塑料端盖注射模课程设计讲解

1、目录一、塑件成型工艺性分析 2二、拟定模具的结构形式和初选注射机 3三、浇注系统的设计 5四、成型零件的结构设计及计算 10五、模架的确定 11六、排气槽的设计 12七、脱模推出机构的设计 12八、冷却系统的设计 14九、导向与定位结构的设计 16十、模具的装配 16结 论 19参考文献 20错误！未找到引用源、塑件成型工艺性分析心-0：10OO+16 砒一M 口 -).20TO-+I口 R1.1塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件壁厚为3mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件 材料为热塑性塑料，流动性好，适合注射成型。（2）精度等级 每个尺寸公差不一样，按实际公差进行计算。（3）脱模斜

2、度 HIPS成型性能良好，成型收缩率较小，参考文献1表2-10选择塑件 上型芯和凹模统一脱模斜度为1 1.2 HIPS工程塑料性能分析HIPS为乳白色不透明颗粒。密度为 1.05g/cm3,熔融温度150C 180C,热分解温度 300C。溶于芳香烃，氯化烃，酮类和酯类。能耐许多矿物油，有机酸，盐，碱，低级 醇及其水溶液，不耐沸水。HIPS是最便宜的工程塑料之一。其性能见表 1 1。1】表1-1密度（g/cm 31.041.06比体积（cm 3/g）0.911.02熔点C）131165热变形温度（45N /cm）6492.5弯曲强度（MPa）70拉伸强度（MPa）38拉伸弹性模量（GPa）1.

3、43.1弯曲弹性模量（GPa）1.4抗拉屈服强度（MPa）1448缺口冲击强度（kJ/）1.123.6硬度（HB）M2080体积电阻率（q ?cm10HIPS的注射成型过程及工艺参数1）注射成型过程（1） 成型前的准备。对HIPS的色泽、粒度和均匀度进行检验，HIPS成型前需进行干 燥，处理温度60C 80C,干燥时间2h。（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注 系统进入模具的型腔进行成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。（3） 塑件的后处理（退火）。退火处理的方法为红外线灯、烘箱，处理温度为70C，处理时间2h 4h。2)注射工艺参数(

4、1) 注射机:螺杆式，螺杆转速为48r/min。(2) 料筒温度 t/:前段 170 190C ；中段 170 190C ；后段 140 160C(3) 模具温度t/: 3265C(4) 注射压力 p/M Pa： 60 100M Pa.。(5) 成型时间：25s (注射时间1.6s,冷却时间17.4s,辅助时间6s)。、拟定模具的结构形式和初选注射机2.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底 平面上，其位置如图21所示。2.2型腔数量和排位方式的确定型腔数量的确定。 由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，为中等批量生产，可 采用一模多腔的

5、结构形式。考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和其 他成本费等因素，初步定为一模两腔的结构。型腔排列形式的确定。多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计是一模两腔，故采用直线对称排列，如图22所示70图22模具结构形式的确定。 本模具为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出 机构拟采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要 单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板。由上综述 分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。2.3注射机型号的确定注射量的计算通过pro/e建模分析计算得塑件

6、体积：V塑=26.618cm3塑件质量：M 塑=26.618x1.05=28g浇注系统凝料体积的初步计算浇注系统的凝料在设计之前是不能准确确定的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 0.2 1倍来估算。由于本次采用流道简单并且较 短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔的塑料熔体总体积为V 总=V 塑（1+0.3）x2=1.3x2x26.618=69.20cm3（3）选择注射机根据第二步计算得出V 总=69.20cm3 结合式（418）有 V 公=V 总/0.8=86.5cm3根据以上计算初步选定注射机为公称注射量100cm3注射型号为SZ-100/60卧式注射机，

7、其主要技术参数见表2-3如下：表2-3理论注射容量（cm3）100最大模具厚度（mm）300螺杆直径/mm30最小模具厚度（mm）170注射压力（MPa）150喷嘴球半径（mm）15锁模力（KN）600喷嘴口直径（mm）3拉杆内间距（mm）320x320模具定位孔直径（mm）60移模行程（mm）320注射速率（g.s）105注射机相关参数的校核注射压力校核。查表4 1知，HIPS所需注射压力为80 100MPa,这里取P=100MPa, 该注射机公称注射压力 P公=150MPa,注射安全系数k仁1.251.4取k1=1.3，则有K1P=1.3x100=1302 mm2=4287 mm2 浇注系

