加热缸体注塑模设计报告

1、前言工业是世界上增长最快的工业之一。自1927年聚氯乙烯问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的，特别是聚酰胺、聚、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟等工程发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以代替金属的实例，比比皆是。有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使工业飞跃发展

2、。的增多，新的工程品种的增加，成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领域。目前，塑件已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中的零件化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。据，工业已变为全美第四个最大的工业，每年的消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也超过了钢材。我国的工业发展也很快，特别是近20年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程也已投入批量生产。塑件1990年达到536.8万吨，居世界第四位。如今，我国工业已形成了相当规模的完整体系，它

3、包括的生产，成型加工，机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。模具设计与制造技术的发展与工业的发展关。由于塑件的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等发面知识，所以这些知识便了塑件成型生产的完整系统。它大致可包括产品设计、的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标塑件使用的重要之一。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。不同的成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点个不相同的模具。塑件质量的优劣及

4、生产效率的高低，模具占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、先进的模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是模具对实现加工工艺要求、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，促使模具设计和制造技术不断向前发展，

5、从而也推动了工业生产高速发展，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。第一章制件的设计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。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。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。本塑件是一种新型的加热缸

6、体，其材料采用的是聚丙烯（PP），生产类型为大批量生产。1.1 塑件材料的性能1.1.1 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。1.1.2 塑件材料的加工特性（1）结晶性，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发生分解；（2）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，

7、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。1.1.2 塑件材料的物理性能、热性能3密度g/cm0.900.91质量体积cm3/g1.101.111.1.3塑件材料的力学、电气性能1.1.4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

8、缺口3.54.8布氏硬度HBS8.65电阻率m1014击穿电阻Kv/mm30介电常数（106Hz）2.022.6耐电弧性s125185吸水率24h0.010.03170176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)0.1261.1.5塑件材料的成形条件1.2 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）计算塑件的体积：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2002

9、20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 140145时间 h4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、植物油耐室温下不溶于。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）尺寸精度分析：该零件的所有尺寸都未注公差尺寸， 由表2-5 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

10、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，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。1.3.3 注塑成形塑件工艺结构设计：在注塑成形塑件设计过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，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。查模具设计及制造表2-11得热塑性PP的脱模斜度为：型腔：2

11、5 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，因为各种在其常规工艺参数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第二章总体设计方案的确定2.1 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

12、。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。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

13、的组合体固定在动模垫板上。2.3 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）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

14、程度等，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。2.4 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注射压力/MPa1500注射行程/mm160注射方式螺杆式螺杆转速/(r/min)10140锁模力/KN900移模行程/mm300拉杆内间距/mm第三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，它在充模及过还将注射压力平衡地传递到型腔的各个部位以获得填充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。3.1 流道设计主流道

15、通常位于模具中心熔体的处，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，以便于熔体的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速度和充模时间由于主流道与高温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

16、切除后制品上的疤痕较大。3.3比校核在确定制件的浇口位置时，还应该考虑的允许的最大距离比（简称流动比）。比是指融体在型腔内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，比计算公式为：K=第四章 成型零件设计4.1 成型零件结构设计4.1.1 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，凹模拟采用整体结构，其结构形式见附图。4.1.2 型芯结构设计型芯主要是于凹模相结合，模具的型腔，其型芯的结构形式见附图。4.2 成型零件工作尺寸计算该成型零件工作尺寸计算采用平均尺寸、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

17、的尺寸时，塑件和成型零件的尺寸均按单向极限制，如果塑件的公差时双向分布的，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尺寸在此型腔中，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：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，型腔的允许变形量式中第五章 导向与定位机构设计5.1 导向机构的设计导柱导向机构是利用导柱和导套之间的配合来保证模具的对合精度。导向结构的设计内容包括：导柱和导套的机构设计；导柱和导套的配合；导柱和

