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1、 宜春学院毕 业 设 计 说 明 书论文题目： 塑料圆盖注射模设计 学 院： 物理科学与工程技术学院专 业： 机械设计制造及自动化 年 级： 08级 姓 名： 指导教师： 职 称： （2012 年 6月）宜春学院教务处制塑料圆盖注射模具设计 摘要：本课题主要是针对塑料圆盖的注塑模具设计,该圆盖材料为聚甲醛（POM），是工业生产中常见的材料。对塑料制件进行工艺的分析和比较可以设计出一副注塑模。本课题从产品结构的工艺性和模具的结构出发，对模具的浇注系统、模具成型零件的结构、推出系统、冷却系统、注塑机的选择和相关参数的校核都有比较详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过设计全过程表明该模具
2、能够满足本塑件所要求的加工工艺。本设计的主要任务是塑料圆盖的注塑模具设计，也就是设计一副注塑模具来生产该塑料圆盖产品，以实现自动化从而提高产量。针对塑件的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模。 关键词:注射模、塑料圆盖、聚甲醛。Abstract: The main topic is the design of injection molds for plastic dome, the circular cover material for polyoxymethylene (POM), common materials in industrial production. Process a
3、nalysis and comparison, we can design an injection mold plastic parts. This topic from the process of product mix and mold the structure of the starting system of the casting mold, molding parts of the structure, the introduction of the system, cooling system, the choice of injection molding machine
4、s and related parameters Assesssment have more detailed design, while and the preparation process of the mold. That the mold can meet the requirements in this plastic parts processing through the entire design process. The main task of the design of injection mold design, plastic dome is the design
5、of an injection mold to produce the plastic dome products, in order to achieve automation to increase production. For the specific structure of the plastic parts, mold side of the gate, a single injection mold parting surface.Keywords: injection mold, plastic dome，POM.目录1.塑件成型工艺分析11.1塑件的原材料分析11.2POM
6、的性能分析11.3注塑模工艺条件:11.4塑件尺寸精度分析21.5塑件表面质量分析21.6其他要求22.模具结构形式的拟定22.1确定模具分型面位置22.2 确定模具型腔数量及其排列方式22.3注塑机型号的选定33.浇注系统的设计43.1主流道的设计43.2分流道的设计53.3浇口的设计63.4冷料穴的设计73.5主流道剪切速率的校核74.成型零件的结构设计和计算74.1型腔的设计74.2型芯的结构设计74.3成型零件的工作尺寸计算85.模架的选定96.脱模推出机构的设计96.1推出方式的确定96.2 脱模力的计算106.3推出机构作用在塑件上的压应力的校核107.冷却系统的设计108.导向与
7、定位结构的设计118.1导向与定位机构的功能118.2设计导柱和导套时应注意以下几点119.工作原理1110.小结12参考文献13附录14致谢151.塑件成型工艺分析 产品如图1-1所示 图1-1 塑料圆盖 1.1塑件的原材料分析塑件的材料为聚甲醛（简称POM）,为热塑性材料，采用注射成型。1.2POM的性能分析POM即聚甲醛，也叫赛钢。它是以甲醛等为原料聚合所得。具有良好的物理、化学和机械性能和耐摩擦性能。聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，故其具有优异的综合性能。1物理性质。聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40- 100C温度范围内长期使用。
