塑料瓶盖注射模设计-毕业设计说明书

1、塑料瓶盖注射模设计1塑件分析1.1 塑件的工艺分析该塑料制件外形如下图1-1所示（下图1-1是根据实物和产品图用Pro/e进行三维建模和渲染所得），从图中可以看出该制品形为圆形。该制件结构简单;关键是该制件内有螺纹，在一定程度上增加了设计的难度，但总体来看还是很简单的一个塑料制件。因塑件属于水杯一部分，有一定的配合尺寸精度要求；其外形尺寸如图1-2，。整个塑件下部厚度为2.00mm,瓶盖顶部厚度为3.00mm.装订线图1-1 制件外观图图1-2 制件尺寸图第 1 页 共 37 页塑件设计应本着在保证使用性能，物理性能，力学性能和耐摩擦性能，同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时

2、，还要考虑其模具的总体结构，使模具型腔易于制造，模具脱模和推出机构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型以后尽量不再进行机械加工。 该制品结构较简单，内部的螺纹是用来配合的应该有较高的精度。且中间的螺纹脱模不容易，这两点应该是设计的难点，和重点。1.2 塑件材料的分析PP通称聚丙烯，因其抗折断性能好，也称“百折胶。PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热变形温度高、密度小、结晶度高等特点。改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。(1)塑料的处理纯PP是

3、半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。在有些机上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15，否则会引起强度下降和分解变色。 PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。(2)注塑机选用对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800tm2来确定，注射量20-85即可。(3)模具及浇口设计模具温度50-90，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5以上，流道直径47mm，针形浇口长度11.5mm，直径可小至0.7

4、mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐步增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038m，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60)。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡(厚壁制品只能用共聚PP)。(4)熔胶温度第 2 页 共 37 页PP的熔点为160-175，分解温度为350，但在注射加工时温度设定不能超过275。熔融段温度最好在240。(5)注射速度为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用(会出现气泡、 气纹)

5、。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。(6)熔胶背压可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。(7)注射及保压采用较高注射压力(1500-1800bar)和保压压力(约为注射压力的80)。大概在全行程的95时转保压，用较长的保压时间。(8)制品的后处理为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。1.3塑件的尺寸和精度分析1.3.1 塑件的尺寸塑件的总体尺寸主要取决于塑料品种的流动性。在一定的设备和工艺条件下，流动性较好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件较小。本课题的塑件及所用材料为PP（聚丙稀），它有很好的机械特性，流动性；其光泽

6、性好，外观漂亮，由于收缩率较小，制件细小部位的清晰度好，达到设计的要求。1.3.2塑件的尺寸精度一般来讲，为了降低模具的加工难度和模具制造成本。在满足塑件使用要求大前提下应尽量把塑件尺寸精度设计低一些。另外，塑件尺寸精度还与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的不同，又将塑料的公差等级分为高精度、一般精度、低精度三种。依据所选材料查塑料成型加工与模具表33取其一般精度为6级。1.4 塑料制品结构分析由图1可知，塑件较小且对称，塑件的最大厚度为3mm，在材料所允许的范围之内。由于塑件的尺寸分布均匀，无过薄处，无需加强筋。塑件的尺寸小，为了便于脱第 3 页 共 37 页模，塑件表面沿脱模方向应具有合理

7、的脱模斜度。脱模斜度的大小，与塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状有关。2、注塑机的选择与校核2.1 型腔数目计算2.1.1 制件特征以及质量与体积的计算制件的结构如上面的图1-1,1-2由三维软件可得其质量与体积.=0.90g/ cm3,v=16.2cm3,m=14.58g2.1.2 确定型腔数及其排列根据式5-2(P112)，n0.8mg-mj/mnmg注射机最大注射量，gmj浇注系统凝料量，gmn单个塑件的质量，g及n（0.8125-20）/14.58=5.487，取4个。型腔的布置如下图图 2-1 型腔的布置2.2 选择注塑机注射机的选择主要是根据制件的质量，体积和模具的整

8、体结构设计来确定的。主要依据是每次的注射量要大与额定注射量的20%小于额定注射量的80%，模具的整体结构要第 4 页 共 37 页小于注射机的有效尺寸以便模具能放到注射机上，最重要的是锁模力要大与制件在分型面上的涨模力。结合本次的设计，由计算的每次的注射量大约在65g左右，模具的整体尺寸在250mm左右， 则根据热塑性塑料注射机型号和主要技术规格，选用XS-ZY-125型注射机，这种型号的注射机是卧式的螺杆式注射机。注射参数如下：型号XS-ZY-125模板行程300mm 注射容量 125g 喷嘴球半径 12mm 注射压力 119MPa 推出孔径 22mm 锁模力 900kN 推出孔距 230m