18、导套的数量和布置等。导向机构的作用：1）导向上模和下模合模时，首先是导向零件相接触，引导上下模准确合模，避免凸模和型芯进入型腔，以保证不损坏成型零件。2）定位避免模具接触时错位而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均匀；3）承受一定的侧向压力，注入型腔过会产生单向侧面压力，或由于成型设备精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力。5.1.1 导柱设计（GB/T4169.5-1984）1）导柱直径表 9.5-1导柱直径 d 与模板外形尺寸关系（导套有直导套和导套两种形式，本设计中采用导套。导套的材料选为：T8A，淬硬 HRC5055。导套内外圆柱面

19、表面粗燥度都取为 Ra0.8第六章 脱模机构设计注塑成形每一循环中,制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出制品的装置称为脱模结构也称推出机构。脱模机构设计原则：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。在设计时必须正确分析塑件对模具黏附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳的脱出。同时推出位置应尽量选择在塑件的隐蔽处，使塑件外表面尽量不留推出痕迹。2）为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留于动模，以利于注塑机移动部分的顶杆推出塑件。3）推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与现象。机构本身应该有足够的刚度、强度和耐磨

20、性。6.1 脱模力的计算将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力，此外，理论分析和实验证明，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关。脱模力计算公式为：第七章侧向分型与抽芯机构设计7.1 侧向分型和抽芯机构的类型由于本塑件的侧壁有一伸长的凸出圆柱和两个圆柱孔,它们均垂直于脱模方向，阻碍了成型后塑件从模具中脱出。因此，成型小凹槽和凸台的零件必须做成活动的型芯，即必须设置侧向抽芯机构。分型和抽芯机构按动力来源可以分为手动、气动或三大类。本套模具采用机动抽机构中的斜销分型抽芯机构。机动侧向分型抽芯机构的方法是开模时依靠注塑机的开模力，通过传动零件将侧型芯抽出。机动抽芯机构具有较大的抽芯力、

21、抽芯距大、生产率高、操作简单等优点。7.2 抽拔距的确定抽拔距是指侧型芯从成型位置抽到不防碍制品取出时侧型芯在抽拔方向所移动的距离。一般抽拔距应大于制品的侧度或凸台高度的231）侧型芯成型部分的表面积及几何形状。型芯成型表面积越大，越复杂，其包紧力也越大，所需的抽拔力也越大。2）的收缩率。塑件的收缩率越大，对型芯的包紧力也越大，所需的抽拔力也越大。3）制件的壁厚。包容面积相同，形状相似的制品，薄壁制品收缩小，抽拔力也小，相反，厚壁制品抽芯力大。4）对型芯的摩擦系数。对型芯的摩擦系数与特性、型芯的脱模斜度、型芯表面的粗糙度、润滑条件及型芯表面加工的纹向有关，摩擦系数越大，抽拔力越大。5）在制品同

22、一侧面同时抽芯的数量。在制品同一侧面有两个以上型芯，采用抽芯机构同时抽芯时，由于制品孔间距的收缩较大，所以抽拔力也大。6）成型工艺参数。注射压力、保压时间、冷却时间对抽拔力影响较大。当注塑压力小，保压时间短，抽拔力较小；冷却时间长、制品收缩基本完成，则包紧力大。所以抽芯拔也大。7.3.2 抽拔力的计算抽拔力的计算与脱模力的计算相同，于是有：力第八章温度调节系统的设计在注塑成形中，注塑模具不仅是熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。本塑件在注塑成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷却系统可以做如下的设计计算。8.1 求塑件在

23、时每小时的热量第九章标准模架的选用按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式模具）所选用的模架。大水口模架总共有四种形式：A型、B型、C型、D型。小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有8种型式：DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母开头的4种型式适用于自动断浇口模具的模架。模具结构采用一模两腔两板式结构，采用侧浇口顶出机构直接采用顶竿顶出。根据模具设计附录B所提供的模架图选模架型号为：2530-A

24、I-80-40-80。浇口套也可选标准件，因为注塑机喷嘴口直径为4，查模具设计P47 表4-1选择进料口直径为5的浇口套。具体结构见模具装配图。第十章注塑机参数校核10.1 最大注塑量校核注塑机的最大注射量是指或螺杆在作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。目前我国已规定用加工聚苯乙烯时注射机一次所能注出的公称容积来表示。为了保证正常的注射成型，选择注射机时，注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在最大注塑量的80。所以，选用的注塑机最大注塑量应满足在一般情况下，仅对最大注射量进行校核，但对热敏性还应注意注射机能出处理的最小

