塑料端盖的模具设计DOC.doc

塑料端盖课程设计摘要塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特别是在电子业中则为突出。电子产品的外客大局部是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。成型工艺和制品的设计。塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的根本组成是：定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、芯机构、冷却和加热装置、排气系统。因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。 目录第一章塑料的工艺分析42.1塑件成型工艺性分析 42.2原料ABS的成型特性和工艺参数 42.2.1ABS塑料主要的性能指标 42.2.2ABS的注射成型工艺参数5第二章注塑设备的选择63.1注射成型工艺条件 63.1.1模具所需塑料熔体注射量 63.1.2分型面上的投影面积及所需锁模力63.2选择注射机 63.3模架的选定 63.4注射机的校核73.4.1最大注射量的校核 73.4.2锁模力校核 73.4.3模具与注射机安装局部相关尺寸校核8第三章型腔布局与分型面设计94.1型腔布局94.2分型面的设计9第五章浇注系统的设计115.1主流道的设计115.2主流道衬套的固定115.3分流道的设计125.4浇口的设计135.4.1浇口的选用135.4.2浇口位置的选用135.4.3浇注系统的平衡135.4.4排气的设计14第六章成型零件的设计 156.1成型零件的构造设计156.1.1凹模构造设计15型芯构造设计166.2成型零件工作尺寸计算166.2.1外形尺寸17内腔尺寸17第七章合模导向机构的设计197.1导柱构造197.2导套构造20第八章脱模机构的设计218.1脱模机构的总体原则218.2推杆设计218.2.1推杆的形状21推杆的位置和布局218.3推件板设计的要点22第九章温度调节系统的设计 239.1模具冷却系统的设计239.2模具加热系统的设计24第十章模具的装配2510.1模具的装配顺序2510.2开模过程分析26参考文献27外文资料中文译文致谢第一章塑料的工艺分析1.1塑件元件图及技术要求技术要求：1.壁厚均匀；2.塑件不可以有裂纹和变形缺陷；2.2原料ABS的成型特性和工艺参数丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要枯燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。2.2.1ABS塑料主要的性能指标密度 (g/ cm) 1.031.05收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz 3.72.2.2ABS的注射成型工艺参数注塑机类型 螺杆式喷嘴形式 通用式 计算收缩率 0.30.8预热温度 8085时间 h 23料筒后段 150170料筒中段 165180料筒前段 180200喷嘴温度 170180模具温度 5080注塑压 MPa 60100保压 MPa 4060注塑时间 S 2090高压时间 S 05冷却时间 S 20120周期 S 50220螺杆转速 r/min 30后处理 红外线烘灯鼓风烘箱 温度 70 时间 S 24第三章注塑设备的选择3.1注射成型工艺条件3.1.1模具所需塑料熔体注射量³，收缩率为0.3%-0.8%，计算其平均密度为1.04 g/m³，平均收缩率为0.55。一幅模具所需塑料的体积：V= n V1 + V2 =1.6nV1=1.6×2 ×3.3=10.56cm³式中V1单个塑件的体积；V2浇注系统的体积在学校设计时V2=0.6 nV1；n初步设定的型腔数量取2。质量M=V=11.1g。3.1.2分型面上的投影面积及所需锁模力塑件和流道凝料在分型面上的投影面积：A= n A1 + A2 =1.35nA1=113.4cm2式中A1单个塑件在分型面上的投影面积；A2流道凝料在分型面上的投影面积。所需锁模力：Fm=(n A1 + A2) P型 =396.9KN式中P型塑料熔体对型腔的平均压力取35MPa。3.2选择注射机根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SYS-30。3.3模架的选定根据塑件选定模架为：S2030BI353570。见图3.1：图3-1塑件模架3.4注射机的校核3.4.1最大注射量的校核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是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：0.8 V机 V塑V浇式中V机注塑机的最大注塑量，30cm3 V塑塑件的体积，该产品V塑3.3cm3 V浇浇注系统体积，该产品V浇3.96cm3故 V机10.56cm3选定的注塑机的注射容积为30cm3，满足要求。 3.4.2锁模力校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模力方向产生一个很大的帐型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的帐型力，即Fk0AP塑式中P塑型腔的平均压力；k0 锁模力平安系数，一般取k01.11.2，本设计取1.2；F注塑机的额定锁模力。故Fk0AP塑476.28KN，选定的注塑机的压力为500KN，满足要求。3.4.3模具与注射机安装局部相关尺寸校核A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适宜模具长×模具宽<拉杆面积=190mm×300mm B模具闭合高度校核Hmin注塑机允许最小模厚=75mmHma*注塑机允许最大模厚=200mmH模具闭合高度=150mm故满足Hma*HHmin。（1） 开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关如全液压合模机构的注塑机，故注塑机的开模行程应满足下式： S机注塑机最大开模行程，180mm; H1顶出距离，16mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，30mm; S机(H模Hmin)H1H2(510)因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。故： 180(15075)46(510)满足条件。第四章型腔布局与分型面设计4.1型腔的布局考虑到模具成型零件和抽芯构造以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如图4-1所示：图3-1型腔图4.2分型面的设计分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的构造，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的构造工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进展选择。1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3.保证塑件的精度要求。4.满足塑件的外观质量要求。5.便于模具加工制造。6.对成型面积的影响。7.对排气效果的影响。8.对侧向抽芯的影响。图4-2塑件分型面第五章浇注系统的设计5.1主流道的设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。形状构造如图5-1所示，其设计要点：图5-1主流道构造1.主流道设计成圆锥形，其锥角可取2°6°，流道壁外表粗糙度取Ra=0.63m，且加工时应沿道轴向抛光。2.主流道前端凹坑球面半径R2比注射机的喷嘴球半径R1大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm。3.主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=13mm。4.主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。5.主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T10A钢，热处理淬火后硬度5357HRC。5.2主流道衬套的设计因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为150mm，内径28mm。 具体固定形式如图5-2所示：图5-2衬套构造5.3分流道的设计1.分流道是脱浇板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经历公式可确定其截面尺寸：式中：B梯形大底边的宽度mmm塑件的重量gL分流道的长度mm H梯形的高度mm质量大约43.2g，分流道的长度预计设计成50mm长，且有4个型腔，所以取B为8mm=5.333mm 取H为6mm根据实践经历，我们可以选择截面直径为8mm，H=6mm。梯形小底边宽度取6mm。另外由于使用了水口板即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板，分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。如以下图5-3所示图5-3分流道截面图2.分流道长度要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长100mm。3.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，因面分流道的内外表粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样外表稍不光滑，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。本模具的流道布置形式采用平衡式,如图5-2所示。5.4浇口的选择浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的局部，但却是浇注系统的关键局部，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。5.4.1浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用潜伏式浇口：1.浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。2.浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。3.浇口之压力损失大，必须高之射出压力。4.浇口部份易被固化之残锱树脂堵住。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或外表不允许有较大痕迹的塑件。5.4.2浇口位置的选用模具设计时，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构造。总之要使塑件具有良好的性能与外表，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正文。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.防止产生喷射和蠕动。7.浇口处防止弯曲和受冲击载荷。8.注意对外观质量的影响。5.4.3浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具构造允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸一样型腔布局为平衡式的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件到达一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都一样。5.4.4排气的设计排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精细零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能防止制品外表灼伤和注射量缺乏外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。则，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，假设以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽，可以大大降低注射压力、注射时间、保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产本钱，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经历，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。第六章成型零件的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的外表粗糙度，此外，成型零件还要求构造合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的构造及使用要求，确定型腔的总体构造，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进展成型零件构造设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进展强度和刚度校核。6.1成型零件的构造设计6.1.1凹模构造设计凹模是成型产品外形的主要部件，其构造特点是随产品的构造和模具的加工方法而变化。组合镶拼方式的优点：对于形状复杂的型腔，假设采用整体式构造，比较难加工。所以采用组合式的凹模构造。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，防止了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼构造可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，防止整体的凹模报废。组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。本设计凹模构造如图6-1所示。图6-1凹模构造图6.1.2型芯构造设计整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。本设计型芯构造如图6-2所示。图6-2型芯构造图6.2成型零件工作尺寸计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以到达高精度，为了计算简便，规定如下：1.塑件的公差：塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“，制品叫做腔尺寸公差取正值“，假设制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进展转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取。2.模具制造公差：实践证明，模具制造公差可取塑件公差的，即z=，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+、“-符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z,型芯尺寸不断减小则取“-z，中心距尺寸取“。