学位论文端盖说明书注塑模具正文.docx

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学位论文端盖说明书注塑模具正文

端盖毕业设计说明书

设计题目：

塑料桶注射模具设计

院（系）：

机械工程学院

专业：

模具设计与制造

班级：

学号：

设计人：

指导老师：

完成日期：

2013年4月

设计任务书

1．设计指定制件的注射模具二维图（1套）；（与任务书一起装订）

2．编写上述设计项目的说明书。

注：

要求说明书中描写详细的设计步骤；说明书编写顺序、内容及要求；参考资料目录见毕业设计指导书。

3D图如上所示

前言

随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，为了扩展在工艺方面的知识面为了适应社会的要求，完成了毕业设计，这次毕业设计是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。

本次设计的是塑料模具，这次设计在赵国际老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细地分析下而进行设计的。

本设计由赵国际老师指导,同学们提出的宝贵意见，而完成的。

在此表示深切感谢。

但因本人经验不足，因此很难避免地存在一些不合理之处，希望老师批评和指正，以使我的毕业设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。

随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，为了扩展在工艺方面的知识面为了适应社会的要求，完成了毕业设计，这次毕业设计是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。

本次设计的是塑料模具，这次设计在老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细地分析下而进行设计的。

目录

一、塑件成型工艺性分析

1.PP塑料

2.成型特性

3.力学性能

4.热学性能

5.电学性能

6.环境性能

7、使用性能

二、塑件分型面位置的分析和确定

1.分型面选择原则的分析

2.分型面的位置确定

三、塑件型腔数量及排列方式的确定

1．型腔数量的确定

2．多型腔的布置方式

四、注射机的选择及工艺参数的校核

1.锁模力的校核

2．注射量的校核

3.模具闭合高度的校核

4.开模行程的校核

5.推出机构的校核

五、浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算

1.主流道的设计

2．分流道的设计

六、模具的结构形式

1推出方式的确定

2.模具排气槽设计

3.排气系统

4.冷料穴的设计

七、成型零件设计

1.型腔尺寸

2.型芯尺寸

八、模架选择

九、导向机构设计

十、脱模机构设计

七、模架选择

八、导向机构设计

九、脱模机构设计

1.推出机构的分类

2.推出机构的设计原则

十、模具开合动作过程

一、塑件成型工艺性分析

1.PP塑料

PP的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。

PP同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。

PP的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。

　　PP是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好。

PP熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。

PP的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

2.成型特性

（1）.结晶性料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触易发生分解。

（2）.流动性好极好，益边值0.03mm左右。

　　（3）.冷却速度好，浇注系统及冷却系统散热应适度。

（4）.成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，取向性强。

（5）、注意控制成型温度，料温地取向性明显，尤其低温高压更明显，模具温度低于50度以下塑件无光泽，易产生熔接痕、留痕，90度以上时易发生翘曲、变形。

（6）、塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。

3.力学性能

　　PP有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。

即使PP制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。

PP的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。

PP的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。

PP的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。

PP的力学性能受温度的影响较大。

4.热学性能

　　PP属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70—107℃（85左右），制品经退火处理后还可提高10℃左右。

对温度，剪切速率都比较敏感；PP在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40℃到85℃的温度范围内长期使用。

5.电学性能

　　PP的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

6.环境性能

PP不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

7、使用性

密度小、强度、刚性、耐热性均优于HDPE，硬度比HDPE高，可在100度左右使用。

具有优良的耐磨性，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。

二、分型面位置的分析和确定

1.分型面的位置分析

（1）．分型面的形状一般为平面、斜面、阶梯面，但分型面应尽量选择平面。

（2）．为了便于塑件脱模分型面应设在塑件端面尺寸最大的部位，在考虑副模具型腔总体结构时，必须注意塑件在型腔中的方位，尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面。

（3）．为了确保塑件质量分型面一般不会选择在塑件光滑的外表面，以免在制件上留下溢料痕迹或拼合缝痕影响外观质量。

（4）．由于脱模机构设在动模一侧，为了有利于脱模，分型面一般尽可能是开模后塑件留在动模一侧。

（5）．由于本副模具没有侧抽型机构所以不用考虑侧抽拔距。

（6）．由于分型面作为主要排气渠道，所以侧抽型一般设在塑料熔体的末端以利于排气。

（7）．选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。

2.分析面的位置确定

综上所以本模具的分析面位置如下：

三、塑件型腔数量及排列方式的确定

1．型腔数量的确定

单型腔模具其优点是塑件精度高，工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短，但塑件成型的生产率低，塑料成本高。

