滴剂瓶盖注塑模具CAD设计毕业论文.doc

沈阳化工大学学士学位论文 目录滴剂瓶盖注塑模具CAD设计毕业论文目 录引 言1第一章 文献综述21.1 注塑模具工艺简介21.1.1 模具21.1.2 注塑模具及设计21.1.3 注塑成型21.1.4 注塑材料31.2 塑料成型模具工业概况41.2.1 塑料模具工业概况41.2.2 我国模具工业发展现状41.2.3 国外模具工业发展现状51.2.4注塑模具的发展趋势61.3 本次注射模的设计程序81.4 本课题的研究内容、要求、目的及意义81.4.1 本课题的研究内容81.4.2 本课题的研究要求81.4.3 本课题的研究目的91.4.4 研究意义91.5 毕业设计的任务9第二章 塑料制件的设计102.1 塑件材料的性能102.1.1 塑件材料的使用性能102.1.2 塑件材料的物理性能、热性能112.1.3 塑件材料的力学、电气性能112.1.4 塑件材料的化学性能112.1.5 塑件材料的成形条件122.2 塑件的体积与重量122.3 塑件工艺分析及结构设计132.3.1 塑件成形方法132.3.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析132.3.3 注塑成形塑件工艺结构设计14第三章 总体设计方案153.1 分型面的选择153.2 排气方式的确定163.3 型腔数目和排列方式的确定163.4 注塑机的选择16第四章 浇注系统的设计及计算184.1 流道设计184.2 浇口设计19第五章 成型零件设计205.1 成型零件结构设计205.1.1 凹模的结构设计205.2 成型零件工作尺寸计算205.2.1 凹模的径向尺寸计算205.2.2 凹模的深度尺寸计算225.2.3 型芯的径向尺寸计算225.2.4 型芯的高度尺寸计算245.2.5 型孔之间的中心距尺寸计算245.3 成型零件的力学计算255.3.1 凹模型腔侧壁厚度计算265.3.2 凹模底板厚度计算27第六章 导向与定位机构设计286.1 导向机构的设计286.1.1 导柱设计（GB/T4169.5-1984）286.1.2 导套设计 （GB/T4169.2-1984）296.2 定位机构设计29第七章 脱模机构设计307.1 脱模力的计算307.2 推出机构形式的确定317.3 推出零件尺寸的确定327.3.1 确定推件板厚度327.3.2 确定推杆直径32第八章 侧向分型与抽芯机构设计348.1 侧向分型和抽芯机构的类型348.2 抽拔距的确定348.3 抽拔力的计算348.3.1 影响抽拔力的因素358.3.2 抽拔力的计算358.4 斜导柱的设计368.5 滑块与导滑槽设计378.6 楔紧块的设计378.6.1 楔紧块的结构形式378.6.2 楔紧块的楔角37第九章 温度调节系统的设计389.1 塑件在固化时释放的热量389.2 求冷却水的体积流量38第十章 注塑机参数校核3910.1 最大注塑量校核3910.2 锁模力校核3910.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核4010.4 开模行程校核40设计总结41致 谢42附 录44英文文献44中文翻译57沈阳化工大学学士学位论文 引言引 言0沈阳化工大学学士学位论文 第一章 文献综述 模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点各不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。本课题设计产品是塑料制件：滴剂瓶盖。它包含了模具的基本结构，并有侧向分型和抽芯机构，属于中等难度的塑料模具。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是内侧抽芯机构的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则。还分别介绍了塑料模具的一般设计方法、设计步骤、材料的选取、材料性能、结构和用途的分析等。详细介绍了注射模具的材料及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系统和排气系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明，以及模具的各种工艺参数的确定与校核等。在模具制造中运用了现代先进的线切割和数控加工等加工技术。利用Auto CAD进行设计并绘制各种非标准零件图纸。说明书已详细地阐述设计的全过程。由于时间仓促、水平有限，本设计难免有不当和错误之处，恳请各位老师和同学批评指正！沈阳化工大学学士学位论文 第一章 文献综述 第一章 文献综述1.1 注塑模具工艺简介1.1.1 模具模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，模具工业正在成为国民经济中的重要基础工业之一。1.1.2 注塑模具及设计注射模具又称注塑模具，主要用于热塑性塑料制品的成型。注塑成型在塑料制品中占有很大比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。