9、m 最大注射面积 320cm2 定位孔直径 +0.0541000 模具最大厚度 300mm 模具最小厚度 200mm这种注射机的脱模机构是机动的自动脱模。2.2.1 螺杆的作用螺杆的作用：输送、压实、塑化和施压 螺杆转速的选择：螺杆的最高转速:n=v/dV-允许的最大线速度d-螺杆直径2.2.2 锁模力校核已知注射机的最大锁模力为900kN，而胀模力为制件外形面积与截面面积之差乘以型腔压力，即F=pS其中p=20Mpa；s=134.36mm3，把这些代入F=pS得F=ps=134.3620Mpa=2.6872KN其小于注射机的额定锁模力900KN，满足设计的要求。2.2.3型腔压力计算根据式p

10、=kp0取压力损耗系数k=0.4,并设注射机使用的注射压力p0=119Mpa，则型腔压力p=kp0=0.4119=47.6Mpa。3 模具结构设计3.1分型面的确定第 5 页 共 37 页山东科技大学毕业设计3.1.1分型面的分类按分型面的位置来分，分型面有垂直于注射机开模运动方向，平行于开模运动方向和倾斜于开模方向的。按分型面的形状可分为：平面分型面、曲面分型面和阶梯形分型面。3.1.2 分型面的选择分型面选择的原则：（1） 分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动模，制件在动模上时有利于脱模。（2） 分型面应尽可能选择在不影响制件外部质量的部位，并使其产

11、生的溢料边易于消除或修整，尤其是表面质量要求高的制件，对于本次的瓶盖要求不高。（3） 分型面的选择应有利于保证塑料制件的尺寸精度。（4） 选择分型面时要考虑行腔内气体的排出。（5） 分型面选择应便于模具零件的加工，尤其是成型零部件的加工。（6） 分型面选择应考虑注射机的技术规格。根据瓶盖的实际情况，结构简单，选择单分型面。分型面在制件底面上。如下图图3-1 分型面的示意图3.2流道和浇口的设计3.2.1.浇注系统的组成浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。它的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。其遵循的设计原则如下（1）注射行程要短。（2）排气要好。（3）

12、要防止型芯变形和嵌件位移。（4）防止塑件翘曲变形。3.2.2主流道设计第 6 页 共 37 页（1）主流道通常设计成圆锥形。锥角在24度，内壁粗糙度为Ra=0.63m。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，与主流道对接处紧密对接，主流道连接处应制成半球形凹坑，主流道的小端直径大于注射机的喷嘴直径1-2mm，半球型凹坑的半径应大与注射机喷嘴的球型半径2m左右。（3）为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm.(4) 在保证塑料良好成型的前提下，主流道应尽量短，否则将增多流道凝料。（5）由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于用优

13、质钢材加工和热处理。（6）根据制件的实际情况，结合所选注塑机的型号，主流道的小端直径选4.7mm，锥角选2，经过计算，可知大端直径为8mm。主流道如下图2所示图3-2 主流道3.2.3分流道的设计分流道的长度是45mm，由以上的计算可的制件的质量是14.56g小于200g属于小制件，其壁厚在2-3mm，则分流道的公称尺寸可有经验公式D m制件的质量 gL分流道的长度 mm 计算 其中 D分流道的公称直径 mm由型腔的布置得到分流道的长度是L=45mm；第 7 页 共 37 页D=5.246mm由表6-1常用塑料的分流道直径得聚丙烯的分流道直径在4.8到9.5之间，由此取分流道的当量公称直径D=

14、6此外由于制件的体积V=16.2cm3,质量m=14.56g，查表6-2（P127）。注射机公称注射量Vg与注射时间t的关系，可知，注射时间约为1.6s，根据式6-3，qv=V/t,qv -熔体的体积流量，cm3/s；t注射时间，s；V-制件体积，cm3,通常可取V=(0.50.8)Vg,Vg为注射机公称注射量，cm3,无论用那种方法都能方便的得到分流道的公称直径。结合制件的实际情况，分流道的形状及尺寸如下图3所示图3-3 分流道的形状及尺寸3.2.4浇口的设计及数目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、尺寸和

15、进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、分解和翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。浇口设计时总的要求是使熔料以较快的速度进入并充满模腔，同时在充满模腔后能适时冷却封闭，所以浇口截面要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。浇口的设计主要还还是遵循以下设计原则：（1）.浇口尺寸及位置选择应绝对避免熔体破裂而产生喷射和蠕动（蛇形流）；（2）.浇口位置的选择及尺寸形状的设计应有利于熔体的流动、型腔的排气和补料；第 8 页 共 37 页（3