其适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量生产及试生产。

多型腔模具其塑料成型的生产效率高，塑件的成本底，但塑料的精度低，工业参数难以控制；模具结构复杂，模具制造成本高、周期长。

其适用大批量、长期生产的小型塑件。

塑件的形状比较简单，生产批量大，精度要求低，其型腔形状为简单的圆形，所以型腔尺寸很容易达到一致，可以采用多型腔模具进行生产。

为了考虑经济性我们采用一模四腔的结构。

2．多型腔的布置方式

（1）多型腔的模板上的布置常采用圆形排列、H行排列、直线排列以及复合排列等形式。

（2）为了确保塑件质量的均一和稳定，尽可能采用平衡式排列。

（3）为了防止模具承受偏载而影响塑件质量，型腔布置与浇口开设部位应力求对称。

（4）尽量使型腔排列紧凑，以便减小模具外形尺寸。

节省模具钢材减轻模具重量。

（5）由于圆形排列有利于浇注系统的平衡，但加工比较困难，所以采用圆型排列。

如下图：

四、注射机的选择及工艺参数的校核

根据塑件质量和浇注系统的质量,按注射量初步选用注射机.塑化物料的温度和从喷嘴注射出来的熔体温度主要取决于料筒和喷嘴两部分的温度.为了保证塑件有较高的形状和尺寸精度,采用螺杆式注射机，这类注射机的注射压力大，预塑温度均匀。

选用注射机型号XS-Z-60，该注射机最大注射容量60mm3，注射压力为130MPa，锁模力为450KN，最大注射面积为130cm2，最大模具厚度为250mm，模具最小厚度为150mm，喷嘴圆弧半径为SR10，模具开模行程为180mm。

1.锁模力的校核

锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大加紧力。

按《塑料成型与设备》公式3-1计算

F=KpA分

K为压力损耗系数一般取1.1-1.2。

由于塑件材料PP属于中等粘度塑料和有精度要求的制品。

查《塑料模成型技术》相关资料得：

P为34.4MPa，A分是分型面伤的投影面积，经计算A分为6079mm2

KpA分=1.1x34.4x6079=230KN

F>230KN

所以注射机的锁模力满足锁模要求。

2、注射量的校核

世纪注射量g=πr2x14-πr2x11

=3.14x222x14-3.14x182x11

=40.34cm2

实际注射量小于注射机的最大注射量，所以该注射机满足注射量要求。

3.模具闭合高度的校核

注射机允许安装的大模具厚度为241.5mm，模具最小厚度为150mm。

如图所示，定模座板厚度为25mm，型腔板厚50mm，推件板厚16mm，推件板与型腔板之间的间隙为1mm，型芯固定板厚为20mm，支撑板厚为32mm，垫块厚70mm，动模座板厚25mm。

模具闭合高度H=定模座板厚+型腔板厚+推件板厚+推件板与型腔板之间的间隙+型芯固定板厚+支撑板厚+垫块厚+动模座板厚

H=25+50+16+1+20+32+70+25=241.56mm

注射机允许最小安装的模具最小厚度＜H＜注射机允许最大安装的模具厚度，所以模具闭合高度满足要求。

4.开模行程的校核

注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。

可按公式S≥H1+H2+a+（5-10）mm

其中制品的推出距离H1=5mm，制品总高度H2=14mm，取出浇注系统凝料所需的高度a=50mm，注射机的最大开模行程S=180mm。

即S=180≥5+14+50+30=99，故模具开模行程足够。

5.推出机构的校核

由于塑件的高度尺寸很小，抽芯机构的推出行程也很小，因此，可以略去。

五、浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算

1.主流道的设计

主流道形状和尺寸直接影响熔体流动速度和冲模时间。

由于主流道与高温塑料和喷嘴反复接触，容易损坏。

为了延长模具使用寿命和损坏后便于更坏或修模，我们将把它单独设在主流到衬套中。

为了便于凝料从主流道中拔出，此主流到设计为圆锥形。

其锥角为2-4度，内壁表面粗糙度小于0.63-1.25微米。

为了补偿对中误差并解决凝料的脱模问题，主流道进料口端直径比注射喷嘴大0.5-1mm，主流道进口端凹下的球面半径R比喷嘴球面半径r大1-2mm，凹下深度约3-5mm，所以主流道小端直径根据《塑料成型模具与设备》119页表4-1取得主流到小端直径为4mm。

