瓶盖注塑模设计

毕业设计论文设计/论文题目： 瓶盖注塑模设计 班 级： 姓 名： 指导老师： 完成时间： 原始资料:制品：塑料瓶盖外径 72mm，高度 20mm材料 PS。插图清单第一章：图 11 塑料制品第二章：图 21 分型面第七章：71 推杆，72 复位杆表格清单毕业设计/ 论文说明书目录绪论模具在汽车，拖拉机，飞机，家用电器，工程机械，动力机械，冶金，机床，仪器仪表，轻工，日用五金等制造业中，起着极其重要的作用。随着国民经济的飞速发展，模具工业近年来也得到快速普及和发展。各种模具是大批量制造各种工业产品广泛采用工装设备。模具的种类繁多，形式多样，模具的主要特点是单件生产，每套模具都需要进行一次新的设计。随着模具工业的迅速发展，对模具的使用寿命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好坏和使用寿命的长短，将直接影响加工产品的质量和生产小，定向度和杂质量有关。成型特点：流动性和成型型优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件不宜有嵌件，否则因两者的热膨胀系数相差太大导致开裂，塑件壁后应均匀；宜用高料温，高模温，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高容易出现银丝；因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。因具有良好的可塑流动性及较小的成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。对我们在校大学生来说是一个学习前人经验掌握理论知识的重要时期。我们即将走出学校大门，迈向社会，我们要把握好毕业设计这次机会，为以后的工业打下一个良好的基础。（毕业设计/论文题目） 河南机电高等专科学校材料工程系毕业设计说明书/论文第 1 章 模塑工艺规程的编制该塑件是一个间断型内螺纹瓶盖，其零件图如下图所示，本塑件的材料采用 PS 生产类型为小批量生产。 图 111.1 塑件的工艺性分析1.1.1 塑件的原材料分析塑件的材料采用 PS,即聚本乙烯，属于热塑性塑料。聚本乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合，溶液聚合和乳液聚合。PS 分子主链是含有本基侧基的饱和 链，分子结构不对称，加之本环体积的影响，使大分子链不易发生旋转，因而具有较大的刚性，并且难以形成有序的结构，因此 PS 是典型的非晶态线型高分子化合物。制造各种塑料制品 PS，其分子量通常在4500070000 范围。聚苯乙烯是仅次于聚 乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种，无色透明，无毒无味。落地时发出清脆的金属声，密度为 1.05kg/cm1。它的力学性能与聚合方法，相对分子量大小，定向度和杂质量有关。聚苯乙烯熔点较低（约 90）具有较宽的熔融温度范围，其熔体充模流动性好，加工成型性很好。聚本乙烯制品以注塑为主大约用在电气仪表零件文教用品工艺美术品，发泡成型生产的发泡 PS 广泛应用作包装材料，保温装璜制品，其他塑料成型方法也有所应用，但不普通。具有很小的吸水率，在潮湿环境中形状和尺寸的变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品如仪表壳体等。聚苯乙烯的缺点就是脆性大，形状复杂，制品成型后存在较大内应力时，常会在使用中自行开列。为了改善它的脆性加入少量丁二烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。成型特点：流动性和成型型优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件不宜有嵌件，否则因两者的热膨胀系数相差太大导致开裂，塑件壁后应均匀；宜用高料温，高模温，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高容易出现银丝；因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。因具有良好的可塑流动性及较小的成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。1.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.1.2.1 结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。在塑件内部螺纹为间断型，直径 72mm，塑件总高度为 20mm，螺纹尺寸 M683mm。因此模具设计时采用斜滑块抽芯机构使制品脱模容易，模具结构简单。这可遮掩成型过程中在塑件表面上形成的疵点，丝痕，波纹等缺陷，其目的是为了增大么擦力，便于工作时施力。该塑件采用了圆形截面的螺纹，也就是粗牙螺纹。1.1.2.2 尺寸精度分析由塑件的零件图可知，该塑件的尺寸属于未标注公差尺寸，又因该塑件采用聚苯乙烯，所以该塑件的尺寸精度等级为 IT5 级（GB/T14486 19932，螺纹的公差等级取 IT7 级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度为一般精度，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。塑件壁厚均匀，有利于零件的成型。制品的外行尺寸标注单向负公差，内行尺寸标注单向正公差。1.1.2.3 表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别表面质量要求，故比较容易实现。