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盖注塑模具设计任务书一丶塑料模具的设计制造水平及发展趋向塑料模具是塑料制品的主要成型设备之一，是影响塑件质量及生产效率的主要因素，约占80%，大型塑料模具的设计技术及制造水平，是一个国家工业化发展程度的标志。目前，我国塑料模具占整个模具行业比重的40%。当今世界,工业正日益朝着批量化的方向发展。于此同时，在欧美等发达国家模具工业被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ；德国则认为是所有工业中的“关键工业”。中国塑料模具无论是在数量还是在质量、技术和能力等方面都有了很大的进步但与先进国家相比还存在着较大的差距。如国产模具精度低、寿命短、制造周期长，一些大型，精密，复杂，长寿命的中高档塑料模具每年仍需大料进口。塑料的模具结构、性能、质量均影响着塑料制件的质量和成本。随着塑料制件向大型化、复杂化和和精密化发展，模具制造成本也越来越高模具生产由传统的经验设计向理论设计、数值模拟的方向发展。目前，塑料模具标准化的研究方向是热流道标准元件和模具标准温控装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化模块。注塑模的设计涉及到了对三维和二维的绘制，对绘图要求提出了更高的要求，并很好的反映了一个人对设计所需的基本知识，它包含了所学到过的机械加工、互换性、公差与配合、塑料模具等多个学科的融合，一种学习综合能力的表现，对设计人员提出了更高的要求。二、课题来源课题来源于班主任给每组分配不同的图纸，大家根据不同的图纸完成每组不同的模具设计。该任务属模具设计与制造范畴。三、工作完成思路1、充分调研了解并掌握生产实际中塑件模具设计与制造的设计理念、设计要求、设计流程及模具设计标准流程。2、制件分析通过对塑料制品盖零件相关工艺数据的分析，加深对制件几何形状、尺寸、公差要求、设计基准、材料性能及表面质量等技术要求的了解。3、查阅相关书籍、资料，巩固所需知识4、Pro/E、CAD软件模具辅助设计功能的学习应用5、模具设计及制造方案确定对塑件进行成型工艺流程分析并确定成型方法，选择模具类型和结构形式，完成工艺计算，合理设计该零件注塑模的浇注系统、分型面、侧抽机构、导向与定位机构计、冷却系统，正确制定模具主要零件的加工工艺路线。6、试模7、根据过程纪录编写模具设计书。181. 模具设计任务书塑件图 零件名称 ：盖：生产批量：大批量生产材料：改性聚苯乙烯 2.塑件工艺性分析2.1 塑件的原材料分析表2.1 塑件原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点改 性 聚 苯 乙 烯（HIPS）HIPS为PS的改性材料，分子中含有515%de 橡胶成分,橡胶粒子间的间隔较大。其加工温度一般在190-240为宜。HIPS树脂吸收水分较慢，因此一般情况下不需干燥。有时表面的水分过多会被吸收，从而影响最终产品的外观质量。弯曲强度13.855.1mpa;拉伸强度：13.84mpa；断裂伸长率为1575%;密度：1.0351.04g/ml因HIPS分子中含有5-15%的橡胶，在一定程度上影响了其流动性，注射压力和成型温度都宜高一些。其冷却速度比PS慢，故需足够的保压压力、保压时间和冷却时间。成型周期会比PS稍长一些，2.2 塑件尺寸精度分析表2.2 塑件尺寸分析径向尺寸高度尺寸外形尺寸 13.5mm 3.5mm内形尺寸 6mm 1mm2.3表面质量的要求分析塑件表面质量包括有无斑点，条纹，凹痕，起泡，变色等缺陷，还有表面光泽度和表面粗糙度。表面缺陷必须避免。表面光泽度和表面粗糙度应根据塑件使用要求而定，尤其是透明塑件，对光泽性和表面粗糙度有严格要求。塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点外，主要由模具成型零件的表面粗糙度决定。一般模具的表面粗糙度比塑件的表面粗糙度高一级。对于透明的塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明的塑件，则根据使用情况可以不同。该塑件要求外形美观，为非透明制品，外表没有斑点及熔接痕，故塑件外面面质量要求高于内表面质量。为此，塑件外表面Ra值取0.8m,内表面Ra值取3.2m。2.4塑件的结构工艺性分析2.4.1形状 塑件形状的成型准则是：各部分都能够顺利的，简单的从模具中取出，应尽量避免侧壁凹槽或与塑件脱模方向垂直的孔，这样可以避免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结构使分型面上留下飞边。对于较浅的内外凹槽或凸台深度尺寸不大的特点，以强行脱模而不必采用组合型芯的方法。塑件的形状还要有利于提高塑件的强度和刚度。塑件的形状还应考虑成型时分型面位置，脱模后不易变形等。 