塑料仪表盖注塑模具课程设计（全套图纸）.doc

课程设计（说明书）任务书设计（说明书）题目： 塑料仪表盖注塑模具课程设计 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学 生 姓 名： 学号： XXXX 指 导 教 师： XXX 2015年11月30日塑料仪表盖注塑模结构设计与制造摘要：本设计是塑料仪表盖的注塑模具设计。产品材料为POM塑料，有利于提高制品的强度。产品形状简单，尺寸适中，一般精度等级，为了提高生产效率，节约成本，故采用一模一腔的布局方法。且为了兼顾产品表面质量，所以采用浇口的形式为侧浇口。分析产品图可发现产品难度适中。产品脱模采用顶杆推出方式。通过以下的计算可证明，以上设计是可行的，并可以用于实际生产当中。关键词： 注射成型、模具设计、推杆推出全套图纸加153893706The Plastic cover Injection mold structure design and productionAbstract：This design is the Plastic cover of injection mold design. The material is POM plastic, and to improve the strength of the products. The product shape simple, size moderate, general precision grade, in order to increase the production efficiency, save costs and a model is adopted two cavity layout method. And in order to give attention to the surface quality of the product, so the gate form for latent runner. Stripping out the product plunger way. Through the following calculation can be proved, the above design is feasible, and can be used in the actual production of. Key words：Injection molding、Mold design、Putting out目 录目 录3前言5第一章 POM材料分析与产品工艺分析61.1 POM材料分析61.1.1 POM基本特性61.2.2 POM的工艺特点61.2.3 POM的成型性能61.1.4 POM的主要用途61.2 产品工艺分析7第二章 成型模具设计82.1 分型面设计82.1.1 分型面设计原则82.1.2 分型面的选择图示92.2 型腔分布设计92.3 浇注系统设计102.3.1 浇注系统的组成102.3.2 浇注系统设计原则102.3.3 常见的浇口对比112.3.4 浇口设计122.3.5 主流道设计122.3.6 分流道设计132.4 排气系统设计132.4.1 注塑模中气体来源132.4.2 排气不良的危害142.4.3 塑件中气泡的分布142.5 推出机构设计142.5.1 推出机构设计原则142.5.2 推出机构的设计要求152.5.3 推杆设置的注意事项152.5.4 推出力计算152.6 成型部分设计162.6.1 型腔周界尺寸计算与校核162.7 选取标准模架17第三章 注塑机选择173.1 数据计算173.1.1 注射量计算173.1.2 注射压力计算183.1.3 锁模力计算183.2 选取注塑机18小 结19致 谢19参考文献214前言模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。第一章 POM材料分析与产品工艺分析1.1 POM材料分析1.1.1 POM基本特性 聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物。按其分子链中化学结构的不同，可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是：均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高，但热稳定性差，加工温度范围窄（约10），对酸碱稳定性略低；而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽（约50），对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢，为第三大通用塑料。 适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件。1.2.2 POM的工艺特点(1)POM有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。(2)POM有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。(3)POM有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工经过调色可配成任何颜色。