盖塑件注射模设计.doc

毕业设计说明书毕业设计题目：盖塑件注射模设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 企鹅332554595有删减 有CAD图 学 号 指导教师 毕业设计任务书系 部： 专 业： 学生姓名: 学 号: 设计题目 ： 盖塑件注射模设计 起 迄 日 期: 指 导 教 师: 毕 业 设 计 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的： 本设计题目为盖塑件注射模设计，体现了典型的简单小型制件设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者注射模设计的基础知识，为设计更复杂的注射模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。2本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 材料 ： 改性聚苯乙烯 大批量生产（1）了解目前国内外塑料模具的发展现状；（2）制件的结构工艺分析； （3）计算机按钮注射模设计，并编写设计说明书一份；（4）绘制模具总装图一张，并画出非标准零件的零件图； （5）编制主要零件加工工艺过程卡所在专业审查意见：负责人： 2008年3月20日系部意见：系领导： 2008年 3 月20日 目 录1 绪论11.1本课题的意义、目的及应达到的要求11.2本课题的国内外现状11.2.1我国塑料模具工业的发展现状11.3.1我国塑料模具工业的发展趋势21.3.2我国塑料模具工业和今后的主要发展方向31.4国外塑料模具的发展现状41.5 本设计所要解决的问题52 工艺性分析 62.1塑件的工艺性分析62.2 塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析62.2.1 结构分析72.2.2 尺寸精度分析：72.2.3 塑件表面质量分析72.3 计算塑料制件的体积和质量72.4 塑件注塑工艺参数的确定72.5 塑料成型设备的选取83 注塑模的结构设计10 3.1 分型面的选择103.2 模具型腔数目的确定113.3 浇注系统的设计113.3.1 主流道的设计113.3.2 主流道衬套的设计123.3.3 定位环的设计133.4 排气结构的设计144 模具工作零件的设计154.1 型腔板的设计154.2 型芯结构的确定164.3合模导向机构设计175 模具加热和冷却系统的设计185.1 计算热流量185.2 冷却水的体积流量V186 模具闭合高度的确定206.1 计算模具的闭合高度206.2 注塑机有关参数的校核207 模具的装配247.1 装配主要要求如下248 试模过程中出现的问题及解决办法248.1 制件常见缺陷及解决办法248.2 成型过程中消除制品缺陷的办法25 9 模具主要零件加工工艺规程的编制26总 结28致 谢29参考文献301 绪 论1.1 本课题的意义、目的及应达到的要求 本设计主要意义是在我们学习完模具设计与制造的所有专业课之后，总结条理以前我们所学的知识，使之成为一个系统的理论体系，以便于我们在以后的工作中使用。同时也让我们对模具的设计与制造有了初步的了解，掌握了查阅资料和使用工具书以及手册的能力。 本设计的目的是在学生毕业前夕，将通过毕业实习和毕业设计的实践性的环节，对所学知识进行全面的总结和应用，提高综合能力的培训以及扩大。模具领域的新知识。具体的要求是： 1.系统总结、巩固过去所学的基础课和专业课知识。 2.运用所学的知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合1.2本课题的国内外现状 1.2.1 我国塑料模具工业的发展现状 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大的提高。在大型模具方面已能生产48英寸的大屏幕彩电塑壳注射的模具6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。（1）成型工艺方面：多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。1.3我国塑料模具工业的发展趋势1.3.1企鹅332554595有删减 有CAD图 据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具大市场中塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具的提出越来越高的要求是正常的，因此，精密大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步的增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十一五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网络机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。