一般情况下，模具粗糙度低于制品 12 个等级，塑料制品的粗糙度一般在 Ra0.20.8 之间。综上分析可以看出，注塑时，在工艺参数控制得好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.2 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量主要是为了选用注塑机及确定模具型腔。塑件体积计算：V=18196 -3塑件质量计算： W=V=18196 1.054=19.8g1.3 选用成型设备注射模是安装在注射机上的，模具与注射机应当相互适应，这样关系到塑件的质量，均匀性及有效的成型周期。一副模具放在许多型号和规格的注射机上使用，均可能取得令人满意的效果。但是惟有包括该模具预想的量、锁模力、注射速度和总的循环操作的机型才能取得最佳的效果。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机的最大注射量的 80%，此模具采用一模两腔，考虑其外形尺寸，塑件所需的压力和工厂现有的设备，初步选用注塑机为 YSZY453。1.4 注射量的校核模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时应保证注塑模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量。根据生产经验，注射机的最大注射量是允许最大注射量的 80。经计算，满足使用要求。1.5 注射压力校核和锁模力校核注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注射压力的大小与制品复杂程度、模具结构、塑件品种、注射速度流动比、喷嘴及模具流道系统，以及注射机类型等因素有关。聚苯乙烯的注射压力为60110MPa，而 YSZY45 型注射机的注射压力为 125Mpa4，故满足注射压力的需要。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA 1A 2)PF, 经计算满足上式要求。故满足使用要求。第 2 章 注塑模的结构设计注射模的结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。2.1 分型面的选择将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离的部分的接触面分开时，能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并直接影响着塑件熔体的流动充模性及塑件的脱模。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。图 21如何确定分型面，需要考虑的因素很复杂，由于分型面受到塑件在模具中的位置，浇口位置的设计，塑件的结构工艺性及精度、推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此选择分型面时应综合分析比较，选出较为合理的方案。考虑到分型面应选在塑件外形最大轮廓处，有利的留模方式，应保证塑件的精度要求，满足塑件的外观质量要求和对成型面积的影响及排气效果。根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为瓶盖，表面无特殊要求，该零件的高度为 20mm，且垂直于轴线的截面形状，比较简单和规范而且有利于抽芯。2.3 浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的通道。其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具型腔，并在熔体充填和固化定型的过程中，将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制品。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节。它对获得优良性能的理想外观的塑料制件以及最优良的成型效率有直接的影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：塑件的成型特性，制品大小及形状，模具成型制品的型腔数。制品外观、注射机安装模板的大小，成型效率、冷料等。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等部分组成。将塑料熔体从喷嘴引入模具，当模具闭和后，注射机喷嘴压紧模具主流道衬套，并封紧注射机与模具之间的间隙，熔体材料直接从料筒流入主流道本模具在角式注塑机上成型，主流道平行于分型面，主流道大多设计成等径圆柱行而且直接开设在模具分型面上。由于塑件是圆行且面积较大，所以本模具采用侧浇口。2.3.2 侧浇口有关尺寸计算侧浇口一般开在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故称为边缘浇口。在侧浇口进入或连接型腔部位应成圆角以防开裂。在侧浇口的三个尺寸中，以浇口深度最。H=nt=0.62=1.2W=n.A2 /30=0.6127/30=2.54浇口长度 L 在结构强度允许的情况下以短为好，一般选用L=0.5 0.75 t制品厚度n塑料材料系统w浇口宽度A 型腔表面积，2.3.4 冷料穴的设计冷料穴一般设在主流道末端，其标称直径与大端直径相同或略大一些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要保证冷却的体积小于冷料穴的体积。由于该塑件的塑性好，采用带球头拉料杆的冷料穴，它使用于推件板脱模的拉料杆形式的冷料穴，拉料杆固定在动模板上。