16、）.浇口位置应使容体的流程最短，容体料流变向最少，并要防止型芯的变形；（4）.浇口位置及数量的选定要有利于减少熔接痕和增加熔接强度；（5）.浇口位置应考虑定位作用对塑件性能的影响；（6）.浇口的位置应尽量开设在不影响塑件外观质量的的位置；（7） 流动比校。结合瓶盖的实际情况，浇口的位置应选在塑件的侧壁处。这样既有利于流动、排气和补料，流程也是较短的，不影响塑件外观，同时可以有效的减少熔接痕。选择点浇口，为确保制品质量，并结合其结构特征，决定使用1个浇口进料。浇口的设计如下图4所示图3-4 浇口的位置几尺寸3.2.5冷料穴的设计查模具结构设计，采用带Z头拉料杆的冷料穴，在开模时靠伸到冷料穴Z形头

17、起拉料作用，使主流道凝料脱出主流道衬套并滞留在动模一侧，然后通过推出机构强制推出凝料，这是一种很普遍的设计方法。冷料穴的作用是储存两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设计在主流道的末端，底部常作成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。根据该制件的特征和模具确定该设计选用带拉料杆的Z形冷料穴。冷料穴的设计如图5：第 9 页 共 37 页图3-5 冷料穴3.3模架的选择和校核3.3.1模架的选择由于制件选用单分型面，在模架选用时,选用A4模架，通过计算可知，在一模四腔的情况下，模具的动模板和定模

18、版的长度应大于两个制件的长度之和再加上分流道的长度，所以选用355 355型号的标准模架。根据实际情况，底板厚度为32mm，侧壁厚度为40mm,而制件的高度为30mm，所以选择A=40mm,B=32mm,C=80mm。上下模座的厚度均为32mm，则模架高度为298mm。图3-6 模具结构图第 10 页 共 37 页此次设计过程的模架是参照龙记标准模架确定的模架。查实用模具技术手册一书表20-7，选择各模板的结构、尺寸及材料如下：1定模板35535540 GB/T 4169-1984 材料:45钢（GB/T 699-1988），调质处理，硬度200HRC以上2推板35535532 GB/T 41

19、69-1984 材料:45钢（GB/T 699-1988），调质处理，硬度200HRC以上3动模板 35535532 GB/T 4169-1984 材料:45钢（GB/T 699-1988），调质处理，硬度200HRC以上4动模垫板 35535550 GB/T 4169-1984 材料:45钢（GB/T 699-1988），调质处理，硬度200HRC以上5垫块 6335580 GB/T 4169-1984 材料:45钢（GB/T 699-1988），调质处理，硬度200HRC以上（3）导柱 查实用模具技术手册一书表20-9，选择带头导柱的结构、尺寸及材料如下：导柱 32100 GB/T 416

20、9.4-1984材料:T8A （GB/T 4170-1984），淬火处理，硬度55HRC以上（4）导套查实用模具技术手册一书表20-12，选择带头型导套的结构、尺寸及材料如下：导套 3232（）GB/T 4169.4-1984材料:T8A（GB/T 1298-1986），淬火处理，硬度55HRC以上（5）推杆查实用模具技术手册一书表20-7，选择推杆的结构、尺寸及材料如下：推杆 12.5125 GB/T4169-1984材料:T10A（GB/T 1298-86），淬火处理，硬度55HRC以上（7）拉料杆查实用模具技术手册一书表20-36，选择拉料杆的结构、尺寸及材料如下：第 11 页 共 37

21、 页拉料杆 8158材料:T8A（GB/T 1298-1986），淬火处理，硬度（5055）HRC（8）内六角螺钉内六角螺钉为标准件，可直接从市场上购得。查机械设计课程设计一书表11-15，选用以下几种内六角螺钉：螺钉 GB70-80- 12M16螺钉 GB70-80- 6M10材料：Q235钢3.3.2开模行程的校核由于开模时的高度L=A+B+C+32+32+50+32=298mm，小于注塑机的模板行程300mm。所以选择合理。3.4模板尺寸计算3.4.1 型腔与型芯的径向尺寸计算本着在保证塑件质量要求的前提下，便于加工，装配，使用，维修等原则下。由于塑件为中小型零件，外形较简单。本设计将采

22、用整体式，其结构简单，牢固，不易变形，塑件无拼缝痕迹。（1）、成型零部件工作尺寸计算工作尺寸指成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。 包括： 型芯型腔的径向尺寸 型芯的高度尺寸 型腔的深度尺寸 中心距尺寸影响塑件尺寸的因素：成型零件本身制造公差使用过程中的磨损收缩率的波动3.4.2型芯型腔尺寸计算计算方法有平均值法和公差带法，其中平均值法是按照塑料收缩率，成型零件制造公差和磨损量均为平均值时，制品获得的平均尺寸来计算的。本设计将采用平均值法，第 12 页 共 37 页在设计中，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正。凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。（1）、型芯与型腔

