塑料膜课程设计 端盖设计.doc

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1、塑料模具课程设计 端盖设计班级：计辅093 专业: 计算机辅助设计与制造 目 录 一、前言 3二、设计内容 3三、塑件的工艺性分析 41、塑件的原材料分析 42、塑件的尺寸精度分析 53、表面质量分析 54、塑件的结构工艺性分析 5四、制件的注射成型工艺分析 6 1、计算塑件体积6 2、计算塑件质量6 3、选用注射机6 4、塑件成型工艺参数6五、注射模的结构设计 8 1、分型面的选择8 2、型腔数目的确定及型腔的排列 8 3、浇注系统的设计 11 （1）主流道的设计 11 (2) 主流道衬套形式 12 （3）分流道的设计13 （4）浇口的设计14 （5）浇口套常采用标准件15 （6）冷料穴与拉

2、料杆的设计 16六、 型芯型腔结构设计 16七、推出机构的设计 16八、成型零部件的工作尺寸计算 17九、注射模模架的选择 18十、冷却系统的设计 19十一、排气系统 20十二、注射机有关参数校核 20 1、模具闭合高度的确定 20 2、注射机有关参数的校核 20十三、 装配图 21十四、 零件图 21十五、 总结 22一、 前言经过塑料成型模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是综复习、巩固所学的理论知识，进一步熟悉有关设计资料；进一步掌握塑料模具的设计及计算方法，加深理解高计与制造之间的相互关系；专业上有所掌握

3、又在实践方面得到指导，自身具备一定的塑料制品设计能力；提高实践动手能力，培养独立设计模具的构思。合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次塑料成型模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。巩固与扩充“塑料成型模具设计”等课程所学的内容，掌握模塑料成型具设计的方法和步骤。掌握塑料成型模具设计的基本技能与Pro/ENGINEER运用如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。经验不足加之水平有限，错误和缺点在所难免，请老师批评指正。二、设计内容名称：端盖 材料：尼龙1010设计要求：1、 生产批量：大批量2、 未注公差按MT5级标注3、 要求设计端盖模具 图1端盖

4、三、塑件的工艺性分析1 塑件的原材料分析塑件的材料采用尼龙1010，属热塑性塑料。从使用性能上看，尼龙1010是半透明，吸水小，耐寒性较好，坚韧耐磨耐油耐水，抗霉菌，但吸水性大；从成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑件更应取大。受热时间不宜超过30min，料温高则收缩大，易出飞边，收缩小，取向性强，注射压力低易发生凹痕，波纹。成型周期按塑件壁厚而定，厚则取长，薄则取短，为了减少收缩，凹痕缩孔，一般宜取低模温高注射压力的成形条件，以及采用白油作脱模剂;尼龙1010的主要技术指标：密度是1.04kg/dm比体积是0.96dm/kg吸水率是0.20.4收缩率是1

5、.32.3s熔点是205t/c热变形温度是55c抗拉屈服强度是62Mpa拉伸弹性模量1.810Mpa抗弯强度88Mpa硬度9.75HB击穿强度20KV/mm。 .尼龙1010的使用性能:坚韧耐磨.耐疲劳.耐油.耐水.抗霉菌.吸水性小.耐寒性较好. .成型性能:熔融温度低,流动特性好,但由此而易产生飞边,收缩率的稳定性差。 .非结晶型塑料，吸水性大，易分解。 .流动性好，容易产生飞边，成型加工前必须进行干燥，稳定性强。 2.塑件的尺寸精度分析塑件的结构分析：总体特征为长方体的槽形里面有直径为12.5的半圆环和一个内凸再加两个直径为的内孔 塑件的尺寸精度分析：高精度尺寸 和 其他精度均为MT5。塑

6、件的壁厚分析：壁厚最大处 1.6最小处为1.25厚差为0.35较为均匀，有利于零件的成型塑件表面质量分析：表面粗糙度.1.6无其他特殊要求，应较易实现。由上分析：除了保证两内孔和两半圆的尺寸精度外其他的要求偏中等。注射时在工艺参数控制得好的情况下零件成型要求可以得到保证。3、表面质量分析 该塑件是端盖，要求表面无斑点，无裂痕，表面粗糙度可取Ra1.6，塑件内部没有较高的粗糙度要求，应较易实现。由上分析：除了保证两内孔和两半圆的尺寸精度外其他的要求偏中等。注射时在工艺参数控制得好的情况下零件成型要求可以得到保证。4、塑件的结构工艺性分析此塑件外形为长方形端盖，盖深5mm，壁厚最大处为1.6，最小