由于注射模具的生产制作并不是设计的最终目的，而是要用它制作出好的塑料制品。所以，模具的设计不但要考虑到金属的特性及加工工艺，还需要充分考虑到树脂材料特性、注射成型工艺。注射模具设计的内容主要包括市场调研，塑料的选择，塑件建模及其设计的工艺分析，注塑机、注射模架及其零部件的选择，并进行有关的参数计算和校核，以及工程图纸的绘制。在模具设计中CAD/CAE 技术的应用，可大量缩短模具设计的时间并使设计参数标准化。尽管如此，我们在正确地、高水平地使用注塑模具计算机辅助设计的各种软件的同时，仍必须对模具设计的原则和方法有透彻地了解，以使CAD/CAE 技术在模具的设计、生产、制造过程中发挥最大的作用。1.1.3 注塑成型注塑成型是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。注射成型是一个复杂的过程，其中包括充模、加压、保压、冷却和脱模等一系列连续的加工步骤。它几乎适用于所有的0沈阳化工大学学士学位论文 第一章 文献综述 热塑性塑料。近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。本题目也是运用传统的注射成型技术来生产出需要的产品。1.1.4 注塑材料在家用的电器的发展中，有各种优异性能的塑料材料的应用起着十分重要的作用，塑料具有质轻，比强度高，不锈蚀，绝缘性好等优点，而且，原料易得，成型方便，生产效率高，因此，用塑料材料代替金属，生产成本低，适合于大批量生产，而且，由于塑料加工性好，带来了简化和减少零部件的好处。根据塑料热行为的不同，可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料：热塑性塑料在加热到一定温度时可软化甚至熔融流动，冷却后用又固化为一定形状，这个过程可反复进行。热塑性塑料中的合成树脂一般为线型高分子，成型时，在热作用下主要发生物理状态的变化，并且这种变化具有可逆性。热塑性塑料成型容易，成型效率高且经济性较好。常见的热塑性材料有：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM ）、饱和聚酯（SP）等，以上均为结晶型塑料；聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、（丙烯烃/丁二烯/苯乙烯）共聚物（ABS）等，以上均为非结晶型塑料。除ABS 外，一般而言，非结晶型塑料是透明的。热固性塑料受热时，其中的合成树脂将发生化学变化，树脂（或称聚合物）分子由线型或支链型结构通过交联反应变为体型结构，塑料也因此固化定型。固化后的热固性塑料遇热不再熔融，也不熔于有机溶剂，所以不能反复加工。常见的热固性塑料品种有：酚醛（PF）塑料、环氧（EP）塑料、脲醛塑料、氨基塑料等。注射成型中应用多的是热塑性材料，热固性材料则次之，且从经济、环保角度出发，本设计塑件材料从热塑性材料中选取。1.2 塑料成型模具工业概况1.2.1 塑料模具工业概况模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。早在几年前，塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市场上塑料成型模具产量中约半数以上是注塑模具。 注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAD）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。1.2.2 我国模具工业发展现状八十年代以来，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。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。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。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的多腔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。我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高, 但在模具产品水平和生产工艺水平总体上要比德、美、日、法、意等发达国家至少落后十年, 主要表现在模具精度、寿命、复杂程度、设计、加工、工艺装备等方面与发达国家有较大的差距。国内模具的使用寿命只有国外发达国家的1/2 至1/10, 甚至更短, 模具生产周期却比国际先进水平长许多。此外, 模具的标准化、专业化、商品化程度低, 模具材料及模具相关技术比较落后, 也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。1.2.3 国外模具工业发展现状我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间，自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 国外的模具发展状况具体表现为以下七个特征：（1） 集成化技术现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需要。