塑料端盖注射模具设计

本科毕业论文（设计）塑料端盖注射模具设计学 院 名 称：专 业 名 称：学 生 姓 名：指 导 教 师：二一五年四月摘 要本次论文的题目是塑料端盖注塑模具的设计,也就是设计一副注塑模具来生产塑料端盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑料端盖的具体结构，该模具是侧浇口的双分型面注射模具。由于塑件壁上有一个圆孔，固采用斜导柱的侧抽芯结构形式。脱模机构采用顶杆推出。同时通过合理地选择注射机并对注射压力、最大注射量、锁模力、开模行程等相关方面进行校核，进一步保证设计的合理性。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发。对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、推出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都进行详细的设计说明。要求对简单的模具的加工工艺,通过整个设计过程来说明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。关键词： 塑料模具、端盖、斜导柱 、侧滑块、侧抽芯主要符号表公称压力 注射压力公P0P最大注射量 收缩率v公 S体积流量 锁紧块的斜角vq 斜导柱倾斜角 开模行程机最大收缩率 模具制造公差maxSS模具制造公差 模具磨损量z c传热膜系数 斜导柱直径3hd抽芯距 材料的许用应力S抽 模具最大闭合高度 模具最小闭合高度maxHminH导滑槽施加的压力 模具型腔的总热量PQ总流道中各段流程的厚度 塑件包紧型芯的侧面积it AL 斜导柱的有效工作长度 流道中各段流程的长度iL塑件对型芯产生的单位正压力p为脱模板中心允许的最大变形量斜导柱与滑块之间的摩擦阻力1F导滑槽与滑块之间的摩擦阻力21目 录第 1 章 绪论 .11.1 塑料注射模具的现状及发展趋势 .11.2 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 .21.2.1 注射模具成型原理 .21.2.2 注射成型的特点 .21.2.3 注射成型工艺 .21.2.4 注射成型的工艺参数 .31.3 注射成型过程简介 .31.4 注射模具分类及其结构组成 .41.4.1 注射模具的分类 .41.4.2 注射模具的组成结构 .4第 2 章 塑料端盖零件分析 .72.1 塑件材料的选用 .72.2 PA1010 成型工艺分析 .82.3 塑料成型制件的结构工艺性 .92.3.1 塑件尺寸和精度分析 .102.3.2 塑件表面质量分析 .112.3.3 塑件的形状、斜度、壁厚、支撑面、圆角、孔的设计分析 .112.3.4 塑件的体积和质量 .132.4 本章小结 .13第 3 章 塑料端盖注射模具的结构方案 .143.1 塑件在模具中的布局 .143.1.1 型腔数目的确定 .143.1.2 型腔的分布 .143.2 分型面的选择与浇注系统的设计 .143.2.1 分型面的选择 .143.2.2 浇注系统的组成及设计原则 .153.2.3 排气系统的设计 .1823.3 成型零件的结构设计 .193.3.1 凹模结构设计 .193.3.2 型芯的结构设计 .193.3.3 成型零件工作尺寸的计算 .203.4 推出机构设计 .223.4.1 推出机构的结构组成与分类 .223.4.2 推出机构的设计要求 .233.4.3 推出机构的动作 .233.4.4 推出力计算 .233.5 侧向分型与抽芯机构的设计 .243.5.1 斜导柱的设计 .243.5.2 滑块的设计 .273.5.3 导滑槽的设计 .273.5.4 滑块定位装置 .273.5.5 楔紧块 .283.5.6 成型斜顶杆的设计 .283.6 确定模温调节系统 .293.6.1 冷却系统的设计 .293.6.2 冷却装置设计要点 .293.6.3 冷却回路布置 .303.6.4 冷却回路的尺寸确定 .303.7 确定排气方式 .313.8 本章总结 .31第 4 章 注射机和模架的选用 .334.1 注射机的选用 .334.1.1 选用注射机的原则 .334.1.2 初选注射机规格 .334.1.3 XS-ZY-125 型注射机重要参数的校核 .334.2 标准模架的选用 .354.3 模具的装配与调试 .3634.3.1 装配基准的确定 .364.3.2 塑料模的装配顺序 .364.4 本章小结 .37参考文献 .391第 1 章 绪论模具是工业产品生产的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%-80%的工业产品需要使用模具，模具已经成为工业发展的基础。