1.2.3 POM的成型性能(1)POM是无定形料，流动性中等，吸湿大，必需成分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥8090度。(2)宜取高料温，高模温，但料温过高易分解，对精度较高的塑件，模温宜取5060度，对高光泽，耐热塑件，模温宜取6080度。1.1.4 POM的主要用途POM在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、水箱外壳、冷藏库和冰箱衬里等，在汽车工业领域，用POM制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还可用POM夹层板制造小轿车前身。POM还可用来制作纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、农药喷雾器及家具等。1.2 产品工艺分析(1)塑件如图1.1，其形状简单，尺寸适中，一般精度等级，为了提高生产效率，节约成本，故采用一模一腔的布局方法,产品成型后无需后续加工。图1.1 塑料仪表盖零件图(2)为提高产品表面质量，采用侧浇口。(3)为方便加工，减少成本，成型部分采用镶拼结构。第二章 成型模具设计2.1 分型面设计2.1.1 分型面设计原则分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键步骤。(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处，塑件在动、定模的方位确定后，其分型面应选择在塑件外型的最大轮廓，否则塑件会无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。(2)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。由于注射机的顶出装置在动模一侧，所以分型面的选择应尽可能地使塑件在开模后在动模一侧，这样有助于在动模部分设置推出机构，否则在定模内设置推出机构就会增加模具的复杂程度。(3)分型面的选择应保证塑件的精度要求。(4)分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。在分型面处会不可避免的在塑件上留下溢流飞边的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮的外表面或带圆弧的转角处，以避免对塑件外观质量产生的不利的影响。(5)分型面的选择要便于模具的加工制造。通常在模具设计中，选择平直分型面较多。但为了便于模具的制造，应根据模具的实际情况选择合理的分型面。(6)分型面的选择应有利于排气。在设计分型面时应尽可能使填充型腔的塑料熔料流末端在分型面上，这样有利于排气。2.1.2 分型面的选择图示图2.1 分型面选择图示2.2 型腔分布设计实体尺寸较小，形状较规则，由生产纲领可知为大批量生产。因此可选择一模一腔的方式生产，采用一模一腔的多型腔方式生产就必须使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀地充满每个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质量均一稳定。采用一模一腔，浇注系统应尽量采用从主流道到各个型腔分流道形状及尺寸相等，即型腔平衡式布置形式，可用矩形排布。型腔分布如图2.2所示：图2.2 型腔分布图2.3 浇注系统设计2.3.1 浇注系统的组成浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。2.3.2 浇注系统设计原则(1)了解塑料的成型性能。注射成型时注射机料筒中的塑料已成熔融状态，因此了解被成型的塑料熔体的流动性以及温度、剪切律对粘度的影响等显得十分重要，设计的浇注系统一定要适应于所用塑料的成型性能，以保证成型塑件的质量。(2)尽量避免或减少产生熔接痕。在选择浇口位置时，应注意避免熔接痕的产生。熔体流动时应尽量减少分流的次数，有分流必然有汇合，熔体汇合之处必然会产生熔接痕，尤其是在流程长、温度低时，这对塑件熔接强度的影响较大。(3)有利于型腔中气体的排出。浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体有序地排出，避免充填过程中产生紊流或涡流，也避免因气体存积而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。(4)尽量采用较短的流程充满型腔。在选择浇口位置的时候，对于较大的模具型腔，要力求以较短的流程充满型腔，使塑料熔体的压力损失和热量损失减小到最低限度，以保持较理想的流动状态和有效地传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。(5)流动距离比和流动面积比的校核。对于大型或薄壁塑料制件，塑料熔体有可能引起流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。为此，在模具设计过程中还应对其注射成型时的流动距离比或流动面积比进行校核，可以避免型腔冲不足现象。2.3.3 常见的浇口对比表2.1 常见浇口形式对比表浇口形式图例特点应用中心浇口有直浇口的一系列优点而且克服了直浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。