（2） 智能化技术应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。（3） 网络技术的应用网络技术包括硬件与软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。目前早通过了Internet实现跨国界模具设计的成功例子。（4） 多学科多功能综合产品设计技术产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识，还用到了电磁学、光学、控制理论等，甚至要考虑到经济、心理、环境、卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。（5） 虚拟现实与多媒体技术的应用虚拟现实在21世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训、制造系统仿真、实现基于制造仿真的设计与制造、集成设计与制造、实现集成人的设计等。美国已于1999年借助于VR技术成功地修复了哈博太空望远镜。多媒体技术采用多种介质来存储、表达处理多种信息，融文字、语音、图象于一体，给人一种真实感。（6） 反求技术的应用在许多情况下，一些产品并非来自设计概念，而是起源于另外一些产品或实物，要在只有产品原型或实物模型，而没有产品图样的条件下进行模具设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据进行实物的CAD几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程RE。建立了CAD几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作。（7） 快速成形制造技术快速成形制造技术RPM基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的几何复杂程度无关，尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校检、功能实验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC加工，因而RPM技术在模具制造中发挥着重要的作用。1.2.4注塑模具的发展趋势据国际生产技术协会预测21世纪机械零部件中60%的粗工，80%的精加工要由模具来完成。所以模具工业对今后国民经济和社会的发展将起到越来越重要的作用。模具的制造技术和成型技术未来有如下的发展趋势：1） CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用经过多年的推广应用。模具设计“软件化”和模具制造“数控化”已经在我国模具企业中成为现实.采用CAD技术是模具生产的一次革命,是模具技术发展的一个显著特点。近年来，CAD技术发展主要有以下特点：模具CAD技术及其应用日趋成熟； 基于网络化的CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪；CAD/CAM软件的智能化程度正在逐渐提高。2）大力发展快速原型制造快速成型制造(RPM)技术是一种综合运用计算机辅助设计技术、数控技术、激光技术和材料科学的发展成果,采用分层增材制造的新概念取代了传统的去材或变形法加工,是当代最具有代表性的制造技术之一。利用快速成型技术不需要任何工装,可快速制造出任意复杂的工件,这样大大减少了产品开发风险和加工费用,缩短了研制周期。3）研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程在产品的开发设计与制造过程中,设计与制造者往往面对的并非是CAD模型描述的复杂曲面实物样件,这就必须通过一定的三维数据采集方法,将这些实物原型转化为CAD模型,从而获得零件几何形状的数学模型,使之能利用CAD、CAM、RPM等先进技术进行处理或管理。这样从实物样件获取产品数学模型的相关技术,称为逆向工程。4）发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术模具材料的选用在模具设计与制造中是涉及模具加工工艺、模具使用寿命、塑料制件成型质量和加工成本等的重要问题。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法外,应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术。5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率模具标准化的水平在某种意义上体现了一个国家模具工业发展的水平。采用标准模架和使用标准零件,可以满足大批量制造模具和缩短模具制造周期的需要。6）模具的复杂化、精密化与大型化为了满足塑料制件在各种工业产品中的使用要求,塑料成型技术正朝着复杂化、精密化与大型化方向发展,例如汽车的保险杠和某些内饰件的成型。