圆盖注塑模设计与制造.docx
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圆盖注塑模设计与制造
目录
设计题目……………………………………………………………….....1
目录…………………………………………………………………….…1
摘要……………………………………………………………………….2
1.塑件的工艺性分析……………………………………………………..3
1.1塑件的原材料分析………………………………………………….3
1.2塑件的结构工艺性分析……………………………………………..3
1.3塑件的尺寸精度分析……………………………………………….3
1.4塑件表面质量分析………………………………………………….3
1.5结论…………………………………………………………………..3
2.成型设备选择与模塑工艺规程编制…………………………………...3
2.1计算塑件的体积……………………………………………………..3
2.2注塑机的初步选择…………………………………………………..4
2.3塑件模塑成型工艺参数的确定……………………………………..5
2.4填写模塑工艺卡………………………………………………….….5
3.注射模的结构设计…………………………………………………..…5
3.1分型面的选择………………………………………………………..5
3.2型腔数目的确定及型腔的排列…………………………………..…6
3.3浇注系统的设计…………………………………………………..…6
3.4型芯、型腔结构的确定………………………………………….…..9
3.5推件方式的选择………………………………………………….....10
4.注射模设计尺寸计算……………………………………………….…..10
4.1成型零件尺寸计算……………………………………………….…10
4.2模板尺寸设计…………………………………………………….…11
5.冷却系统的设计…………………………………………………….….12
5.1动模模镶件的冷却………………………………………………….12
5.2定模镶件的冷却…………………………………………………….12
6.注射机有关参数的校核……………………………………………..…12
6.1模具闭合高度的确定与校核………………………………………12
6.3模具开模行程校核…………………………………………………12
7.模具零件的配合关系……………………………………………….…13
8.模具的工作原理及特点……………………………………………..…14
设计小结……………………………………………………………….....15
参考文献……………………………………………………………….…16
摘要
塑料成型模具课程设计是材料成型及控制工程专业的学生在学习完塑料成型工艺、塑料成型模具等课程，并经过模具生产实习等教学环节后的有一个重要的实践性教学环节。
通过这个教学环节其一是帮助学生具体运用和巩固相关课程的理论只是，了解设计塑料成型模具的一般方法和程序；其二是使学生能够熟练地运用有关技术资料及其他有关规范等；其三是训练学生初步设计塑料成型模具的能力，为以后的毕业设计和工作打下初步的基础。
本指导书是根据塑料成型模具课程设计的教学大纲，并参照其他有关教学资料编写而成，为学生进行课程设计提供指导和帮助。
1、塑件的工艺性分析
塑件的工艺性分析包括:
塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析,其具体分析如下:
1.1塑件的原材料分析:
塑料品种
结构特点
使用温度
性能特点
成型特点
聚丙烯（PP）,属于热塑性塑料
半结晶性材料
可在100℃左右使用
强度、刚度、耐热性均优于低压聚乙烯。
在低温时变脆、不耐磨、易老化，适于制造一般的机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件
结晶料，湿性小；流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形；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
1.2塑件的结构工艺性分析:
1.2.1从图纸上分析,该塑件的外形为回转体,壁厚均匀,都为3.5mm,且符合最小壁厚要求.
1.2.2塑件型腔较大,有孔6-Ф17,符合最小孔径要求.
1.2.3考虑到塑件较大，所以采用二级脱模。
1.3塑件的尺寸精度分析:
该塑件的未注公差按MT4级公差要求,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求
1.4塑件表面质量分析：
该塑件为工业用圆罩塑料,对其表面质量没有什么高的要求,粗糙度可取Ra3.2um,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求,所以内外表面的粗糙度都可取Ra3.2um.
