端盖一模两腔注射模设计.docx

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端盖一模两腔注射模设计

华东交通大学理工学院

InstituteofTechnology.

EastChinaJiaotongUniversity

毕业设计

GraduationDesign

（2011—2015年）

题目端盖一模两腔注射模设计

分院：

机电工程分院

专业：

材料成型及控制工程

班级：

********

学号：

*******

学生姓名：

**

指导教师：

***

起讫日期：

华东交通大学理工学院

毕业设计（论文）原创性申明

本人郑重申明：

所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。

设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。

本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

毕业设计（论文）作者签名：

日期：

年月日

毕业设计（论文）版权使用授权书

本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。

本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计（论文）。

（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书）

毕业设计（论文）作者签名：

指导教师签名：

签字日期：

年月日签字日期：

年月日

摘要

本课题主要是研究注射模的设计，通过对塑料性能的分析，塑件产品的工艺性分析，来设计模具的结构，主要包括对塑料制品的工艺性分析、注射机的初选、注射模的结构设计、浇注系统的设计、成型零部件设计、推出机构的设计、合模导向机构设计、温度调节系统的设计以及结构零件的尺寸设计，并对相应参数进行校核，最终能够熟练的利用AutoCAD把模具的装配图和零件图画出来。

本文论述的端盖一模两腔注射模设计，这里采用一模两腔注射模设计，符合现在一模多腔的流行趋势，具有典型的代表性，效率高，自动化程度高，采用侧浇口浇注，保证端盖的精度，脱模时，端盖留在动模的一侧，利用顶料杆将其推出。

关键字：

注射模；一模两腔；效率高；自动化

Abstract

Thissubjectmainlyresearchthedesignoftheinjectionmould,byanalyzingtheperformanceofplastic,plasticproductmanufacturabilityanalysis,todesignthemouldstructure,mainlyincludingtheanalysisoftechnologyforplasticproducts,primaryinjectionmachine,injectionmouldstructuredesign,thedesignofgatingsystem,moldingpartsdesign,launchmechanismdesign,molddesignofsteeringmechanismdesign,temperaturecontrolsystemandthesizeofthestructurepartsdesign,andthecorrespondingparameters,finallyabletoskillfullyuseAutoCADtomoldassemblydrawingandpartsdrawing.

Thispaperdiscussestheendcoverofonemoduleandtwocavitiesinjectionmoulddesign,herewithonemoduleandtwocavitiesinjectionmoulddesign,conformtothepopulartrendofamulti-cavitymouldnow,asthetypicalrepresentative,ahighdegreeofautomation,adoptsidespruegating,ensuretheaccuracyofendcover,demoulding,endcovertostayinthesideofthedynamicmodel,usingthelifterrodtolaunchit.

Keywords:

Injectionmould;Onemoduleandtwocavities;Highefficiency;automation

中文摘要…………………………………………………………………………………………1

英文摘要…………………………………………………………………………………………2

目录…………………………………………………………………………………………3

引言…………………………………………………………………………………………1

1塑料制品的工艺性……………………………………………………………………………1

1.1塑料结构方面的工艺性分析………………………………………………………………1

1.1.1聚氯乙烯塑料的主要技术指标………………………………………………………2

1.1.2聚氯乙烯的注射成型工艺参数………………………………………………………2

1.2尺寸精度的工艺性分析……………………………………………………………………2

1.3脱模斜度与收缩率方面……………………………………………………………………3

2注射机的初选…………………………………………………………………………………4

2.1注射机的选择依据…………………………………………………………………………4

2.2初选注射机的参数…………………………………………………………………………5

2.3注射模的标准模架…………………………………………………………………………5

2.4注射机有关工艺参数的校核………………………………………………………………6

2.4.1最大注射量的校核……………………………………………………………………6

2.4.2最大注射压力的校核…………………………………………………………………6

2.4.3锁模力的校核…………………………………………………………………………7

2.4.4对注塑机有关安装尺寸的校核………………………………………………………7

2.5开模行程的校核……………………………………………………………………………7

3注射模的结构设计…………………………………………………………………………9

3.1型腔数目的确定…………………………………………………………………………9

3.2型腔的布置………………………………………………………………………………9

3.3分型面的选择……………………………………………………………………………10

3.3.1分型面的确定………………………………………………………………………10

3.3.2分型面的设计………………………………………………………………………10

4浇注系统设计………………………………………………………………………………12

4.1浇注系统的作用…………………………………………………………………………12

4.2浇注系统的组成…………………………………………………………………………12

4.3浇注系统的设计原则……………………………………………………………………12

4.4主流道的设计……………………………………………………………………………13

4.5分流道的设计……………………………………………………………………………13

4.6浇口的设计………………………………………………………………………………14

4.6.1浇口的选择……………………………………………………………………………14

4.6.2浇口位置选择…………………………………………………………………………15

4.7排气系统的设计…………………………………………………………………………16

5成型零部件设计………………………………………………………………………………17

5.1成型零件的结构设计……………………………………………………………………17

　5.1.1型腔的结构设计………………………………………………………………………17

　5.1.2凸模的结构设计………………………………………………………………………17

5.2成型零件的尺寸计算……………………………………………………………………18

5.3型腔和底板的强度及刚度计算…………………………………………………………20

6推出机构的设计………………………………………………………………………………21

6.1推出机构的组成…………………………………………………………………………21

6.1.1推杆的设计…………………………………………………………………………21

6.1.2推杆位置的设置……………………………………………………………………21

7合模导向机构设计…………………………………………………………………………………22

7.1导柱的设计………………………………………………………………………………22

7.2导柱的配合…………………………………………………………………………………………22

8温度调节系统的设计………………………………………………………………………23

8.1模具冷却系统的设计……………………………………………………………………23

9结构零件的尺寸设计………………………………………………………………………24

9.1结构零件的尺寸…………………………………………………………………………24

结论………………………………………………………………………………………25

参考文献………………………………………………………………………………………26

附录………………………………………………………………………………………27

后记………………………………………………………………………………………31

引言

注射模可以成型除氟塑料以外的热塑性塑料及部分热固性塑料，因为它容易实现自动化，且能够成型复杂的塑件，所以广泛应用于各种塑料制件的生产中，其产品占目前塑料制件生产的30%左右，美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”，由此可见模具工业很重要。

因此，也就有开发和研究注射模的意义。

模具生产是生产产品的主要技术之一，被称之为“工业之基石”。

塑料模是模具的子模，占35%—40%。

随着我国工业技术的迅速发展，塑件的产品种类及数量曾指数增长趋势，在工业领域的地位越来越重要。

而且塑料产品具有耐老化、耐冲击，环保健康，生产效率高，经济利润大等优势，所以塑料模具的设计具有很重大的意义。

此次的毕业设计对于本专业知识的学习和Auto-CAD、Pro/E和UG等二维三维软件制图的学习是一次综合性的锻炼，能为日后从事本专业的工作打下一定的基础。

模具在产品的设计创新、研发方面，运用的越来越多。

在工业制造中，模具产出的产品质量与国家制造水准相当。

目前，全球模具产品份额中，中国与其他先进的制造型国家相比，如德国、日本、法国等国家存在很大的差距。

中国加入WTO以来，在电子通信，汽车和家电等相关产业飞速发展。

这些领域的80%以上都要用到模具。

以上海、浙江和深圳沿海一带的模具技术发展最为先进，区域条件优越，有良好的制造业扶持政策和广阔的市场领域。

主要设计过程如下：

1.设计准备；2.塑件成型工艺分析；3.确定浇注系统和选择分型面；4.塑料模具设计方案的确定；5.主要零部件的设计计算；6.完成装配工作图；7.绘制零件工作图；8.编写设计计算说明书；9.设计总结及答辩。

