开关泵大盖塑料模具设计

金华职业技术学院毕业设计成果 开关泵大盖塑料模具设计金 华 职 业 技 术 学 院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY 毕业教学环节成果 （2009届）题 目 开关泵大盖塑料模具设计 学 院 金华职业技术学院 专 业 模具设计与制造 班 级 模具062 学 号 200631020360201 姓 名 陈聪 指导教师 王志明/胡建林 2009年 5月 15日金华职业技术学院毕业教学成果 目 录摘要 1英文摘要 1引言 21 分析设计任务书32 分析塑件制品图及实祥32.1 分析制件原料的工艺性32.2 分析制品的结构、尺寸精度及表面质量32.2.1 结构分析32.2.2 表面质量分析43 确定注射机型号44 确定模具结构4 4.1 确定型腔数目及布置 4 4.2 选择分型面 5 4.3 确定浇注系统 7 4.3.1 主流道设计 8 4.3.2 浇口的设计 85 脱模机构的设计96 确定排气方式117 冷却系统的设计118 模具设计计算与验算129 绘制模具的装配图1310 模具零件图 15结论 20谢辞 21参考文献 21附件：模具装配图与零件图 开关泵大盖塑料模具设计模具062 陈聪摘要：本塑料件是开关泵大盖，此件为圆筒状，用于连接香水喷头的活塞泵体和香水瓶，主要是连接和固定作用。内部有螺纹，用于和香水瓶旋合。顶部有台阶，用于口住泵体。本人利用两个多月的时间设计关于这个塑件的造型与毕业论文，所花时间极多，设计比较复杂。利用了有关参考资料，同时运用了PEO/ENGINEER和CAD软件进行辅助设计，使我基本掌握了模具的设计与加工的大概流程。关键词：模具、分析、设计。Abstract： This plastic object is called Pump Switch Cover. We can also call it scent-bottle cover. It is an object like a cylinder with the function of connecting the scent-bottle and the piston pump. Connecting and locking-up is the main function. Pump Switch Cover has lace outside. It can help to amend the friction of the whirler. It has screw thread inside, which has the function of screwing to shut the scent-bottle. It has sidesteps on head, which can be used to button up the pump. It takes the designer 2 months to design the plastic object and to write the article. The design is complex. The designer spent much time to find the relative materials and write it. The designer also uses the “PEO/ENGINEER” and “CAD” software as assistants to design. The process makes the designer master the procedure to design and machining a mould.Key words: mould, analyze, design引言 1 课题研究的背景和意义科学的进步，社会的发展，人们生活水平日益提高，模具行业的发展也随着它们的改变而更新，模具在日常生活用品中应用重多，而模具中绝大多数都是塑料模，它的使用非常广，所以我选择了塑料模作为我的毕业设计，因为我对塑料模有很大的兴趣。模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。世界多极化使我们的竞争越来越激烈，对塑料模具制造要求不断提高，设备的不断更新，软件技术的应用，给我们模具专业的学生带来了新的技术。随着时代的潮流，我们学生要自主创新，毕业设计就给我们有了一次自己开发设计，独立创新的机会，设计出来必须符合国标，这就给我们带来的合作精神。使我们对PRO软件的应用进一步提高，对开发产品设计也有一定的思维能力。