毕业设计（论文）-洗手液压盖注塑成型工艺及模具设计（全套图纸）.doc

XXX 大学 第 1 页 目目 录录 1 1. . 零件分析及模具结构设计零件分析及模具结构设计.3 1.11.1 零件的作用零件的作用3 1.21.2 材料的选择材料的选择3 2 2. . 注射机的选用及校核注射机的选用及校核.4 2.12.1 注射机的选用注射机的选用.4 2.1.12.1.1 制品的体积估算制品的体积估算.4 2.1.22.1.2 根据体积选注射机根据体积选注射机.4 3 3塑料制件在模具中的位置塑料制件在模具中的位置.5 3.13.1 分型面的确定分型面的确定.5 3.23.2 型腔数量及排列方式型腔数量及排列方式.5 3.33.3 成型零件的设计成型零件的设计.6 3.43.4 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算.6 3.53.5 型腔径向方向上的尺寸计算型腔径向方向上的尺寸计算.6 3.63.6 型腔深度方向上的尺寸计算型腔深度方向上的尺寸计算.7 3.73.7 模具型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔侧壁和底板厚度的计算.7 4 4. . 浇注系统设计浇注系统设计.8 4.14.1 主流道设计主流道设计8 4.24.2 冷料井设计冷料井设计9 4.34.3 分流道设计分流道设计9 4.44.4 浇口设计浇口设计.10 4.54.5 注射机注射量的校核注射机注射量的校核.11 4.5.1.5.1 锁模力的校核锁模力的校核.11 4.5.24.5.2 最大注射压力的校核最大注射压力的校核.12 4.64.6 注射机安装模具部分的尺寸校核注射机安装模具部分的尺寸校核.12 4.6.14.6.1 喷嘴尺寸喷嘴尺寸.12 4.6.24.6.2 定位孔尺寸定位孔尺寸.13 4.6.34.6.3 模具厚度与注射机模板闭厚度模具厚度与注射机模板闭厚度.13 4.6.44.6.4 开模行程的校核开模行程的校核.13 5 5. . 脱模机构的设计脱模机构的设计.14 5.15.1 脱模力的计算脱模力的计算.14 5.25.2 推管直径的计算推管直径的计算.15 5.35.3 推管应力校核推管应力校核.16 6 6. . 合模导向机构的设计合模导向机构的设计.16 7 7. . 温度调节系统的设计温度调节系统的设计.17 7.17.1 模具冷却水管道直径模具冷却水管道直径.18 7.27.2 冷却水管总的传热面积冷却水管总的传热面积.18 7.37.3 模具上开设的冷却通道的孔数模具上开设的冷却通道的孔数.18 8 8. . 模板的选用模板的选用.19 参考文献参考文献.19 XXX 大学 第 2 页 洗手液压盖注塑成型工艺及模具设计洗手液压盖注塑成型工艺及模具设计 摘要摘要：本文设计了洗手液压盖注塑成型工艺及模具设计。该零件选用 ABS，质量轻，化学稳定性 高。ABS 齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在 中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。通过计算设计了注塑模具的成型结构、脱模机构、 浇注系统等方面，并进行了塑件上、下模的仿真加工，生成刀具路径。该模具结构小巧而紧凑， 运行顺畅无阻。 全套图纸，加 153893706 关键词关键词：注塑模具 脱模机构 刀具 路径 Abstract：This article designed a planet gear to cast the mold. This componentsselect ABS, the quality lightly, the chemical stability is high. TheABS gear has the higher mechanics intensity and the rigidity, thefine resistance to wear, the nature, bears weariness and thethermal stability, may in the medium load, a higher temperature nothave under the lubrication or the few lubrications uses. Designedthrough the computation has cast the mold to take shape the structure,the drawing of patterns organization, pours aspect and so on system,and carried on has modelled on, the stamping die simulationprocessing, produced the cutting tool way. This mold structureexquisite and compact, the movement smooth is unimpeded。 