塑料圓蓋注射模設(shè)計說明書

1、宜春學院畢業(yè)設(shè)計說明書論文題目:塑料圓蓋注射模設(shè)計學院：物理科學與工程技術(shù)學院專業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化年級：08級姓名：指導教師:職稱:（2012年6月）宜春學院教務處制塑料圓蓋注射模具設(shè)計摘要：本課題主要是針對塑料圓蓋的注塑模具設(shè)計，該圓蓋材料為聚甲醛（POM），是工業(yè)生產(chǎn)中常見的材料。對塑料制件進行工藝的分析和比較可以設(shè)計出一副注塑模。本課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性和模具的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型零件的結(jié)構(gòu)、推出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇和相關(guān)參數(shù)的校核都有比較詳細的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過設(shè)計全過程表明該模具能夠滿足本塑件所要求的加工工藝。本設(shè)計的主要任務是

2、塑料圓蓋的注塑模具設(shè)計，也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)該塑料圓蓋產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化從而提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是側(cè)澆口的單分型面注射模。關(guān)鍵詞：注射模、塑料圓蓋、聚甲醛。covermaterialforpolyoxymethyleneAbstract:Themaintopicisthedesignofinjectionmoldsforplasticdome,thecircular(POM),commonmaterialsinindustrialproduction.Processanalysisandcomparison,wecandesignaninjectionmoldplast

3、icparts.Thistopicfromtheprocessofproductmixandmoldthestructureofthestartingsystemofthecastingmold,moldingpartsofthestructure,theintroductionofthesystem,coolingsystem,thechoiceofinjectionmoldingmachinesandrelatedparametersAssesssmenthavemoredetaileddesign,whileandthepreparationprocessofthemold.Thatth

4、emoldcanmeettherequirementsinthisplasticpartsprocessingthroughtheentiredesignprocess.Themaintaskofthedesignofinjectionmolddesign,plasticdomeisthedesignofaninjectionmoldtoproducetheplasticdomeproducts,inordertoachieveautomationtoincrease'production.Forthespecificstructureoftheplasticparts,moldsid

5、eofthegate,asingleinjectionmoldpartingsurface.Keywords:injectionmold,plasticdome,POM.目錄塑件成型工藝分析11.1塑件的原材料分析11.2POM的性能分析11.3注塑模工藝條件：11.4塑件尺寸精度分析21.5塑件表面質(zhì)量分析21.6其他要求2模具結(jié)構(gòu)形式的擬定22.1確定模具分型面位置22.2確定模具型腔數(shù)量及其排列方式22.3注塑機型號的選定2澆注系統(tǒng)的設(shè)計33.1主流道的設(shè)計33.2分流道的設(shè)計43.3澆口的設(shè)計53.4冷料穴的設(shè)計63.5主流道剪切速率的校核6成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算64.1型腔的設(shè)計6

6、4.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計64.3成型零件的工作尺寸計算6模架的選定7脫模推出機構(gòu)的設(shè)計76.1推出方式的確定76.2脫模力的計算76.3推出機構(gòu)作用在塑件上的壓應力的校核8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計8導向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計88.1導向與定位機構(gòu)的功能88.2設(shè)計導柱和導套時應注意以下幾點8工作原理8小結(jié)8參考文獻9附錄9致謝9塑件成型工藝分析產(chǎn)品如圖1-1所示圖1-1塑料圓蓋1.1塑件的原材料分析塑件的材料為聚甲醛（簡稱POM,為熱塑性材料，采用注射成型。1.2POM的性能分析POM即聚甲醛，也叫賽鋼。它是以甲醛等為原料聚合所得。具有良好的物理、化學和機械性能和耐摩擦性能。聚甲醛是一種沒有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性

7、的線性聚合物，故其具有優(yōu)異的綜合性能。1物理性質(zhì)。聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40-100°C溫度范圍內(nèi)長期使用。其比重為1.42，熔點為175°C，抗壓強度為70MPa,伸長率（屈服）為15%屈服抗拉強為63MPa屈服拉應變?yōu)?0%，極限拉應變?yōu)?1%，沖擊強度（無缺口）108KJ/m2,（帶缺口）7.6KJ/m2。1. 化學性質(zhì)。按分子鏈結(jié)構(gòu)不同，聚甲醛可分為均聚甲醛和共聚甲醛，前者密度、結(jié)晶度、熔點都高，但是熱穩(wěn)定性差，對酸城的穩(wěn)定性略低；后者密度、結(jié)晶度、熔點較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解。2. 機械性能。聚甲醛有很高的硬度和鋼性，