23、工作尺寸计算公式，根据塑料模具结构设计可得到成型零部 件的工作尺寸的计算公式如下表3-1所示表3-1 成型零件工作尺寸计算公式Scp塑料的平均收缩率； 塑件公差； z成型零件的制造公差x修正系数，一般在1/23/4之间变化，公差值大的取小值，对中、小型塑件，一般取3/4；x修正系数，一般在1/22/3范围选取，当制品尺寸较大、精度较低时取小值，反之取大值，对中、小型塑件，一般取2/3；Lm型腔基本尺寸； Ls塑件外形基本尺寸； Hm型腔深度尺寸； Hs塑件高度尺寸； lm型芯基本尺寸； ls塑件内形尺寸； hm型芯高度尺寸；第 13 页 共 37 页hs塑件深度尺寸； Cm模具成型零件的中心距

24、； Cs塑件上的中心距。制件的精度等级为6级，具体公差参照（SJ1372-1978），其中模具中心距尺寸参照塑料成型加工与模具（黄虹主编）P157表7-2 表孔间距的制造偏差mm 具体如下表3-2所示：表3-2孔间距制造偏差第 14 页共 37 页3.4.3.型腔样式及侧壁计算3.4.3.1.型腔样式选择型腔的样式有很多种，有镶块式，有整体式，有组合式等，他们各有自身的特点：镶块式不便于加工但是质量高而切能节省大量的优质钢材；整体式的制件质量是最好的，但是其加工比较困难，更重要的是浪费大量的优质钢材，多用于较小的制件；组合式便于加工，便于维修，能节省大量的好钢，用的比较广泛。根据本次制件的特征

25、，设计时选用整体式圆形型腔。3.4.3.2.型腔侧壁厚度计算型腔侧壁厚的计算可由下式近视计算得到:S=其中: P型腔的压力，一般取 20-50MPh型腔的深度 mmr型腔的内半径 mm型腔材料的许用应力 Mp，一般中碳钢=160Mp，予硬化钢塑料钢的=300Mp把P=47.6Mpa，r=57.839mm，h=27.725mm，H=30.14mm ，=300Mpa代如上式的 prh HS=prh47.657.83927.725=8.442mm 30.14300H由此可的所选的模架的侧壁厚能满足强度的要求。3.4.4型腔样式及侧壁计算3.4.4.1.型腔样式选择型腔的样式有很多种，有镶块式，有整体

26、式，有组合式等，他们各有自身的特点：镶块式不便于加工但是质量高而切能节省大量的优质钢材；整体式的制件质量是最好的，但是其加工比较困难，更重要的是浪费大量的优质钢材，多用于较小的制件；组合式便于加工，便于维修，能节省大量的好钢，用的比较广泛。根据本次制件的特征，设计时选用组合式圆形型腔.3.4.4.2型腔底板厚度的确定底版的厚度根据强度计算其公式如下t= 第 15 页 共 37 页其中:t底版厚度 mmp-型腔的压力，一般取 20-50Mpar型腔的内半径 mm型腔材料的许用应力 Mp，一般中碳钢=160Mp，予硬化钢塑料钢的=300Mpa把P=47.6Mpa，r=28.92mm，=300Mpa

27、代如上式得t=9.976mm由此可得型腔的低部厚度只要大于9.976mm就能满足设计要求了，根据以上的选择能满足本次设计的需要。4.导向机构和脱模机构的设计4.1导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其它零部件之间的准确对合，起定位和定向作用，另外还要承受一些力，例如，在推出机构中保证推出机构的运动定向，并承受推出时的部分侧压力；在垂直分型时，使垂直分型拼块在闭和时准确定位等。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导套导柱机构。导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱导向机构设计内容包括：导柱和导套的典型结构；导柱与导向孔的配合以及导柱的数量和布

28、置等。导柱的设计（1）导柱的直径必须具有足够的抗弯强度，而且表面要有一定的硬度，要耐磨，芯部要坚韧，因此，导柱的材料多半采用低碳钢渗碳淬火，或用碳素钢淬火处理，硬度为5055HRC。（2）导柱的长度通常应高出凸模端面68mm，以免在没有导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。（3）导柱的端部常设计成锥形或半球形，便于导柱顺利的进入导向孔。（4）导柱的配合精度。导柱和导向孔通常采用间隙配合H7/h6或H8/f8，配合部分表面粗糙度为0.8m .（5）导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，导柱间中心矩应越大，所选导柱直径也越大第 16 页 共 37 页（6）注射模的导柱一般取24根，其数量