适应于筒类或壳类，塑件底部中心或接近中心部位有通孔的情况。潜伏浇口浇口的分流道位于模具的分型面上，浇口在剪切力作用下自动剪断，对较强韧材料不适用。能提高成型效率，塑件外表面不会损伤，不会影响塑件表面质量与美观效果。点浇口浇口截面尺寸小，型腔易充填，浇口易于拉断，去除容易，对塑件的外形影响小。对于薄壁塑件成型有利，不利于成型平薄易变形及形状非常复杂的制件。2.3.4 浇口设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量的注塑成型。经过对比，塑料仪表盖属于中型塑件的多型腔模具（一模一腔），为了提高成型效率，使塑件外表面不会损伤，不影响塑件表面质量与美观，故选用如图2.3所示的侧浇口。图2.3 侧浇口形式2.3.5 主流道设计主流道通常设计在模具的浇口套中，如图2.4：图2.4 主流道形式主流道小端直径：d=注塑机喷嘴直径+（0.51）主流道球面半径：SR=喷嘴球面半径+（12）球面配合高度：h=35mm 取h=4mm主流道锥角：a=2o6o 取6o 主流道长度：L60mm 2.3.6 分流道设计如图2.5所示，常用分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形。圆形截面的比表面积最小，但需开设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合,故不采用；矩形截面分流道其比表面积较大且流动阻力也大，也不采用；相比较而言，半圆形截面分流道最常用，且热量损失与压力损失均不大，且可参照圆形截面分流道，所以最终选择半圆形截面分流道。根据塑料的流动性等因素来确定分流道直径。该制品采用POM塑料，流动性中等，根据经验，分流道直径可取510mm,在这里取5mm。图2.5 各分流道对比由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道的表面粗糙度要求较高，取Ra=1.6 。分流道的布置是采用平衡式排列，分流道的长度根据型腔的排列位置确定。2.4 排气系统设计注塑模的排气是模具设计中的一个重要问题，特别是在快速注塑成型中，对注塑模的排气要求更加严格。2.4.1 注塑模中气体来源（1）浇注系统和模具型腔中存有的空气。（2）有些原料含有未被干燥排除的水分，它们在高温下气化成水蒸气。（3）由于注塑时温度过高，某些性质不稳定的塑料发生分解所产生的气体。（4）塑料原料中的某些添加剂挥发或相互化学反应生成的气体。2.4.2 排气不良的危害（1）在注塑过程中，熔体将取代型腔中的气体，如果气体排出不及时，将会造成熔体充填困难，造成注射量不足而不能充满型腔（2）排除不畅的气体会在型腔内形成高压，并在一定的压缩程度下渗入塑料内部，造成气孔、空洞，组织疏松、银纹等质量缺陷。（3）由于气体被高度压缩，使得型腔内温度急剧上升，进而引起周围熔体分解、烧灼，使塑件出现局部碳化和烧焦现象。它主要出现在两股熔体的合流处，倾角及浇口凸缘处。（4）气体的排除不畅，使得进入各型腔的熔体速度不同，因此易形成流动痕和熔合痕，并使塑件的力学性能降低。（5）由于型腔中气体的阻碍，会降低充模速度，影响成型周期，降低生产效率2.4.3 塑件中气泡的分布型腔中气体的来源主要分三类，由于来源的不同所产生气泡的位置也不同。（1）模腔中积存空气所产生的气泡，常分布在与浇口相对的部位上。（2）塑料原料中所分解或化学反应产生的气泡则沿塑件的厚度分布。（3）塑料原料中残存水气化产生的气泡，则不规则地分布在整个塑件上从上述塑件中气泡的分布状况看，不仅可以判断气泡的性质，而且可判断模具的排气部位是否正确可靠。 本次项目根据零件设计的模具属于型腔容积较小的中小型模具，根据以上几种排气系统对比，结合零件及其生产情况，最终决定使用分型面间隙排气。2.5 推出机构设计2.5.1 推出机构设计原则(1)塑件滞留于动模边，模具开启后应使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的动模上，以便脱模装置在注射机推杆的驱动下完成脱模动作。(2)保证塑件不变形损坏，正确分析塑件对凹模或型芯的附着力的大小及其所在部位，有针对性的选择合适的脱模方法和脱模位置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。型芯由于塑件收缩时对其包紧力最大，因此推出的作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应该作用于塑件刚度和强度最大的部位，作用面也应该尽可能大一些。(3)力求保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，在采用推杆脱模时尤其要注意这个问题。2.5.2 推出机构的设计要求(1)设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧。由于推出机构的动作是通过注射机的动模一侧的顶杆或液压缸来驱动的，所以要留在动模一侧。(2)塑件在推出过程中不发生变形，不损坏塑件的外观和质量。(3)合模时应使推出机构正确复位。(4)推出机构应动作可靠推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠，灵活，制造容易。2.5.3 推杆设置的注意事项(1)推杆的设置不能影响模具的强度。