7、处为1.25，厚差为0.35较为均匀，有利于零件的成型，总体尺寸43.7*29，塑件成型性能良好。塑件上有一个直径为12.5的开槽圆柱环，两个直径为9的通孔以及一个22.5*8的凸台，凸台上有一个直径为3.5，深3的圆孔。该塑件采用螺杆式注射机成型。四、制件的注射成型工艺分析1、计算塑件的体积 塑件的体积为：V1=3597.28mm 一次注射所需的塑料总体积为：V=14389.12mm2、计算塑件的质量：查手册取密度=1.041.05g/塑件的质量：M1=V1*=3.76g塑件与浇注系统的总质量：M=V*=7.518g3、选用注射机：根据塑件的形状，取一模四腔的模具结构，初步选取螺杆式注射成型

8、机：HSZY30。4、塑件注射成型工艺参数如表二所示，试模时，可根据实际情况做适当调整；模塑成型工艺卡如表三所示。表一 PA1010塑料的注塑成型工艺参数工艺参数规格工艺参数参数预热和干燥温度100110时间：1216成型时间S注射时间：05保压时间：2090冷却时间：20120总周期：45220料筒后段：190210中段：200220前段：210230螺杆转速r/min48喷嘴温度200210后处理方法：油、水、盐水温度：90100时间h：4模具温度4080注射压力MP40100 表一表二端盖模塑工艺卡南通纺院职业技术学院端盖注射工艺卡片资料编号车间共 页第 页零件名称端盖材料牌号PA101

9、0设备类型HSZY30装配图号材料定额每模件数2零件图号单件质量3.76g工装号材料干燥设备温度100110时间h1216料筒温度后段190210中段200220前段210230喷嘴200210模具温度4080时间注射s2090保压s05冷却s20120压力注射压力MPa40100背压MPa2040后处理温度90100时间定额辅助min时间h4单件min检验编制校对组长车间主任检验组长主管工程师表二五、注射模的结构设计1、 分型面的选择 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，并且直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模。因此，分型面的选择是注射塑

10、设计中的关键。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计，塑件的结构工艺性及精度，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。分型面的位置直接影响模具使用、制造及塑件质量，故必须选择合理的分型面，一般应考虑下列几点因素： 塑件形状，尺寸、壁厚及要求； 浇注系统的布局； 塑料性能及填充条件； 成型效率及成型操作； 排气及脱模； 模具结构简单，使用可靠方便，制造简单；综合考虑各种因素，最终确定的分型面如图一： 图22. 型腔数目的确定及型腔的排列（1）型腔数目的确定根据塑件生产批量及经济性

11、，通过注射量及锁模力计算，可确定尽可能多的型腔数，以提高生产率。其型腔在一模中的数目确定方法见表三：序号确定依据确定方法说明1按塑件的经济性确定型腔数按总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产时的原材料费用，仅考虑模具费和成型加工费。其型腔数量，可用下式计算：N=式中 N每副模具型腔数； P计划生产总件数； Y单位小时模具加工费用（元h）；T成型周期（min）；c每个型腔模具加工费用（元）；单型腔模具比多型腔模具制造成本低、周期短，所以批量较少的塑件，不宜采用多型腔特别是形状复杂、尺寸较大的、精度要求较高、小批量试生产的塑件应选用单型腔模具比较经济。2按注射机的最大注射量确定型腔数塑件

12、的每次注射量总和不能超过注射机最大额定注射量的80，其计算方法是：N式中 N每台模具允许型腔数； V注射机最大注射量； Vj浇注系统凝料量； Vs单个塑件的容积；或质量（cm 或g） 若每次注射量总和大于注射机额定注射量，则型腔数应减小或采用单型腔；3按注射机额定锁模力确定型腔数按注射机额定锁模力确定所需设型腔数，可以按下式核算：N式中 F注射机额定锁模力（KN）； P塑料对型腔平均压力（MPa）；A浇注系统在分型面上的投影面积（cm）；AZ单个塑件在分型面上的投影面积（cm）；所确定的型腔个数总锁模力不应超过注射机额定锁模力，否则合模时，模具难以合严，有溢料产生，应减小型腔个数。4按制品精度