同时也给我们带来了更加丰富的学习内容，增加了学习的兴趣，大大提高了学习的效率。主要是塑料材料的选择，塑件的设计（塑件的结构设计、尺寸精度与表面质量），塑料注射模具设计（注射模设计程序、塑件在模具中的位置设计、普通浇注系统设计、成型零件设计、温度调节系统设计、脱模机构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、热流道的设计、结构零部件设计等），注射成型工艺（工艺过程和工艺参数），设备的选择，还有注射机各参数的选择等等。设计时以Pro/ENGINEER软件设计为主，包括三维造型、分模、浇注系统设计、模架设计、元件装配等等。 所以本次毕业设计，选择塑料模具。通过此次设计，希望能进一步提高自己设计塑料模具的能力。使自己多一份设计的心得与体会。1 分析设计任务书任务书条理清晰，适合我们学生的设计步骤，引导学生合理的设计模具，为我们提供了良好的起步，按照任务书的要求，我们经过几天的分析与思考说明书的技术要求，制品的生产批量及所用注射机的型号和规格已经基本定型。2 分析塑件制品图及实祥2.1 分析制件原料的工艺性制品的材料采用聚乙烯（PE），是使用较早、应用范围很广、消费量很大的塑料。在世界上聚乙烯的产量居各种塑料产量之首。用高压法生产的塑料叫高压聚乙烯（低密度聚乙烯）；用低压或中压法生产的塑料叫低压聚乙烯（高密度聚乙烯），其中高压聚乙烯的用途量较大。聚乙烯的比重一般为0.910.97g/cm3，软化点在120度以上，制品能在80100度范围内使用。在负70度的条件下仍有柔软性。耐化学腐蚀和抗有机溶解度能力很强，但质地柔软，机械强度不高，成型收缩率大（1.5%3.6%）。2.2 分析制品的结构、尺寸精度及表面质量2.2.1 结构分析此件为圆筒状，用于连接香水喷头的活塞泵体和香水瓶，主要是连接和固定作用。外表有蕾丝边，能改善手旋的摩擦力。内部有螺纹，用于和香水瓶旋合。顶部有台阶，用于口住泵体。塑件如下图1、图2所示 图1零件图 图2零件图2.2.2 表面质量分析 该制件的表面质量要求较高，因是化妆瓶外壳的一部分，故Ra取1.6um，内表面质量要求稍低，没有外观的要求，所以可以降低要求Ra取3.2um。3 确定注射机型号计算塑件的体积：V=2.8cm3计算塑件的重量：塑料材料PE，根据有关手册查得=0.97 kg.cm3所以，塑件的重量为：W=*V0.97kg.cm32.8cm32.7g本产品采用一模十六腔：W总=W制 + W浇 =2.7*16+2.7*10%=43.47gW机 = W总/0.8=54.4g注射机的选用应根据基本参数进行校核，即注射模的安装、注射量的样核、最大注射压力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核等等。经过计算与分析，得出最后结论，注射机型号为XSZY125，字母S表示塑料机械，Z表示注射机，X表示成型，Y表示螺杆等，它的各参数如下如示：一次注射量为：125cm3 螺杆直径为：42mm注射压力：119MPa注射方式：螺杆式锁模力：900KN最大注射面积：320cm2最大开合模行程：300mm最大模具厚度：300mm最小模具厚度：200mm4 确定模具结构4.1确定型腔数目及布置型腔数目的选择应根据锁模力、最大注射量、制品精度要求、经济性等确定型腔数。由于塑件体积较小，而且生产数量庞大，所以模具的型腔数定为一模十六腔，排列方式如下图3所示。图3一模十六型 型腔的布置实质上是模具结构总体方案的规划和确定。因为一但型腔布置完毕，浇注系统的走向和类型便已确定，同时可协调布置冷却系统和推出机构。而当型腔、浇注系统和推出机构的初步布置决定后，模板的基本上就确定了。所以型腔的布置也是相当关键的。型腔的布置如上图。4.2选择分型面分型面的选择原则为：分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，分型面的选择有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱模，保证塑件的精度要求，满足塑件外观的要求，便于模具的制造，减小成型面积，增加排气效果，分型面的选择非常重要，它关系到模具的结构。根据制品的成型要求，外形美观等方面选择分型面。由于产品结构原因，有台阶，台阶以上只能设计在型腔上。但是台阶上面部分又斜度，所以脱模是会受影响或者难以脱模塑料制品损坏。所以上模型腔必须要有一个活动的冲头，才能顺利的让塑件脱离上模型腔，让产品开模具的时候留在动模具上。如图4、图5、图6、图7。台阶螺纹有斜度图4下型芯上型腔塑件图5 分型面的选择由塑件的结构，台阶和斜度的存在，必须有一个采用塑料的塑性变形脱模。