1塑料制品的工艺性

1.1塑料结构方面的工艺性分析

产品立体图

图1-1腔内产品和浇注系统凝料图

如图所示制件零件图，材料：

PVC,聚氯乙烯,比重;1.4.成型收缩率:

0.6-1%，厚度：

2mm，生产量为100万件/年，试设计与制造出该注塑模具。

聚氯乙烯树脂是一种热塑性塑料，它的树脂是白色，聚氯乙烯不易燃烧，离火就会熄灭，所以，纯聚氯乙烯树脂只有添加一些添加剂之后才能成为塑料。

由于聚氯乙烯树脂原料来源丰富，是世界产量排名第二的塑料、又因为价格低廉，有较好的抗拉、抗压、抗冲击以及抗弯等性能，所以制作出的产品性能优良。

分析图1-1中塑料件图，端盖的形状简单，且壁厚均匀，侧壁没有孔，质量要求并不高，成型起来也就不那么困难，可以进行大批量生产。

1.1.1聚氯乙烯塑料的主要技术指标

表1-1PVC塑料的主要技术指标

1.1.2聚氯乙烯的注射成型工艺参数

表1-2聚氯乙烯的注射成型工艺参数

注射机类型

螺杆式

预热和干燥

温度t/℃

70～90

时间Τ/h

4～6

料筒温度t/℃

前段

160～170

中段

165～180

后段

170～190

模具温度t/℃

30～60

注射压力Ρ/MPa

80～130

成型时间Τ/s

注射时间

15～60

高压时间

0～5

冷却时间

15～60

总周期

40～130

1.2尺寸精度的工艺性分析

查该塑料PVC产品所能达到的尺寸精度为4级、5级、6级共三个等级，由于对端盖塑料产品的尺寸精度不高，因此我这里选择5级精度。

如下图标注

图1-2按5级精度标注图

1.3脱模斜度与收缩率方面

端盖上应具有足够和尽可能大的脱模斜度，以便顺利脱模。

由于端盖未设计斜度，相关标注按书上确定。

在开模的时候，端盖的里面采用斜度为0.5°的脱模斜度，而端盖外采用脱模斜度斜度为1°，这样是为了让端盖留在动模一侧，以便脱模。

由表1-1可知聚氯乙烯的收缩率为0.6%～1.0%，根据要求，计算公式如下：

计算出聚氯乙烯的平均收缩率是0.8%

图1-3脱模斜度

2注射机的初选

2.1注射机的选择依据

模具设计时，模具的机构应当由塑件的结构特点来确定，模具的结构与注射机又有着很大的联系，必须知道注射机的最大注射压力、最大成型面积、开模最大行程等参数，以便保证设计的模具与之相匹配，如果不匹配的话，注射的过程也就无法进行。

图2-1proe计算分析图

根据proe的分析计算可知注射体积为3.63cm3，质量为5.××08g,算出端盖和凝料投影面积在分型上是820mm2，因高压聚氯乙烯熔体平均压力一般是20～40Mpa/mm2，胀开力的计算：