其球头直径为 8.5mm，深度为 9mm，其冷料穴的作用是收集每次注射成型时流动熔体前端的冷料头，避免了这些冷料进入到型腔影响制品质量，或防止这些冷料堵塞浇口造成制品缺料。2.3.5 排气系统的设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序推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炭化或烧焦，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。排气的方式有利用配合间隙排气、在分型面上开排气槽排气、利用排气塞排气、强制性排气。排气槽位置和大小的选定主要依靠经验，通常将排气槽或空先开在比较明显的部位，经过试模后再修正。本模具属小型模具的简单型腔，材料是聚苯乙烯。利用推杆、活动型心与模板的配合间隙进行排气，其间隙为 0.04mm7，排气槽厚度一般取 0.02。2.3.6 成型零部件设计2.3.5.1 凹模的结构设计本模具采用一模一腔的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的见价值利用等因素。凹模采用整体式结构，该结构的特点是牢固，使用不易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但由于加工困难，热处理不方便。因此常用在形状简单的中小型模具上，可在型板上直接加工出型腔，模具一般不进行热处理。根据本模具分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口均设在凹模上，凹模上的阶梯孔用于安放型芯。2.3.5.2 凸模结构设计第 3 章 成型零件工作的计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接构成塑件的尺寸，主要有型芯和型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的几何形状和尺寸要求，在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素，相当复杂，其影响因素有：塑件收缩率、模具成型零件的制造误差、模具成型零件的摩损、模具安装配合的误差。这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。本设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均制造公差和平均磨损量来进行计算的。查文献 9表 141 得，聚苯乙烯的收缩率为 S=0.20.6，故平均收缩率为 Scp=(0.20.6)2=0.4，考虑到工厂模具制造的现有的条件，模具制造公差取 z=3。3.1 型腔的工作尺寸计算由公差等级可查的各尺寸的上、下偏差。由计算公式：型腔内表面尺寸：Lm=（LsLsScp% 3/4） 0z=（72720.4%3/40.86） 00.28=71.64 00.28型腔深度： Hm=（%2/3） 00.05 = 19.29 00.053.2 型芯的设计型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件，用来成型塑件整体的内部形状，由于制品内螺纹为间断型，所以选用有斜滑块组合而成的螺纹型芯结构。3.3 螺纹型芯的计算螺纹连接的种类很多，配合性质也各不相同，影响塑件螺纹连接的因素比较复杂，目前尚无塑料螺纹的统一标准，也没有成熟的计算方法，因此要满足塑件螺纹配合的准确要求是比较难的。螺纹型芯的工作尺寸属于型芯类尺寸，为了提高成型后塑件的旋入性能，适当的增加螺纹型芯的径向尺寸。由于螺纹中径是决定螺纹配合性质的最重要参数，它决定着螺纹的可旋入性和连接的可靠性。所以计算中的模具螺纹大、中、小径的尺寸均以塑件螺纹中径公差为依据。螺纹型芯的中径尺寸的计算：DM 中 =（1S sp）D s 中 中 0z=（10.4%）68.80.05 00.01=69.13 00.01螺纹型芯的外径尺寸的计算：）DM 外 =（1+S cp）D s 外 中 0 外=（1+0.4%）68+0.05 00.05=68.32 0O.O1螺纹型芯的内径尺寸的计算：DM 内 =（1+S cp）D S 内 中 00.01=(10.4%) 69.6+0.05 00.01=69.95 00.01DM 外 ，D M 中 ，D M 内 螺纹型芯外径，中径，内径公称尺寸DS 外 ，D S 中 ，D S 内 制品螺孔的外径，中径，内径公称尺寸注射模在其工作过程中需要承受注射压力、保压力、锁模力和脱模力等各种外力，如果这些外力过大，注射模及其成型零部件会产生塑性变形或断裂破坏，导致整个模具失效，因此，设计成型零部件时，应进行强度校核。另外，在外力作用比较大时，即使模具产生塑性变形或断裂破坏，也有可能产生较大的弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙。因此而发生溢料及飞边现象，导致制品无法满足技术要求。因此同过强度和刚度计算来确定型件计算。原则是：宁可有余而不可不足。3.4.1 型腔侧壁厚度的计算h=r（1uE /rp）（E/rpu1）12=5.153.4.2 凹模底板厚度的计算h2=（0.175pr 4/E） 3=(0.17530364/2.11050.04)3=10.16h1凹模侧壁厚度h2底板厚度第 4 章 成型零件材料的选用成型零微组织应均匀致密。耐磨性和抗疲劳性能好，注塑模不仅受高压塑料熔体冲刷而且还受冷热温度交变的应力的作用。具有耐磨性能。选用钢种，应按塑料制品、生产批量、塑料物料品种及塑料精度与表面质量要求确定。