8、并且有優(yōu)良的耐磨性自潤滑性，而疲勞性，是其它工程塑料不能相比的。POMM有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾何穩(wěn)定性，特別適合于制作齒輪和軸承。另外由于它還具有耐高溫特性，故還可以用于管道器件（管道閥門、泵殼體），草坪設(shè)備等。1.3注塑模工藝條件：干燥處理：如果材料儲存在干燥環(huán)境中，通常不需要干燥處理。熔化溫度：均聚物材料為190230C;共聚物材料為190210C。模具溫度：80105C。為了減小成型后收縮率可選用高一些的模具溫度。注射壓力：70120Mpa注射速度：中等或偏高的注射速度。流道和澆口：可以使用任何類型的澆口。如果使用隧道形澆口，則最好使用較短的類型。對于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對

9、于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。1.4塑件尺寸精度分析塑件尺寸精度無特殊要求，其尺寸均為自由尺寸，按MT6查取公差得其主要尺寸及公差標注為(單位均為mm：.000.0該塑件的外形尺寸：16_0.54,12_0.46,2_0.2610.46o.70.3820.2650.3220.26950.38該塑件的內(nèi)形尺寸：70，2°，5°，2°，0。1.5塑件表面質(zhì)量分析該塑件要求外表美觀并且色澤鮮艷，其外表面沒有斑點和熔接痕，表面粗糙度Ra可取°.4*m。而該塑件的內(nèi)部沒有較高的粗糙度要求。1.6其他要求塑件應具有一定的機械強度，耐磨性好，自潤

10、滑性能良好等。模具結(jié)構(gòu)形式的擬定2.1確定模具分型面位置注射模有一個分型面或有幾個分型面，分型面的形狀應盡可能簡單，這樣方便于模具的制造以及塑件的脫模。分型面應選擇在端蓋面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，結(jié)合本設(shè)計可選分型面的形狀設(shè)計如圖2-1所示圖2-1分型面2.2確定模具型腔數(shù)量及其排列方式該塑件采用一模兩件成型，其型腔布置對稱，生產(chǎn)效率高，能夠滿足大批量生產(chǎn)的需要且有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。本次設(shè)計其型腔布置和排列方式如圖2-2所示。圖2-2型腔的布置2.3注塑機型號的選定(1) 注射量的計算，通過三維軟件建模設(shè)計分析計算得塑件的體積為：V塑=0.9cm3。塑件的質(zhì)量為：m塑

11、=PV塑=0.9x1.40=1.26g式中，呻1.40g/cm3。澆注系統(tǒng)凝料體積的估算3選擇注射機根據(jù)第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積M息=2.1cm,故有3V總、/0.8=2.63cm，查表可選用注射機型號為海大HTF58X-A型號的注塑機，其主要技術(shù)參數(shù)見表21表21螺孔直徑(mm26頂出行程(mm70公稱注射量(cm3)66頂出力(KN22射出量(g)60最大泵壓力(MPa17.5射出速度(mm/s)114.5馬達輸出功率(KW11塑化能力（g/s）7加熱器輸出功率（KW5.15射出壓力（MPa245貯料器容量（kg）25螺旋回轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）255料筒體積（L）180鎖模

12、力（KN800最大模具厚度（mm320鎖模行程（mm270最小模具厚度（mm120法二直徑（mm100爐嘴型號（mm2-SR10拉桿間距（mm310X310合模行程（mm70（4）注塑機相關(guān)參數(shù)的校核1）注射壓力的校核查表可知PO俯需的注射壓力為120-150Mpa，這里取120該注射機公稱注射壓力=245Mpa,注射壓力安全系數(shù)k1,25-1,4,取k=1.3,則有：km=1.3mOMpa=156Mpa<p公，故注射機壓力合格。Mpa2）鎖模力校核1. 塑件在分型面上的投影面積為-,22、2一2%二兀/4乂（16-5）mm=181mm.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為AA澆注系統(tǒng)在分型面

13、上的投影面積A的數(shù)值應按多型腔模的統(tǒng)計分析確定，A是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍，這里取=0，2A®2. 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為3. 模具型腔的脹型壓力為FlA總p模=434.U73.5N=31.93kN"模是型腔的平均計算壓力值，通常取注射壓力的20%-40%大致范圍為49-98Mpa，這里取70Mpa。查表可得注射機的公稱鎖模力F鎖=800kN,鎖模力安全系數(shù)為k2=1.11.2，本設(shè)計取1.2,則有：k2F脹E.2F脹=1.31.93=38.32kN<F鎖，注射機鎖模力合格。對于其它安裝尺寸需等到模架選好之后再進行校核。2.