25、注射量，因为每次注射量太小时，在料筒内停留的时间会过长，导致高温分解，从而降低的质量和性能。其最小注射量应不小于额定注射量的20。0.8MF第十一章模具装配与试模11.1 模具的装配模具装配时要求相邻装配单元之间的配合与联接均需要按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度，从而保证型芯与型腔间能精密均匀的配合和定位，开合运动及侧向抽芯机构与推出脱模机构都能够实现运动的精确性。具体的工艺要求：（1）通过装配与调整，使装配尺寸链的精度能够完全满足密封性的要求；（2）装配完成的模具其注射完全满足规定的要求；（3）期限可以达到预先规定的数值和水。模具的装配方法1.配作法在零

26、件加工时需对配作及装配有关的必要部位进行高精度加工而孔位精度需由钳工配作来保证：在装配时，由配作使各零件装配后的相对位置保持正确关系，如在导套与导柱的装配及圆柱销的装配等；2.直接装配法零件的型孔、型面及安装孔。单件按图样要求加工装配时，按图样要求把各零件连接在一起，如在 定位环、动模板、定模板、垫块、动模垫板之间的装配均采用直接装配法。注射模结构与装配单元注塑模结构主要取决于塑件的形状与结构要素。在本套模具设计中采用的是斜导柱侧向分星抽芯注射模结构，当开模时，由斜导柱将四个滑块侧向分型。然后，再由注射机推动推板，使腿杆顶出塑件与流道凝料，合模时再由定模推动复位杆，由复位杆带动顶杆固定板和顶杆

27、实现顶杆的复位，为下一个注塑循环作准备。注塑装配单元注射模具使用过程： 精确合模（3）塑件脱模、复位元件和结构。包括：推杆、复位杆、推板等；（4）定模板、动模板还分别装有冷却、注射系统中的节流水管接头；（5）浇口套、隔板、O形圈等；（6）注射模装配，一般分为组装定模组合和组装动模组合单元。其中，定模装配单元又主要由动模板与型芯装配完之后再与动模垫板一起装配动模装配单元。11.2 模具的安装（1）模板平面定位孔及模具安装面上的污物、毛刺。（2）因本模具外形尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模如定位孔。并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺

28、钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡、灵活、无卡住现象，然后固定动模。（3）调节锁模机构，保证有足够开模距及锁模力，使模具闭合适当。（4）慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡、灵活、协调。（5）模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度 2030，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。（6）开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。11.3 试模通过

29、试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析、排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多方面综合的原因。需按成型条件、成型设备、模具结构、及制造精度、塑件结构及形状等逐个分析找出其中主要，然后再采用调节成型条件、修整模具等方法加以解决。毕业设计总结时光飞逝，转眼间为期十三周的毕业设计就已接近尾声，虽然短暂，但却是我生命中一个的重要的里程碑，为大学生活画上的一个完美的。温故而知新，毕业设计不但使我巩固和重温了大学四年来我所学的专业理论知识，而且让我从中汲取了很多新的知识，尤其是增进了我对模具这一领域的了解和认识。毕业设计是将所学专业理论知识有机融合的一个过程，是对专业综合素质的一个考核。设计题目是一种新型加热缸体的注塑模设计，在整个设计过，我不断遇到各种各样的问题和，通过老师的悉心指导和查阅大量的相关资料，都一一迎刃而解。由于模具的加工精度相对较高，且设计又比较灵活加上我国模具行业起步比较晚，还没有制定出完善的模具，所以我在本次毕业设计过不仅对大量书籍和参考文献进行综合比较论证，并多次到徐州力维模具厂及洛华模具厂现场实践，相应的模具设计经验公式及数据和模具设计要点等。这次的毕业设计很好地锻炼了我独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。关键是掌握了独立思考问题的方法，在指导老师的指导下熟悉了独立进行项目设计的全过程以及设计过如何解决