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展模具工业。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要作用,在国际上被称为“工业之母”,对国民经济的发展起着无可置疑的关键作用。1.1 塑料注射模具的现状及发展趋势80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245 亿，至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其中塑料模约 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。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，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星模具有限公司制造多腔VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。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。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成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在22934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。1.2 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性1.2.1 注射模具成型原理注射模具成型原理：是将塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通常，一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。 1.2.2 注射成型的特点注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，它具有成型周期短、能一次成型形状复杂的、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。注射成型的生产率高、易实现生产自动化。注射成型的缺点是产生所用的注射设备价格高，模具的注射结构复杂，模具制造成本高，适合于单件小批量的生产，除了热塑性塑料外，一些流动好的热固性塑料也可用注射方法生产，其原因是这种方法生产率高，产品质量稳定。1.2.3 注射成型工艺3注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和塑件的处理三部分。1.成型前的准备：原料外观（如色泽、颗粒大小及均匀性等）的检验和工艺性能（熔融指数、流动性、热性能及收缩率）测定等。2.注射过程：加料、塑化、注射、冷却和脱模几个阶段。3.塑件的后处理为了消除塑件内存的应力、改善塑件的性能和提高尺寸的稳定性注射成型的塑件经脱模或机械加工之后，常需要进行适当的后处理。主要的后处理方法有退火和调湿处理。1.2.4 注射成型的工艺参数正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好塑化，顺利充模、冷却与定型，从而生产出合格的塑料制作，而温度、压力和时间是影响注射成型工艺的重要参数。1.温度：在注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等三种温度。其中料斗温度和喷嘴温度主要影响塑化和流动，模具温度则影响塑料的流动和冷却定型。2.压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力、注射压力和保压压力三种，他们直接影响塑料的塑化和塑件的质量。3.时间（成型周期）：完成一次性注射成型过程所需的时间称成型周期。它包括合模时间、注射时间、保压时间、模内冷却时间和其他时间等。1.3 注射成型过程简介注射成型过程分为加料，塑化，计量，注射充模，保压，冷却定型及脱模等几个主要步骤。其中，塑化，注射充模及冷却定型是决定成型周期及成型质量的三个重要过程，分述如下：(1) 塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑性的全过程。(2) 注射充模是指在螺杆或柱塞的挤压作用下，将已塑化均匀的塑料熔体经喷嘴，流道及浇口注入闭合模腔中的过程。(3) 冷却定型过程是指从模腔完全充满开始到取出制品前的这一阶段，按照模腔压力的变化特点，冷却定型过程又可分为保压补料，倒流和浇口冻结后4的冷却三个阶段。