1.5结论:
该塑件可采用注射成型加工,一模两腔，侧浇口，顶杆脱模，喷流式冷却的模具结构。
经过计算不难知道塑件的质量和分型面上的投影面积。
根据这两个数据可以确定使用的最小注射机。
注意，在能够满足注射量和锁模力的前提下，不要选太大的注射机，否则浪费资源并有可能加速模具的损坏（因为有些机床不能自如地控制锁模力的大小，太大的锁模力会使模具产生形变）。
2.成型设备选择与模塑工艺规程编制
2.1计算塑件的体积:
+
=31637+42462+79663㎜³
=153762㎜³
=154㎝³
2.2注塑机的初步选择
塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量.注射容量以容积（
）表示时,塑件体积（包括浇注系统）应小于注塑机的注塑容量,其关系是:
≥153／0.8㎝³＝192㎝³
式中
-塑件与浇注系统的体积（
）
-注射机注射容量（
）
0.8-最大注射容量利用系数
根据塑件的原材料分析,查相关手册①得知该塑件的原材料所需的注射压力为60-100
由于塑件的尺寸较大,型芯较多,所以选择较大的注射压力
.模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按下式:
式中
-塑件成型是所需的压力（
）
-所选注射机的额定注射压力（
）
模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系式如下:
式中
-模具型腔压力,取45MPa
-塑件与浇注系统在分型面上的投影面积（
）
-注射机额定锁模力（N）
再根据塑件形状及尺寸采用一模两腔的模具结构,由以上数据,相关资料②初选螺杆式注塑机:
G54-200/400.它的注射容量为400
注塑压力为109MPa,锁模力为2540KN,均满足以上条件.
2.3塑件模塑成型工艺参数的确定
PP注射成型工艺参数见下表,试模时,可根据实际情况作适当调整
工艺参数
规格
工艺参数
规格
预热和干燥
温度t/℃:
80-95
成型时间/s
注射时间
0-5
时间
/h:
4-5
保压时间
15-30
料筒温度t/℃
后段
150-170
冷却时间
15-30
中段
165-180
总周期
40-70
前段
180-200
螺杆转速n/（
）
30-60
喷嘴温度t/℃
170-180
后处理
方法
红外线灯烘箱
模具温度t/℃
50-80
温度t/℃
70
注射压力p/Mpa
60-100
时间
/h
2-4
3、注射模的结构设计
注射模结构设计主要包括:
分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、模具结构零件设计等内容。
3.1分型面的选择
该塑件为工业用圆罩塑料,对其表面质量没有什么高的要求,只要求外径没有明显的斑点及熔接痕.在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件,有以下几种方案:
方案一,选塑件大端台阶处作为分型面，如图a所示;选择这种方案,塑件留定模,这样增加了塑件的脱模难度,或者增加辅助机构;亦或者采用型腔分成四瓣式,但这样也加大了模具的制造难度.
方案二,将塑件大端朝上,如图b所示,采用这种方案,塑件留定模,但定模板需加工一个深3.5mm的型腔.
方案三,选塑件大端底平面作为分型面,采用这种方案,也会出现第一种方案的缺点,塑件留在定模等.
方案四,以大端底平面为分型面,大端朝上,如图（d）所示,塑件留动模,塑件的脱模容易实现,且模具的加工相对以上方案简单,方便.
所以,通过对以上四种分型面的考虑以及塑件的外观的要求,选择大端底平面作为分型面的（d）方案较合适.
3.2型腔数目的确定及型腔的排列
由于该塑件采用一模两件成型,所以,型腔布置在模具的两边，这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡.
3.3浇注系统的设计
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。
根据手册查得G54-200/400型注射机喷嘴的有关尺寸:
喷嘴球半径:
R=18mm
喷嘴孔直径:
d=
4mm
主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角
为
，流道表面粗糙度
，小端直径
比注射机喷嘴直径大0.5～1mm。
现取锥角a=4mm，小端直径比喷嘴直径大
。
浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度50～55HRC。
由于小端的前 面是球面，其深度为
（现取为
），注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大
。
浇口套与模板间配合采用
的过渡配合。
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。
主流道小端尺寸为5mm。
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。
常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种（下图为后者），由于注射机的喷嘴球半径为18mm，所以浇口套的为R22mm。
因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。
定位圈的外径为 Φ125mm，内径Φ35.5mm。
具体固定形式如下图所示：
分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关.该塑件的体积比较大但形状并不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用多点进料的方式,缩短分流道的长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证.从便于加工的方面考虑,采用截面形状为半圆形的分流道.查有关的手册,选择R=4mm.由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。
浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。
我们将采用限制性浇口。
限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。
浇口形式的选择
由于该塑件外观质量要求不高,浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观,同时,也应该尽量使模具结构简单.根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置,可选的浇口形式有几种方案,如下:
方案一：
点浇口
特点:
点浇口是一种断面尺寸很小的浇口,当物料通过时产生很高的剪切速率,这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的.点浇口在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序.点浇口的另一个优点是,它很容易向模腔多点进料,浇口位置选择灵活,对于单腔模和多腔模均适用.因此点浇口能实现模具自动化生产,生产效率高.但是本模具点浇口需开设在型芯内部，型芯高度较高，点浇 口长造成塑料压力损耗大，影响塑料顺利充模，因此本模具不适合用点浇口.