1.3 本次注射模的设计程序其大致步骤如下： 1）确定型腔数目及选择注射机型号；2）确定分型面及排气措施；3）决定模具的总体结构、凸凹模的结构，同时考虑模具制造工艺的可行性；4）拟定注射工艺方案，确定注射各阶段的时间、压力、温度、及速率；5）设计浇注系统，确定浇口形式和位置，决定主流道分流道和冷料井的形式和尺寸；6）脱模机构设计；7）侧向分型及抽芯机构的设计；8）导向机构设计；9）冷却系统设计；10）确定模具与注射机的连接。1.4 本课题的研究内容、要求、目的及意义 1.4.1 本课题的研究内容做滴剂瓶盖塑料模具设计，使该塑料模结构简单，型腔、型芯等机构设计合理，并实现侧抽芯脱模，根据说明书画模具 CAD图。 1.4.2 本课题的研究要求 （） 此塑件外表面要求没有毛刺，并且光滑。 （） 要使注射模结构简单，并有侧抽芯。 （） 流道设计合理，可保证产品质量并且又节约生产原材料。 （） 了解聚丙烯的性能，特性和设计时的要求。 1.4.3 本课题的研究目的 （） 检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 （） 步掌握进行模具设计的方法，过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。 （） 培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。 1.4.4 研究意义（） 对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以进一步的熟练掌握 Auto CAD 的运用。 （） 锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作做准备。1.5 毕业设计的任务本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计，是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容包括对塑件成型工艺的分析、如何确定分型面、型腔数目以及选择注射机型号。确定模具的总体结构、型腔、型芯的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性；浇注系统的设计，确定浇口形式及位置大小；确定主流道，分流道和冷料穴的形式及尺寸；脱模机构的设计，脱模力的计算；模架的确定；侧向分型及抽芯机构的设计，导向机构的设计，冷却系统的设计。1沈阳化工大学学士学位论文 第二章 塑料制件设计 第二章 塑料制件的设计塑料制件主要是根据使用要求进行设计。要想获得优质的塑件，塑件本身必须具有良好的工艺性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且能得到最佳的经济效益。塑料的设计原则是在保证使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能的前提下，尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时，还应该考虑其模具的总体结构，使其模具易于加工制造，模具的抽芯结构和推出结构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型后尽量不再进行机械加工。本塑件是滴剂瓶盖，其材料采用的是聚丙烯（PP），生产类型为大批量生产。2.1 塑件材料的性能2.1.1 塑件材料的使用性能聚丙烯密度小，强度、刚性、硬度、耐热行均优于HDPE,可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。塑件材料的加工特性：（1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂。（2）流动性极好，溢边值0.03mm左右；（3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度；（4）成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；（5）注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90以上时易发生翘曲、变形；（6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。 2.1.2 塑件材料的物理性能、热性能密度 g/cm30.900.91质量体积 cm3/g1.101.11吸水率 24h0.010.03熔点 170176熔融指数 g/10min230维卡针入度 140150热变形温度 102115线膨胀系数 10-59.8比热容 J/(kgK)1930热导率 W/(mK)0.1262.1.3 塑件材料的力学、电气性能屈服强度 Mpa7抗拉强度 Mpa37断裂伸长率 %200抗弯强度 Mpa67弯曲弹性模量 Gpa1.45抗压强度 Mpa56冲击韧度 KJ/m2无缺口78有缺口3.54.8布氏硬度 HBS8.65电阻率 m10142.1.4 塑件材料的化学性能日光及气候影响不含稳定剂时表面迅速变色、发脆、若添加康氧化剂时会改善其抗大气老化性能耐酸性60以下中等浓度的酸类无影响。