综上所诉，塑件的形状必须便于成型，以简化模具结构，减低成本，提高生产率和保证塑件的质量。 由图可知，该塑件没有测孔，故不需要侧抽芯与分型，模具结构也简单。由于塑件形状也比较简单，有利于型腔填充，故便于注射成型。2.4.2 脱模斜度 脱模斜度的选择：为了便于塑件脱模，以防脱模时擦伤塑件表面，与脱模方向平行的塑件表面一般应具有合理的脱模斜度。脱模斜度的大小主要取决于塑料的收缩率，塑件的形状和壁厚以及塑件的部位等因素。收缩率大的塑料取较大的脱模斜度，一般情况下，脱模斜度30130，但应根据具体情况而定。 塑料的收缩率为0.6%0.8%，收缩率较小，塑件的高度也较小。综上所述，塑件在脱模时，脱模阻力不是很大，故该塑件可不设脱模斜度。2.4.3 壁厚 塑件壁厚设计的基本原则：均匀壁厚或尽可能一致，否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀，从而在塑件内部产生内应力导致塑件产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。若塑件结构必须有厚度不均匀时，则应使其变化平缓，避免突变，否则易变形。塑件壁厚大小主要取决于塑件品种，塑件大小及成型工艺条件。 一般热PS塑料的塑件壁厚取1.0-4mm，该塑件在使用时对强度和风度要求不高，故塑件最小壁厚取1mm，最大壁厚取2mm。塑件最大壁厚/最小壁厚=23，可知塑件壁厚均匀性满足成型要求。2. 成型设备与成型工艺参数的选择注射机生产塑料制件的主要设备，按其外形注射机可分为立式、卧式和角式三种。其中，卧式注射机重心低，操作稳定，维修方便，在塑件推出后能够自行落下，便于实 现自动化生产，应用较为广泛，故本模具选用卧式注射机。3.1塑件体积和重量的计算 （1）计算塑件的体积：根据零件的三维模型，利用设计软件Pro/E,“模型分析”得单个塑件体积为：通过Pro/E软件，“分析模型分析模型质量属性”得 V=3.13 毫米3（2）计算单个塑件的质量： 查表得知改性聚苯乙烯的密度为：=1.0351.04g/ml。 所以，单个塑件的质量为：m=v=3.26g。 根据塑件采用中等精度，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件两遍都需侧抽，因此盖成型采用一模具六腔的模具结构，需要加上浇注系统凝料的质量（初步估算为8g）。（3) 总的质量：M=6M+8=63.26+8=27.56g3.2 注射机的选用型号 根据最大注射量以及考虑到本副模具的动、定模固定板尺寸较大，再结合塑料成型工艺及模具设计表2-6、表2-7或模具设计手册初选螺杆注射机，初选择XS-ZY-125型号，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%的要求，其重要性能参数如表3.1。表3.1 xx型注射机的主要技术参数项目设备参数额定注射量/220螺杆直径/mm 45注射压力/MPa160注射行程/mm360锁模力/kN1250拉杆空间/mmXmm415x415最大开合模行程/mm300最大模厚/mm550最小模厚/mm150喷嘴圆弧半径/mm2喷嘴孔直径/mm15定位圈直径/mm1603.3塑件成型工艺卡表3.1盖注射成型工艺卡江苏工程职业技术学院资料编号车间共 1页第1 页零件名称盖材料牌号 PC设备型号装配图号材料定额每模件数6零件图号单件质量3.26g工装号插塑件图材料干燥设备红外线时间温度/料筒温度后段/260-290中段/前段/270-300喷嘴/240-250模具温度/90-110时间注射/s1-5保压/s20-80冷却/s20-50压力注射压力/MPa100-140背压/MPa20-80后处理温度/时间定额辅助/min时间/s0单件/min检验编制校对核对组长车间主任检验组长主管工程师 4.模具结构的选择4.1 模板结构的确定注射模具的分类方法很多，按浇注系统可分为：冷浇道注射模、热浇道注射模。按模具结构特征可分为：二板式注射模、三板式注射模、斜导柱侧向分型与抽芯注射模、带有活动镶件的注射模、定模带有推出装置的注射模、自动卸螺纹的注射模等。按注射成型工艺特点可分为：单型腔注射模、多型腔注射模、热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模、低发泡注射模、精密注射模等。4.1.1型腔模板尺寸的确定型腔模板其相关尺寸计算公式如下；型腔模板的长度为 L=S+A+t+A+S=mm型腔模板的宽度为 W=S+B+S=mm式中 L型腔模板长度； W型腔模板宽度；S、S模板长度、宽度方向侧壁厚度；（依据型腔内壁短边查表得出） A型腔长度； B型腔宽度； T型腔间壁厚；查基本模架组合表确定模板尺寸为230X150mm。