盒盖8-1注塑模具设计常见课程-CAD图纸说明书论文毕业
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目 录第一章 绪论1第二章 制件结构的设计工艺性分析22.1 盒盖的零件图22.2 结构工艺性分析22.3 材料的选择2第三章 注射机的型号选择和校核43.1 塑胶件参数43.2注塑机的选用43.3注塑机的校核53.3.1注射量校核53.3.2 注射压力校核63.3.3锁模力校核63.3.4开模行程与推出机构的校核：63.3.5安装部分相关尺寸的校核：7第四章 模具结构的分析与设计84.1 总体结构84.2 行腔数目及排布84.3分型面的选择及浇注系统的设计94.3.1分型面的设计94.3.2排气系统的设计114.4 成型零部件的工作尺寸计算114.4.1成型零件的结构设计114.4.2 成型零件的工作尺寸计算134.5 浇注系统的设计144.5.1 浇注系统组成144.5.2 主流道的设计144.5.3 分流道的设计154.5.4 浇口的设计154.5.5 冷料穴的设计164.5模架的选择174.6 脱模机构设计174.7 温控调节系统的设计194.7.1温度调节系统设计原则194.7.2冷却水道回路的布置204.7.3 冷却系统的计算20参考文献23附 图24II第一章 绪论模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一种类型，其地位与重要性正日益被人们所认识。随着塑料工业的飞速发展，以及通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，如：家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工业产品中，一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗量和加工及装配工时，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批、连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。随着工业生产的迅速发展，注塑模具设计可以根据人们的具体要求进行产品的尺寸设计，设计一副能够生产所给塑件、结构合理、能保证制品的精度、表面质量的模具产品，最大程度的满足了用户的需求。塑料模具工业在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用。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。第二章 制件结构的设计工艺性分析2.1 盒盖的零件图盒盖零件如图2-1所示：图2-1 盒盖零件图2.2 结构工艺性分析本设计制件为盒盖，如图2-1所示，制件外表面要求美观，因此具有很高的表面粗糙度要求，模具的加工精度要求较高，为生产的产品大量化，采用一模两腔制，凸模采用滑块、斜销等结构，采用潜顶针浇口，能保证产品的美观。2.3 材料的选择POM为结晶型高聚物，常用塑料中POM最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，POM的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮。POM有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。POM的综合性能优于PE料。POM产品质轻、韧性好、耐化学性好。POM的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。 日常生活中，常用的保鲜盒就是由POM材料制成。 成型特性1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. 因此，对于本产品，POM料是用来做盒盖的最佳原料。第三章 注射机的型号选择和校核3.1 塑胶件参数塑件的相关技术参数见零件图纸塑件所采用的塑料名称POM塑件的生产批量大批量塑件的体积和重量见表1-1表3-1 塑件主要参数材料密度（density）体积（volume）质量（mass）1.425g/cm3mm3 g3.2注塑机的选用聚甲醛是流动性、热稳定性都很差的塑料，因此不宜选用注塞式注射机。再根据给定塑料件的大小，初步设计一模多腔的注射模所需的注射量要大于100cm，且模具形状不大，所以适合选用卧式注射机。立式注射成形机和直角式注射成形机的结构为注塞式结构，而卧式注射成形机的结构多为螺杆式，因此，此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进行成形加工。根据技术规格的不同，此类注射机分有多种型号。由POM的成型条件工艺参数和注塑机型号选型号为80XA的注射机，注塑机详细参数如表3.2。