主流道与分流道结合处采用半径R为2mm的圆角过渡，以减小料流转向过渡时的阻力。

在保证塑件成型良好的前提下，为了减少压力损失及废料，主流道长度取为57mm。

2．分流道的设计

分流道的截面形状分为圆形、半圆形、正方形、梯形及矩形五种;由于正方形界面的流道凝料不宜推出，而实际应用中梯形流道是它的变异形式，而U形截面流道是梯形截面流道的变异形式，综合了他们的优点及强化了他们的缺点，由于本塑件为大批量生产，塑料的流动性比较好，考虑到模具的加工方便等，便于脱模最终选择U形截面。

分流道的截面尺寸根据塑件材料用查表法在《塑料成型模具与设备》P121表4-2取得D=6mm。

流道是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用。

为减少分流道的压力损失和热损失，需使分流道的通流截面积最大，而散发热量的内表面积最小，所以选用圆形截面。

分流道的布局取决于型腔的布局，分流道和型腔的分布有平衡式和非平衡式两种。

平衡式分流道的特点是：

各分流道长度、断面尺寸及其形状完全相同，各型腔同时均衡进料，同时注射完毕，所以选用平衡式分流道。

分流道的尺寸据塑件的成型体积、塑件壁厚及形状、所用塑件的性能及分流道长度等因素确定，对壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑件可用经验公式。

D=0.2654W/L

式中：

D——分流道直径（mm）；

W——流经分流道的塑料量（g）；

L——分流道长度。

对于黏度大的塑料，按上式算出的D值乘以系数1.2～1.25。

六、模具的结构形式

1推出方式的确定

推出机构按动力来源分为以下几种形式：

手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构。

（1）.手动推出机构指当模具分开后，用人工操纵脱模机构使塑件脱出，它可分为模内手工推出和模具手工推出两种。

这类结构多用于形状复杂不能设置推出机构的模具或塑件结构简单、产量小的情况。

（2）.机动推出机构依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。

这类模具结构复杂，多用于生产批量大的情况。

（3）.液压和气动推出机构一般是指在注射机或模具上设有专用液压或气动装置，将塑件通过模具上的推出机构推出模外或将塑件吹出模外。

经分析结合该塑件成型要求及现有设备选择其推出机构为机动推出机构。

推出机构设计要求：

对推出机构的要求要随塑件形状，结构的不同而变化

（1）塑件留在动模。

（2）塑件在推出过程中不变形，不损坏。

（3）不损坏塑件的外观质量。

（4）分摸时应使推出机构正确复位。

（5）推出机构动作可靠。

（6）另外，要求推出机构自身要有足够的强度和刚度。

由于塑件结构复杂，使用推杆推出自由度较大，推出面积一般比较小，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合，且运动阻力小，损坏后也便于更换，推件板推出顶力均匀，运动平稳，但推出力大，容易使塑件变形，损坏塑件，故采用推杆推出。

2.模具排气槽设计

当塑料熔体充填型腔时，必须有顺序的排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热分解而产生的气体；若不及时的排出气体塑件会因填充不足而出现气泡或表面轮廓不清。

一般模具采用间隙配合进行排气，也可以在分型面上开设排气槽进行排气。

根据实际情况并考虑成本，故模具采用间隙排气较为合适。

3.排气系统

当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。

如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。

有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。

本塑料模具属于小型模具简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03~0.05mm。

4.冷料穴的设计

由于本模具的分流道比较长，为了不使最初注入模具的塑料因料温下降而影响到塑件质量，现将模具以及分流道末端开设冷料穴。

推件板从型芯上推出塑件的同时，将主流道的凝料拉出。

七、成型零件设计

对于如图下图一所示的塑件，材料的最大收缩率为0.8%，最小收缩率为0.4%的材料成型，根据塑件结构绘制模具工作尺寸计算图如下图二，有图可见分型面悬在A-A处型芯设在动模，凹模设在定模。

已知塑件尺寸D=440-0.28，d=Φ36+0.200mm，h=11+0.150mm，H=140-0.18mm，平均收缩率SCP=（0.8+0.4）/2=0.6,模具制造公差δz=△/2=0.3。