模架采用点浇口标准模架，部分模板选用尺寸如下：定模座板： 15015025mm动模座板： 15015025mm定模板： 15015015mm 动模板: 15015015mm推杆固定板：15015015mm4.2模具型腔数目的确定在多型腔模具的设计中，模具型腔数目必须取整数值（切勿将计算结果4舍5入，只能取小值），此外，还应注意模板尺寸、脱模结构、浇注系统等方面的限制。由于塑件采用中等精度，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式，同时考虑本塑件需两侧侧抽，因此本采用一模六腔的形式。5.塑料制件在模具中的位置5.1分型面的选择为保证塑件的精度要求，也便于模具的加工制造，应尽是选择平直分型面。分型面应选择在塑件截面最大处,尽量取在料流末端,利于排气,保证塑件表面质量。采用这样分型面，定模可以做成平的，开模后塑件留在动模一侧，既有利与塑件的顶出，也使得在分型面处不会再塑件上留下溢流飞边的痕迹。5.2 型腔排列方式 根据塑件采用中等精度，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，成型塑料制件模具的型腔数量选用一模两腔，型腔布置采用左右对称平衡式排列。这样也有利于两型腔均衡进料和模具受力平衡，从而保证制品质量的均一和稳定。6.浇注系统的设计浇注系统是指模具由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统是亩均设计的重要环节，对塑件的性能、尺寸、外观质量、模具结构、原材料的利用率等都有较大影响。普通的浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴4个部分组成。6.1主流道的设计主流道的设计要点如下：（1）为便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，主流道锥角，对流动性差的塑料取，内壁粗糙度Ra小于0.8m。（2）为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注射机喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑；通常主流道进口端凹下的球面半径SR比喷嘴球面半径SR大于12mm,凹下深度为35mm。（3）在保证塑件成形良好情况下，主流道长度应尽量短，否则会使主流道凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响塑件成形。（4）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，对接处设计成半圆形凹坑；由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以将它单独设计在主流道衬套中。主流道采用电加热以提高料温。根据注射机XS-ZY-125型号，该型注射机喷嘴的相关参数可见塑料成型工艺及模具设计表2-6所示。其尺寸为：喷嘴孔直径，喷嘴前端球面半径；根据模具主流道与喷嘴关系：，取SR=14mm，d=d+(0.51)=5mm6.1.1浇口套的形式主流道浇口套的类型有多种形式，主流道浇口套常用优质合金钢制造，也可以选用T8、T10类优质钢材，热处理后保证总够的硬度，但是其硬度应低于与注射机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被碰坏。6.1.2定位圈的固定本模具将主流道浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道与定模板应采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。6.2分流道设计对于分流道的要求包括：塑料熔体在流动中热量和压力损失最小，同时使流道中的塑料量最少，即从流动性、传热性等因素考虑，分流道的比表面积应尽可能小；塑料熔体能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口尽可能同时地进入并从满型腔。6.2.1分流道的截面形状及尺寸常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。而圆形截面比表面积小，但需开设在分型面的两侧，在模具加工时较为困难；半圆形截面只需球头铣刀加工即可，但是其比表面积比梯形和U形截面分流道略大；矩形截面分流道的比表面积较大；U形和半圆形截面相对较好，故本模具采用半圆形截面，直径为9mm。分流道的直径可根据查表法来确定，见下表。表6-2-1 各种塑料的分流道直径塑料品种分流道直径塑料品种分流道直径ABS、AS4.89.5尼龙61.69.5聚缩醛3.29.5聚碳酸酯4.89.5丙烯酸酯树脂8.09.5聚苯乙烯3.29.5聚丙烯4.89.5聚氯乙烯3.29.5聚乙烯1.69.56.3浇口的设计 浇口是连接分流道和型腔的桥梁。