表3-2 注塑机参数 型号单位80A80B80C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量POM5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长宽高)m4.31.251.83.3注塑机的校核3.3.1注射量校核 注射机的表称注射量：V机=111cm3塑件体积：Vs =22.08=4.16cm3 ,而浇注系统流道凝料的体积：V凝=0.6Vs=2.5cm3则实际需要的注射量：V实= Vs + V凝=4.16+2.5=6.66cm3 所以，注射量符合3.3.2 注射压力校核 因为POM的注射压力是70150MPa，而HTF 80XB注塑机的注射压力满足要求。3.3.3锁模力校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=2 =113.09 =0.35 =2x113.09+0.35X113.09=265.76注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （）P F式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上根据教科书表5-1，型腔内通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP（）P=265.76x30x1.1x0.001=8.7KN800KN锁模力符合要求，锁模力足够。3.3.4开模行程与推出机构的校核：模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有：式中 -推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =（水口料的长度+2030）本设计中 =310 =40 mm =88+30=118 mm总的开模距离需要H=158mm以上经计算，符合要要求。3.3.5安装部分相关尺寸的校核： 主流道始端的球面半径SR主流道=11mm注射机喷嘴球面半径SR0=10mm,主流道小端直径d=3.5注射机喷嘴直径d0=3定位圈与注射机固定板的关系：注射机所要求的定位圈尺寸为100mm模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：模具总厚度Hm=331mm,注射机允许的最大模具厚度Hmax=360mm,最小厚度Hmin=150mm即 HminHmHmax满足要求。第四章 模具结构的分析与设计4.1 总体结构由于制品深度不大，采用单分型面两板式结构，用四根导柱导套组成导向部件来确保动模与定模合模时能正确对中；成型部件由凹模和凸模组成，合模后便组成了模具的行腔，凹模和凸模固定板用螺钉从背部固定，以便于拆装更换，提高整个模具的寿命。总体结构如图-所示。图4-1 模具结构图4.2 行腔数目及排布（1）因为此塑件体积不大、塑件精度和互换性要求高，又考虑到经济效益，因此采取一模两腔制。（2）模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、I行排列、直线排列、及复合式排列等。型腔的排列要基于塑件的形状和大小来确定，型腔的布置和浇口的开设要力求对称，而且是用一模两腔的设计，这样可以防止模具承受偏载而产生溢料现象，型腔排列宜紧凑，减轻模具重量，基于以上条件在这里选择I行排列如图4-2所示。图4-2 行腔排布I型4.3分型面的选择及浇注系统的设计4.3.1分型面的设计模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触面称为分型面。分型的设计将影响到塑件的质量，模具的整体结构。（1）分型面的形式 ：注射模有一个分型面，也有多个分型面，分型面的形状应尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。分型面的位置主要有如图4-3所示，分型面的形状如图4-4所示。图4-3 分型面的位置图4-4 分型面的形状（2）分型面的选择原则 分型面应选择在塑件的最大轮廓处，这样能使塑件顺利脱模。 一般模具的脱模机构设置在动模一侧，模具开模后塑件在应该停留在动模一侧，以便塑件脱出。如图4-5所示：图4-5 塑件在动模一侧 分型面的选择要保证塑件的精度要求塑件光滑的一面不应该设计成分型面，以避免影响外观。 分型面的选择还应该考虑到模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械式分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面应将抽芯或分型距离长的方向置于开合模的方向将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。 分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融料的流动末端，以利与模具型腔内气体的排出。 考虑到上述条件和塑件复杂的外观，将分型面设置在不同的面上，以保证脱模，在UG中采用“拉伸直线、缝合等”。如图4-6所示：图4-6 分型面4.3.2排气系统的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。由于塑件的体积不大，且属于薄壁件，型腔不深，分型面较长，顶杆和小型芯有较多，故不需另外增设排气槽，利用分型面、顶杆以及小型芯等的配合间隙排气即可，其间隙约为0.03mm，试模后若排气不顺则可另外增设排气槽。