首先初步可以确定分型面。在初步确定分型面后，对分型面进行分析和验证是否合理。本塑件的分型面选择在塑件的下部，下模采用螺纹冲头，开模时塑件可以留在螺纹冲头上（下型芯）。当对分型面进行校核是否合理时，由于塑件本身的结构原因，有台阶，如果把台阶设计在下模的冲头上，那么开模时，塑件留在冲头上，但是接下来脱模时，冲头旋转解决了螺纹的脱模，但是冲头前面的台阶起到了自锁塑件的反作用，使得脱模工作无法正常或者预先假设的进行。如果改变脱模方式，采用强制脱模，可能会对螺纹和台阶都损伤，使得塑件的质量得不到保证。从而，台阶设计在下模冲头不可行。所以只有将台阶设计在上模型腔，但是台阶上面部分有斜度，由于塑件的螺纹，开模塑件任然留在下模上，但是有斜度部分开模是必定向外塑性变形，当是外部是型腔，所以限制了它向外塑性变形。如果这样开模，将会拉断或者拉冒斜度部分，从而使塑件质量得不到保证。而且上面这种假设的上型腔由于结构原因将难以加工或者根本无法加工出来。所以在上模型腔里采用了一个活动冲头，把台阶设计在这个活动冲头上。当开模时，冲头由于弹簧，顺着开模的方向下弹一段距离，从而使有斜度部分脱模时向外扩张的时候不会被型腔卡住，解决了脱模问题。塑件斜度部分壁厚相对较薄，开模时一定的塑性变形不会影响到塑件的质量。冲头的设计示意如下图6、图7。上模冲头设计示意下模型芯上模型腔塑件上模冲头图6（合模状态）上模型腔弹簧下模型芯塑件冲头下弹图7（开模状态）开模时，上模冲头向下弹，塑件由于螺纹在下模型芯上4.3确定浇注系统 普通浇注系统是由主流道、分流道、浇口、和冷料井组成，它的设计原则是：排气性良好，流程短，防止型芯变形，塑件在成型后的整修方便，防止因浇注系统位置不当而造成制品变形或开裂，浇注系统的容积，在保证工作顺利的条件，应取最小值，以减小材料损失。在难以全部兼顾的情况下，应优先考虑能保证塑件制品质量和尺寸精度的几项。 4.3.1主流道设计在卧式或立式注射机使用的模具中，主流道大多都垂直于模具分型面。为了便于拉出流道中的冷凝料，通常将主流道设计成圆锥形，锥角a为26度，内壁粗糙值为0.08um。圆锥孔小头直径为48mm，但必须比注射喷嘴大0.51mm主流道的长度由定模板的厚度来确定。由于主流道要与高温的塑料和喷嘴长时间和碰撞，最好让这一部分的材质优于定模。所以采用了衬套的形式，浇口套口如下图4所示：图8 浇口4.3.2 浇口的设计 浇口是分流道连通型腔的门户，也是整个浇注系统的关键部分，它的形状和尺寸对塑料质量影响很大。浇口的作用：（1） 料通过狭小的浇口前后两端形成较大的压力差。这样可以明显地降低某些塑料熔体的表面黏度，使充模容易，从而得到外形清晰的制品。 （2） 塑料熔体通过狭小浇口时，由于摩擦阻力，一部分能量转变成摩擦热，使塑料熔体的温度有所升高，表观黏度降低，这对成型薄壁制品或有精细花纹图案的制品有利。（3） 浇口部位的塑料冷凝得快，当型腔充满后，浇口因塑料冷凝而封闭，使型腔内还处于熔融状态下的塑料回流。（4）在分流道成非平衡式布置的多型腔模中，狭小的浇口可以平衡各型腔的进料时间。（5） 浇口处的冷凝料与塑料相连，若浇口狭小，则成型后可用手工快速切除浇注系统冷凝料，或利用模具的脱模机构自动切除，而且留在塑料上的疤痕微小，一般不影响外观。本模具设计为点浇口。如下图9。图9 本模具浇口设计为点浇口，浇口设在塑件侧边蕾丝边上，这样能改善留在塑料上的疤痕对塑件外型的影响。浇注系统冷凝料用模具的脱模机构自动切除。5 脱模机构设计 由于产品有螺纹，所以一般的脱模机构不适合使用。所以采用齿轮传动，带动下摸型芯（螺纹冲头）转动，塑件下部有齿套固定使其不随型芯一起转动，在型芯转动的同时，动模板由于弹簧随塑件慢慢向外运动，从而有效防止了型芯转动的时候塑件慢慢脱落时远离齿套，使产品脱落，最后为防止有部分塑件仍留在螺纹冲头上，由顶杆推动动模板由肋板套推出剩余的塑件。如图10、11、12、13所示由注塑机油马达通过链条带动住动轮，通过齿轮传动，使下摸型芯（螺纹冲头）旋转 图10（螺纹冲头传动装置内部）肋板套齿套 齿套 齿套安装位置图11弹簧推动模板向外移动齿套随动模板和肋板套随塑件慢慢外移动螺纹冲头转动，但轴向固定不动图12脱模时螺纹冲头转动，塑件外移，同时动模板也随塑件外移，使齿套能很好的起到防止塑件随冲头转动的作用。从而塑料件慢慢脱离螺纹冲头。动模板有四颗限位螺钉限位。模板行程略微小于螺距。以免防止拉冒塑件，或者长时间的工作，损坏螺纹冲头的螺纹。由于齿套的齿具有一定的长度，所以在最后一段距离，模板由于限位螺钉不再外弹，齿套从而也不随塑件外移，但是齿套由于有一定的齿长，仍然能防止塑件随螺纹冲头旋转。