29、和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定，4根导柱对称布置的形式，其导向精度较高。导向孔的设计为了保证导向精度和检修方便，导向孔常采用嵌入导套的形式，导套和导向孔的结构如下图。导向孔（包括导套）的设计原则；a：导向孔最好为通孔，或者导柱进入未导通的导向孔（盲孔）时，孔内的空气无法逸出，产生反压力，给导柱运动带来阻力，这样容易模具受损。b： 为了使导柱比较顺利的进入导套，在导套前端应有圆角。c： 导套孔的滑动部分按H8/f8间隙配合，导套外径按H7/m6过度配合。d： 导套的固定方式的选择要合理 。根据瓶盖模具的实际情况，导柱选用材料为T8A的钢材，规格为32X100的导柱，导套选用配套的T8A

30、，48X32的规格.4.2脱模机构设计注射成型后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构称为脱模机构，它有一系列的推出零件和辅助零件组成，可有不同的脱模动作。它有很多种比如：手动脱模，机动脱模，气动脱模和液压脱模等，因此脱模机构的设计是一项既复杂又灵活的工作，需要不断积累实践经验，而且在设计中应敢于创新。脱模机构的设计原则：（1） 保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构最基本的要求。（2） 为使推出机构简单、可靠、开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出制件。推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。4.2.1 脱

31、模机构部件根据瓶盖的模具设计情况，选择用两次动作将塑件推出的机构称为两次推出脱模机构，它包括推杆脱模、推管脱模、推板脱模、气动脱模及利用活动镶件或型腔脱模和多元联合脱模等机构。由于制件较小，可以使用较常用的推杆脱模机构。主要由推出部件、推出导向部件和复位部件等所组成。（1） 推出部件 推出部件由推杆、推杆固定板、推板等组成。推杆直接与塑件接触，开模后将制件推出。推杆固定板和推板起固定推杆及传递注射机顶出液压缸推力的第 17 页 共 37 页作用。（2） 导向部件 为使推出过程平稳，推出零件不致弯曲和卡死，推出机构设有导柱和导套起推出导向作用。复位部件 其作用是使用完成推出任务的推出零部件回复到

32、初始位置。一般利用复位杆复位，有标准件供选取。4.2.2 推杆设计脱模阻力的计算将制件从包紧的型芯上拖出时要克服的阻力称为脱模力脱模力主要有以下影响因素：（1）.由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力，该值一般由实验确定。（2）.由大气压造成的脱模阻力。（3）.由制件的黏附力使制件包缚在型芯上造成的脱模阻力。（4）.推出机构运动时由摩擦产生的阻力。上述各项脱模阻力中，（1）（2）两项起决定作用，此外，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关，因此将制件所需脱模力，按厚壁与薄壁两类加以区别，每类又按圆形和矩形制品分别进行脱模力计算。本次设计的制件是厚壁圆形制件脱模阻力的计算可用下面的式子sin2

33、rESL f-cos+0.1A F=1+K1K222K1= cos2+2cosK2=1+fsincosK1-无量纲系数，其值随和而不同，=rr为型芯平均半径（mm），=1，K1除了可用以上的式子计算的外，还可查表得到；K2-无量纲系数，虽f和而异，查表得到；S塑料平均成型收缩率；E-塑料的弹性模量，MPaL制件对型芯之间的包容长度，mmf制件与型芯之间的摩擦因数第 18 页 共 37 页-模具型芯的脱模斜度-塑料的泊松比A-盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，mm2对于本次的设计=10 ；t3=0.0556，=3mm；r=55.798mm；s=0.45；d54rE=1800Mpa；f=0

34、.21；L=27mm；=55.798=18.43；计算与查表比较的3K1=18.227；K2=1.0407。把这些数据代入（3）式的sin2rESL f-cos+0.1AF=1+K1K2255.79810318001060.4527103(0.21-tan100)55.7832=+0.1() 21+0+18.22718.227=13.021KN推杆的设计及直径的确定。推杆的设计与计算主要是根据压杆稳定公式进行的，有压杆稳定公式得到的推杆直径公式为：LFd=K nE214式中:d-推杆的直径，mm；K-安全系数，一般取K=1.5；L-推杆的长度，mm；F-脱模力，N；n-推杆数目；E-钢材的弹性

35、模量，Mpa。把K=1.5；L=125mm；F=13.021103N；n=4；E=2.1105106Mpa代入（4）得LF(12510)13.02110d=K =1.5 =5.917mm 5642.11010nE较核推杆的强度有式子： 214-32314=式子中 4F 2nd第 19 页 共 37 页-推杆材料的许用应力，Mpa；-推杆所受的应力，Mpa；E 钢材的弹性模量，MPa；E=2.1105，=160 Mpa.=4F2nd413.021103=412.52=26.540Mpa经过较核的d=5.917mm的推杆满足要求.此外推杆在设计时还要注意以下的设计要点：(1) 推杆应设置在脱模阻力