4.4 成型零部件的工作尺寸计算成型零件具备以下性能：（1）具有足够的强度和刚度；（2）具有足够的强度和耐磨性能；（3）具有良好的抛光性能和耐腐浊性能；（4）零件的加工性能好,可淬性好,热处理变形小；（5）成型零件要有足够的位置精度和尺寸精度。4.4.1成型零件的结构设计（1）凹模的设计 凹模也成为型腔是成型塑件表面的形状的模具零件,可分为以下几种:体式体嵌式嵌式臂组合式块式。这里由于塑件形状简单故采用嵌式。图4-7凹模（1） 型芯的设计 型芯是成型塑件内表面的模具零件,可分为以下几种:体式体嵌入式合式在这里也采用嵌式。图4-8凸模4.4.2 成型零件的工作尺寸计算成形零部件在注射成形过程中直接与塑料熔体接触，需要承受温度、压力及塑料熔体的冲击和摩擦，长期工作之后，容易发生磨损、变形和断裂，因此成形零部件必须采用优质钢材738制作。成形零部件工作尺寸的确定必须考虑塑料的成形收缩、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨损等各方面因素。而且，由塑料零件图给出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；有型芯成形的部位，其最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值。参见塑料成型工艺及模具简明手册的规定，型腔的最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值。由塑料成型工艺及模具简明手册中给出的公式进行计算。该塑件的成型尺寸计算均按平均值法技术。查有关手册得POM的收缩率为S=1.8%。型腔工作尺寸：lm =(1+1.8%)24-0.750.2 =24.282-7型芯工作尺寸： Lm =(1+s)20.4+0.75 =20.9型芯高度hm=(1+s)15+x =19.205型腔高度Hm=(1+s)15-x =14.984z模具成型零件的制造误差，取1/3Lm 型腔在常温下的实际尺寸lm 型芯在常温下的实际尺寸LS 塑件外型径向最大尺寸ls 塑件外型径向最小尺寸X 修正系数，径向尺寸取0.5-0.75：高度取1/2-2/3 塑件公差通常，制件中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差部位不需要进行收缩率的计算。4.5 浇注系统的设计 因本设计的中的塑件的特殊性，我们把它其中的设计为最为常见的普通侧浇口的系统设计。其中我们使用一个合理的浇注设计可以解决这个塑件的优质品的保证。4.5.1 浇注系统组成主要包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5浇口 6型腔 7冷料穴 4.5.2 主流道的设计在流道设计中主要是浇注的系统中需要从注射机的喷中模具的相关接触很多开始，这样可以流道把塑件绒料流进腔内。（1）、主流道的尺寸设计中选用的注射机为80A，其喷嘴直径为3，喷嘴球面半径为10，根据图（6），主流道各具体尺寸如下： 图4-9 浇注系统与定位环、浇口套（2）、主流道衬套的形式选择类型的套管如图所示,这样可以防止塑料熔体反应下的班轮退出模式。将浇口衬套和场景设置设计分为两部分,然后与固定模板,衬套与固定模板一起使用吗。图4-10 主流道衬套及其固定形式（3）、主流道衬套的固定 主流道衬套的固定，采用2个M5X20的螺丝直接锁附固定。4.5.3 分流道的设计在设计并联，我们一般是指流道末端的设计将是一个大门，使溶液可塑性解容易进入的通道，我们将把并联应用满足了很好，所以当压力转移将最初的理想充填作用很好，那么，我们将使用在侧浇口的设计，如图所示。主流道和侧浇口的位置4.5.4 浇口的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，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。1) 类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在底部36的圆周上设置浇口比较合适。类型选用常用的侧浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。2) 浇口结构尺寸的经验计算矩形侧浇口的大小由其厚度，宽度和长度决定（参考文献1式6-5，6-6）h = ntb = 式中 h 侧浇口厚度（mm） b 侧浇口宽度（mm） t 塑件壁厚（mm） n 与塑料品种有关的系数，查文献1表6-4得 n = 0.7 A 塑件外表面积（mm2）代入数据得 h = 0.72.5 = 1.75mm。 宗合考虑后取浇口大小h*b=1.0*3.0mm4.5.5 冷料穴的设计 这是用来给浇注完成后的模具进行冷却的装置。冷却孔应为标准尺寸以便于加工和装配。冷却系统的标准规范主要是根据他的尺寸，形态，还有空间的形态结构而决定出以下参数：尺寸、位置和冷却通道孔径长度，设计孔隙类型、孔隙结构和连接，和冷却液的传热性能的流量。（1）冷却管路的位置和大小塑料的外部薄厚尺寸应该是均匀分布的。冷却通道优选设置在凸模和凹模内，模外冷却通道不易精确冷却模具。 冷水的通道关口是塑料模具表面的模孔，模心之间的距离应该保持在12倍之间，冷却空的距离一般在35倍之间。