Key words: plastic injection mould mould cavity The knife have Path XXX 大学 第 3 页 1 1. . 零件分析及模具结构设计零件分析及模具结构设计 1.11.1 零件的作用零件的作用 该零件为一个旋转抽芯的塑胶复杂模具，其用于洗发水瓶，但要求抽芯时顺畅 无阻碍。该零件在模具开模时分为两次开模，这样可以对塑料制品表面及外观光亮， 精度高，该制品第一次抽芯时上模运动下模定距移动达到开模，按照其工作要求， 其精度等级可选用一般精度等级。 1.21.2 材料的选择材料的选择 根据零件工作要求及其精度等级，该零件选用 ABS 塑料成型。ABS 材质具有较 高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载 荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。 表 2-20 塑料精度等级的选用，ABS 的一般精度要求为 5 级。 XXX 大学 第 4 页 表 1.1 ABS 的成型条件 密 度 3 cm g 计 算 收 缩 率 （% ） 加热前料筒温度（ ）C 模 具 温 度 C 成 型 压 力 MPa 预热后处理宜用 注射 机类 型 喷 嘴 料 筒 前 部 料 筒 中 部 料 筒 后 部 温 度 C 时 间 h 方 法 温 度 C 时 间 h 1 . 1 5 1.5 2 .2 26 5 26 0 25 0 24 0 8070 12 0 100 1 10 12 1 6 油、 水、 盐 水 90 10 0 4 宜用 螺杆 式注 射机， 螺杆 带止 回环， 喷嘴 宜用 自锁 式 2 2. . 注射机的选用及校核注射机的选用及校核 2.12.1 注射机的选用注射机的选用 2.1.12.1.1 制品的体积估算制品的体积估算 将该制品塑件的体积分成四部分：冶金粉末嵌件中间凹陷处、塑件中间圆 1 V 环及塑件两边齿轮、。 2 V 3 V 4 V 3 22 22 211 79.527 2 12 2 16 6)(mmrrhVVV XXX 大学 第 5 页 3 22 22 222 37.1206 2 16 2 32 2mmrrhVVV 3 22 22 333 86.1857 2 16 2 5 . 25 6mmrrhVVV 3 22 22 444 96.2228 2 16 2 27 6mmrrhVVV 3 4321 98.582096.222886.185737.120679.527mmVVVVV 总 2.1.22.1.2 根据体积选注射机根据体积选注射机 常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格初选型注射机如表二所示：SZ40/68 表 1.2 注射机主要技术参数 理论 注射 容积 3 cm 螺杆 直径 mm 注 射 压 力 （ MPa ） 模板 行程 mm 模具 最大 厚度 mm 顶出 行程 mm 喷嘴 孔直 径 mm 实际 注射 量 g 锁 模 力 （ KN ） 模具 最小 厚度 mm 定位 孔直 径 mm 喷嘴 球半 径 mm 582616022024040453400130 064 . 0 0 5 . 63 12 3 3塑料制件在模具中的位置塑料制件在模具中的位置 3.13.1 分型面的确定分型面的确定 若按分型面设计原则中的“塑件要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧，以 保证塑件同轴度要求”来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。来确定分型面的话， 塑件脱模比较困难。故为使塑件从模具中顺利脱模，且简化模具结构，应按设计原 则中的最基本一条：将分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，即塑件处，而mm32 XXX 大学 第 6 页 其同轴度要求通过对结构中如定模板等零部件的设计与加工提出尺寸与形状的公差 精度来保证。 3.23.2 型腔数量及排列方式型腔数量及排列方式 考虑到该塑件尺寸较小，且为大批量生产，故采用多腔注射。根据所选注射机 注射容量，由前校核所述，选取四腔。 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H 形排列、直线排列及复合排 列等。