1.4 注射模具分类及其结构组成1.4.1注射模具的分类按注射模具的典型结构特征可分为单分型面注射模、 双分型面注射模、侧分型或抽芯的注射模 、带活动镶块的注射模、模具内机动脱模纹注射模、无流道凝料的注射模。(1) 单分型面注射模 模具上只有一个将动，定模分开的主分型面，成型零件分设在动定模两部分上，闭合后构成封闭的型腔。单分型面模具结构简单，操作方便，但有其局限性-除采用直接浇口外，型腔的浇口位置只能选在制品的侧面。(2) 双分型面注射模 双分型面注射模除主分型面外，还增加了一个与主分型面平行的分型面，故又称三板模。这种模具在采用点浇口成型或当需要在定模部分抽芯时才 采用。双分型面模具可在塑料制品的中心设点浇口，可以提高成型质量，但制造成本较高，结构复杂，开模行程也较大。(3) 侧向分型或抽芯的注射模 对于带有侧孔或侧凹的塑件，不能直接从模具内顶出，必须先将成型侧孔或侧凹的模具零件从塑件上的侧向分开，为此模具必须增加抽芯机构或侧向分型机构。(4) 带活动镶块的注射模 有些塑料件，为简化模具设计和成形方便，常常在模具中设置活动镶块，这些活动镶块是成形塑件的某一部分。(5) 模具内机动脱模纹注射模 对于生产批量大的螺纹塑件，采用活动螺纹成型镶块在机外卸下的方法效率低，应使用模具内带传动机构的模具，使螺纹型芯或型环自动从塑件上旋下。(6) 无流道凝料的注射模 无流道凝料模具在模具正常工作中，模具通过加热或绝热的办法，保持从注射机喷嘴到浇口之间塑料熔体保持熔融状态，这样每次注射成形后流道内均没有凝料，只需脱出制品即可 6 。1.4.2 注射模具的组成结构注射模的典型结构包括：成型零部件、浇注系统、导向系统、推出脱模机构、侧向分型和抽芯机、加热和冷却系统、排气系统、其他结构零件5(1) 成型零部件 是直接成型塑料件的零件，有型腔和型芯，分别成型塑料件的外形和内形，型腔和型芯可设置在定模，也可设置在动模，或定、动模各有一部分。动、定模闭合后组成封闭的腔体用于成型塑件。由于塑件特殊形状的需要，型腔和型芯上可能镶有各种镶块，小型芯等。(2) 浇注系统 是注射机喷嘴通向模具型腔的通道，一般情况下包括主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分，视模具的具体结构，可能没有分流道。除主流道单独开设在一个专用零件上（主流道衬套）外，分流道，浇口，冷料穴都开设在含有型腔的相应模具零件上。(3) 导向系统动、定模闭合时，由导柱起导向对准作用, 导柱可安装在动模，也可安装在定模。安装在模具另一侧的导套的作用是与导柱配合承受磨损作用，磨损后若影响到导向精度，容易更换。导向精度要求高的模具可采用锥面导向。此外，要求比较高的模具顶出机构上也带有导柱，保证顶出元件顶出运动的准确性。(4) 推出脱模机构 塑件在型腔中冷却凝固后，会收缩包紧在型芯上，或黏附在型腔内,必须借助模具内的顶出机构推动其脱出模外。脱模机构一般都设置在动模一侧，是在模具打开时动模后退至一定距离后，由注射机顶出元件推动模具的顶出机构脱出塑件。(5) 侧向分型和抽芯机构 对于带有侧孔侧凹塑料件的成型，模具内设有抽出侧型芯或侧向分型的机构。侧向分型和抽芯机构也是依靠模具打开时的开模运动进行工作的，称之为机动抽芯。应用最广泛的有斜导柱，斜滑块等机构。此外，对于大距离抽芯，亦可采用液压抽芯，但注射机上必须带有抽芯液压油缸。(6) 加热和冷却系统 不同塑料成型时对模具温度要求相差甚大，大批量成型的通用塑料件和对模具温度要求不高的工程塑料塑件，一般都采用模具冷却系统来缩短成型周期，提高生产率。冷却系统是开设在模具相应零件上的冷却流动槽道，可按塑件形状和温度分布合理布置。(7) 排气系统 在塑料熔体注射充模的过程中，必须使型腔内原有的空气迅速地排出腔外，否则不能使型腔完全充满或会因空气的快速压缩升温而使塑件边角处烧黑，故在熔体最后充满处都开设有排气槽，排气槽的准确位置可在试模后确定。但在许多情况下，分型面，推出元件（推杆，推管）的配合间隙6足以起到排气作用，无须再专门开排气槽。(8) 其他结构零件 注射模除上述七个部分外，其余零件还有：模具安装固定用的动、定模固定板，使模具由分散的零件连接成为一整体的螺钉，销钉（定位用），形成动模固定板与动模成型部分之间顶出空间的支承块，固定型芯用的固定板等。7第 2 章 塑料端盖零件分析本次毕业设计的课题是注射模设计，选择塑料端盖为注射成型零件，也就是设计一副注射模具来生产端盖塑件产品，此零件为塑料中性笔后端盖，基于此，必须实现大批量的生产、提高生产效率，降低生产周期，才能降低成本。注射模具的使用是实现高效率生产的一个非常好的途径，在本次设计中就是要对塑料端盖塑件的特性进行分析，对成型工艺性的可行性进行分析，完成其生产模具的设计。模具的设计过程综合性很强，需要考虑的因素很多，需要一个整体的思维模式去考虑问题，才能设计出一个合格的产品。