8、统在分型面上的投影面积 A浇，即流道凝料在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照多型腔模统计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，由于本次流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当 取小一些，这里取 A浇=0.2A塑。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总，A 总=门（A 塑 +A 浇）=2X1.2A 塑=2X1.2 4287mm2=10289mm2 模具型腔内的胀型力F胀，F 胀=A 总 P 模=10289 35N =360.115 kN式中，P模是型腔的平均压力值。P模是模具型腔内的压力，通常 取注射压力的20%40%，大致范围为2652MPa。

9、对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值， HIPS属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35MPa，查教材表4-45可得该注射机的锁模力F锁=600kN，锁模力安全系数为K2=1.11.2，这里去K2=1.2，贝K2F 胀=1.2F 胀=1.2 X360.12KN=432.144KN 主 ( R注 + r2主+R 主 r 主)=3.14 / 3 50 (3.521.7523.5 .75) mm=1121.9mm3= 1.12cm3(3) 主流道当量半径Rn= (1.75+3.5) / 2 = 2.625mm(4) 主流道浇口套的形式主流道衬套为标准间可选购。主流道小端入口处与注射机喷

10、嘴反复接触，易磨损。 对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整 体，但考虑上述的因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优 质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢( T8A或者T10A )，热处理淬 火表面硬度为5055HRC,如图3 1:3.2分流道的设计(1)分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时 还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。2)分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度 L分取35mm

11、。(3)分流道的当量直径因为该塑件的质量m塑=pV塑=28.0g54，可得x2.25则梯形的上底约为 2.25+2X3.5tan8o=3.25mm,如图32:(6) 凝料体积 分流道长度L分=352=70mm 分流道截面积 A 分=(2.25+3.25) /2 317.055 103 3.14 （35/2） 3=3.34 X03s 1该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5 1025 103S - 1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。（ 8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低， 一边取Ra1.252.5训卩可，此处去Ra1.6叫 另外，其脱模斜度一

12、般在5o10o之间，这里去脱模斜度为8（。3.3浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为 便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间， 因此采用侧浇口。 其截面形状简单， 易于加工， 便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。（ 1）侧浇口尺寸的确定1） 计算侧浇口的深度。根据教材表 4-10,可得侧浇口的深度h计算公式为h=nt=0.6 3mm=1.8mm式中，t为塑件壁厚，t=3mm； n为塑料成型系数，对于 HIPS，其系数n=0.6;在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，一边在今后试模时发现问题进行修复 处理，并根据教材表4-9中推荐的HI

13、PS侧浇口的厚度为0.81.1mm,故此处浇口深度h 取 1.0mm。2）计算侧浇口的宽度。根据教材表 4-10，可得侧浇口的宽度B的计算公式：B=n AA? / 30=0.6 8729.985A?- 30 = 2.182cm式中，n是塑料成型系数，n=0.7; A是凹模的内表面面积（约为塑件的外表面面积）。3） 计算侧浇口的长度。根据教材表4-10，可得次交口的长度 L 浇一边选用0.72.5mm，这里去 L 浇=0.7mm。（2）侧浇口剪切速率的校核1） 计算浇口的当量半径。由面积相等可得n R=Bh,由此矩形浇口的当量半径 R 浇=（Bh/ n A?。2）校核浇口的剪切速率 确定注射时间

14、：查教材表 4-8,可取t=1.6s。 计算浇口的体积流量：q浇=V塑/ t=26.618/ 1.6 =16.64cm3s 计算浇口的剪切速率：丫浇=3.3q 浇 / （ n F浇）=3.3q 浇/ nX （Bh/ n ）八3/2=3.3 X.664 X0A4314 （2X.0 -3.14） T2=3.44 为0八4 s- 1该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5X103到5X10A4之间，所以,浇口的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积以及主流道的当量半径, 这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。（ 1）计算主流道的

15、体积流量q 主=（V 主 +V 分+nV 塑）/ t =（1.12+0.67+2 26.618）/1.6=34.39cm3s（ 2）计算主流道的剪切速率丫主=3.3q 主/ （ n F主） =3.3 X34.4 1033.14 -.6253=1.999 103s 1主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5X10Z5X103S- 1之间，所以,主流道的剪切速率校核合格。3.5 冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，起作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷 料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑件表面要 求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用

16、与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利 用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。四、成型零件的结构设计及计算4.1成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将分为整体式、整体 嵌入式、组合式、镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模, 如下图4 1:冲（2）凸模的结构设计（型芯）凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通 过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯有两个；一个是成型零件的内表面的大型芯， 如下图42,因塑件的包紧力较大，所以设在动模部分；丄另一个是成型零件的中心轴孔内表面的小型芯，如