其中，型腔的圆形排列加工较困难，直线形排列加工容易，但平衡性能较差， H 形排列平衡性能好，而且加工性能尚可，使用较广泛，故选用 H 形排列。 3.33.3 成型零件的设计成型零件的设计 对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：一种是整体式型腔，另一种是组合 式型腔。整体式型腔结构简单，牢固不易变形，但是型腔复杂，加工难度非常大。 组合式型腔可使复杂型腔简单化，并且加工难度降低，模具型腔可更换，提高了模 具的使用寿命。 3.43.4 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 成型零件上用以成型塑件部分的尺寸,称为成型零件的工作尺寸.成型零件工作 尺寸主要有型腔和型芯径向尺寸，型腔和型芯的深度尺寸中心距等。 3.53.5 型腔径向方向上的尺寸计算型腔径向方向上的尺寸计算 分度圆直径： cpm QdD1 齿顶圆直径： cpama QdD1 齿根圆直径： cpfmf QdD1 式中：塑件分度圆直径；dmm 塑件齿顶圆直径； a dmm 塑件齿根圆直径； f dmm 塑件平均收缩率（%） ； cp Q XXX 大学 第 7 页 则有： %85 . 1 2 2 . 25 . 1 cp Q 齿数为处：17ZmmDm97.25%85 . 1 1 5 . 25 1 mmDma03.29%85 . 1 1 5 . 28 1 mmDmf15.22%85 . 1 175.21 1 齿数为处：18ZmmDm50.27%85 . 1 127 2 mmDma56.30%85 . 1 130 2 mmDmf68.23%85 . 1 125.23 2 对于塑件最大轮廓处：mm32 z xQddD cpss 0 式中：型腔内径尺寸；Dmm 塑件外径基本尺寸； s dmm 塑件公差；mm 综合修正系数；塑件精度低，批量比较小时，；塑件精度高，x 2 1 x 批量大时，。 4 3 x 模具制造公差，一般； z mm 4 1 5 1 z 由1查得 5 级精度时：；mm36 . 0 mm z 09 . 0 4 则有：mmD 09 . 0 0 09 . 0 0 322.3236 . 0 4 3 %85 . 1 3232 3.63.6 型腔深度方向上的尺寸计算型腔深度方向上的尺寸计算 z cpm QhhH 0 11 3 2 则对于动模板上，查得：；mmh8 1 mm20 . 0 mm z 05 . 0 4 故有：mmD 05 . 0 0 05 . 0 0 015 . 8 2 . 0 3 2 %85 . 1 88 XXX 大学 第 8 页 而对于定模板上，查得：；mmh6 1 mm20 . 0 mm z 05 . 0 4 故有：mmD 05 . 0 0 05 . 0 0 978 . 5 20 . 0 3 2 %85 . 1 66 3.73.7 模具型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔侧壁和底板厚度的计算 理论分析和实践证明，对大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按刚度条件计 算；对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。 该模具为小尺寸型腔，则对于圆形镶拼组合式，按强度计算有： 侧壁： 1 2 mp p c P rt 底部： p m h P rt 22 . 1 式中：模腔压力（） ； m PMPa 材料许用应力（） ，对于 45 钢，； p MPaMPa p 160 凹模型腔内孔；rmm 则有：mmtc33 . 5 1 352160 160 2 32 mmth27 . 8 160 3522 . 1 2 32 并由3表 6.10 对于型腔内壁直径在范围内的圆形镶拼组合式凹模有：mm40 ; 模套壁厚：mmtC8mmS18 今取：mmtC10 4 4. . 浇注系统设计浇注系统设计 4.14.1 主流道设计主流道设计 主流道是指从注射机的喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道。主 流道横截面形状采用圆形截面。为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形， 其锥度为，取，内壁光滑，表面粗糙度小于。主流道大 62 4Ram4 . 0 XXX 大学 第 9 页 端与分流道相接处应有过渡圆角（通常 取，选用）以减少料流转rmm31mmr1 向时的阻力。 图 3-1 主流道 对于小型注射模具，直接利用主流道衬套的台肩作为模具的定位圈，定位圈与 浇口套一体，压配于定模板内，能防止从定模板内顶出。