强酸及高浓度氧化剂能引起破坏，对水和无机盐溶液稳定耐碱性对碱类稳定耐油性对多数油类稳定，能吸收少量的矿物油、植物油耐有机溶剂室温下不溶于有机溶剂。超过80能溶于苯、甲苯等芳香烃及氯化烃中，于溶剂长期接触不产生脆性2.1.5 塑件材料的成形条件注塑成型机类型螺杆式密度 g/cm30.900.91计算收缩率 %1.02.5预热温度 80100时间 h12料筒温度 后段160180中段180200前段200220模具温度 90100注塑压力 MPa80130成形时间 s注塑时间2090高压时间05冷却时间2090总周期40190螺杆转速 r/min28后处理方法红外线灯或鼓风烘箱温度 1401452.2 塑件的体积与重量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。1） 塑件的体积： （2.1）2） 塑件的重量：根据塑料模设计手册可查得聚丙烯（PP）的密度为=0.9/dm，故塑件的重量为： （2.2）2.3 塑件工艺分析及结构设计若要将聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要选用合适的塑料材料外还必须考虑塑料制件的加工工艺性。影响成形件误差的主要原因是塑料收缩率的波动、模具使用的磨损、成形制品脱模后的收缩、模具制造及装配的误差。为了便于脱模，并防止脱模后刮伤制品表面，要求有一定的脱模斜度，脱模斜度的大小取决于塑料的收缩率、制品的形状及厚度。制品上所有的角均采用圆角过渡，既安全又改善了熔体在型腔的流动性，有利于充型，避免出现熔合线。2.3.1 塑件成形方法热塑性塑料的成形方法主要有挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等。本塑件采用注塑成形方法。2.3.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）结构分析：从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在高度为15mm的圆锥凸台上有一个圆孔。因此，模具设计时必须注意设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。2）尺寸精度分析：该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由表常用材料塑件公差登记和选用（GB/T14486-1993），可选得聚丙烯PP的未注公差尺寸等级为MT5级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关的零件的尺寸加工可以保证。3）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。综上分析可以看出，注射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。2.3.3 注塑成形塑件工艺结构设计在注塑成形塑件设计过程中应该尽量避免凸凹台，然而本塑件侧壁上有凸台和圆孔，所以其成形模具中必须设计侧向抽芯结构。1）脱模斜度塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。查塑料模具设计及制造表2-11得热塑性塑料PP的脱模斜度为： 型腔：25 45 型芯：20 45综合考虑本塑件的工艺特性，塑件内表面和外表面的脱模斜度都选为30。2） 塑件壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚要求尽量分布均匀否则会导致塑件各部分固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹、以及内应力及变形等缺陷。 塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁厚成正比。壁厚则其流程长，查模具设计大典表8.5-8，由壁厚与流程关系式计算相应的塑件最小壁厚 =1.4mm （2.3）式中 最小壁厚(mm) L 流程(mm)热塑性塑料PP的壁厚一般为0.67.6mm,而从塑件的壁厚来看，最大处是6，最小处是3.75，塑件的壁厚在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。沈阳化工大学学士学位论文 第三章 总体设计方案 第三章 总体设计方案3.1 分型面的选择选择分型面时，通常应考虑以下几项基本原则：（1）便于塑件的脱模。1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。2）应有利于侧面分型和抽芯。3）应合理安排塑件在型腔中的方位。（2）考虑塑件的外观。（3）保证塑件尺寸精度的要求。（4）有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位。（5）有利于排气。