本此设计的目标，就是通过确定成型零件、推出机构等的合理结构并进行计算校验，设计出一个结构合理、操作简单、动作可靠、使用寿命长的模具。本文设计的塑料端盖如图 2.1 所示。图 2.1 塑料端盖二维图2.1 塑件材料的选用端盖的设计采用的是热塑性材料中的聚酰胺（PA)，它通称尼龙在世界上的消费量居工程塑料之首位。综合考虑性能我们选用 PA1010（尼龙 1010）塑料。81.PA1010（尼龙 1010）塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒，相对密度和吸水性比尼龙 6 和尼龙 66 低，机械强度高，冲击韧性、耐磨性和自润滑性好，耐寒性比尼龙 6 好，熔体流动性好，易于成型加工，在成型加工时，尼龙具有较低的熔融粘度和良好的流动性，生产的至件容易产生飞边。因其吸水性强，成型加工前必须进行干燥处理。但体温度范围较窄，高于 100时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色，且机械强度下降，熔融态时与氧接触极易引起热氧化降解。2.PA1010（尼龙 1010）塑料有优良的力学性能其抗冲击强度比一般塑料有显著特点。还具有较好的电气绝缘性和化学稳定性，无毒。不溶于大部分非极性溶熔剂，如烃、脂类、低级醇等，但溶解于强极性溶剂，如苯酚、浓硫酸、甲酸。胶原料熔程较窄，一般为 34。熔融流动性较好。适合注射成型、挤出成型吹塑成型。2.2 PA1010 成型工艺分析1.PA1010 原料加工前应在 90左右烘箱中干燥处理。2.可采用注射、挤出吹塑和喷涂法加工成型制品。3.挤出成型时机筒温度：加料段为 160左右、均化段为 215左右，成型模具为 180190。4.注射成型时，机筒温度为 190230，喷嘴温度为 205左右，模具温度为 30左右，注射压力为 110MPa 左右。5.成型制品后要用油或水浴（温度 95左右）加热 4h。6.粉末喷涂时应将原料用 80 目筛网筛过，粉末加热 5060，预喷涂金属件预热至 245255，用火焰法喷涂（用 0.20.25MPa 的 CO2 气输送粉料，乙炔压力为 0.05MPa，氧气压力为 0.20.4MPa) 12。9表 2.1 PA1010 塑料的成型工艺参数参数 取值范围 选取数值密度 1.021.05g/cm 1.03g/cm收缩率 S 0.3%0.8% 0.5%喷嘴 180-190 180料筒 210-230 220温度/模具 50-70 60注射 70-90 80压力 MPa保压 50-70 60注射 3-5 3保压 15-30 20冷却 15-30 25时间/S总计 40-70 482.3 塑料成型制件的结构工艺性要想获得合格的塑料制件，除了充分发挥所用的塑料的性能特点外，还应该考虑塑件的结构工艺性，在卯足使用要求的前提下，塑件的结构、形状应可能地做到简化模具结构，且符合成型工艺特点，从而降低成本，提高生产效率。在塑件结构工艺设计时应该考虑以下几个方面的因素：1.塑料的各种性能特点，如物理机械性能、成型工艺性能等。2.在保证各项使用性能的前提下，塑件的结构形状力求简单，且有利于充模流动、排气、补缩和高效冷却硬化。3.模具的总体结构应使模具零件易于制造，特别是抽芯和脱模机构。塑件结构工艺设计的主要内容包括塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形状、壁厚、脱模斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、铰链、标记、符号及文字。10由塑件的结构特征可知，其内部有一倒钩式凸台，因此需要侧向分型与抽芯机构，因为它不能有很大的抽拔距，也很难利用开模合模动力；由于制件外围有一圆环凸缘，脱模机构的简单与否对模具的结构复杂程度和制造成本有很大的影响；由于该材料为尼龙 1010，其成型工艺比较复杂，根据本材料的成型工艺特性，设计合格的模具结构和成型工艺参数的选定是其又一个难点；考虑到耗费，成本，成型周期，生产效率及后序加工方面，要采用合适的浇注系统。2.3.1 塑件尺寸和精度分析塑件尺寸的大小受塑料的流动性的影响，在注射成型和压注成型中，流动性差的塑料盒壁厚的制件尺寸不能设计过大否则容易造成填充不足或形成冷焊缝，从而影响制件的外观和强度。塑件尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品要求尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度，影响塑料制件尺寸精度的因素有：1. 模具制造的精度和塑料收缩率的波动；2. 成型工艺条件的变化；3. 塑件成型后的时效变化；4. 模具结构形状；5. 模具的制造精度和使用磨损。塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件的尺寸公差可依据 SJ1372-78塑件公差值标准进行设计。