且因定位圈直径 D 为注射 机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔直径确定。直径一般比注射机定位孔 直径小，以便于装模，故选浇口套上 D 为：，浇口套结构与尺寸参mmD 0 1 . 0 3 . 63 数如零件图所示。 图 3-2 浇口套结构 4.24.2 冷料井设计冷料井设计 在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温，变硬被称为 冷料。为了防止在下一次注射成型时，将冷料带进型腔而影响塑件质量，一般在主 流道或分流道的末端设置冷料井，以储藏冷料并使熔体顺利地充满型腔。 为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往使冷料井兼有开模时将 主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用。先选用 Z 形拉料杆的冷料井，其 XXX 大学 第 10 页 结构尺寸如下附图所示： 图 3-3 冷料井 4.34.3 分流道设计分流道设计 分流道是主流道与型腔浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过 渡通道。对于多型腔模需设分流道，为使各型腔内能同时填充，分流道采用平衡式 布置。比较不同截面形状分流道的性能，采用 U 形分流道，其热量损失小，加工性 能容易。 U 形分流道宽度可在内选取，半径，深度， B mm105BR5 . 0RH25 . 1 ；斜度HR5 . 0 105 取：； ；mmB5 8 ； ； ；mmR5 . 255 . 0mmH35 . 225 . 1 mmR5 . 135 . 0 4.44.4 浇口设计浇口设计 浇口是料流进入型腔最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小 且短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔， 又便于注射成型后的塑件与浇口分离。本设计中浇口形式采用侧浇口，其形状简单， 便于加工，而且尺寸精度容易保证；适用于一模多件，能提高生产效率；试模时， 如发现不适当，容易及时修改；能相对独立地控制充填速度与封闭时间。 侧浇口截面形状为矩形，其尺寸参数如下： tnh 0 . 55 . 1b75. 05 . 0l31r 式中：浇口深度，通常；hmm25 . 0h 塑件在浇口位置处的壁厚；tmm XXX 大学 第 11 页 系数，对于 PA，；n8 . 0n 浇口宽度；bmm 浇口长度；lmm 浇口半径；rmm 则有：； mmh6 . 128 . 0 取： ； ；mmBb5mmr1 为去浇口方便，取：；mml7 . 0 其中分流道与浇口的连接方式及尺寸参数如下附图所示： 如图 3-4 4.54.5 注射机注射机注射量的校核注射量的校核 33 821 . 5 98.5820cmmmV 总 则：gVm7 . 6821 . 5 15 . 1 总总 在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的质量，应为制件和浇注 系统两部分质量之和，即： 浇总 mnmm 根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的 80%，即： g mm8 . 0 式中：一个成型周期内所需注射的塑料质量； m g 型腔数目，取；n4n 单个塑件的质量； 总 m g 浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量取； 浇 m ggm10 浇 注射机额定注射量； g m g XXX 大学 第 12 页 则有：gm 4 . 42538 . 0 8 . 36107 . 64 4.5.1.5.1 锁模力的校核锁模力的校核 锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。成型时高压熔融塑料在分型面上显现的 涨力应小于锁模力，即： 1000 AkP F c 式中：注射机的额定锁模力；F N 塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积；A 2 m 熔融塑料在型腔内的平均压力；对于螺杆式注射机，其型腔内 c P a P 平均压力一般为，取； a MP3520 ac MPP30 安全系数，常取；k2 . 11 . 1k 其中： 塑料制品在分型面的投影面积为: 2 2 1 3217 2 32 4mmA 主流道在分型面的投影面积为: 2 2 2 5 . 78 2 10 mmA 分流道在分型面的投影面积为: 2 3 7605384mmA 故总投影面积为: 2 321 5 . 