36、大的地方，控制器外壳的侧壁受较大的阻力，推杆设在靠近侧壁的部位，但不会和型芯距离太近，以免影响凸模或凹模的强度。而底部也有较大的阻力，所以推杆要分布均匀，以防止变形。(2) 推杆应有足够的强度和刚度承受推出力，以免推杆在推出时弯曲或折断。推杆直径可由计算得出，通常取2.012mm，对于本模具的推杆直径由计算得到。(3) 推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.050.10mm，且不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为H8/f8或H9/f9，其配合间隙不大于所用塑料的溢料间隙，以免产生飞边。对带有侧抽芯的模具，推杆位置应尽量避开侧抽芯，否则需设置推杆先复位装置，以免与侧抽芯发生干涉。同时

37、，应尽量避免与冷却水道干涉.第 20 页 共 37 页图4-1 推杆的布置4.3排气系统设计瓶盖注塑成型，脱模后塑件的包容面与型芯的被包容面基本上形成真空，由于受到大气压力的作用，造成脱模困难，因而需要引气，本次设计的制件的包容不太严重，采用分型面排气就可以了。4.4冷却系统的设计对于小型注射模，塑料熔体传递给模具的热量可以依靠自然对流和辐射的方式散发，但在更多情况下，熔体传给模具的绝大多数热量只能依靠冷却水对流传导扩散出去。因此，需要在模具中合理的设计冷却水的通道截面尺寸及长度，以便准确的计算控制模温所需的热传导面积。公式出自塑料挤塑模与注塑模优化设计qV=qv冷却介质的体积流量，m3WQ1

38、 c1(1-2)/min/kg： W单位时间(每分钟)内注入模具的塑料质量，kg/min Q1单位重量的贸件在凝同时所放比的热量，kJ3冷却介质的密度，kg/m；c1冷却介质的比热容，kJ/kgC； ()1冷却介质出u温度， C；C； 2冷却介质进口温度，Q1可表示为 Q3-4)+1=c2(式中 c2塑料的比热容，kJ/(kg C)；3,4分别为塑料熔体的温度和椎出前制件的温度 C结晶形塑料的化潜热， kJ/kg当求出冷却水的体积流量以后，便可根据冷却水处于湍流状态下的流速与管道直径的关系(参见表10。1)，确定模具冷却水管道的直径d。第 21 页 共 37 页表4-1 常用塑料的热扩散系数、

39、热到率、比热容及熔化潜热A=60WQ1h 式中:h冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数， kJ/(m2h C) 模温与冷却介质温度之间的平均温差。 h可由公式求的 其中f=0.244(4.187)0.6(4.187c1)0.4式中:- 冷却介质的热导率，kJ/(m2h C) ； -冷却介质的黏度， Ps； a c1-冷却介质的比热容，kJ/(kg C)；表4-2 常用塑料熔体的单位热流量Q1第 22 页共 37 页v=d23 式中:-冷却介质的流速，m/s； qv- 冷却介质的体积流量，m/s；d- 冷却管道的直径，m；f除了可用以上的式子计算得到外，还可以查阅根据经验列出的表格查到起表格如

40、下表表4-3 不同水温下的f对于本次的设计的计算如下首先查表得到本次设计所用的材料瓶盖（聚丙烯）的单位热流量Q1=5.9*102kJ/kg ，查塑料制件的壁厚与与冷却时间的关系图可得到壁厚t=3mm制件的冷却时间大约等于40s左右，查注射时间与注射量关系表可的120g的注射机的注射时间为1.6s。查制件壁厚与成型周期的关系表可的壁厚t=3mm的制件的成型周期大约等于55s。结合本次的设计，我确定制件的成型周期为60s。浇道凝料的计算：111V=r12h1-r22h2+(6+4.8)4454 332=6.691mm3PP-R材料的密度=0.9kg/m3，则浇道凝料的质量，m=V=6.6910.9

41、=6.022g，这样可的单位时间（min）的注射量W=75g。对于本次设计采用水进行冷却，水的密度=103kg/m3，其比热容c1=4.18kJ/(kg C)。冷却介质的进口水的温度1=20 C，出口水的温度2=25 C。这样可的冷却介质的体积流量qv第 23 页 共 37 页qv=WQ1c11-223.6075.910=1.6910-3m3/min3104.18560有冷却介质的体积流量qv=1.6910-3m3/min查冷却水的稳定湍流速度与流量的表可得冷却水管的直径d=6mm。4qv 求冷却水在管道内的流速，把qv=1.6910m/min，d=8mm代入= d2-33到冷却水在管内的流速

42、： 4qv41.6910-3=0.58m/s =22d8求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h，查不同水温下f值得到平均水温在30 C时的f=7.22。有式子h=4.187f()d0.20.8=4.1877.22(1030.58)0.8(610-3)0.2=1.366104kJ/(m2 h C)求冷却管道总传热面积A。所用的式子是A=60WQ1 h把以上的数据代入，其中是模温与冷却介质温度之间的平均温差，模温为50度冷却介质的平均温度是22.5度，这样=27.5 60WQ1607510-35.9102A= h1.36610427.5=0.014m2求冷却水孔的数量n,所用式子是n=A dl