F=PS=40*820

F=32800N=32.8kN

公式：

S为投影面积；

P为高压聚氯乙烯熔体的平均压力，这里取40Mpa/mm2。

由于胀开力应小于或等于注射机锁模力的80%

算出锁模力应当要大于或等于41kN

2.2初选注射机的参数

表2-1注射机的参数

型号

XS-X-60

公称注射量/Cm3

60

螺杆（柱塞）直径/㎜

38

注射压力/Mpa

122

注射行程/㎜

170

注射时间/s

2.9

锁模力/kN

500

最大成型面积/Cm3

130

模板最大行程/㎜

180

模具最大厚度/㎜

200

模具最小厚度/㎜

70

拉杆空间/㎜

190×300

模板尺寸/㎜×㎜

330×440

锁模方式

液压-机械

机器外形尺寸/m3

3.61×0.85×1.55

机器重量/kg

2000

模具定位孔径/mm

Ф55+0.06

喷嘴球径/mm

R12

喷嘴孔径/mm

Ф4

2.3注射模的标准模架

根据中小型模架的规格依照品种，长宽比例选用100×100的模架

A板尺寸A板是定模板，因为要在模板上开设冷却管道，考虑到端盖的高度为10mm，而且还因此需要留出一定的底板厚度，故初定A板为20mm。

B板尺寸B板是动模板，考虑要安装冷却管道，有一定厚度，这里取16mm

C板（垫板）尺寸垫板=推杆固定板厚度+推板厚度+推出行程+（5~10）mm

=8+8+8+（5~10）=29~34mm

初步选定C板尺寸为30mm。

根据这个几个厚度参数，可以选择合适模架，得出模具厚度。

定模板厚度:

A=20mm

动模板厚度:

B=16mm

垫块厚度:

C=30mm

模具厚度：

H=25+A+B+C=（25+20+16+30）=91mm

2.4注射机有关工艺参数的校核

2.4.1最大注射量的校核

在实际生产当中，设计注射模时，总的注射塑料量应当小于或等于注塑机的额定注射量的80﹪。

注射量以容积表示:

V≤0.8V机

式中V为两个端盖和浇注系统凝料的体积（cm3）；

V机为注射机的额定注射量（cm3）；

通过图2-1中proe分析计算得出端盖和浇注系统的体积V=3.6cm3，V机=60cm3

3.6cm3≤48cm3

符合要求

2.4.2最大注射压力的校核

单位面积上，注射压力为注射机施于塑料熔体的压力。

设计模具时，成型塑件的注射压力应当小于注塑机的公称注射压力：

P注≤P公

式中P注为成型端盖的注射压力（Mpa）；

P公为注射压力（Mpa）。

通过proe分析计算投影面积S=0.082m2

查《新编塑料模具设计手册》知平均压力为24.5Mpa,

P注=24.5*0.082=2.009Mpa≤P公=122Mpa

符合要求

2.4.3锁模力的校核

在注射过程中，虽然在浇注过程中会损失压力，但聚氯乙烯熔体进入模具型腔时压力还是很大的，会产生一个很大的推力。

为了保证动、定模结合紧密，不会溢料，锁模力要相当大。

所以注射机额定的锁模力应当大于涨开的力，即：

F≥KpA

式中F为额定的锁模力（吨）；

A为投影面积（cm2）；

P为模腔内的压力（kg/cm2）；

K－安全系数，常取1.1-1.2。

由表2-1可知额定的锁模力F=500；这里取K=1.2，代入式中得

500≥1.2*24.5*8.2=241.08

符合要求

2.4.4对注塑机有关安装尺寸的校核

（1）确保模具安装后料筒和主流道同轴、喷嘴中心线和主流道同轴，浇口套小端孔径d与喷嘴孔径d0、喷嘴前端球面半径R与浇口套球面R0的正确关系为：

d=d0+（0.5～1）mmR=R0+（1～2）mm

由于d0=4mm，R0=12mm，而d=4.5mm，R=13mm

所以符合要求

（2）注塑机拉杆间距与模具模板尺寸的关系应当满足：

模具长×模具宽<拉杆面积

已知模板尺寸为100×100，而拉杆190×300

由于100<190；100<300,所以满足尺寸要求

（3）注塑机允许模具厚度与模具闭合厚度应当满足关系：

Hmin≤H≤Hmax

式中，H是模具闭合高度

Hmax是允许安装的模具最大高度，

Hmin是允许安装的模具最小高度。

由表3可知Hmin=70mm，Hmax=200mm，模具厚度H=91mm

70mm≤91mm≤200mm

符合要求

2.5开模行程的校核

为保证能够顺利取出端盖，必须对开模行程进行校核，这里选用单分型面注射模，开模行程应满足如下关系：

S≥H1+H2+（5～10）mm

式中H1是端盖被顶出距离（mm）；

H2是端盖高度（mm）

S是注射机的开模行程（mm）；

180mm≥32+（5～10）mm，满足要求

图2-2单分型面注射模开模行程

3注射模的结构设计

3.1型腔数目的确定

按型腔数目来分，模具分为单型腔和多型腔两种。

单型腔模具，有成型塑件精度高，而模具制造成本低的优点，，而且模具结构简单，成形零件所用的时间短，工艺参数容易控制。

但是单型腔模具成型的塑件为单个塑件，所以成型效率低，但能够成型尺寸较大、精度较高的小批量塑件，也可适用于生产一些试产的塑件。

多型腔模具，有着成本低、而且生产效率高的优点，但缺点就是模具制造需要很高的成本，而且模具结构复杂，所成形的塑件精度低，难以控制工艺参数。

主要适合于长期生产，而且批量大的塑件。

对比以上两者，结合产品的要求，我选择多型腔模具，从经济性、锁模力、塑件精和

注射量，以及题目中所给出的腔内产品与浇注系统凝料图，选择两型腔模具。

3.2型腔的布置

在型腔布置位置时，考虑方案有以下两种：

方案一：

方案二：

布置型腔时应当考虑型腔排列宜紧凑，既可以减轻模具的质量，以节约钢材，还可以节约成本。

圆形排列平衡好，加工困难，直线排列加工容易，为了保证端盖的精度，在布置时应考虑留有一定长度的分流道长度。

为了防止受力不均，浇应对称开设浇口和型腔。

根据上面的要求，综合比较，这里选用方案一。

3.3分型面的选择

3.3.1分型面的确定

为了有利于端盖的脱模和模具的制造，设计注射模的分型面当应尽可能简单，。

按分型面的位置及形状来分，可将分型面分为五种，分别为阶梯分型面、平直分型面等。

根据端盖的形状，这里选择分型面为平直的。

3.3.2分型面的设计

根据选择的分型面类型，设计方案有以下两种：

方案一：

方案二：

设计模具的重要环节有分型面的设计，根据端盖的精度要求，充型排气，形状特点，推出方式等各种因素来确定分型方案，通过结合端盖对比分析，选择最恰当的那一个方案。

选择分型面的时候应当考虑端盖的外观要求，为了保证端盖的的精度要求，最好应当把同轴度要求的部分放置在模具的同一侧。

在选择分型面的时候还应考虑模具的制造，要求模具制造更加简单，为了端盖顺利脱模，在选择分型面时应当尽量让端盖留在动模上。

为了保证端盖能顺利取出，应选在端盖的外形最大的地方。

为了端盖顺利脱模，在选择分型面时应尽可能使端盖留在动模一侧，，为了让气体顺利的排出，让分型面使塑料熔体的料流末端应尽可能的重合。

端盖在分型面上投影面积越大，所用的设备也就会越大，同时也就需要越大的锁模力。

综合以上设计原则，考虑这些因素，我选择方案一。

4浇注系统设计

4.1浇注系统的作用

浇注系统的作用是：

将注射机机头喷出的熔体平稳地引入型腔，保证塑料熔体充满型腔，使气体顺利的从型腔内排出，从而获得饱满、完整的端盖。

因此可知，要获得一个优良的端盖，关键是要正确的设计浇注系统和保证注射成型的过程能够顺利进行。

在浇注系统中，主要分为普通和热流道两种浇注系统。

这里选择普通浇注系统。

4.2浇注系统的组成

浇注系统主要由图4-1中四个部分组成，它们分别为主流道、分流道、浇口和冷料穴。

图4-1浇注系统的组成

4.3浇注系统的设计原则

在设计浇注系统时应考虑设计浇注系统时应当保证端盖