塑料公差等级的选用与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的变化不同，塑料的精度等级可分为：高精度、一般精度和低精度。参见表2.1。11表 2.1 精度等级的选用 22.3.2 塑件表面质量分析塑料制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关，一般要求模具型腔表面的粗糙度比塑件低12级。塑件的表面粗糙度 Ra 一般为0.80.2um。对于塑料端盖而言，其表面质量一般要求如下：表面没有缺陷、毛刺，而且有较好的光洁度；曲线光滑，必要圆角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。2.3.3 塑件的形状、斜度、壁厚、支撑面、圆角、孔的设计分析1. 塑件的形状在满足使用要求的前提下，应使其有利于成型，特别是应尽量不采用侧向抽芯机构，因此塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸形状和侧孔.。2. 塑件在模具型腔中的冷却收缩率会使它紧紧包裹住模具的型芯或其他凸起部分。因此，为了便于从成型零件上顺利脱出塑件，必须在塑件内外表面沿脱模方向设计足够的斜度，称为脱模斜度。塑件脱模斜度的选用应遵循的原则：(1) 塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值，反之取偏小值。(2) 塑件结构比较复杂，脱模阻力就越大，应选较大的脱模斜度。(3) 当塑件高度不大时，可以不设斜度;对于芯长或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。(4) 一般情况下，塑件外表面的斜度值可比内表面的小些。公差等级标注尺寸公差塑料品种高精度 一般精度未注公差尺寸PA 无填料填充 MT3 MT4 MT6PA 玻璃纤维填充 MT2 MT3 MT512(5) 热固性塑件的收缩率一般比热塑性的小些，故脱模斜度也应该取小些。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。常见塑料的脱模斜度表如表(2.2）。尼龙的型腔脱模斜度为 2540，型芯的脱模斜度为2040。表 2.2 常用塑料脱模斜度脱模斜度塑料名称型芯 型腔ABS 351 40120PS 301 35130PC 3050 351PP 2550 301PE 2045 2545PMMA 301 35130POM 301 35130PA 2040 2540HPVC 50145 502SPVC 2550 301CP 2045 2545133.塑件壁厚的设计与原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚越小，会造成充填阻力增大，特别对于大型，复杂制件将难于成型。塑件壁厚的最小尺寸应该满足以下要求：具有足够的刚度和强度，脱模时能经受脱模机构的冲击，装配时能承受紧固力。一般在满足使用要求的前提下，制件壁厚尽量取小些。4.支撑面是用于放置物体的平面，要求物体放置后平稳。塑件以整个底面为支承是不合理的，当塑件底部有加强肋时，应使加强肋与支承面至少相差0.5mm 的高度。5.带有尖角的塑件，在成型时往往会在尖角处产生局部应力集中，在受力或冲击下回发生开裂。为了避免这种情况，除塑件使用要求尖角外，其余转角处应尽可能采用圆弧过度。采用圆弧过度可增加塑件的美观程度和塑件的强度，也大大改善了充模流动特性。6.塑件上孔的设计：通孔和盲孔2.3.4 塑件的体积和质量根据塑料端盖的尺寸和技术要求，由工程图绘制其三维实体模型，通过Pro/E 实体建模分析后，其体积为： ；PA1010 的密度351.cmV塑 件1.021.15g/ ；从而塑件的质量： 11.51 12.55g。3cm09塑 件 2.4 本章小结从塑料端盖的材料选用的是尼龙 PA1010，根据材料的物理性能及化学性能及成型工艺分析来看，此塑料模具适合选用注射成型技术。从塑料端盖结构分析，其内部有一钩式凸台，因此采用内抽芯机构；由于塑料端盖外围有一圆环凸缘影响到脱模机构的设计，根据本材料的成型工艺特性，设计合格的模具结构和成型工艺参数的选定是其又一个难点；考虑到耗费，成本，成型周期，生产效率及后序加工方面，要采用合适的浇注系统。从塑料端盖的尺寸及精度，表面质量及体积质量的的分析确定注射成型模具的结构零件和成型零件的设计要求和方法。详细的模具设计见下章。14第 3 章 塑料端盖注射模具的结构方案3.1 塑件在模具中的布局3.1.1 型腔数目的确定单型腔模具的优点是：塑件精度高，工艺参数易于控制，模具结构简单，模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产效率低，成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或小批量生产。