14、澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，它對注射成形周期（如外觀、物理性能、尺寸精度等）皆有直接影響。本設(shè)計中模具的澆注系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1澆注系統(tǒng)3.1主流道的設(shè)計（1）主流道尺寸1)主流道的長度:應盡量小于60mm這里取32mnift行設(shè)計。2) 主流道的小端直徑：d±射機噴嘴尺寸+(0.51.5mm=2.5mm3) 主流道的大端尺寸：d=d+2L主tanw-3.73mm?式中=1.5，。4) 主流道的球面半徑：sr)=注射機噴嘴球頭半徑*(12mm=i5.5mm。5) 球面的配合高度：h=3mm主流道的凝料體積7主=-L主(R：+r+R主r主)=314x32乂

15、(1.92+1.252+1.9x1.25)=252.8mm3=0.2528cm333(2) 主流道的當量半徑。綜上得主流道澆口套的形式如圖3-2所示。圖3-2主流道3.2分流道的設(shè)計(1) 設(shè)計分流道應盡量減少流道內(nèi)的壓力損失和避免熔體溫度降同時還要減少分流道的容積以及使壓力平衡，因此采用平衡式分流道(2) 分流道的長度：兩型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道較短，應選小一些，單邊分流道長度取9.32mm,其布置如圖3-3所示。(3) 分流道的當量直徑因為塑件的質(zhì)量小于200g,所以有：(4) 分流道的橫截面積形狀為U形，其優(yōu)點為加工容易，又比圓形和正方形橫截面流道容易脫模，所以應用較廣。圖3-3分流道的布

16、置（5）凝料體積1）分流道的長度為:L分=2W.32mm=18.64mm。22利用電子圖版查詢可得分流道的橫截面積A'=25.93mm。333）凝料的體積"公孔分A分=18.64x25.93=483.34mm*°.48cm（6）校驗剪切速率1）注射時間查表可得t=1s,2）分流道體積流量q分二號=0=1.38cm3/s3咎=3.3伯810：=9.8拓3.14¥O23-15勺05勺0s之間，因此該分流道3）剪切速率該分流道的剪切速率處于主流道和分流道的最佳剪切速率內(nèi)熔體的剪切速率合格。（7）分流道的表面粗糙度取Ra1.6um,脫模斜度取1°。3.3

17、澆口的設(shè)計本模具采用側(cè)澆口。其截面結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，便于試模后修正且開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進料。1）計算側(cè)澆口深度。查表可計算側(cè)澆口的深度h,其值為：h=nt=0.8K2mm=1.6mm,其中t為塑件的壁厚，這里t=2mmn為塑料的成型系數(shù)，對POM而言，其成型系數(shù)n=0.8。查表可知推薦的POMU澆口的厚度為0.50.7mm,故此處澆口的深度為0.6mmo2）計算測澆口寬度。查表可計算測澆口的寬度B得：-n、A0.7”657.48B=0.6cm3030。式中，n是塑料成型系數(shù)，對于POMn=0.8;A是凹3) 模的內(nèi)表面積(約等于塑件的外表面積，有三維建模分析可得2A=657.48m

18、m)計算測澆口的長度。查表可得測澆口的長度L澆一般選用0.50.75mm,這里選L澆=0.7mm。3.4冷料穴的設(shè)計冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。冷料穴的作用就是存放料流前風的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；并且，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸應該略大于主流道大端直徑，長度約等于主流道的大端直徑。3.5主流道剪切速率的校核由上所得的塑件體積、主流道體積、分流道體積(澆口體積太小可以忽略不計)以及主流道當量半徑可校核主流道熔體的剪切速率。計算主流道的體積流量V主.分nV塑0.25280.4820.933,勺主=2.5328cm/s=2532.8mm/s。(

19、1) 主流道的剪切速率的校核3.3q主3.3乂2532.8)cccc<3恨=1039.8s：;1.0410s二R3一3.141.63O主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與23-1分流道的取佳速率5乂105><10s之間，所以澆口的男切速率校核合格。3. 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算成型零件指構(gòu)成模具型腔的零件，通常有凹模、凸模和各種成型桿以及成型環(huán)。4.1型腔的設(shè)計型腔也叫凹模，它是使塑件外輪廓成型的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、組合式。組合式型腔包括整體嵌入式型腔、拼塊組合式型腔、局部鑲嵌式型腔。其中組合式型腔由許多拼塊鑲制而成。4.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零件指構(gòu)成模具型

20、腔的零件，通常有凹模、凸模和各種成型桿以及成型環(huán)。型芯又稱凸模，型芯的作用是將壓機的壓力傳遞到塑件上，并壓制塑件的內(nèi)表面及端面。型芯由兩部分組成：上端與配合環(huán)部分配合，防止熔料溢出且起導向作用部。型芯結(jié)構(gòu)有整體及組合式等形式。當塑件形狀較簡單、型芯高度不大，便于加工及熱處理變形較小的情況下，則型芯采用整體結(jié)構(gòu)，反之采用組合式結(jié)構(gòu)。綜上所述，再根據(jù)其實際需要，設(shè)計的凹模結(jié)構(gòu)形式為整體嵌入式凹模，凸模結(jié)構(gòu)形式為組合式。成型零件圖如圖41所示。圖4-1成型零件圖4.3成型零件的工作尺寸計算成型零件工作尺寸計算結(jié)果如下表4-1所示。表4-1已知條件：塑件的平均收縮率為Scp=0.02。模具的制造公差取

