择如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （1)保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 （2)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 （3)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，如图3的分型面a位置，塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹；图3的分型面b处于截面变化的位置上，虽然割除毛边后仍有痕迹，但看起来不明显，故应选择后者。（4)尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。 （5)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。 （6)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 （7)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。本设计中采用在端盖最大截面出处设置分型面。 4. 浇该系统设计 浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴开始，到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内的冷凝的固体塑料。4.1 主流道的设计主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大一般取26，但近年来有倾向于件小锥度的趋势。热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成。计算主流道的直径经验公式为： （4-1） 式中 D主流道大端直径（mm）； V流经主流道的溶体容积； K因溶体材料而异的常数（查表得ABS材料K值取4）。 经计算在本设计中小端取直径为5mm大端取直径为8mm。为了有利于熔料的平稳转向，同时还可减小料流阻力，在主浇道出口处设置圆角， 或 取 1 mm为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模，一般，要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径r大12mm，即 喷咀球面半径r=2mm，取R=4mm主浇道的形状一般为圆锥形，并取锥角=25。这个斜度比一般的脱模斜度大，主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d大些 。避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ，影响浇注系统凝料脱出。喷咀孔径=4 mm 取d1=5 mm为了减少浇注系统的凝料消耗，减小熔料的压力损失，同时结构上没有特别需要，主浇道长度应尽可能短些，一般 取H=50mm主流道表面粗糙度应适当，一般取为 这是因为，表面粗糙度大熔料的流动阻力大，脱模阻力也大； 表面粗糙度如果太小 熔料的流动阻力会小些，但凝料与主流道之间容易形成真空，反而会使脱模阻力增大。4.2 浇口设计浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。鉴于端盖的具体结构，选择侧浇口。2.2.3冷料穴和拉料杆的设计本模具的冷料穴为一级冷料穴，即主浇道直对的冷料穴，是带Z型拉料杆的冷料穴。一般的冷料穴开设在主浇道直对的动模板上（即塑料熔体流动的转向处），其标称直径与主浇道大端直径相同，D=8mm深度约为直径的1-1.5倍， H=12mm要保证冷料穴的体积大于冷料的体积。 6. 塑料注射机参数 查模具设计与制造简明手册P.103.表2-33热塑性塑料注射机型号和主要技术规格，根据（2）计算所得的总体积和质量可初选XS-Z-60机。塑料注射机参数的规格如下表6-1 表6-1 注射机基本参数螺杆直径（mm）38实际注射量(g)60注射压力(mpa)122螺杆转速(r/min)10-140螺杆行程(mm)160锁模力(KN)500模板行程(mm)300模具最小厚度(mm)70模具最大厚度(mm)200最大注射面积(mm)130模板尺寸(mm)330440定位孔直径(mm)55喷嘴球半径(mm)12喷嘴空直径(mm)47. 选标准模架根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。模具设计手册选用A3-300X300-A1型模架，定模板厚度：A=20mm； 动模板厚度：B=25mm；垫快厚度C=70mm模具厚度 H=25+A+B+30+C+35+60=265mm 模具外形尺寸300mm300mm265mm8. 型腔和型芯工作尺寸计算 影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面 （1）零件的制造公差； （2）设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动； （3）模具使用过程中的磨损。