（6）考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。（7）尽量使成型零件便于加工。图3.1 分型面的选择根据零件和形状结构，制品的形状位置按零件的深度方向要与注塑机的开模具方向平行，并且低部朝向定模，注塑口在低部，使的制品上表面较光滑，而且注塑点也比较隐蔽。该塑件为瓶盖类零件，表面质量无特殊要求，塑件外观和尺寸精度要求都不高。选择如图2.1所示的分型面，脱模过程中塑件冷却包紧于型芯，留于动模，便于塑件脱模。此外，还可降低模具的复杂程度和便于侧抽芯。3.2 排气方式的确定在注塑过程中，需要排出的气体主要有两种：一是浇注系统和模腔内的气体，二是熔体分解放出的气体和模具受热放出的气体，常见的排气方式有：（1）排气槽排气；（2）分型面排气；（3）推杆间隙排气；（4）粉末烧结合金块排气；（5）强制排气。在该设计中，由于制品的结构不是很复杂，可采分型面、推杆间隙、侧向抽芯间隙等排气。凹模是用于成形制品外表面的成形零件，它的主要形式有整体式和组合式，在此设计中采用的是整体式结构。凸模是用来成形制品内表面的成形零件，因为该制品的内表面不是很复杂，所以采用组合式。即通过过盈配合装配在动模板上，然后在将凸模与动模板的组合体固定在动模垫板上。3.3 型腔数目和排列方式的确定该制品最大高度为48mm,最大长度为146mm,最大宽度74mm，重量约为102.1g, 制品结构相对简单，但是侧向有凹槽和凸台，所以要采用侧向抽芯机构。对制品的尺寸、外形结构等方面考虑，采用一模一腔，这样可以使模具结构相对简单，制品尺寸精度得以提高，而且可以使制品一次注塑成型。在本设计中采用单型腔，与多型腔相比有如下优点：1）塑料制件的形状和尺寸始终一致；2）工艺参数易于控制；3）模具结构简单紧凑，设计自由度比较大；4）单型腔还具有制造成本低，制造周期短等优点。本塑件在注射时采用一模一件，即模具只需要一个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，将型腔置于模具中心，左右对称，使得注塑压力分布均匀,将抽芯部位置于左部。3.4 注塑机的选择 计算一次注塑所需的模料体积。该模具为一模一腔，浇注系统体积粗略估计为2,则一次注塑所需的塑料为： 理论注塑量为： 根据理论注塑量初步选择XS-ZY-125型塑料注塑成型机,其主要技术参数如下:理论注塑容量 /cm3 192螺杆直径 / mm 42注射压力 /MPa 1500注射行程 /mm 160注射方式 螺杆式 螺杆转速 /(r/min) 10140锁模力 /KN 900移模行程 /mm 300拉杆内间距 /mm 最大模具厚度 /mm 300最小模具厚度 /mm 200模具定位孔直径 /mm 100喷嘴球半径 /mm SR12喷嘴孔直径 /mm 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 浇注系统的设计及计算 第四章 浇注系统的设计及计算注塑浇注系统是将注塑机料筒内的熔融塑料从喷嘴高压喷出的稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道，它在充模及固化过程中还将注射压力平衡地传递到型腔的各个部位以获得填充殷实完整质量优良的塑件。注塑模具的浇注系统通常由主流道、浇口套和定位环等部分组成。4.1 流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中，主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，浇口套结构形式见附图。为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径应稍大于注射机喷嘴直径，通常为 (4.1) 主流道入口的凹坑球面半径也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为 (4.2)由上章可知，代入上面两式得：取=5，=14。主流道的半锥角通常为。过大的锥角会产生湍流或涡流卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。本浇注系统中，选择主流道的半锥角为1.5。4.2 浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。常用的浇口类型有直浇口、侧浇口、点浇口等几种形式。本模具浇注系统采用直接浇口形式，这种浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，成型容易，且有利于补缩和排气，还使得模具结构简单，制造方便。但由于浇口处熔体固化慢，容易造成成型周期长，产生过大的残余应力，在浇口处以产生裂纹，浇口凝料切除后制品上的疤痕较大。4.3 流动比校核在确定塑料制件的浇口位置时，还应该考虑塑料的允许的最大流动距离比（简称流动比）。流动比是指融体在型腔内流动的最大长度与相应的型腔厚度之比。当浇注系统和型腔尺寸各处不等时，流动比计算公式为： K= (4.3)式中 K 流动比； 流动路径各段长度，； 流动路径各段的型腔厚度，； 流动路径的总段数 允许的流动比，PP为280。 