现取。3.模具的磨损量：实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，对于大型塑件则取以下。另外对于型腔底面或型芯端面，因为脱模方向垂直，故磨损量c=0。4.塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。=%=2%5. 模具在分型面上的合模间隙：由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、外表粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是0.020.1mm。外形尺寸根据公式： LM=85mm, LM=86.40=31.5mm, LM=31.83=18mm, LM=18.60=2mm, LM=2.34根据公式：HM=27mm, HM =27.28=3mm, HM =3.32=5mm, HM =5.3606.2.2内腔尺寸根据公式： LM =5mm, LM=5.19=18.5mm, LM=18.96=12mm, LM=12.33=3mm, LM=3.15根据公式：M=27mm, M =27.28=3mm, M =3.29=40mm, M =41.03=32mm, M =32.87第七章合模导向机构的设计导柱导向机构设计要点：1.小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，假设有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。2.直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。3.导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。4.导柱常固定在方便脱模取件的模具局部；但针对*些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱.。5.为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。6.导柱工作局部的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。7.应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。8.导柱工作局部的配合精度采用H7/f7低精度时可采用H8/f8或H9/f9；导柱固定局部的配合精度采用H7/k6或H7/m6。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。9.对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与外表粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出局部应扩径以缩短滑配面。7.1导柱构造带头导柱如图7-1所示图7-1导柱图7.2导套构造带头导套如图7-2所示图7-2导套图第八章脱模机构的设计8.1脱模机构设计的总原则1.要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具构造。2.正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。3.推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。4.推出机构应构造简单，动作可靠即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干预，有足够的强度与刚度，远动灵活，制造及维修方便。8.2推杆设计8.2.1推杆的形状如图8-1所示图8-1推杆图8.2.2推杆的位置和布局1.应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。2.应保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力一样时，则均匀布置；假设*个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。3.推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当构造特殊，需要推在薄壁处时，可采用盘状推杆以增大接触面积。4.推杆的设置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁10.13mm；当推杆设置在型芯内部推在塑件内部时，推杆孔距型芯侧壁23mm。5.在模内排气困难的部位应设置推杆，以利于用配合间隙排气。6.假设塑件上不允许有推杆痕迹时，可在塑件外侧设置溢料槽，从而靠推杆推在溢料槽内的凝料上而带塑件。8.3推件板设计的要点1.推件板与型芯应呈3°10°的推面配合，以减少远动摩擦，并起辅助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板与型芯侧壁之间应有0.200.25mm的间隙，以防止两者间的擦伤而或卡死，推件板与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为准，塑料的最大溢料间隙可查表，推件板与型芯相配合的外表粗糙度可以取Ra0.80.4m。2.推件板可用经调质处理的45钢制造，对要求比较高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到5355HRC，有时也可以在推件板上镶淬火衬套以延长寿命。3.当用推件板脱出元通孔的大型深腔壳体类塑件时，应在型芯上增设一个进气装置，以防止塑件脱模时在型芯与塑件间形成真空。4.推件板复位后，在推板与动模座板间应留有为保护模具的23mm空隙。第九章温度调节系统的设计9.1模具冷却系统的设计根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经历值取4根，冷却水口口径为6mm。另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循：1.浇口处加强冷却。2.冷却水孔到型腔外表的距离相等。3.冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。4.冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。5.进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的反面。6.冷却水孔应防止设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。9.2模具加热系统的设计因在ABS要求的熔融温度为200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为5070，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、构造简单、可调节*围大，所以在该模具应用电加热。第十章模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各局部的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的*围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模局部装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.050.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边.