8、其比重为1.42，熔点为 175C ，抗压强度为 70MPa ，伸长率（屈服）为15%。屈服抗拉强为63 MPa，屈服拉应变为10，极限拉应变为31 ，冲击强度（无缺口） 108KJ/m2，（带缺口）7.6KJ/m2。2.化学性质。按分子链结构不同，聚甲醛可分为均聚甲醛和共聚甲醛，前者密度、结晶度、熔点都高，但是热稳定性差，对酸堿的稳定性略低；后者密度、结晶度、熔点较低，但热稳定性好，不易分解。3. 机械性能。聚甲醛有很高的硬度和钢性，并且有优良的耐磨性自润滑性，而疲劳性，是其它工程塑料不能相比的。POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。另外由于它还具有耐高温特性
9、，故还可以用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。 1.3注塑模工艺条件:干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。熔化温度：均聚物材料为190230；共聚物材料为190210。模具温度：80105。为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度。注射压力：70120Mpa。注射速度：中等或偏高的注射速度。流道和浇口：可以使用任何类型的浇口。如果使用隧道形浇口，则最好使用较短的类型。对于均聚物材料建议使用热注嘴流道。对于共聚物材料既可使用内部的热流道也可使用外部热流道。1.4塑件尺寸精度分析 塑件尺寸精度无特殊要求，其尺寸均为自由尺寸，按MT6查取公差得其主要尺寸及公差标注为（
10、单位均为mm）：该塑件的外形尺寸：。该塑件的内形尺寸：。1.5塑件表面质量分析该塑件要求外表美观并且色泽鲜艳，其外表面没有斑点和熔接痕，表面粗糙度Ra可取。而该塑件的内部没有较高的粗糙度要求。1.6其他要求塑件应具有一定的机械强度，耐磨性好，自润滑性能良好等。2.模具结构形式的拟定2.1确定模具分型面位置 注射模有一个分型面或有几个分型面，分型面的形状应尽可能简单，这样方便于模具的制造以及塑件的脱模。分型面应选择在端盖面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，结合本设计可选分型面的形状设计如图2-1所示图2-1 分型面2.2 确定模具型腔数量及其排列方式该塑件采用一模两件成型，其型腔布置对称，生产
11、效率高，能够满足大批量生产的需要且有利于浇注系统的排列和模具的平衡。本次设计其型腔布置和排列方式如图2-2所示。图2-2 型腔的布置2.3注塑机型号的选定(1)注射量的计算，通过三维软件建模设计分析计算得塑件的体积为：V塑 =。 塑件的质量为：。（2）浇注系统凝料体积的估算(3)选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 ，故有，查表可选用注射机型号为海天HTF58X-A型号的注塑机，其主要技术参数见表21 表21螺孔直径（mm）26顶出行程（mm）70公称注射量（cm）66顶出力（KN）22射出量（g）60最大泵压力（MPa）17.5射出速度（mm/s）114.5马达输出功率
12、（KW）11塑化能力（g/s）7加热器输出功率（KW）5.15射出压力（MPa）245贮料器容量（kg）25螺旋回转数（r/min）255料筒体积（L）180锁模力（KN）800最大模具厚度（mm）320锁模行程（mm）270最小模具厚度（mm）120法兰直径（mm）100炉嘴型号（mm）2-SR10拉杆间距（mm）310310合模行程（mm）70（4）注塑机相关参数的校核1）注射压力的校核 查表可知POM所需的注射压力为120-150 Mpa，这里取120该注射机公称注射压力,注射压力安全系数，取，则有：,故注射机压力合格。Mpa，2）锁模力校核1.塑件在分型面上的投影面积为.2.浇注系统在
13、分型面上的投影面积为浇注系统在分型面上的投影面积的数值应按多型腔模的统计分析确定，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，这里取3.塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为4.模具型腔的胀型压力为,是型腔的平均计算压力值，通常取注射压力的20%-40%，大致范围为4998 Mpa，这里取70 Mpa。查表可得注射机的公称锁模力，锁模力安全系数为，本设计取1.2，则有：，注射机锁模力合格。对于其它安装尺寸需等到模架选好之后再进行校核。3.浇注系统的设计浇注系统设计是注射模设计的重要环节，它对注射成形周期（如外观、物理性能、尺寸精度等）皆有直接影响。本设计中模具的浇注系统如图3-1所示。图3