沈阳化工大学学士学位论文 第五章 成型零件设计 7第五章 成型零件设计5.1 成型零件结构设计5.1.1 凹模的结构设计本模具采用一模一件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用整体嵌入式结构。5.1.2 型芯结构设计型芯主要是于凹模相结合，构成模具的型腔。5.2 成型零件工作尺寸计算该成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时，塑件和成型零件的尺寸均按单向极限制，如果塑件的公差是双向分布的，则应按这个要求加以换算。而孔中心矩尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。查表9.4-4可知聚丙烯材料的成型收缩率为S1.02.5，故平均收缩率S（1.0+2.5）/21.75，查表9.4-5取模具制造公差。5.2.1 凹模的径向尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。凹模的径向尺寸计算公式： (5.1)式中 凹模径向尺寸（最小尺寸）；所采用的塑料的平均成型收缩率；制品的尺寸（最大尺寸）；成型零件工作尺寸的修正系数（可由表9.4-7查得）； 制品公差（负偏差）； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6。尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：5.2.2 凹模的深度尺寸计算凹模的深度尺寸计算公式： (5.2)式中：凹模深度尺寸（最小尺寸）；制品高度尺寸（最大尺寸），其它同上。尺寸：尺寸：尺寸：5.2.3 型芯的径向尺寸计算型芯的径向尺寸计算公式： (5.3)式中 型芯径向尺寸（最大尺寸）； 制品的尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸5.2.4 型芯的高度尺寸计算型芯的高度尺寸计算公式： (5.4)式中： 型芯高度尺寸（最大尺寸）；制品孔深尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸：尺寸：尺寸：5.2.5 型孔之间的中心距尺寸计算型孔之间的中心距尺寸计算公式： (5.5)式中： 模具中心矩尺寸；制品中心矩尺寸，其它同上。尺寸：5.2.6 成型中心边矩尺寸计算在此型腔中，三个成型中心矩尺寸（140.19，5.750.11），在型腔磨损后均变大，故按公式3-14计算，公式为： (5.6)尺寸：尺寸：5.3 成型零件的力学计算在塑料模过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及应变。如果型壁厚和底版厚度不够，当行型腔中产生的内应力超过型5材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。因此，有必要建立型腔强度和刚度的科学的计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底版厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。型腔刚度和强度计算的依据归纳为如下几个方面：（1）成型过程不发生溢料。当型腔内受塑料熔体高压作用下，模具成型零件产生弹性变形而在某些分型面和配合面可能产生足以溢料的间隙。这是，应根据塑料的粘度不同，在不产生溢流的情况下，将允许的最大间隙作为塑料模型腔的刚度条件。（2）保证塑件的精度要求。型腔侧壁及其底版应有较好的刚度，以保证在型腔受到熔体高压作用时不产生过大的、使塑件超差的弹性变形。此时，型腔的允许变形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025以下。（3）保证塑件顺利脱模。型腔的刚度不足，模塑成型时变形大，不利用塑件脱模。当变形量大于塑件的 收缩值时，塑件将被型腔包紧而难以脱模。此时，型腔的允许变形量受塑件收缩值限制，即=，式中S为塑件材料的成型收缩率（），t为塑件的壁厚（），在一般情况下，其变形量不得大于塑料的收缩量。（4）型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异。对大尺寸型腔，一般以刚度计算为主；对小尺寸型腔，因在发生大的弹性变形前，其内应力往往已超过材料许用应力，当以强度计算为主。其力学计算的尺寸分界值取决于型腔的形状、型腔内熔体的最大压力、模具材料的许用应力及型腔允许的变形量等。当以强度计算和刚度计算，算出的型腔尺寸，取大者为型腔壁厚尺寸。刚度条件通常是保证不溢料，但当塑件精度要求较高的应按塑件精度要求确定刚度条件。5.3.1 凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为矩形整体式型腔，根据矩形整体式型腔的计算公式 (5.7) 式中 型腔侧壁厚度（）；C系数，由L/a值选定，（查塑料模设计及制造表3-9）；P型腔内熔体的压力，一般取2545MPa；a型腔侧壁受熔体压力部分的高度（）；E弹性模量，钢材取2.110MPa；允许变形量