方案二：
综合以上：
对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较,由于塑件的尺寸及表面精度要求不高,从模具的制造及结构考虑,确定成型该塑件的模具采用侧浇口的形式.
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好Ф的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
1.尽量缩短流动距离。
2.浇口应开设在塑件壁厚最大处。
3.必须尽量减少熔接痕。
4.应有利于型腔中气体排出。
5.考虑分子定向影响。
6.避免产生喷射和蠕动。
7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
8.注意对外观质量的影响。
根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，分流道开设在模具中间分型面处。
3.4型芯、型腔结构的确定
型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构.
整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模（如上图a）,其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹.当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多.整体式结构 适用于形状简单的中小型塑件.
整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式（如上图b）,再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用.这种凹模结构的好处是:
a、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小.
b、节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作.
C、易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行.
d、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期.
根据该塑件的外形分析,模具的动、定模都是由凸、凹模组成,由于塑件的大部分拐角都有圆弧过度,所以为便于模具的加工和减少熔接痕,把凸凹模作为整体式.由于该塑件尺寸较大,最大可达
166mm,形状虽不复杂,如采用整体式型腔,加工后,对于一块大的板来说热处理变形较大,且浪费贵重材料,所以采用整体嵌入式凹模.而各小型芯采用镶拼式,并采用台阶固定方式安装在模具的各个部位上。
3.5推件方式的选择
根据塑件的形状特点,模具的大部分型芯在动模部分.开模后,塑件留在动模的型腔内,并包裹着中间的型芯；而因制件很大，脱模时也很有可能留在定模的型腔里，所以模具采用二级脱模机构。
其推出机构可选择推杆推出和推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难;推杆推出简单,推出平稳可靠,虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但作为工业用的圆罩表面质量没什么要求.
4、注射模设计尺寸计算
4.1成型零件尺寸计算
该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算.查有关手册得PP的收缩率为Q=0.4％～0.7％,故平均收缩率为
=（0.4+0.7）/2=0.55％;根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取塑件公差的1/4,即
已知条件:
平均收缩率为
=0.0055,模具模具的制造公差取
类别
零件图号
塑件尺寸
计算公式
型腔及型芯工作尺 寸
型腔的计算
动模镶件
Ф1660-0.1
Ф1450-0.1
Ф146.050+0.25
定模镶件
型芯的计算
Ф170+0.24
Ф17.3-0.070
孔心距
4.2模板尺寸设计
凹模板设计
塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压,如果侧壁或底板的强度不足,则可能产生开裂,如果强度不足,则可能产生过大的变形,造成溢料,使脱模困难,型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种,一般情况下,大尺寸型腔刚度不足是主要问题,应按刚度条件计算,小尺寸型腔强度不足是主要问 题,应按强度条件计算.
根据制件的尺寸分析,本制件的成型型腔属于较大尺寸,所以应按刚度来计算,而型腔采用的是整体嵌入式,根据型腔的材料和经验,型腔的壁厚为17～19mm,模套壁厚45～50mm
考虑到要在凹模镶件上直接开设水道,所以将镶件的壁厚增加至了33mm,根据塑件的外形,在镶件上要挖出一个深42mm的型腔,所以底板的厚度应考虑到在加工过后结构上的合理以及淬火的变形,所以设置镶件的厚度为80mm,根据型腔底部的计算公式:
所取的底部厚度满足计算公式值,所以确定凹模镶件的长宽均为212mm,
厚度为80mm.