1.3.2 我国塑料模具工业和今后的主要发展方向（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。（2）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造的良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件模具的设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。（4）开发新的成型工艺和快速经济的模具。以适应多品种、少批量的生产方式。（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定的程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力的推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成大规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 （6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程的是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用较多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.4国外塑料模具的发展现状（1） 模具生产效率高，工期短，人均产值高。各企业共同之处是厂房设备密集，显得十分拥挤，即使在这样的条件下，车间管理还是有条不紊，生产效率高。一般模具企业，人均年产值为514万美元。 专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。模具企业专业分的工较细，生产协作紧密。每家企业只生产某一类模具，各家都有自己的拳头产品，这利于在技术上精益求精，以利在激烈的竞争中生存发展。模具厂所需的模具标准件都是外购的，有些零件加工业是由其他厂协作。 （3）模具企业带件生产比较普遍，有利于企业发展。模具作为单件或极小 2 工艺性分析2.1 塑料的原材料分析（1）吸湿性强。成型前须充分干燥要求其含水量小于1，对于表面光泽要求较高的制品，需长时间干燥。（2）流动性较好（溢边值为0.04mm左右）易于充模，粘度对剪切速率较敏感，同时还与注射温度和注射压力有关，其中注射压力影响较为显著，因此提高流动性要从提高注射压力入手。（3）成型难度大，须采用较高的料温和模温。对于耐热抗冲击性和中抗冲击性制件，应在允许的范围内料温取较大值。（4）精度对之制件影响程度较大，有破坏橡胶相的倾向，通常聚苯乙烯在250左右变色，270开始分解。（5）若制件精度要求较高模温宜采取5060，若制件表面要求具有光泽模温宜取6080，我们的线圈骨架采用60。（6）注射压力应较大，采用螺杆式注塑机料温可取160220，注射压力可取7090MPa。（7）模具设计过程中注意事项，浇注系统流动阻力应尽可能小，浇口位置及形式应合理并能防止熔接痕的产生，同时要考虑模具制造的经济性和加工的合理性。 从使用性能上看，该塑料聚苯乙烯具有强度刚性耐冲击性等物性综合性能优良；耐油耐有机溶剂耐化学药品性能优良（但强酸酚类特殊盐水溶液（如等）除外）；表面强度大的摩擦系数小耐摩擦磨耗性能优良，有自润滑性能，隔音防震性；加工成型性较好，而且其制品表面性能好等优点。从成型性能上看，该材料吸水性吸湿性大，由此引起制品尺寸的变化和化学性能的变化较大，因此在注2.2.1 结构分析 成型制件的尺寸大小主要取决于塑料原料的流动性和注射时的压力在一定的设备和工艺条件下，流动性较好的塑料品种可以成型较大的制件，塑料聚苯乙烯的流动性能较好，适于成型较大的制件。在这里的排水管头的注塑模具的尺寸较小，注塑时的压力要求不太大，一般的注塑压力就能满足。2.2.2 尺寸精度分析： 由设计原始资料得知，塑件的质量没有什么特殊要求，所有尺寸均为自由公差，零件总体尺寸大小适中，由此可知，该零件的尺寸精度不高，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。2.2.3 塑件表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷毛刺内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上所以分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 2.3 计算塑料制件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机和确定模具型腔数。计算塑件的体积：塑件的体积为v= 20852.02 mm3，塑件的质量计算：查中国模具设计大典2可得塑料聚苯乙烯的密度为：P=1.030g/cm3故塑件的质量为m=Pv=2.0851.03=2.148g 。 采用一模四件的模具结构，模具制造成本不高，可以适应生产的需要，塑料流程短，塑件的质量好，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力机和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为SZ-YH60型。