14、-1 浇注系统3.1主流道的设计（1）主流道尺寸1）主流道的长度：应尽量小于60mm,这里取32mm进行设计。2）主流道的小端直径：=注射机喷嘴尺寸3）主流道的大端尺寸：，式中。4）主流道的球面半径：注射机喷嘴球头半径。5）球面的配合高度：h=3mm。（2）主流道的凝料体积（3）主流道的当量半径。综上得主流道浇口套的形式如图3-2所示。 图3-2 主流道3.2分流道的设计（1）设计分流道应尽量减少流道内的压力损失和避免熔体温度降同时还要减少分流道的容积以及使压力平衡，因此采用平衡式分流道（2）分流道的长度：两型腔的结构设计，分流道较短，应选小一些，单边分流道长度取9.32mm,其布置如图3-3
15、所示。 （3）分流道的当量直径 因为塑件的质量小于200g，所以有：（4）分流道的横截面积形状为U形，其优点为加工容易，又比圆形和正方形横截面流道容易脱模，所以应用较广。 图3-3 分流道的布置（5）凝料体积1）分流道的长度为：。2利用电子图版查询可得分流道的横截面积。3）凝料的体积。（6）校验剪切速率1）注射时间查表可得t=1s,2)分流道体积流量。3）剪切速率。该分流道的剪切速率处于主流道和分流道的最佳剪切速率之间，因此该分流道内熔体的剪切速率合格。（7）分流道的表面粗糙度取Ra1.6um,脱模斜度取。3.3浇口的设计本模具采用侧浇口。其截面结构简单，易于加工，便于试模后修正且开设在分型面
16、上，从型腔的边缘进料。1）计算侧浇口深度。查表可计算侧浇口的深度h，其值为：,其中t为塑件的壁厚，这里t=2mm，n为塑料的成型系数，对POM而言，其成型系数n=0.8。查表可知推荐的POM测浇口的厚度为0.50.7mm，故此处浇口的深度为0.6mm。2）计算测浇口宽度。查表可计算测浇口的宽度B得：。式中，n是塑料成型系数，对于POM其n=0.8;A是凹模的内表面积（约等于塑件的外表面积，有三维建模分析可得A=657.48）3)计算测浇口的长度。查表可得测浇口的长度一般选用0.50.75mm，这里选。3.4冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。冷料穴的作用就是存放料流前风的“冷料”，
17、防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；并且，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸应该略大于主流道大端直径，长度约等于主流道的大端直径。3.5主流道剪切速率的校核由上所得的塑件体积主流道体积分流道体积（浇口体积太小可以忽略不计）以及主流道当量半径可校核主流道熔体的剪切速率。（1）计算主流道的体积流量。（2）主流道的剪切速率的校核。主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳速率之间，所以浇口的剪切速率校核合格。4.成型零件的结构设计和计算成型零件指构成模具型腔的零件,通常有凹模、凸模和各种成型杆以及成型环。.4.1型腔的设计型腔也叫凹模，它是使塑件外轮廓成型的零件。根据需要有以下几种
18、结构形式：整体式、组合式。组合式型腔包括整体嵌入式型腔、拼块组合式型腔、局部镶嵌式型腔。其中组合式型腔由许多拼块镶制而成。4.2型芯的结构设计成型零件指构成模具型腔的零件,通常有凹模、凸模和各种成型杆以及成型环。.型芯又称凸模，型芯的作用是将压机的压力传递到塑件上，并压制塑件的内表面及端面。型芯由两部分组成：上端与配合环部分配合，防止熔料溢出且起导向作用部。型芯结构有整体及组合式等形式。当塑件形状较简单、型芯高度不大，便于加工及热处理变形较小的情况下，则型芯采用整体结构，反之采用组合式结构。综上所述，再根据其实际需要，设计的凹模结构形式为整体嵌入式凹模，凸模结构形式为组合式。成型零件图如图41
19、所示。 图4-1 成型零件图4.3成型零件的工作尺寸计算成型零件工作尺寸计算结果如下表4-1所示。表4-1已知条件：塑件的平均收缩率为。模具的制造公差取。类别零件号模具零件制件尺寸计算公式工作尺寸型腔的计算型腔板大端型腔型芯的计算 大型芯小型芯 5.模架的选定根据模具型腔布局的中心距和凹模镶嵌所占的面积尺寸，同时考虑凹模最小壁厚，导柱导套的布置等确定该模架（LKM）为两板式标准模架，其规格为A50 B60。其结构如图5-1所示。其中1234567891011分别是上固定板A板B板模脚面针版底针板下固定板上模仁下模仁上模仁镶嵌下模仁镶嵌。 图5-1 模架 6.脱模推出机构的设计 6.1推出方式的
20、确定推出机构的设计原则应为：1）应该设计在动模一侧。2）保证塑件在推出过程中不发生变形与破坏。3）保证良好的塑件外观。4）结构可靠。根据以上几点可以确定脱模方式为推杆脱模机构。其三维和二维分布图分别如图6-16-2所示。 图6-1推杆脱模机构 图6-2 顶针2D分布图6.2 脱模力的计算该塑件的壁厚t=3mm，内孔半径r=7mm,故塑件内孔半径与壁厚之比，此时塑件称为薄壁塑件。所以脱模力为其中各项系数值均为查表可得。6.3推出机构作用在塑件上的压应力的校核（1）推出面积。（2）推出应力 7.冷却系统的设计 POM材料的成型温度和模具温度分别为。故模具采用热水对模具进行冷却即可。其冷却系统图如图