多型腔模具的优点是：塑件成型生产率高，成本低。其缺点是：塑件精度低，工艺参数难以控制，模具结构复杂，模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量长期成产的小塑件。在多型腔模具的实际设计中，型腔数目的确定方法主要有两种：a. 首先确定注射机的型号，在根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目。b. 先根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目，然后再选择注射机或对现有的注射机进行校核。考虑到塑料端盖为单塑件，综合以上因素，这里考虑采用方案 b 的方法确定型腔数目，为保证产品质量，以及提高生产效率，考虑采用一模两腔的形式。3.1.2 型腔的分布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、对称排列及复合排列等。综合考虑，因此模具型腔为一模两腔，所以在模板上位于中心位置。3.2 分型面的选择与浇注系统的设计3.2.1 分型面的选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，他与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺有关，因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键步骤。分型面的设计原则是：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）分型面15的选择应有利于塑件的顺利脱模；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；5）分型面的选择要便于模具的加工制造；6）分型面的选择应有利于排气。塑料端盖塑件的外形最大轮廓为其外表面轮廓，以其上表面作为分型面容易分型，而且也有利于抽芯机构的设计。3.2.2 浇注系统的组成及设计原则浇注系统是指在模具中由注射机喷嘴到模具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。对于浇注系统进行设计时，一般应遵循的基本原则：1）了解塑料的成型性能2）尽量避免或减少产生熔接痕3）有利于型腔中气体的排放4）防止型芯的变形和嵌件的位移5）尽量采用较短的流程充满型腔6）流动距离比的校核（1）主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道通常设计在模具的浇口套中。主流道设计为圆锥形，主流道的锥角取 4，内壁的表面粗糙度为 m 小端直径 d 取 5mm,长度8.0aRL 通常由模板的长度决定。为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度 h 为 35mm,凹坑半径 SR 应比喷嘴头半径大12mm，主流道小端直径也应比喷嘴直径大 0.51mm。 1.注射机喷嘴 2.浇口套图 3.1 主流道形式与喷嘴机关系16浇口套一般采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等材料制造，经热处理淬火硬度范围为 5357HRC 。浇口套的结构形式如图 3.2 所示，图 3.2a)为定位圈与浇口套制作成整体式，用螺钉固定在定模座板上，用于小型模具；图 3.2b)浇口套以台阶形式固定在定模座板上，浇口套穿过定模座板与定模板。浇口套与模板间的配合采用 H7/m6 过渡配合；浇口套与定位圈采用 H9/f9 配合。a) b)图 3.2 浇口套的结构形式经过对浇口套结构形式的对比，与对塑料成型性能的分析，考虑模具结构的合理性。最终决定本设计采用台阶固定形式。其参数具体设计如下： 锥角 ；5表面粗糙度 ；umRa8.0（二）分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具一定要设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也应设置分流道。设计要点:1.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。2. 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。3. 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。4. 