40 取30 形式喷嘴 ：自锁式 温度/ ：190200 取190 料筒温度：后段温度t1：选用200210 取200 中段温度t2：选用220240 取230 前段温度t3：选用190200 取190 模具温度/ ：4080 取50 注射压力/MPa : 7090 MPa 取90 MPa 保压压力mpa： 2040mpa 选用 30mpa 注塑时间/s： 05s 选用2 s 保压时间/s ：05s 选用10s 冷却时间/s：05s 选用152.5 塑料成型设备的选取 根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为xs-z-60查材料【3】表2-40知：注射容量： 60cm3注射压力： 122mpa锁模力： 500KN最大注射面积: 130c模具厚度： 70200mm模板行程: 180mm喷嘴球半径： 12mm孔半径： 4mm模具设计的过程中的分型面的选择很关键，分型面的选择受塑件的形状、壁厚、成型方法、后处理工序、模具类型，型腔数目，模具排气方式浇口位置与形式及成型及的结构等影响，它决定了模具的结构，应根据分型面选择的原则来确定模具的分型面，分型面的设计原则: （1）塑件脱出方便：尽量使塑件滞留在动模一侧，模具的脱模机构在动模一侧，一般将主型芯装在动模一侧，使塑件的包紧在主型芯上，型腔可以设在定模一侧。（2）模具结构简单，使模具容易切削加工，从简化模具加工来考虑，对要求抽芯的塑件，应尽量避免在定模部分抽芯。 其他必须型腔排气顺利，确保塑件质量，无损塑件外观，设备利用合理以及塑件的成型要求来选择分型面。 根据塑件的特点和分型面的选择原则则选择分型面如下图：3.3 浇注系统的设计企鹅332554595有删减 有CAD图3.3.1 主流道的设计 浇注系统在整个模具结构的作用是使塑料的熔体平稳且有顺序地填充到型腔中，并在填充和凝固的过程中把压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密，外形清晰的塑件浇注系统一般有主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成，在设计浇注系统的时候应遵循浇注系统的原则：排气良好、流程短、防止型心嵌件变形，整修方便、合理设计冷料穴或溢料槽。去满足以上各点外浇注系统的断面积和长度应尽量取最小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收节约原材料，降低成本 根据设计手册查得SZ60/40注塑机喷嘴的有关尺寸：喷嘴口孔径：d=3.5mm，喷嘴前端球面半径：R=15 mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R +（12）mm D=d +(0.51) mm 取主流道球面半径 R=16 mm 取主流道的小端直径 D=4.5mm 为了 便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13，经换算得主流道大端直径D=8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。 为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。3.3.2 主流道衬套的设计 设计主流道衬套时应注意以下事项：（1）对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计。（2）主流道衬套应选用应当优质钢材（如T8A等），热处理后硬度为5357HRC。（3）衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具。（4） 衬套与定模之间的配合采用H7/m6，考虑到上述注意的问题，主流道衬套的材料选用T8A，热处理后硬度53-57HRC，为了便于维修，主流道衬套与定位环分开设计。3.3.3 定位环的设计 定位环与注塑机定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是为了使主流道与喷嘴和机筒对中，除了将定位环与主流道衬套设计成整体结构之外，单个的定位环形式可参考课本图6-10和图6-11设计。下图是最常用的形3.4 排气结构的设计 在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气，利用合模间隙排气。 由于排水管头注塑模具是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（聚苯乙烯塑料的最小不溢料间隙为0.04mm，间隙较小，再加上聚苯乙烯的流动性较好，也不宜开排气槽。） 4 模具工作零件的设计4.1 型腔板的设计本副模具上型腔板采用整体式结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件并没有拼界逢，适用用于本制件的模具。如下列图形所示：（示意图） 材料选用T8A, 硬度在50HRC以上 那么尺寸见下图（示意图） 长为200mm. 