43、其中的l是冷却管道在开设方向上的长度对于本次设计去l=0.25m，d是冷却水孔的直径等于6mm，A是总的传热面积。把这些数据代入An= 得到 dln=A0.014=3.012 dl610-30.25第 24 页 共 37 页这样取四个冷却水孔。5.零件的加工工艺规程成型零件结构设计完后，就要开始零件的下材料和加工制作等。由于此塑件的材料的主要成分是PP，要求有优良的力学性能，抗压强度高，耐热能力好等。厂家的这种材料具有一定的腐蚀性，容易产生批锋（飞边），因此其成型零件的材料的各种性能要求相当好，并且必须进行热处理，提高它们的硬度。：出厂状态：淬火加回火。钢材特点：1、最佳之抛光性。2、渗透性良

44、好。3、良好的耐腐蚀性。4、此钢材经淬火及镜面磨光后，其抗腐蚀性能更加可靠。所有的成型零件的加工工艺大致可分为：a)订材料、开料，b)热处理前的加工，c)热处理后的加工，d)加工型腔等几道工序。5.1型腔的加工工艺规程5.1.1动模的加工（1）订材料、开料由模腔的结构设计可知，模腔就是上下模板。它们是一个355mm 355mm正方体。其设计尺寸为35535532，而订材料时的尺寸每边必须大约留3的余量，订料的尺寸为35535535。材料到了后，就要进行开料即开粗，开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量，因为材料热处理后会有少量变形，余量是留给最后精磨的。（2） 热处理这里所说的热处理，其作用就

45、是要提高材料的硬度，调质到200HRC以上。（3）热处理后的加工热处理过后就不能用一般的刀具加工了，且用刀具加工的精度低。所以只能用以下三种方式加工：一是线切割，二是打火花（即电火花加工），三是精磨。用上述三种方式加工的精度很高。模具中精度要求高的地方如分型面、成型型腔等基本上都是用的这几种方式进行加工的。根据所学到和所知道的的知识，本次的设计选用线切割。线切割是用电脑控制的，其中用的软件是AUTOP V4.0。我们在AutoCAD中画好要 线割的图形，再另存为DXF第 25 页 共 37 页文件，然后用一个转换程序将DXF文件转换成DAT文件，这种文件能在AUTOP中打开，打开后就可以在这个

46、软件里指定加工路线，尖点圆弧半径，火花位等参数，然后就可自动生成数控程序。这程序即可直接通过本软件传给线切割机，马上进行加工，也可保存到磁盘中，保存的文件称3B文件。5.1.2定模的加工定模的结构如下图。其加工工艺同动模，这里不再细说。5-1 定模5.2 型芯的加工型芯都是圆柱形，主要用传统的车削和铣削的方法加工完成。1.型芯第 26 页 共 37 页山东科技大学毕业设计5-2瓣块型心的结构图第 27 页 共 37 页5-3锥心杆结构图其加工工艺如下（1）订材料、开料由模具型芯的尺寸结构设计可得型芯材料的尺寸是圆棒料，还要为最后的精磨留20丝的加工余量。棒材是Q235（2）热处理前的加工热处理

47、前的加工主要是加工出型芯的基本形状，主要是进行车削。进行车削时先进行粗车，然后是半精车，最后是精车，为最后的磨削留出20丝的加工余量。（3）热处理热处理主要是提高型芯的表面硬度，提高表面的耐磨度，从而提高其寿命。热处理的具体情况我们不是很清楚，我们只需要把我们希望得到的表面硬度告知热处理厂就行了。（4）热处理后的加工热处理后的加工主要是进行磨削，使表面的尺寸，粗糙度等满足我设计的要求。第 28 页 共 37 页6.塑料成型工艺特点的分析6.1 概述热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射充模、冷却固化和脱模等几个工序，其中关键是塑化、流动和冷却。塑化是注射成型的准备过程，是指塑料在料筒内受热达

48、到充分熔融状态，而且有良好的可塑性的过程，是注射成型最重要最关键的过程。对塑料塑化的要求是：塑料在进入模腔之前要充分塑化既要达到规定的成型温度，又要使熔体各点温度尽量均匀致，而其中的热分解物的含量则应尽可能少，并能提供足够量的上述质量的熔融塑料以保证生产能顺利进行：这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制。塑化质量主要是由塑料的受热情况和所受的剪切作用所决定的。一定的温度是使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件，通过料简对塑料的加热，使聚合物由固体向液体转变而剪切作用则是以机械力的方式强化了混合和塑化过程，使熔体温度分布均匀，物料组成和高分子形态也发生改变，趋于均匀。同时，剪切作用能在塑料中产生更多