根据零件材料选用原则，凹模的材料选用 CrWMn，热处理采用淬火，硬度可达 5458HRC ，型芯采用 CrWMn，热处理采用淬火，硬度也可达5458HRC。第 5 章 合模导向机构设计导向机构是保证定模或上下模合模时正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导出塑件前是须将型芯抽出，合模时应复位，这种机构称为抽芯机构。由于制品内螺纹为间断型，所以采用斜滑块抽芯机构适用于成型面积较大，侧孔或侧凹较浅的塑件，所有抽拔距也较小。61 斜滑块的设计斜滑块的倾斜角及斜滑块的推出行程：由于斜滑块的强度较高一般在30内选取，斜滑块的顶出高度一般不超过导滑长度的 2/3，以免影响使用的可靠性。6.2 抽芯距的确定抽芯距是将侧型芯从成型位置抽到不防碍塑件顶出时侧型芯所移动的距离。S=Sc+（23）=1.6+3=4.6S设计抽芯距Sc临界抽芯距，侧抽芯的深度第 7 章 其他结构零件设计71 推杆推杆应有足够的刚性，以承受弹簧的拉力，为此只要条件允许，尽可能使用大直径推杆。直径由标准查得初选 16，其形状为圆形截面的推杆。尾部用球头的形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8f7 的配合，推杆固定端与推板采用单边 0.5mm 的间隙。材料选用 T10，热处理后硬度达 50HRC，工作端配合部分的表面粗糙度 Ra0.6um，其长度为 L=82mm 其图如下：图 7172 复位杆图 7273 模板设计74 垫块设计75 推板由标准查得推板尺寸为 11820016mm(GB T4169.71984),材料采n=A/dL=0.101/3.140.015O.3=4A 冷却管道总传热面积h冷却管道孔壁与冷却水之间的传热系数d冷却管道直径闭合高度：H=H1+H2+H3+H4+H5=45+40+32+32+45=194mm第 11 章 绘制模具总装图和非标准件零件工作图绪论模具在汽车，拖拉机，飞机，家用电器，工程机械，动力机械，冶金，机床，仪器仪表，轻工，日用五金等制造业中，起着极其重要的作用。随着国民经济的飞速发展，模具工业近年来也得到快速普及和发展。各种模具是大批量制造各种工业产品广泛采用工装设备。模具的种类繁多，形式多样，模具的主要特点是单件生产，每套模具都需要进行一次新的设计。随着模具工业的迅速发展，对模具的使用寿命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好坏和使用寿命的长短，将直接影响加工产品的质量和生产的经济效益。而模具材料的种类、热处理工艺、表面处理技术是影响模具使用寿命的极其重要的因素，所以世界各国都在不断地研究和开发新型模具材料、改进模具热处理工艺、选用适当的表面处理技术、合理地设计模具结构、加强对模具的维护等措施，来稳定和提高模具的使用寿命，防止模具的早期失效。模具材料的使用性能将直接影响模具的质量和使用寿命。模具材料的工艺性能将主要影响模具加工的难易程度、加工质量和生产成本。为此，应合理选择模具材料，改进热处理工艺和表面处理工艺，大力推广模具生产中的新里材料、新工艺和新技术。我国塑料工业是建国后才兴起的，虽与发达国家相比有一定差距，但发展速度很快。目前，我国不仅能生产品种比较齐全的塑料成型设备，并能生产一些大型、精密、自动化程度高的塑料成型设备，打破了这类设备依赖进口的格局。我国已能生产注射量达 3000cm3 的大型注射机，螺杆直径达 250mm 的塑料挤出机，压制力达 20000kN 的塑料层压机以及大型精密压延机等。同时，挤出机、注射机、压延机等都已系列化。随着我国改革开放的深入和现代技术的应用，必将为塑料工业及塑料设备的发展带来勃勃生机。本设计是瓶盖注塑设计，它包括分型面的选择、型腔数目的计算、浇注系统的设计、标准件的选择、抽芯机构的设计、排气管的设计、成型零部件的设计与计算、温度调节系统的设计、辅助零件的设计等几部分重要内容。认真的检阅了许多资料并认真分析了原始资料，作了认真的设计。模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模板固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。该模具在角式注塑机上成型。由于制品内螺纹为间断型，故采用斜滑块抽芯机构 使制品脱模，模具结构简单。塑件的材料采用 PS,即聚本乙烯，属于热塑性塑料。聚本乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合，溶液聚合和乳液聚合。PS 分子主链是含有本基侧基的饱和 链，分子结构不对称，加之本环体积的影响，使大分子链不易发生旋转，因而具有较大的刚性，并且难以形成有序的结构，因此 PS 是典型的非晶态线型高分子化合物。制造各种塑料制品 PS，其分子量通常在4500070000 范围。聚苯乙烯是仅次于聚 乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种，无色透明，无毒无味。落地时发出清脆的金属声，密度为 1.05kg/cm1。它的力学性能与聚合方法，相对分子量大小，定向度和杂质量有关。成型特点：流动性和成型型优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件不宜有嵌件，否则因两者的热膨胀系数相差太大导致开裂，塑件壁后应均匀；宜用高料温，高模温，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高容易出现银丝；因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。因具有良好的可塑流动性及较小的成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。