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。5. 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。17在本设计中，经对比，初选分流道的截面为圆形形状。常用圆形截面分流道直径为 ；流动性较好的塑料，在分流道较短时可以取 2mm，流md102动性差的塑料可取 10mm。大多数塑料分流道截面直径常取 56mm。PA1010塑料的流动性一般，所以本设计中取分流道直径为 。md4分流道的表面粗糙度：分流道中，熔体塑料与模具接触后迅速冷却，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不能太低，一般 Ra 取 1.6um 左右，这样可以使外塑料冷却后形成皮层，间接起到绝热层的作用。（三）浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，它起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口可分为直接浇口、侧浇口、点浇口等。直接浇口用于成型大中型，长流程深型腔筒形或壳形塑件，适宜高粘度塑料成型，而且适于单型腔模具。侧浇口一般开在分型面上，塑料熔体从外侧或内侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形；侧浇口可以根据塑件外形特征选择其位置，形状多为矩形，加工休整比较方便，是一种广泛使用的浇口形式，普遍适用于中小型塑件的多型腔模具。图 3.3 侧浇口的形式根据常用塑料所适应的浇口形式查表，并对塑件的外形分析，本设计采用浇口形式为侧浇口，分流道、浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式。1.侧浇口尺寸计算的经验公式 3：(3-1)309.6Ab（3-2）t式中： 侧浇口的宽度， mm；b18A塑件外侧表面积，mm ；2侧浇口厚度，mm；t浇口处塑件厚度，mm。由塑件的 Pro/E 实体模型分析得之，外侧表面积 A=2.33610 mm ；浇口32处塑件壁厚 。m2.则侧浇口宽度：；mb59.1307.29.3侧浇口厚度： ；t8对于浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式而言，一般宽 ，mb0.51厚度 ，浇口长度 。由计算结果知，所设计的家口mt0.25l.27尺寸在误差允许的范围内，设计符合要求。其最终确定的浇口设计参数如下：；b6.1t02。l5.2.浇口的位置的选择原则可归纳如下：a. 尽量缩短流动距离比，保证迅速充模并考虑分析定向的影响；b. 避免熔体破裂现象引起塑件缺陷，可适当加大浇口截面尺寸；c. 浇口应开设在塑件壁厚处，保证熔体收缩时能得到及时补缩；d. 减少熔接痕提高塑件强度。3.浇注系统的平衡：为了提高生产效率，降低成本，小型（包括部分中型）塑件往往采取一模多腔。在这种结构中，浇注系统的设计应该使所有的型腔都能得到塑料熔体均匀的填充。（4）冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流前锋的冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的充填速度，又影响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出结构开始工作，将塑件和浇注系统一起推出模外。冷料穴一般开设在主流道末端的动模板上，冷料穴的标称直径与主流道末端大径相等或稍大。深度约为直径的 11.5 倍，要保证冷料穴足够容纳前锋冷19料。本设计中，冷料穴直径 D 与主流道末端大径差不多，深度为 1.5D。3.2.3 排气系统的设计当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生焊接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低冲模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。常用的排气方法有三种：1）利用配合间隙排气；2)在分型面上开设排气槽；3）利用排气塞排气。对于简单的小型模具，可以利用推杆，活动型芯、活动镶块以及型芯与模板的配合间隙进行排气。 由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面、推板、型芯的配合间隙排气即可。3.3 成型零件的结构设计成型零部件决定了塑件的几何形状和尺寸，成型零件通常包括凹模、凸模和型芯，成型零件的结构设计主要是确定模具型腔的组合形式。3.3.1 凹模结构设计凹模通常也称之为型腔是成型塑件外表面的主要零件，按其结构不同可以分为整体式和