49、的摩擦热，也加速了塑料的塑化。6.1.1 热均匀性的分析热塑性塑料由于导热系数小，要使其均匀加热是一个相当复杂的问题。塑料塑化所需的热量来自两个方面，即料筒壁的传热和塑料之间的内摩擦热。柱塞式注射机内物料的热源绝大多数靠料筒的外加热。物料在注射机中的移动是靠柱塞的推动，几乎没有混合作用，物料在移动过程中产生的剪切摩擦热相当小，这些都是对热传递不利的，在料筒中的物料有不均匀的温度分布，近料筒壁的温度偏高，料筒中心的温度偏低。此外，熔体在圆管内流动时，料筒中心处的料流速度快于筒壁处，造成径向上速度分布不同。因此料流无论在横截面上还是在长度方面都有很大的温度梯度。以加热效率(E)来分析柱塞式注射机内

50、熔体的热均匀性。如果进入料筒的塑料初始温度为T0，加热器对料筒加热后使其内壁达到的温度为Tw，则TwT。应是塑料可以达到的最大温升，但实际上塑料从加料口至喷嘴范围内只能升到比Tw要低的某一温度丁(TwTTu)；所以塑料实际温升是(TT0)。塑料的实际温升和最大温升之比即为加热效率E 可表示为E=(T-T0)Tw-T0E值高有利于塑料的塑化。且值与下列因素有关：第 29 页 共 37 页增加料筒的长度和传热面积，或延长塑料在料简内的受热时间和增大塑料的热扩散速率，都能使塑料吸收更多的热量，提高T值，从而使E值增大，但这些对于柱塞式注射机是难以做到的。在料筒几何尺寸一定的情况下，塑料在料筒内的受热

51、时间与料筒内的存料量V、每次注射量W和注射周期t，有如下关系： pt=Vp tcW即存料量多，注射周期长，都可以增加塑料受热时间，提高塑料的温升，使E值增大。但不适当地延长塑料的受热时间，易使塑料降解，故一般料筒内的存料量不超过最大注射量的38倍。塑料的热扩散速率。与热传导系数、塑料的比热c和密度P有如下关系：=C即塑料的热扩散速率正比于热传导系数，但一般塑群的热传导系数都较小，因此要增大热扩散速率取决于塑料是否受到搅动，很显然，柱塞式注射机的加热效率不如移动螺杆式注射机，塑化质量也比其差。料简的加热效率E还与料简中塑料层的厚度、塑料与料筒表面的温差有关。由于塑料的导热性差，故料筒的加热效率会

52、随料层厚度的增大和料筒与塑料间的温差减小而降低。因此，减少柱塞式注射机料简中的料层厚度是很有必要的。料筒加热效率还受到塑料温度分布的影响。由喷嘴射出的塑料各点温度是不均匀的，它的最高极限温度为料筒壁温Tw，最低温度为Ti，Ti必然高于进入料筒的塑科韧始温度Ti，即T5T0o而料筒内塑料的平均温度Ta处于Ti和Tw之间，即塑科熔体的实际温度总是分布在TiT之间，塑料从料筒实际所获得的热量可由温差(TaTo)表示。在Tw固定的情况下，如果塑料的温度分布宽，即塑料热均匀性差，则塑料的平均温度Ta降低，TaT0的值就小，对应的加热效率较低。反之，在Tw一定时，塑料温度分布窄，则Ts升高，加热效率提高。

53、6.1.2 塑化能力的分析注射机的生产能力取决于加热料筒的塑化能力和注射成型周期。塑化能力以单位时间内料筒熔化塑料的质量(塑化量)gm来表示，在一个成型周期内塑化量必须与注射量相平衡，所DJ塑化能力可用下式表示：qm=3.6W t式中 qm-塑化能力 Kg/h第 30 页 共 37 页W-注射量 gt-周期 s塑化能力除了与物料在料筒中停留时间有关外，还与加热温度反塑料的性质有关。6.1.3 料温分布的分析物料在料简中加热时升温曲线如图814所示。可以看出，柱塞式注射机内，与料筒接触处附近区域的塑料升温较快，中心升温很慢，在流经分流梭附近时升温速度加快。但其最后的料温仍然低于料简Tw。在移动螺杆式注射机内，开始时塑料升温速度甚至比柱塞式注射机内靠近料筒壁的塑料升温速度还要慢，但在螺杆混合和剪切作用下，其升温速度则因摩擦发热而很快增加，到达喷嘴前，料温可接近Tw，如果剪切作用很强时，料温甚至会超过Tw。6.2 注射充模过程塑化良好的塑料溶体在柱塞或螺杆的推动下，由料腔而获得型样的过程是注射成型最重要和最复杂的阶段。这一过程经历的时间虽短，但熔体在这段时间所发生的变化却不少，