由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸:
动模板:
560×560×50㎜
定模板:
560×560×80㎜
垫板:
560×560×20㎜
支承板:
560×560×60㎜
垫块:
560×560×34㎜
动模座板:
630×560×50㎜
定模座板:
630×560×50㎜
推板:
560×560×16㎜
推杆固定板:
560×560×20㎜
5.冷却系统的设计
5.1动模模镶件的冷却
在动模模镶件的周围钻两排孔,并用螺塞堵住不接水嘴的孔,有与塑件的壁厚较厚,为3.5mm,所以型芯出也需要冷却,因此在型芯中间开设一个孔,并用喷流水管对其进行喷流冷却。
5.2定模镶件的冷却
在成型凸模部分按圆周钻六个孔,再用隔板隔开.
6、注射机有关参数的校核
6.1模具闭合高度的确定与校核
动模座板50㎜、垫块34㎜、支承板60㎜、动模板50㎜、定模板80㎜、垫板20㎜、定模座板50㎜
模具高度:
＝50㎜＋34㎜＋60㎜＋50㎜＋80㎜＋20㎜＋50㎜×2＝394㎜
6.2模具安装部分的校核
该模具的外形尺寸为:
630㎜×560㎜,G54-200/400型注射机模板最大安装尺寸为700㎜×600㎜,故能满足模具的安装要求.
由于G54-200/400型注射机所允许模具的最小厚度为165㎜,最大厚度406㎜,即模具闭合高度满足
的安装条件.
所以,G54-200/400型注射机满足模具安装要求.
6.3模具开模行程校核
经查资料注射机G54-200/400型的最大开模行程666㎜,满足下式计算所需的出件要求:
＝42＋50＋100＋80＝272㎜
综上:
根据计算及经验d得出结论G54-200/400型注射机能够满足使用要求。
7、模具零件的配合关系:
7.1导柱和导套
7.2浇口套与模板
7.3推杆推出机构
7.4、复位杆
7.5成型镶件
8、模具的工作原理及特点:
8.1特点
根据制品的形状为圆盘形,小端部分上有较多的型芯,所以制品的脱模需要设置侧型芯;模具采用整体嵌入式,这样避免贵重材料的浪费以及便于加工成型;由于制品的表面质量没么要求,所以采用推件杆、推件板结合所使用推出制件.
8.2工作原理
工作原理:
开模时,模具分型面由上图所示的地方分型,在分型的过程中,制件的外圈部分对定模的凸凹模有包紧的作用,但由于侧型芯以及动模部分较多的型芯,这样就先使得制件留在动模部分;随着动模的继续移动,在制件还没有完全脱离定模型腔而侧型芯在斜导柱的作用下已经完全脱离,由于模具的型腔设置2°拔模斜度,况且动模的制件没有移动,它对动模的型芯的包紧力也较大,所以
制件在与定模脱离的过程中能安全的留在动模部分,最后推杆在推件板的作用下将制件推离动模型腔,脱出制件.合模时,推杆和推件板在复位杆的作用下退回原 位,而滑块也是在斜导柱的作用下回到原位,并且由楔紧块将滑块压紧,使其在注射机注射的过程中不会回退.（根据自己的改一下）
设计小结
参考文献
[1]叶久新．塑料模设计指导．北京：
北京理工大学出版社，2009-09．
[2]杨占尧．塑料模具课程设计指导与范例．北京：
化学工业出版社，2009-06．
[3]郭新玲．塑料模具设计．北京：
清华大学出版社，2006-07
[4]杨占尧．塑料模具标准件及设计应用手册．北京：
化学工业出版社，2008-04．
[5]陈万林．实用塑料注射模设计与制造．北京：
机械工业出版社，2000-07．
[5]高军，高田玉．注射成型工艺分析及模具设计指导．北京：
化学工业出版社，2009-01．
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