从而不会影响 推杆推动动模板肋板套随模板向外移动，使未脱落的塑件脱落注塑机推杆推动推板当冲头停止旋转，未防止仍有部分塑件在冲头上，用肋板再次脱模图136 确定排气方式由于上模有活动冲头,冲头和上模型心之间有一点点间隙，再利用分型面间隙进行排气即可7 冷却系统的设计因制件外形较规则，且型芯型腔较小，排布较规则。由于型芯型腔结构原因，无法在型芯型腔内设计冷却水道。故直接在模板上打冷却水孔。管道直径6，上下模各两条，如图14图148 模具设计计算与验算 （1） 查相关表可得PE的收缩率1.5%3.6%，根据塑料的平均收缩率法计算型腔、型芯的工作尺寸计算。各工作部位的尺寸计算结果如下表结构类型塑件尺寸（mm）模具尺寸（mm）型腔径向尺寸Dm=19.70（1+2.5%）-3/4*0.18+0.18/4=Dm=20.58 （1+2.5%-3/4*0.19+0.19/4=Dm=25.60（1+2.5%）-3/4*0.24+0.24/4=Dm=28.76（1+2.5%）-3/4*0.53+0.53/4=Dm=29.79（1+2.5%）-3/4*0.59+0.59/4=Dm=31.20（1+2.5%）-3/4*0.29+0.29/4=型腔高度尺寸Hm=16.71(1+2.5%)-3/4*0.160.16/4=Hm=17.20(1+2.5%)-3/4*0.16+0.16/4=Hm=18.00(1+2.5%)-3/4*0.17 +0.17/4 =Hm=19.20(1+2.5%)-3/4*0.170.17/4=Hm=19.66(1+2.5%)-3/4*0.170.17/4=Hm=20.60(1+2.5%)-3/4*0.190.19/4=型芯径向尺寸dm=20.00(1+2.5%)+3/4*0.19-0.19/4=dm=28.20(1+2.5%)+3/4*0.10-0.10/4=型芯高度尺寸hm=18.80(1+2.5%)+2/3*0.20 +0.20/4 =hm=17.70(1+2.5%)+2/3*0.20 +0.20/4=hm=3.00(1+2.5%)+2/3*0.20 +0.20/4 =9 绘制模具装配图 装配图应尽量按国家制图标准绘制，装配图中要清楚地表明各个零件的装配关系，以便于装配，并附有技术条件和使用说明、零件明细表等。图15 装配图图16 （三维装配图）肋板套齿套轴承下模螺纹冲头限位螺钉导套上模型腔弹簧上模型腔冲头齿轮链轮推杆轴承导柱三维剖切图图17剖切视图由PRO/E中的视图管理器创建X截面进行剖切得来。剖视图由两个剖切面剖切而成。由剖视图可以清楚的看到上模型腔、下摸型芯、齿套、肋板套的装配关系和螺纹冲头（下摸型芯）的安装和传动机构，还有模具的限位机构（限位螺钉）和脱模机构。10 模具零件图 定模座板：加工时必须保证它的平行度，孔中心距，且配合尺寸精度要高。模板长宽高分别为380mm330mm45mm如图18 图18定模座板定模板:定模板导套孔为35mm，板大小为330mm330mm40mm,加工时表面要有一定的粗糙度要求1.6um.孔心距误差0.02mm如图19 图19定模板推件板:板大小为330mm330mm30mm,加工时表面要有一定的粗糙度要求1.6um. 孔心距误差0.02mm如图20图20推件板动模板:定模板导套孔为35mm，板大小为330mm330mm25mm,加工时表面要有一定的粗糙度要求1.6um. 孔心距误差0.02mm如图21 图21动模板齿套固定板: 齿套固定板导柱孔为25mm，板大小为330mm330mm15mm,加工时表面要有一定的粗糙度要求1.6um孔心距误差0.02mm如图22图22齿套固定板型心固定板: 型心固定板导柱孔为35mm，板大小为330mm330mm50mm,加工时表面要有一定的粗糙度要求1.6um孔心距误差0.02mm如图23图23型心固定板支承板: 支承板板导柱孔为35mm，板大小为330mm330mm40mm,加工时表面要有一定的粗糙度要求1.6um孔心距误差0.02mm如图24图24支承板模脚：大小为330mm90mm53mm，平面光滑，保证平行度。如图25图25模脚推板固定板:推板固定板的作用是固定顶杆、复位杆等。推板尺寸为330mm220mm20mm加工时沉孔底面最好是平面，有利于跟顶杆配合。图26推板固定板推板:推板尺寸为330mm220mm20mm图27推板定模座板：加工时必须保证它的平行度，孔中心距，且配合尺寸精度要高。模板长宽高分别为380mm330mm25mm如图28图28定模座板 结论经过两个月的毕业设计，给我带来了巨大的进步，充足了自己学习的时间，不仅在模具设计上取得了更大的进步，而且对Pro/ENGINEER软件各个模块的画图方法也有一定