它具有两个功能：一，对塑件熔体流入型腔起控制作用；二，当注射压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。浇口是浇注系统的关键部分，它对塑件的质量影响很大，一般情况下采用长度很短（0.52mm）而截面又很窄的小浇口。6.3.1浇口的选用本模具采用点浇口的形式，点浇口的连接面积较小较容易在开模的同时将它们分离，并分别从模具上脱出，有利于提高生产率，实现自动化生产。6.3.2浇口位置的选择为了使塑件具有良好的性能与外表，必须认真考虑浇口位置的选择。合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1)必须尽可能的减少熔接痕2)避免产生喷射和蠕动3)尽可能的缩短流动流程4)应便于型腔中气体排出5)考虑分子定向影响6)浇口应开设在塑件壁厚最大处7)浇口处避免弯曲和受冲击载荷8)注意对外观质量的影响。6.4浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型及采用平衡式的流道布置形式，在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，此模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。6.5冷料穴设计冷料穴有Z形、菌头形、球头形和倒锥形等，本模具采用的是倒锥形冷料穴。在首次注射时，考虑到料流射入模具时，模具的温度低于料流的温度，塑料的流动性能及成型性能明显下降，此时的料流进入温度相对较低的型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用冷料穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔。此外，合理的设计冷料穴还有利于料流充填时的排气。7.排气系统的设计排气是塑件成型的需要，塑料熔体在充填型腔的过程中，型腔内除原有的空气外，还有从塑料中逸出的挥发性气体，若这些气体不能及时排出型腔外会导致塑件填充不足，棱边不清楚，出现熔接痕；同时一部分气体还会在此阻力的作用下渗进塑料内部，导致塑件产生气泡，银纹及组织疏松等缺陷。此外，型腔中存留的气体在受到高压时，还可能出现高温，使塑件出现局部碳化和烧焦现象。因此，必须处理好模具的排气问题。排气的方式有三类：（1） 利用模具的配合间隙排气；（2） 开设排气槽；（3） 利用多孔粉末冶金件渗导排气。此模具选择（1）的排气方法。 对于简单型腔的模具，可以利用推杆、活动型芯与模板的配合间隙进行排气。这种类型的排气形式，其配合间隙不能超过0.05mm，一般为0.03-0.05mm。 8.冷却系统的设计冷却系统是一种在保证材料填充和成品质量的条件下，利用热能传递的原理，将模具中的高温随着冷却通道中冷却液的不断循环流动，实现温度降低，用以达到提高生产效率的系统。模具可以用水、压缩空气和冷凝水冷却，用水最为普遍，因为水的热容量大，传热系数大，成本廉价。水冷就是在模具型腔周围和型芯周围内开设冷却水回路，水在其中循环，带走热量，维持所需的温度。 冷却系统8.1型腔冷却通道的设置 冷却水孔直径的确定时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否者冷却水难以成为湍流状态，以至降低交换效率。冷却水管道直径为mm。也可以根据该制件的平均厚度来确定。平均壁厚为6mm时，水孔直径可取1014mm。根据模具冷却系统技术原则：冷却水孔数量尽量多、尺寸尽量大的原则可知，根据经验值去4根，冷却水孔直径为10mm。9.成型零件的设计及尺寸计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括型腔、型芯、侧抽芯等。成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较高的表面粗糙度。此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性。9.1型腔的设计型腔也可以称为凹模，是成型塑件的外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。整体式型腔是直径在型腔板上加工，有较高的强度和刚度。但零件尺寸较大时加工和热处理都较困难。整体式型芯结构牢固，成型塑件质量好，但尺寸较大，消耗贵重模具钢多，使用于形状简单和中小型塑件。组合式的型腔是由两个以上的零件组合而成，这种结构，减少了热处理变形，节约了贵重金属，但结构复杂，装配调整比较麻烦，主要用于形状复杂的零件。本塑件形状结构较简单，固采用整体式的结构。9.2型芯的设计 型芯是成型塑件内表面的成型零件。根据型芯所成型零件内表面大小不同，通常又有型芯和小型芯之分。型芯一般是指成型塑件中较大的主要内型的成型零件，又称主型芯，小型芯一般是指成型塑件上小孔的成型零件，又称成型杆。