2.型腔尺寸

型腔直径（按平均收缩率计算）

Dm=Lm=（Ls+

=（44+44x0.6%-3/4x0.28）+0.28/30

=44.054+0.0930mm

凹模深度Hm=（Hs+HsScp%-2/3△）δz0

=（14+14x0.6%-2/3x0.18）+0.18/30

=43.964+0.060mm

2.型芯尺寸

型芯直径（按平均收缩率计算）

dm=（ls+lsScp%-3/4△）-δz0

=（36+36x0.6%-3/4x0.20）-0.20/30

=36.0660-0.066mm

型芯高度（按平均收缩率计算）

hm=（hs+hsScp%-2/3△）δz0

=（11+11x0.6%-2/3x0.15）+0.15/30

=10.966+0.050mm

经过计算模具型腔的间隙为0.096，而经过查表4-15所得的最大间隙值单边为0.05（大于型腔公差），所以满足要求时期成型过程中不会发生溢料。

因为该件的形状为简单的圆筒形，所以我们根据该件的结构特点及质量要求选择整体式凹模和组合式型芯。

八、模架选择

我国于1990年颁布并实施GB/T12556.2-1990。

《塑料注射模中小型模架技术条件》中规定，中小型模架的周界尺寸范围小于或等于560mmx900mm，根据本塑件的结构设计要求在P233图4-191中选择A1基本型模架。

如图所示

九、导向机构设计

为了保证动模与定模合模时正确定位和导向，在涉及本模具时我们根据模具的大小、生产批量选择带头导柱、导套。

根据本模具的形状和大小并能保证模具的强度和刚度的前提下我们选用四根导柱岛主的位置设在模具长边离中心线的约1/3处即77mm。

十、脱模机构设计

1.推出机构的的分类

推出机构按动力来源分为以下几种形式：

手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构。

（1）.手动推出机构指当模具分开后，用人工操纵脱模机构使塑件脱出，它可分为模内手工推出和模具手工推出两种。

这类结构多用于形状复杂不能设置推出机构的模具或塑件结构简单、产量小的情况。

（2）.机动推出机构依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。

这类模具结构复杂，多用于生产批量大的情况。

（3）.液压和气动推出机构一般是指在注射机或模具上设有专用液压或气动装置，将塑件通过模具上的推出机构推出模外或将塑件吹出模外。

经分析结合该塑件成型要求及现有设备选择其推出机构为机动推出机构。

2.推出机构的设计原则

对推出机构的要求要随塑件形状，结构的不同而变化。

（1）塑件留在动模。

（2）塑件在推出过程中不变形，不损坏。

（3）不损坏塑件的外观质量。

（4）分摸时应使推出机构正确复位。

（5）推出机构动作可靠。

（6）另外，要求推出机构自身要有足够的强度和刚度。

由于塑件为小型筒体、深度不高的简单薄壁件，采用推件板推出时不会导致塑件变形，并且推件板加工难度不高，如果采用其他推出机构会使模具加工复杂化。

在脱模时为了不使型芯划伤，推件板与型芯的配合部位留有0.1-0.2mm的凸阶。

后语

这次的毕业设计我大致完成了一个产品从设计到出模的全过程,使我对注射模具的设计与制造有了一个较深的理解.通过这次设计,使我对模具中的成型结构、浇注系统、冷却系统、脱模机构、导向定位机构和它们的作用有了更深的了解。

为了做这个课题设计我具体用到我们所学过的《塑料成型模具与设备》、《机械制图》、《机械制造基础》、《公差与配合》等多门毕业。

查资料用得最多的是《塑料模具手册》具体的标准件尺寸都是从上面参照取得。

在做设计时，让我知道自己专业知识的缺乏与不扎实、不牢固性，也让我意识到自己还有很多地方需要加强的。

在设计时，也难免会遇到一些难以解决的疑难问题,但通过老师的耐心指导和同学之间的相互交流与讨论，使我很顺利地克服了这些。

从而从中也学到了许多，使自身在各方面的能力都有了很大的提高和完善，各方面在能力都得到了很好的煅炼。

后记

参考文献

1.夏江梅主编.塑料成型模具与设备北京：

机械工业出版社，2005.4

2.胡家秀主编.简明机械零件设计实用手册北京：

机械工业出版社，1999.10

3.徐正坤主编.冲压模具及设备北京：

机械工业出版社，2005.1

4.曲波主编.互换性与技术测量西安：

西安电子科技大学出版社，2007.8

5.杨玉萍，高龙士主编.机械制图与AutoCAD北京：

机械工业出版社，2009.8