4055760 5 . 783217mmAAAA 则有:KNKNF146 1000 10 5 . 405510302 . 1 400 66 故满足条件. 4.5.24.5.2 最大注射压力的校核最大注射压力的校核 塑件成型所需的最大锁模力应小于注射机的额定锁模力，即： s PP XXX 大学 第 13 页 式中：注射机的最大注射压力；PMPa 成型塑件所需的注射压力； s PMPa 注射机的额定注射压力为 160；40/68SZMPa 而 ABS 材料的注射压力为 70120；MPa 故有： s PP 4.64.6 注射机安装模具部分的尺寸校核注射机安装模具部分的尺寸校核 4.6.14.6.1 喷嘴尺寸喷嘴尺寸 模具主流道衬套的小端孔径 D和球面半径 R要与塑料注射成型机喷嘴mmmm 前端孔径 d和球面半径 r满足下列关系：mmmm 21 rR15 . 0 dD 保证注射成型时在主流道衬道处不形成死角，无熔料积存，并便于主流道凝料 的脱模。故有： mmR14212mmD514 4.6.24.6.2 定位孔尺寸定位孔尺寸 模具与注射机上定位孔为，两者按 配合实现定位，以保证模具主mm 3 . 63 7 7 f H 流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合。 4.6.34.6.3 模具厚度与注射机模板闭厚度模具厚度与注射机模板闭厚度 模具闭合时的厚度在注射机动、定模固定板之间的最大闭合高度和最小闭合高 度之间，即： min H m H max H 式中：注射机允许的最小模具厚度； min Hmm 模具闭合厚度； m Hmm 注射机允许的最大模具厚度； max Hmm 其中模具闭合厚度为： XXX 大学 第 14 页 mmHm1922563324032 故有： mmmmmm240192130 4.6.44.6.4 开模行程的校核开模行程的校核 对于单分型面注射模，其最大开模行程应满足： mmHHS105 21 式中：注射机最大开模行程；Smm 塑件脱模距离； 1 Hmm 包括浇注系统凝料在内的塑件高度； 2 Hmm 则有： mmmmS51101625220 其中：注射机最大开模行程与模具厚度无关。 5 5. . 脱模机构的设计脱模机构的设计 在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔和型芯上脱出，这种脱 出塑件的机构称为脱模机构。整个脱模过程包括开模、推出、取件、闭模、脱模机 构复位过程。 对于中心有孔的圆筒形塑件，采用推管推出机构进行脱模，推管推出平稳可靠， 塑件无变形，无顶出痕迹。推管的脱模机构采用动模座板固定型芯的推管机构，即： 型芯（主型销）固定在动模座板上，并且穿过推板和推杆固定板，推管固定在推杆 固定板上。推管内部与主型销做间隙配合，推管外部与型腔板做间隙配合，推管与 主型销配合长度为顶出行程，推管与型腔板的配合长度为推管外径的mm53 倍，这种顶出机构结构可靠，多用于脱模距离不大的场合。25 . 1 5.15.1 脱模力的计算脱模力的计算 当脱模斜度不大时（一般指）初始脱模力最大，一经推动，脱模力即迅速减 5 小，所以脱模力的计算须按照无脱模斜度的条件计算。 由于塑件壁厚与其内孔直径之比大于，故由1表 5-94 应按下式计算： 20 1 XXX 大学 第 15 页 10 11 2 B fkm fLSEr Q 式中：脱模力；Q N 塑料弹性模量，对于，由表 5-57 查得： E 2 /cmN66PA ； 25 /1088 . 2 25 . 1 cmN 塑料平均成型收缩率；S % 包容型芯的长度；Lcm 塑料与钢的摩擦系数，对于，由表 5-56 查得：；f66PA35 . 0 2 . 0 塑料的泊松比，约为；m49 . 0 38 . 0 塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件底部有B 2 mm 通孔时，该项视为零。 与 和 有关的系数，其由下式计算所得：krt trt r k 2 2 2 2 式中： 型芯的平均半径，；rcmcmr475 . 1 10 22 3227 1 塑件的壁厚，约为；tcmcmt5 . 0105 1 则有：522 . 2 475 . 1 5 . 025 . 0 475 . 1 2 2 2 k 其中：取： ； ； ； 2 5 100 . 2 cm N E3 . 0f46 . 0 m 则有： NQ15900 3 . 01522 . 2 46 . 0 1 3 . 08 . 0%85 . 1 102475 . 1 2 5 5.25.2 推管直径的计算推管直径的计算 推管直径由下式计算所得：d 4 1 3 22 64 Q En l d 式中：推管直径；dcm XXX 大学 第 16 页