21、7-1所示。图7-1 冷却系统8.导向与定位结构的设计8.1导向与定位机构的功能注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。8.2设计导柱和导套时应注意以下几点：1、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。2.导柱直径与复位杆尺寸相当。3、导柱的长度应高出凸模端面68mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。4、导柱和导套应有足够的耐磨读和强度。5、为了使导柱进入导套比较顺利，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端应倒圆角。6、导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装
22、配方式。7、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。8、导柱的直径尺寸应根据模具外形尺寸而定，可参考标准模架数据选取。9.工作原理注塑机的工作原理：将颗粒状或粉末状塑料通过注射机料斗输送到加热料筒中，然后将其加热成熔融状态（即粘流态）。接着借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的的塑料在压力下注入到闭合型腔中，经过一定的保压、冷却、固化定型后再开模取得塑件制品。 注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模保压、冷却开模取件。取出塑件后再次合模，进行下一个循环。本设计的注塑模具结构如图91所示。 图91 模
23、具结构图10.小结经过本次塑料圆盖的设计，让我对注塑成型工艺与模具设计这门课程有了更加深一层的学习，对塑料材料有了进一步的了解，懂得了塑料模具设计的整个过程，知道如何设计一个塑料模具，其过程包括1.注射前的准备即原材料的预处理、着色，嵌件的预热以及脱模剂的选用等。2.注塑过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。在此之前需要对模具进行设计包括塑件的成型工艺性分析、拟定模具的结构形式、浇注系统的设计、成型零件的结构设计与计算、模架的确定、排气槽的设计、脱模推出机构的设计、冷却系统的设计、导向与定位机构的设计等。同时，本次设计让我更加熟练了一些模具设计的二维和三维软件。在设计的过程中发现
24、经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结果有的相差很大，特别是在温度调节与脱模力的计算这两块。在完成图纸之后发现塑件的设计有的地方是不合理的，比如说壁厚，虽然有经验可循，但从实际中看显然本设计的塑件壁厚过大；还有就是推管处的设计不合理，按该塑件加工，则标准推管需要再加工；从这里可以知道，注塑件的设计与模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本。还有就是此次设计让我锻炼了网上或图书馆搜集资料和信息的能力。总之，本次设计我觉得受益匪浅。参考文献1.叶久新 ，王群主编.塑料成型工艺与模具设计 M.北京：机械工业出版社，2007.112.章飞主编.型腔模具设计与制造M.化学工业出版社
25、.2003.13.田光辉，林红旗主编.模具设计与制造M. 北京：北京大学出版社.2009.94塑料模设计手册编写组编写塑料模设计手册M.北京：机械工业出版社，2002.7.5.李松林主编.粉体材料成形设备与模具设计M.北京：化学工业出版社.2007.16.张远明主编.工程材料及机械制造基础（I）-工程材料M .南京：高等教育出版社.2007.117 徐学林.互换性与测量技术基础（第二版）M.长沙：湖南大学出版社.2009.8.8.李高峰，吴超，田涛主编.Pro/ENGINEER4.0野火版辅助绘图M.北京：中国铁道出版社，2009.2 9.李云鹏主编.模具制造工艺学M.北京：机械工业出版社，
26、2003.210.罗珍妮主编.autocad2009机械制图M.北京:：科学出版社，201011.杨家军主编.机械原理M. 武汉：华中科技大学出版社，2005.312戴枝荣.张远明主编.工程材料M.北京：高等教育出版社，199113大连理工大学工程画教研室编著机械制图（第四版）M高等教育出版社.2002314 塑料模具技术手册编写组. 塑料模具技术手册M.北京：机械工业出版社 1999 附录附录1：上固定板附录2：A板附录3：B板附录4：面针板附录5：底针板附录6：下固定板附录7：上模仁附录8：下模仁附录9：上摸镶嵌附录10：下模镶嵌附录11：产品图附录12：模具图致谢本毕业设计是在陈鹏老师的认真悉心指导下完成的。在毕业设计期间，陈老师给予了大量的指导和帮助,不仅教给我以理论知识，并且教会我如何以科学的方法去思考、论证问题。在此，向陈老师致以深深的谢意与敬意！在大学学习、工作和生活期间，机电教研室的各位老师、年级辅导员以及同学都给予了我很大的帮助，使我得到了较为全面的发展，在此向他们表示衷心的感谢！最后，特别感谢在百忙之中抽出宝贵时间对论文进行评阅的各位老师。由于本人知识水平有限，本次论文设计难免有不当之处，在此谨望各位老师提出宝贵意见，以期进步提高和完善。15