主型芯有整体和组合式两类。本模具型芯部分形状简单，固采用整体式结构。9.3凹模及型芯尺寸计算 在模具设计中，应根据塑件的材料、几何形状、尺寸精度等级及影响因素等进行设计计算，其中模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素。而一般是采用计算的方法，即成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/3或取IT7-8级作为制造公差。并查模具设计指导表6.4知：PC材质的收缩率为0.5%8%，平均收缩率为0.65%，且。10.推出机构的设计 10.1脱模力的计算脱模力是将塑件从包紧的型芯上推出所克服的阻力称为脱模力，脱模力主要由塑件收缩包紧型芯造成塑件与型芯的摩擦力、塑件对模具的黏附力等。脱模力式中：塑件包络型芯的面积；塑件对型芯单位面积上的包裹力；型芯的脱膜角度；塑件对钢的摩檫系数；大气压力。一般情况下，模外冷却的塑件P约取24-39MP, 模内冷却的塑件P约取8-12MP；制件垂直于脱模方向的投影面积运用Pro/E中“分析测量区域”，算出塑件包络型芯的面积为，运用AutoCAD中“塑件零件图面域工具查询面域/质量特征” 算出制件垂直于脱模方向的投影面积，则脱模力为3.37KN。综上所述，脱模力不大，采用推杆可以将塑件推出来。10.2推出机构的设计设计原则：1. 推出机构应尽量设在动模一侧。2. 保证塑件不因推出而变形损坏。3. 机构简单动作可靠，有合适的推出距离。4. 合模时的正确复位。5. 脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置由顶出机构的动模内。10.3推出距离的确定1.塑件结构简单，单一。在这个模具中采用最简单的推杆推出机构即可满足要求，材料为45钢。2.此推杆装入模具后，其端面应与型心底面平齐或高出0.5mm0.10mm，所以推杆顶平面与支承板上平面一定要平齐，与型腔H8/f7配合；3.此推杆与支承板的推杆孔采用单边0.5mm的间隙；4.此推杆与推杆固定板采用单边0.5mm的间隙；11.注射机有关参数的校核 注射模具是安装在注射机上使用的，在设计模具时应对所选用的有关技术参数进行校核，以保证设计的模具与使用的注射机相配合。11.1最大注射量的校核设计模具时，注塑机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道、浇口凝料和飞边），通过与相关工作人员的交流，了解注塑机成型塑件时，注塑压力一般只用到。所以，选用的注塑机最大注塑量应 式中：注塑机的最大注塑量，单位g；塑件的质量，单位g，该产品=57.06 g；浇注系统的质量，单位g，该产品。 故 m=86.481.3g。 根据注射量，塑料成型工艺与模具设计查表2-6、表2-7或模具设计手册选XS-ZY-125型螺杆式注射机。理论注射机的注塑量必须达到86.781.3g，而我们选定的注塑机的注塑量为125g ，所以能满足要求。11.2锁模力的校核注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积，即： FKPA式中：熔融型料在型腔内的压力，（2040Mpa）；A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经估算为4000；注塑机的额定锁模力；K安全系数，常取1.1-1.2，塑件简单取小值，反之取大值。 故FKPA=34.240002101.1=300.96KN我们选定的注塑机为：900(KN)能满足要求。11.3模具与注射机相关安装部件的校核11.3.1 模具闭合高度的确定根据标准模具及各模具设计的其它零件尺寸：定模座板H=25mm、定模板H=15mm、动模板H=15mm、动模座板H=20mmH=H+H+H=75mm即模具实际厚度H=165mm11.3.2模具闭合高度的校核 由于XS-ZY-125型注塑机所允许的最小闭合厚度 H=300200=100mm，模具最大厚度H=300mm,而计算的模具闭合高度为200mm，所以满足HHH的安装条件，故满足要求。11.4开模行程的校核塑料注塑成型机的最大开模行程必须大于取出塑件所需的开模距离，否则成型后的制件无法从动模和定模之间取出。从模具中取出塑件所需的最小开合距离H，它必须小于注塑机带动模板移动的最大行程S。通过查塑料成型工艺与模具设计表4.2常用国产注塑机的规格和性能，注射机XS-ZY-125的最大开合模行程S=260mm,满足下式计算所需的出件要求：，其中，H=H+H+(510)25+15+10=50mm式中，为塑件型芯的高度，单位mm；为塑件和塑件的浇注系统凝料的总高度,单位mm。故满足要求。总 结通过这次毕业设计，让我进一步的巩固了我的专业知识，掌握了模具设计的步骤及方法，了解了模具的基本结构，提高了