21、=A/4。類別零件號模具零制件尺寸計算公式工作尺寸件型腔的計算型腔板大端型腔型芯的計算大型芯'小型芯4. 模架的選定根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模鑲嵌所占的面積尺寸，同時考慮凹模最小壁厚，導柱、導套的布置等確定該模架（LKM為兩板式標準模架，其規(guī)格為A50B60。其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。其中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11分別是上固定板、A板、B板、模腳、面針版、底針板、下固定板、上模仁、下模仁、上模仁鑲嵌、下模仁鑲嵌。5. 圖5-1模架脫模推出機構(gòu)的設(shè)計6.1推出方式的確定推出機構(gòu)的設(shè)計原則應為：1）應該設(shè)計在動模一側(cè)。2）保證塑件在推出過程中不發(fā)生變形與破壞。3）保證良

22、好的塑件外觀。4）結(jié)構(gòu)可靠。根據(jù)以上幾點可以確定脫模方式為推桿脫模機構(gòu)。其三維和二維分布圖分別如圖6-1、6-2所示。圖6-1推桿脫模機構(gòu)圖6-2頂針2D分布圖6.2脫模力的計算'=-=3.5:10該塑件的壁厚t=3mm內(nèi)孔半徑r=7mm,故塑件內(nèi)孔半徑與壁厚之比t2,此時塑件稱為薄壁塑件。所以脫模力為其中各項系數(shù)值均為查表可得。6.3推出機構(gòu)作用在塑件上的壓應力的校核推出面積222222A=(D2-d2)=(112-52)mm2=96mm244。6. 推出應力冷卻系統(tǒng)的設(shè)計pom材料的成型溫度和模具溫度分別為17°一2。0°,80-105°。故模具采用熱

23、水對模具進行冷卻即可。其冷卻系統(tǒng)圖如圖7-1所示。圖7-1冷卻系統(tǒng)導向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計8.1導向與定位機構(gòu)的功能注射模的導向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。8.2設(shè)計導柱和導套時應注意以下幾點：1、導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。2、導柱直徑與復位桿尺寸相當。3、導柱的長度應高出凸模端面68mm以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。4、導柱和導套應有足夠的耐磨讀和強度。5、為了使導柱進入導套比較順利，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端應倒圓角。6、導柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取

24、出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。7、除了動模、定模之間設(shè)導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。8、導柱的直徑尺寸應根據(jù)模具外形尺寸而定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。7. 工作原理注塑機的工作原理：將顆粒狀或粉末狀塑料通過注射機料斗輸送到加熱料筒中，然后將其加熱成熔融狀態(tài)(即粘流態(tài))。接著借助螺桿(或柱塞)的推力，將已塑化好的的塑料在壓力下注入到閉合型腔中，經(jīng)過一定的保壓、冷卻、固化定型后再開模取得塑件制品。注塑成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料一一熔融塑化一一施壓注射充模一一保壓、冷卻一一開模取件。取出塑件后再次合模，進行下一個循環(huán)。

25、本設(shè)計的注塑模具結(jié)構(gòu)如圖91所示。8. 圖9-1模具結(jié)構(gòu)圖小結(jié)經(jīng)過本次塑料圓蓋的設(shè)計，讓我對注塑成型工藝與模具設(shè)計這門課程有了更加深一層的學習，對塑料材料有了進一步的了解，懂得了塑料模具設(shè)計的整個過程，知道如何設(shè)計一個塑料模具，其過程包括1.注射前的準備即原材料的預處理、著色，嵌件的預熱以及脫模劑的選用等。2.注塑過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。在此之前需要對模具進行設(shè)計包括塑件的成型工藝性分析、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算、模架的確定、排氣槽的設(shè)計、脫模推出機構(gòu)的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、導向與定位機構(gòu)的設(shè)計等。同時，本次設(shè)計讓我更加熟練了一些模具設(shè)計的二維和三維軟件。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗公式有不一致的地方，不同公式的計算結(jié)果有的相差很大，特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計有的地方是不合理的，比如說壁厚，雖然有經(jīng)驗可循，但從實際中看顯然本設(shè)計的塑件壁厚過大；還有就是推管處的設(shè)計不合理，按該塑件加工，則標準推管需要再加工；從這里可以知道，注塑件的設(shè)計與模具設(shè)計關(guān)系密切，好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。還有就是此次設(shè)計讓我鍛煉了網(wǎng)上或圖書館搜集資料和信息的能力。總之，本次設(shè)計我覺得受益匪淺。參考文獻1 .葉久新，王群主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，2007.11