17、下图43所示，设计时将其放在定模部分，同时有利于分散脱模力和简化模具结构。五、模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为 105mm 251m m,又考虑吧凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，参考指导书表 7-1, 可 确定选用200x300直浇口 B型模架。【2】5.1各模板尺寸的确定 A版尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为30mm，凹模嵌件深度为25mm，又在模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故此A版厚度取50mm。 B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准板厚取 35mm。 C板（垫板）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（51

18、0）mm=75 80mm，根据指导书表7-4初步选定C为80mm。经过上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架B2030-50x35x80GB/T12555-20065.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 模具平面尺寸200mm 300mm 320mnX 320mm （拉杆间距），校核合格。 模具高度尺寸 265mm, 170mm265mm300mm （模具的最大厚度和最小厚 度）,校核合格。 模具的开模行程 S=H1+H2+ （510） mm= （40+40） mm=7580mm 10,所以，此处视为薄壁圆筒塑件，因此:F1=2nt ESLcosW( Jtan W)/(卩)

19、K2+0.1A=2X3.14 32.0 X03K).0065 27.17 Eos1O1+0.5si nlocoslO+ 0.1 37.524903.282 N式中，F是脱模力；E是塑料的弹性模量；S是塑料成型的平均收缩率（%）; t是 塑件的壁厚；L是被包型芯的长度；卩是塑件的泊松比；W是脱模斜度；f是塑料与刚才 之间的摩擦因素； r 是型芯平均半径； A 是塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积， 当塑件底部有通孔时，A视为零；K1是由入和屮决定的无因次数，K仁2入2/cos2W +2入coSf 其中入的值与塑件的横截面形状和尺寸有关（K1下面将会出现）；K2是由f和屮决定 的无因次数，K2

20、=1+fsin W cosW（ 2）成型塑件内部圆筒型芯的脱模力计算因为入=r/t = 5/3 = 1.67 mm2=1099 mm2A2=n /4 (D12- d22)= n /4 3 (H22?mm 2=122.5 mm 2 A=A1+A2=1221.5mm 2(2)推出应力(T =F/A=9028.6/1221.5=.39 MPa 1.76)八0.8 0.008八0.2=29308.9kj/(m2h -C)(7) 计算冷却水通道的导热总面积 AA=WQs/ (hA =8.32 820讦29308.9 840-(23+25)/2=0.0035 m2(8) 计算模具所需冷却水管的总长度 LL

21、=A/( n d)=0.0035 - 3.14 - 0.03098=m1m(9) 冷却水路的根数 X设每根水路的长度I =120mm则冷却水路的根数为:X=L/ i =139/120 1慨由上述计算可以看出，一条冷却水道对于模具来说显然不适合，因此应根据具体情 况加以修改。为了提高生产效率，凹模和型芯都应得到充分的冷却。8.3 凹模嵌件和型芯冷却水道的设置型芯的冷却系统的计算与凹模冷却系统的计算方法基本上是一样的。设计时，在 大型芯的下部采用简单冷却流道式来设计，小型芯采用隔片式冷却水道。凹模嵌件拟采 用两条冷却水道进行冷却。冷却系统还要遵循： 【4】1. 浇口处加强冷却。2. 冷却水孔到型腔

22、表面的距离相等。3. 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。4冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。5. 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面6. 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。冷却水到布置如图8 1：图8 11-定模板水道，2-凹模嵌件水道，3、6、7、8、10-0型密封圈，4-小型芯水道隔片，5-小型芯水道，9-凹模嵌件圆周水道，11-动模大型芯圆周水道九、导向与定位结构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用 分为膜外定位和模内定位。膜外定位是通

23、过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确 定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的 精确定位。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不高，因此可采用模架本 身所带的定位结构。【11十、模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各 部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固 定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相 关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才 能使模具的整体要求

24、得到保证。 【4】塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔， 型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶 块加工好，然后装入定模和动模内， 将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚， 动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其 它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后， 必须与分模面有一定的间隙， 其间隙为 0.050.15 毫米， 因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上 浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防

25、止飞边，可以接近 塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽， 由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞 边。模具的装配顺序1. 确定装配基准；2. 装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；3. 调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装 密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边；4. 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；5. 组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；6. 组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉， 装配定位销。装配液压系统时允

26、许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；7. 试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。1）模具预热 模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内进行加 热，这种方法加热快，但损耗量大。2）筒和喷嘴的加热 根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。3）工艺参数的选择和调整 根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力， 时间，温度这样的先后顺序变动。4）注塑在料筒中的塑料和模具达到预热温度时， 就可以进行试注塑， 观察注塑塑件的质量缺陷， 分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。8. 模具的维护模具优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零 件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是 由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在 装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得 超过1000C。结论历经三周的课程设计即将结束，