以上三方面的影响表述如下：1） 制造误差：z=ai=a(0.45 +0.001D) （4-1）其中D 被加工零件的尺寸，可被视为被加工模具零件的成型尺寸； z 成型零件的制造公差值； i 公差单位； a 精度系数，对模具制造最常用的精度等级。2）成型收缩率波动影响 其中，Scp 塑件成型收缩率； LM 模具成型尺寸； LS 塑件对应尺寸。3）型腔磨损对尺寸的影响 为简便计算，凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量，与脱模方向平行的面才考虑磨损。考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定，磨损值随产量的增加而增大；此外，还应考虑塑料对钢材的磨损情况；同时还应考虑模具材料的耐模性及热处理情况，型腔表面是否镀铬、氮化等。有资料介绍，中小型模具的最大磨损量可取塑件总误差的1/6（常取0.020.05mm），而对于大的模具则应取1/6以下。但实际上对于聚丙稀（如像PP）、尼龙等塑料来说对模具的磨损是很小的，对小型塑件来说，成型零件磨损量对塑件的总误差有一定的影响，而对于大的塑件来说影响很小。 在以上理论基础上，下面按平均收缩率来计算成型尺寸： ABS制品一般为4级精度，公差数值为0.12mm。查得聚丙烯（PP）的平均收缩率为：Scp=0.4%；考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，模具制造公差等级取IT10级，直径120-180mm，公差数值为：1.6 mm. 1)凹模横向尺寸 式中：凹模径向名义尺寸（最小尺寸）； 所采用的塑料平均成形收缩率，取0.5%； 制品的名义尺寸（最大尺寸）； 修正系数，x=0.5（精度不高时）； 模具制造公差，（取1.6 mm）； 制品公差，（负偏差）。 2）型芯横向尺寸 式中：制品名义尺寸（最小尺寸）;3)凹模径向尺寸 4)型芯径向尺寸 （4-4）5)凹模深度尺寸 6）型芯高度尺寸 （4-5） 其余局部尺寸按照收缩率相应地缩放。9. 凹模型腔侧壁厚度和底板厚度计算 注射模具长时间承受交变负荷，并且伴有温度冷热交替，工作环境恶劣，工作状态下所发生的弹性变形或塑性变形，对塑件的质量有很大影响，因此模具必须具有足够的强度和刚度。（1）侧壁厚度的计算 （4-6） 式中 b凹模侧壁的理论宽度（cm）; h凹模型腔的深度（cm）； p凹模型腔内的溶体压力（mpa）； y凹模长边侧壁的允许弹性变形量（cm），对于一般塑件 y=0.006cm; c系数，查得c=0.1649 ； 系数，查得=0.7； E钢材的抗拉弹性模量（mpa）,预硬化塑料模具钢E=2.110mpa。设计中P=1220.6mpa E=2.110mpa h=27.5cm y=0.006cm c=0.1649 =0.7 =29.78cm 在实际设计当中我们采用壁厚30 cm完全可以满足要求。 （2）整体凹模无支撑板时，底部厚度的计算 （4-7） 式中 凹模底部的厚度（cm）； 凹模型腔的短边长度（cm）；凹模底部中央允许的弹性变形量（cm）；常数，由底板内壁边长L/b值决定为0.1304=137.6cm在实际设计当中我们采用底部厚度为138cm，完全满足要求。10.最大注射量的校核塑件的质量必须与所选择的注射机的最大注射量相适应，否则会影响塑件的生产和质量。若注射量过大，注射机利用率降低，浪费材料，而且可能导致塑料分解；最大注射量小于塑件的质量，就会造成塑件的形状不完整或内部组织疏松，以及塑件强度下降等缺陷。为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量以及流到凝料质量的总和。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时，按下式校核：（5-1） （5-1） 式中 塑料注射成型机最大注射容量,mm3； 塑件的体积（包括塑料制品、浇道凝料和飞边）,mm3； 1个塑件的体积, mm3； 型腔数； 塑料注射成型机最大注射量的利用系数，取=0.8。 故由上式得： 满足要求。10.1 注射压力的校核注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射机最大注射压力应稍大于塑件成型需要的注射压力即：（5-2） 式中注射机的最大注射压力（mpa）；塑件成型所需的注射压力（mpa）。故由上式得：122（mpa）75（mpa） 满足要求。10.2 模具与注塑机装模部位相关尺寸的校核 各种型号的注塑机安装部位的形状尺寸各不相同。设计模具时应校核的主要项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸等。现校核如下： 1) 喷嘴直径：主流道始端口径5mm喷嘴孔直径4mm；合乎要求。 2) 最大模厚与最小模厚的校核：从模具装配图中可以看出:模具厚度为215mm (最小200,最大300),合乎要求。 3)、模板平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸校核：动模座板和定模座板的尺寸均是300mm220mm，均小于注塑机四根棱柱之间的尺寸值，合乎要求。10.3 锁模力的校核锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F即： （5-3） 式中 注射机的公称锁模力（N）； 模内平均压力（
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