对我们在校大学生来说是一个学习前人经验掌握理论知识的重要时期。我们即将走出学校大门，迈向社会，我们要把握好毕业设计这次机会，为以后的工业打下一个良好的基础。在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。 随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAM/CAE/CAPP 及 PDM 等将向智能化、集成化和网络化方向发展。 （5）更加高速、更加高精度、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6）更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。 （7）各种模具型腔表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不第 1 章 模塑工艺规程的编制该塑件是一个间断型内螺纹瓶盖，其零件图如下图所示，本塑件的材料采用 PS 生产类型为大批量生产。 1.1 塑件的工艺性分析1.1.1 塑件的原材料分析塑件的材料采用 PS,即聚本乙烯，属于热塑性塑料。聚本乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合，溶液聚合和乳液聚合。PS 分子主链是含有本基侧基的饱和 链，分子结构不对称，加之本环体积的影响，使大分子链不易发生旋转，因而具有较大的刚性，并且难以形成有序的结构，因此 PS 是典型的非晶态线型高分子化合物。制造各种塑料制品 PS，其分子量通常在4500070000 范围。聚苯乙烯是仅次于聚 乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种，无色透明，无毒无味。落地时发出清脆的金属声，密度为 1.05kg/cm1。它的力学性能与聚合方法，相对分子量大小，定向度和杂质量有关。聚苯乙烯熔点较低（约 90）具有较宽的熔融温度范围，其熔体充模流动性好，加工成型性很好。聚本乙烯制品以注塑为主大约用在电气仪表零件文教用品工艺美术品，发泡成型生产的发泡 PS 广泛应用作包装材料，保温装璜制品，其他塑料成型方法也有所应用，但不普通。具有很小的吸水率，在潮湿环境中形状和尺寸的变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品如仪表壳体等。聚苯乙烯的缺点就是脆性大，形状复杂，制品成型后存在较大内应力时，常会在使用中自行开列。为了改善它的脆性加入少量丁二烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。1.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.1.2.1 结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。在塑件内部螺纹为间断型，直径 72mm，塑件总高度为 20mm，螺纹尺寸 M683mm。因此模具设计时采用斜滑块抽芯机构使制品脱模容易，模具结构简单。这可遮掩成型过程中在塑件表面上形成的疵点，丝痕，波纹等缺陷，其目的是为了增大么擦力，便于工作时施力。该塑件采用了圆形截面的螺纹，也就是粗牙螺纹。1.1.2.2 尺寸精度分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别表面质量要求，故比较容易实现。一般情况下，模具粗糙度低于制品 12 个等级，塑料制品的粗糙度一般在 Ra0.20.8 之间。综上分析可以看出，注塑时，在工艺参数控制得好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量主要是为了选用注塑机及确定模具型腔。塑件体积计算： 2V=18196 -3塑件质量计算： W=V=18196 1.054=19.8g1.4 选用成型设备注射模是安装在注射机上的，模具与注射机应当相互适应，这样关系到塑件的质量，均匀性及有效的成型周期。一副模具放在许多型号和规格的注射机上使用，均可能取得令人满意的效果。但是惟有包括该模具预想的量、锁模力、注射速度和总的循环操作的机型才能取得最佳的效果。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机的最大注射量的 80%，此模具采用一模一腔，考虑其外形尺寸，塑件所需的压力和工厂现有的设备，初步选用注塑机为 XSZ603。1.4.1 注射量的校核模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时应保证注塑模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量。根据生产经验，注射机的最大注射量是允许最大注射量的 60。经计算，满足使用要求。1.4.2 注射压力校核和锁模力校核注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注射压力的大小与制品复杂程度、模具结构、塑件品种、注射速度流动比、喷嘴及模具流道系统，以及注射机类型等因素有关。聚苯乙烯的注射压力为60110MPa，而 XSZ60 型注射机的注射压力为 100Mpa4，故满足注射压力的需要。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水分型面上的投影面积有关，为了保压 ： 选用 40保压时间： 选用 10s冷却时间： 选用 40s成型收缩率：0.20.6第 2 章 注塑模的结构设计注射模的结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。