在此取5mm。 如上图所示。图4-11 冷料穴以及勾料针4.5模架的选择1.模架的选择我们需要针对模具的具体参数来确定模具是多个分型面的模具，其中主要还是需要遵守GB标准来完后来选择一个合理的C型模具框架，结构如下：CI型模具定模采用两块模板，使用模板的动态模型，在选择模具各零件时候。这个是一个很重要的过程它完全可以影响一个模具的质量与品质斜导柱或定模侧抽芯注射模。 我们通过实际的计算可以知晓本模具是一模中两个腔都的模具 ，主要型腔的距离都可以控制到25-35mm一定的范围内我们把一些型腔给它按照一个规定的排列顺序可以成为长180mm.宽度110mm，本模具的模架长度设置L=180+螺丝的直径+型腔厚度+复位杆的粗细350mm本模具的模架宽W=110+型腔厚度250mm 型芯、型腔的厚度是塑件总高度的加304-40mm，B板的厚度取90m，最后满足强度要求，A板为100mm，C板为80mm本设计中我们把需要采集的数据都要完整的满足顶的要求数值综上所述所选择的模架的型号为：LKM CI-2535-A80-B90-C804.6 脱模机构设计1) 脱模机构的设计原则塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:(1) 尽量设置在动模的一侧;(2) 保证塑件不因推出而变形损坏;(3) 机构简单，动作可靠;(4) 良好的塑件外观;(5) 合模时的准确复位。2) 塑件的脱模机构由于本塑件的形状所确定，采用推板推出机构。推板推出机构在塑件表面不留推出痕迹，同时受力均匀，推出平稳，且推出力大，结构简单。3) 复位机构推出及复位时，导柱能够起导向作用，可以保证准确复位，无需另设复位杆。为保证推出板不掉下，故应将导柱长度设置较长。4) 脱模力的校核应用简单估算法对该套模具的脱模力进行计算。脱模力由两部分组成，由参考文献2的式（9.6-1），即式中 塑件对型芯包紧的脱模力（N）； 使封闭壳体脱模须克服的真空吸力（N），为型芯的截面面积。因为，所以该塑料属厚壁制件，塑件对型芯包紧的脱模阻力计算公式（见参考文献2的式（9.6-3）式中 型芯的平均半径； 塑件的拉伸弹性模量（MPa），取2.2Gpa，见参考文献2的表9.6-1； 塑件的平均收缩率，为1.0%3.0%，取2.0%，见参考文献2 表9.6-1； 型芯脱模方向的高度，分别为3mm，4.5mm，17mm； 脱模斜度修正系数，其计算公式为 塑件与钢材表面的静摩擦因数，为0.290.33，取0.30，见参考 文献2的表9.6-1； 塑件的泊松比，取0.44，见参考文献2的表9.6-1； 壁厚塑件的计算系数，其计算式为代入数据，计算出其值分别为4.15，5.54，7.28代入数据计算得，所需脱模力因该脱模力较小，注射机的顶出力可以满足要求。图4-10推杆布局4.7 温控调节系统的设计4.7.1温度调节系统设计原则注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有很重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。因此，在此次设计中，对听筒的上下壳进行温度调节系统的设计是必要的。在设计时综合考虑以下选用原则： 冷却水道尽量多、截面尺寸应尽量大； 却水道至型腔表面距离应尽量相等； 中处加强冷却； 却水道出入口温差尽量小； 却水道应沿着塑料收缩的方向设置。此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理，一般水道直径为6mm或8左右；冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。4.7.2冷却水道回路的布置分析此模具，因为凹模采用的是整体嵌入式的，且凹模较窄长，型腔较浅，而且塑件体积也较小，故对冷却系统要求不是很高。综上所述，冷却水道设置成单层的即可，布置如图4-11所示。根据凹模壁厚，设计水道孔径为8。对于嵌入式凹模，需要注意凹模与模板间的冷却水道泄漏和管道加工精度。故此设计中采用延伸接头，穿过模具直接连在嵌入凹模上。4.7.3 冷却系统的计算塑件固化每小时释放的热量由参考文献1表10-4查得POM的单位热流量为式中 W 单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料质量(kg/min)，取W=50kg/h 冷却水的体积流量，由参考文献1式10-12得 =式中 冷却介质的体积流量，m3/min； W 单位时间内注入模具中的塑料质量，取50kg/h 单位重量的塑件在凝固时所放出的热量.kJ/kg； 冷却介质的密度，kg/m3； 冷却介质的比热熔， 冷却介质的出口温度，取27； 冷却介质的进口温度，取20(1) 冷却水管直径，由参考文献2表7-27查得为使冷却水处于湍流状态，取d = 8mm(2) 冷却水在管道内的流速V，公式参考文献1式10-16得式中 冷却介质的流速.m/s 冷却介质的体积流量，m3/s 冷却水管的直径，mm(3) 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热
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