推杆位置应与型芯边缘保持一定的距离，一般应大于2mm。(2)推杆位置选择时应注意塑件本身的强度和刚度，尤其是薄壁零件，应尽可能地选择在壁厚和凸缘等处，否则很容易使塑件变形甚至损坏。(3)推杆选择时应注意，当塑件各处的脱模力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。(4)推杆应设置在零件脱模阻力相对较大的地方，这样有利于零件的脱模。(5)推杆应与型腔表面平齐模具装配好后，推杆的工作端面是型腔底面的一部分，推杆的端面如果低于或高于该处型腔底面，在塑件上就会产生凸台或凹痕，影响塑件的使用和美观，因此推杆装入模具后，其端面应于型腔表面平齐或高出型腔0.050.1mm。(6)推杆的选择还应考虑推杆本身的刚性，当细长推杆受到的脱模里较大时，推杆会失稳变形，这时就必须增大推杆的直径或增加推杆的数量。2.5.4 推出力计算推出力Ft=AP(ucossin)式中：A塑件包络型芯的面积（mm2）P塑件对型芯面积上的包紧力，P取0.81.2Pa脱模斜度；塑件对刚的摩擦系数，约为0.10.3；A（774.517+74514+422+2.51.52）=11094mm2Ft=110941.2107（0.3cos90sin90）/106=39938.4N2.6 成型部分设计型腔径向尺寸的计算：(Lm)z 0=(1+)LS-x z 0型芯径向尺寸的计算：(lm)0 -z=(1+)LS+ x 0 -z型腔高度的计算：(Hm)z 0=(1+)HS-x z 0型芯高度的计算：(hm) 0 -z =(1+)hS+ x 0 -z中心尺寸的计算：(Cm)=(1+ )Csz/2注：该零件图尺寸可知，尺寸精度要求不高，故本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，且z与c 可忽略不计；查表可知POM材料的收缩率为0.3%0.8%，取其平均收缩率为S=0.5%， 取X=0.5 2.6.1 型腔周界尺寸计算与校核根据公式： LM=110mm, LM=110.55=65mm, LM=65.33=75mm, LM=75.38=13mm, LM=13.07=10mm, LM=10.052.7 选取标准模架根据以上分析计算型腔尺寸及斜导柱位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查模具设计指导表7-4选用：A4型(GB/T12556-90)定模座板厚： 25mm定模板厚： A=65mm动模板厚: B=90mm垫块厚度: C=80mm下模座厚： 25mm模具厚度： H=A+B+C+25+25=286mm模具外形尺寸： 270300286mm第三章 注塑机选择3.1 数据计算3.1.1 注射量计算单个制件的体积Vs=6.88cm3查相关资料得塑料POM的密度为1.021.05g/cm3(注射级密度为1.05g/cm3)单位塑件重量Ms=80.4cm31.0382.8g满足注射量V机V塑件/0.80式中：V机注塑机额定注射量(cm3)V塑件塑件与浇注系统凝料体积和(cm3)V塑件/0.80=80.4/0.80=105cm33.1.2 注射压力计算P注射P成型查相关资料，POM塑料成型时的注射压力P成型=7090MPa3.1.3 锁模力计算P锁模力 PF式中：P塑料成型时型腔压力，POM塑料的型腔压力为P=30MPa F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积之和(mm3)PF=30(8325-7414)=31170N=31.17KN3.2 选取注塑机根据以上分析，计算查表，初选注塑机，型号为XS-Z-30.该型号注射机的主要参数如下：额定注射量：30cm3注射压力：119MPa锁模力：250KN最大成型面积：90cm2最大开合模行程：160mm模具最大厚度 ：180mm模具最小厚度：60mm喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔直径：2mm动、定模固定板尺寸：500500mm拉杆空间：4505mm小 结通过这次课程设计，我了解了该怎么样去设计一个模具，设计模具图时，在了解了模具的功能和大致的轮廓后，最重要的是在设计的时候能够细心，做到照顾到模具的各个方面的问题，要想到设计出来的模具能不能制造出来，合不合理，能不能更好的节省材料等问题，在以后的设计模具时，自己就知道怎样能不能更好的节省材料等问题，在以后工作中设计模具时，自己就知道该怎样去设计合理、底成本的模具，该次课程设计使我收获很多。最后，我再一次衷心感谢各位老师特别是我的指导老师在这一段时间给予我无私的帮助和指导，并向你们致意崇高的敬意，老师辛苦了!在以后的工作中我会更加努力,对模具的设计保持一丝不苟的态度。致 谢当我以学子的身份踏入无锡科技职业学院校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。提笔写下“谢辞”，才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。饮其流时思其源，成吾学时念吾师，在此说明书完成之际，谨向我尊敬的老师们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在学业的阶段，老师都将他们的知识、经验心得毫无保留的传授给我们，给我们耐心的指导，并给我搭建了良好的学习平台。在生活