2.1 分型面的选择将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离的部分的接触面分开时，能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并直接影响着塑件熔体的流动充模性及塑件的脱模。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。图 21如何确定分型面，需要考虑的因素很复杂，由于分型面受到塑件在模具中的位置，浇口位置的设计，塑件的结构工艺性及精度、推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此选择分型面时应综合分析比较，选出较为合理的方案。考虑到分型面应选在塑件外形最大轮廓处，有利的留模方式，应保证塑件的精度要求，满足塑件的外观质量要求和对成型面积的影响及排气效果。根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为瓶盖，表面无特殊要求，该零件的高度为 20mm，且垂直于轴线的截面形状，比较简单和规范而且有利于抽芯。2.2 确定型腔的数目在设计实践中，有先确定注射机型号，再根据所选用的注射机的技术规范及塑件的经济要求计算能够选取的型腔数目；也有根据经验先确定型腔数目，然后根据生产条件，如注射机的有关技术规范等进行校核计算，看选定的型腔数目是否满足要求。此设计采用的是后者。2n（0.8GW 2 ）/ W 1(0.84510)/19.181.35所以 n=1 G注射机的最大注射量W1单个制品的质量W2浇注系统的质量2.3 浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的通道。其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具型腔，并在熔体充填和固化定型的过程中，将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制品。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节。它对获得优良性能的理想外观的塑料制件以及最优良的成型效率有直接的影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：塑件的成型特性，制品大小及形状，模具成型制品的型腔数。制品外观、注射机安装模板的大小，成型效率、冷料等。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等部分组成。将塑料熔体从喷嘴引入模具，当模具闭和后，注射机喷嘴压紧模具主流道衬套，并封紧注射机与模具之间的间隙，熔体材料直接从料筒流入主流道本模具在角式注塑机上成型，主流道平行于分型面，主流道大多设计成等径圆柱行而且直接开设在模具分型面上。由于塑件是圆行且面积较大，所以本模具采用侧浇口。2.3.1 主流道的设计根据设计手册查得 XSZ60 型注塑机喷嘴的有关尺寸喷嘴前端孔径： = 4mm喷嘴前端球面半径： =12mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R= +(12)mmD= +(0.51)mm取主流道球面半径 R=13mm取主流道的小端直径 d= 4.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度 2 度4 度，经查注塑模结构与设计表 61 可知主流道大端直径D= 6mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 r=3mm 的圆弧过渡。 在保证制品成型的条件下，住流道长度应尽量短， 以减小压力损失和废料量，通常主流道长度可小于或等于 60mm图 32 主流道2.3.2 分流道设计分流道的的形状尺寸，应根据塑件体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道的长度等因素来确定。本塑件形状不复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道长度较短，为了便于加工起见，选用截面为梯形分流道。梯形截面分流道容易加工，且熔体的热量散发和流动阻力都不大。查表得 R=4mm。2.3.3 浇口设计浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是：（1）流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔；（2）满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口的设计与塑件形状、断面尺寸、模具结构、注塑工艺条件(压力)及塑料性能等因素有关系。但是，根据上述两项基本作用来说，浇口的截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大料流速度、快速冷却封闭、便于与塑件分离以及浇口残痕最小等要求。根据塑件成型要求及型腔的排列方式，用点浇口较为理想。这种浇口的长度很短，不超过其直径，所以脱模后塑件上的浇口残痕不明显，不需要再修正浇口痕迹。这种浇口被广泛采用，但采用这种浇口时，常常要在模具上增加一分型面，以便浇口凝料脱模。如图 34 所示；查表得 , ,.图 34 点浇口/无论采用什么形式的浇口，其开设的位置，对塑件的成型性能及成型质量影响均很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节，同时浇口位置的不同还会影响模具结构。