宽为200mm.型腔板高为 h=32mm4.2 型芯结构的确定可根据模具的各部分结构确定型芯的尺寸和结构。如下图所示：型芯：材料选用T8A, 硬度在50HRC以上.型心与固定板连接方式如图所示：（示意图） 凸模与固定板连接方式(固定板选用T8A)成型零部件的制造误差：成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT69级，综合考虑取IT8级。4.3合模导向机构设计 注射模中合模导向机构主要用来确保动模核定模两大部分和模具内部其他如下图所示：1.未注倒角不大于0.545O ，形位公差取值6级。 2.滑动部分可按需要设计油槽。 5 模具加热和冷却系统的设计企鹅332554595有删减 有CAD图注塑模温度调节是采用加热或冷却方式来实现的，确保模具温度在成型范围之内。模具加热方法有蒸汽、热油、热水加热及电加热等方法，最常用的方法是电阻加热；冷却方法则采用常温水冷却、冷却水强力冷却或空气冷却等方法。而大部分采用常温水冷却法。 模具温调系统的功用：改善成型条件、稳定制品形状尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面质量。 塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按以下式的进行计算： 设该模具平均工作温度为60，用20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30，产量为（1分钟2模）1000g/h。5.1 计算热流量 求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q，查有关文献得塑料改性聚苯乙烯的单位热流量为Q=314.3398.1J/g ,取Q=350J/g：Q=W Q=1008g/h350J/h=352800J5.2 冷却水的体积流量VV=WQ/Pc(TT)=352800/601/10004.2（3020）表三冷却水道的选取：（有计算选取）冷却水道直径d/（mm）最低流量v/（m/s）流量/（m/min）121.10 7.410冷却回路的布置应根据塑件的形状及所需冷却温度所分布要求以及浇口位置等，设计冷却回路为直通式，为使塑件受热均匀，冷却回路应同时开设在动定模两侧。示意图: 具的闭合高度: H= HHHHHH=25+25+32+32+50+25=189mm 下面是模架及各模板的高度(示意图) 6.2 注塑机有关参数的校核 本模具的外行尺寸为250mm180mm189mm。XS-Z-60型注塑机模板最大安装尺寸为350mm280mm,故能满足模具的安装要求。 由上述计算模具的闭合高度H=189mm, XS-Z-60型注塑机所允许模具的最小厚度Hmin=70mm,最大厚度Hmax=200mm,即模具满足的安装条件。H 7 企鹅332554595有删减 有CAD图7.1 装配主要要求如下：1模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm 分模处要求密合。2推件时推杆与卸料板要保持同步。3上、下模型芯必须紧密接触。装配时以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下：1装配前按图检验主要工作零部件及其它零件尺寸。2镗导柱、导套孔。将定模板、动模板、型芯固定板叠合在一起，使分模面紧密接触并加紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面的垂直基准。3加工定模。用定模侧面的垂直基准确定定模上型芯中心的实际位置，并以次作为加工基准，分别镗型芯孔34mm、10mm。4压入导柱、导套。将定模板动模板、支撑板上分别压入导柱、导套，使其导向可靠，滑动灵活。5装配型芯。在定模和型芯固定板孔内压入型芯，用镙孔复印法和压销钉套法使型芯紧固在支撑板上，将其一起磨平。6通过型芯钻支撑板上的推杆孔。7通过支撑板钻推杆固定板上的孔。8在推杆固定板和支撑板和支撑板上加工限位螺钉和复位杆孔。9组装垫块和支撑板。10加工定模座板。加工螺孔、销钉孔和导柱孔，并将浇口套、导柱套压入定模座板。11定模部分的装配。用平行夹头把它们加紧（浇口套的浇道孔与镶块上的浇道口对中，在上面钻固定在注塑机上的孔，使其与注塑机相配合。12装配动模部分。修正推杆和复位杆的长度。13完成装配后进行试模，并校验入库。 8 试模过程中出现的问题及解决办法8.1 制件常见缺陷及解决办法:名称注塑机及成型条件问题模具或材料问题填充不满1 注塑机的注塑能力不够2 加料量不够3 注塑压力太低4 料温太底使塑料溶体流动不好5 注塑速度太慢6 注塑机喷嘴有异物阻塞1 浇口平衡不好2 模具温度太低3 排气不良4 流道浇口过小5 浇口流道有异物阻塞6 塑料原料流动性不好飞边1 注塑压力太低2 锁模力不够3 加料量过大4 料温过高5 保压时间过长1 模具配合面不严2 成型期间塑料原料粘性太低流痕1 模具温度过低2 模具冷却不良3 塑料流动性差龟裂1 模具温度过低2 型腔设计不良3 塑料粘性不良4 塑料原料退火不良空洞1 注塑压力过低2 保压压力不够3 注塑速度过快或过慢4 保压时间短1 模具排气不良2 壁厚设计不均3 浇口