总之，如果要使塑件具有良好的性能和外表，要是塑件的成型在技术上可行，经济上合理，一定要认真考虑浇口位置的选择。一般选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征成型质量和技术要求，并综合考虑塑料熔体在模内的流动特性，成型条件等因素，综合考虑，该塑件的浇口位置选在塑件的上端面。2.3.5 冷料穴的设计冷料穴一般设在主流道末端，其标称直径与大端直径相同或略大一些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要保证冷却的体积小于冷料穴的体积。由于该塑件的塑性好，采用带球头拉料杆的冷料穴，它使用于推件板脱模的拉料杆形式的冷料穴，拉料杆固定在动模板上。其球头直径为 8.5mm，深度为 9mm，其冷料穴的作用是收集每次注射成型时流动熔体前端的冷料头，避免了这些冷料进入到型腔影响制品质量，或防止这些冷料堵塞浇口造成制品缺料。2.3.5 排气系统的设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序推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炭化或烧焦，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。排气的方式有利用配合间隙排气、在分型面上开排气槽排气、利用排气塞排气、强制性排气。排气槽位置和大小的选定主要依靠经验，通常将排气槽或空先开在比较明显的部位，经过试模后再修正。本模具属小型模具的简单型腔，材料是聚苯乙烯。利用推杆、活动型心与模板的配合间隙进行排气，其间隙为 0.04mm7，排气槽厚度一般取 0.02。2.3.6 成型零部件设计成型零部件在注射过成中，直接与塑料熔体接触，需要受高温、压力及塑料熔体的冲击和摩擦作用，长期工作之后，容易发生磨损，变形和断裂。设计注射模时应针对塑料制品的结构特点，生产批量，使用要求以及模具的使用寿命等，合理确定成型零部件的结构，满足精度、粗糙度、刚度及强度的要求。2.3.6.1 凹模的结构设计本模具采用一模一腔的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的见价值利用等因素。凹模采用整体式结构，该结构的特点是牢固，使用不易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但由于加工困难，热处理不方便。因此常用在形状简单的中小型模具上，可在型板上直接加工出型腔，模具一般不进行热处理。根据本模具分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口均设在凹模上，凹模上的阶梯孔用于安放型芯。2.3.6.2 凸模结构设计凸模主要是与凹模相结合构成模具的型腔，按其结构可分为整体式和组合式两种，该模具中采用组合式结构，该结构节省了优质模具钢，便于机加工和热处理，也便于动模和定模对准。根据塑件形状本模具采用螺纹型芯。螺纹型芯，在设计时必须考虑塑件收缩率，表面粗糙度要小，螺纹始端和末端按塑料螺纹结构要求设计，以防止从塑件上拧下时，拉毛塑料螺纹。安装在模具上，成型时要可靠定位，不能因合模振动或料流冲击而移动；开模时能与塑件一道取出并便于装卸，螺纹型芯在模具上安装连接时，采用 H8f8 配合。将型芯作成圆柱形的台阶来定位，利用外圆柱面配合，防止塑料注入螺纹型芯下沉，螺纹型芯的非成型端应制成方形，以便在模外用于工具将其旋入。成型塑件上小孔的型芯，单独制造成台阶式的，再嵌入模板中。安装在模具上时，用台肩固定，上面用垫板压紧，是常用的形式，且牢固可靠。第 4 章 成型零件工作的计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接构成塑件的尺寸，主要有型芯和型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的几何形状和尺寸要求，在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素，相当复杂，其影响因素有：塑件收缩率、模具成型零件的制造误差、模具成型零件的摩损、模具安装配合的误差。这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。本设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均制造公差和平均磨损量来进行计算的。查文献 9表 141 得，聚苯乙烯的收缩率为 S=0.20.6，故平均收缩率为 Scp=(0.20.6)2=0.4，考虑到工厂模具制造的现有的条件，模具制造公差取 z=3。3.1 型腔的工作尺寸计算 3由公差等级可查的各尺寸的上、下偏差。由计算公式：型腔内表面尺寸：Lm=（LsLsScp% 3/4） 0z=（72720.4%3/40.86） 00.28=71.64 00.28型腔深度： Hm=（HsHsScp%2/3） 0z=（20200.4%2/3） 00.05 = 19.29 00.053.2 型芯的设计型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件，用来成型塑件整体的内部形状，由于制品内螺纹为间断型，所以选用有斜滑块组合而成的螺纹型芯结构。3.3 螺纹型芯的计算螺纹连接的种类很多，配合性质也各不相同，影响塑件螺纹连接的因素比较复杂，目前尚无塑料螺纹的统一标准，也没有成熟的计算方法，因此要满足塑件螺纹配合的准确要求是比较难的。螺纹型芯的工作尺寸属于型芯类尺寸，为了提高 成型后塑件的旋入性能，适当的增加螺纹型芯的径向尺寸。由于螺纹中径是决定螺纹配合性质的最重要参数，它决定着螺纹的可旋入性和连接的可靠性。所以计算中的模具螺纹大、中、小径的尺寸均以塑件螺纹中径公差为依据。螺纹型芯的中径尺寸的计算 4：DM 中 =（1S sp）D s 中 中 0z=（10.4%）68.80.05 00.01=69.13 00.01螺纹型芯的外径尺寸的计算：）DM 外 =（1+S cp）D s 外 中 0 外=（1+0.4%）68+0.05 00.05=68.32 0O.O1螺纹型芯的内径尺寸的计算：DM 内 =（1+S cp）D S 内 中 00.01=(10.4%) 69.6+0.05 00.01=69.95 00.01DM 外 ，D M 中 ，D M 内 螺纹型芯外径，中径，内径公称尺寸DS 外 ，D S 中 ，D S 内 制品螺孔的外径，中径，内径公称尺寸Scp塑料的平均收缩率 中 制品的中径公差S 中 螺纹型芯的中径制造公差，一般取 中 /5。3.4 型腔侧厚壁和底板厚度的计算3.4.2 凹模底板厚度的计算H2=10.16H1凹模侧壁厚度H2底板厚度r凹模内半径U泊松比，常取 0.250.3第 5 章 合模导向机构设计导向机构是保证定模或上下模合模时正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。通常采用导柱导向定位。该模具采用导柱导向定位。导柱导向机构的零件是导柱和导套。该模具采用带头导柱结构简单，加工方便，小批量生产一般不需要用导套，是导柱直接与模板中的导向孔配合，因此该模具采用导柱直接与模板中的导向孔配合。导柱前端应作成锥台形，以使导柱顺利进入导向孔，导柱应有硬而耐磨的表面，坚韧不易折断的内芯，因此采用 20 钢经渗碳淬火处理。硬度为5055HRC。导柱表面部分粗糙度 Ra 为 0.8um，导向部分表面粗糙度 Ra 为0.4um。导柱应合理均匀分布在模具分型面四周，导柱中心到模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度，为确定和模时只能按一个方向合模。导柱固定端与模板之间采用 H7m6 的过渡配合，导柱导向部分通常采用 H7h7 的配合。第 6 章 抽芯机构的设计当塑件有侧孔，侧凹，侧凸等形状时开模顶出塑件前是须将型芯抽出，合模时应复位，这种机构称为抽芯机构。由于制品内螺纹为间断型，所以采用斜滑块抽芯机构适用于成型面积较大，侧孔或侧凹较浅的塑件，所有抽拔距也较小。61 斜滑块的设计斜滑块的倾斜角及斜滑块的推出行程：由于斜滑块的强度较高一般在30内选取，斜滑块的顶出高度一般不超过导滑长度的 2/3，以免影响使用的可靠性。为了6.2 抽芯距的确定抽芯距是将侧型芯从成型位置抽到不防碍塑件顶出时侧型芯所移动的距离。S=Sc+（23）=1.6+3=4.6S设计抽芯距Sc临界抽芯距，侧抽芯的深度。第 7 章 其他结构零件设计71 推杆推杆应有足够的刚性，以承受弹簧的拉力，为此只要条件允许，尽可能使用大直径推杆。直径由标准查得初选 16，其形状为圆形截面的推杆。尾部用球头的形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8f7 的配合，推杆固定端与推板采用单边 0.5mm 的间隙。材料选用 T10，热处理后硬度达 50HRC，工作端配合部分的表面粗糙度 Ra0.6um，其长度为 L=82mm 其图如下：图 7172 复位杆为了使推出元件合模后能回到原来的位置，推杆固定板上同装有复位杆，常用的复位杆均采用圆形截面，一般每副模具设置四根复位杆。其位置设在推杆固定板的四周，以便推出机构合模时复位平稳，复位杆端面与所在动模分型面平齐。材料选用 T8A，查标准初选复位杆直径为 12.5，其长度为L=163032+40=118mm 。图 7273 模板设计由文献查得模板尺寸为 180mm200mm40mm(GBT4169.81984)，材料为 45 钢。74 支承板设计由标准查得垫块尺寸为 160mm180mm32mm(GBT4169.61984)，材料选用 Q235。75 推板由标准查得推板尺寸为 11818016mm(GB T4169.71984),材料采用 45 钢。第 8 章 模具加热与冷却系统的计算注射成型过程中，模具的温度对塑料熔体的充模流动，固化成型，生产率，制品的形状和尺寸精度，机械强度，应力开裂和表面质量等均有影响。为保证制品质量和较高的生产率，模具温度必须适当、稳定、均匀。本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算：设定模具平均工作温度为 40，用 20的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为 30，产量为（初算每 2 分钟 1 套）9.59/h 。求塑件在硬化时每小时释放的热量 Q3，查表的聚苯乙烯的单位热量为27104JQ3=WQ2=9.5927104J求冷却水的体积流量 VV=WQ/C1(12)=1010 3 ms/minW单位时间内注入模具中的塑料质量V冷却水的体积流量1冷却水出口温度2冷却水入口温度C1冷却水的比热容查表 9.81,为使冷却水处于湍流状态，d=15n=A/dL=0.101/3.140.015O.3=4B 冷却管道总传热面积h冷却管道孔壁与冷却水之间的传热系数d冷却管道直径L冷却管道长度第 9 章 模具闭合高度的确定由前面的设计中，确定的出：定模板 H1=45mm，动模板 H2=40mm，支承板 H3=32mm，垫块 H4=32，根据推出行程和推出机构的尺寸确定 H5=45mm，因而确定模具闭合高度：H=H1+H2+H3+H4+H5=45+40+32+32+45=194mm第 10 章 注塑机有关参数校核