13、要求确定型腔数型腔数越多精度越低，从满足精度要求出发型腔数可按下式确定：N2500-24式中 L塑件基本尺寸（mm）； 塑件尺寸公差（mm）； 单腔时，塑件可能达到尺寸公差（mm），其中聚甲醛为0.2、PE、PP、PC、PVC为0.05 ；1.根据经验，每增加一个型腔，其尺寸精度可降低4。2.一模一腔时，塑料公差聚甲醛为0.2，尼龙66为0。3，聚碳酸酯ABS，聚乙烯为0.05。3.对于高精度塑件，一模不能超过四腔。表三此塑件采用第二种方法确定型腔数目；按注射机的最大注射量确定型腔数；根据公式：NN5（取整）最终确定采用一模四腔的结构形式；（2）型腔的排列型腔的布置采用对称分布，以防模具承受偏

14、载而产生溢料。排列方法则采用H形排列，平衡性好，加工容易，使用比较广泛。由于该塑件采用的是一模四件成型，所以，型腔布置如图二所示。这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。图33、浇注系统的设计注射模的浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔融塑料的通道。其作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传递到型腔塑件各个部位，而得到要求的塑件。（1）主流道设计：要点：1） 主流道的截面形状通常采用表面积和体积之比最小的圆形。在卧式注射机用注射模中，因主流道垂直于分型面，为了便于脱出流道凝料，主流道应设计成圆锥形。锥孔内壁必须光滑，表面粗糙度Ra应小于0.4um。2

15、） 主流道小端直径d根据塑件质量、填充要求及所选的注射机规格而定，通常为48mm。为了与注射机喷嘴相吻合，主流道的始端应设计成球形凹坑，球面半径R比注射机喷嘴球面半径Ro大12mm,球面深度一般取35mm或（1/32/5）Ro。主流道长度L根据定模座板厚度确定，在保证成型良好的条件下应尽量缩短，以减少压力损失和废料，通常L不超过60mm。3） 主流道大端与分流道相接处应有圆角过渡，以减少料流转向时的阻力，其圆角半径r通常取13mm或取D/8（D为主流道大端直径）。4） 当主流道穿过几块模板时，为了防止在模板贴合处产生溢料而使主流道凝料脱出困难，应在模板贴合面处做出0.20.5的阶梯，或尽量采用

16、浇口套。根据手册查得xs-zy-125型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球面半径R0=12mm 喷嘴孔直径：d0=4mm根据模具主流与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm d=d0+0.5 mm 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取13度经换算得主流道大端直径D=8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。 图4（2）主流道衬套形式主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A，T10

17、A等，热处理硬度为50HRC55HRC.主流道的安装1-浇口套；2-定模座板；3-定位圈；4-注射机喷嘴图5（3）分流道设计要点：1） 分流道在保证熔体能迅速而均匀地充满型腔的前提下，长度应尽可能短，容积应尽可能小。2） 分流道的截面尺寸要大于塑件的壁厚，且对于含有玻璃纤维等流动性较差的塑料，流道截面要大一些。3） 分流道的表面粗糙度Ra一般为1.6um，这样流道内料流外层的流速较低，容易冷却而形成凝固表皮层，有利于流道的保温。4） 每一级流道的尺寸要比下一级流道大10%20%，即D=d x （110%120%）。5） 分流道与浇口连接处应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。分流道与浇口的连接形

18、式及尺寸关系L=0.72mm，r=0.52mm。6） 一摸多腔时应使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。这样有利于可靠锁模和使锁模力均匀，以防止溢料现象。7） 当分流道较长时其末端应设置冷聊穴，以防止冷料堵塞浇口或进入型腔而影响塑件质量。8） 分流道的设计要便于加工及刀具的选择。9） 分流道的布置 一摸多腔注射模中分流道的排列有平衡和非平衡两种形式，一般最好采取平衡式的布置，即各分流道的长度、截面形状和尺寸都相同，因此能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等，熔体能同时充满各个型腔，且型腔压力中心和注射机中心重合。流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确

19、定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙1010的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。效率为0.195D分流道的尺寸： 尼龙1010 分流道直径/mm 3.8-7.5 选取6mm分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5Rm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮

20、层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。（4）浇口设计一般情况浇口斜面尺寸要小，长度要短，这样熔料经过时流速增大，并获得摩擦热使熔料温度升高，能快速充满型腔，且浇口去除后痕迹不明显。但是浇口截面尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大，凝料快，补缩困难，会造成塑件缺料、缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象，使塑件表面凹凸不平。浇口截面尺寸也不能过大，过大的浇口注射速度低，温度下降快，塑件可能产生明显的溶解痕和表面云层更现象。1）浇口位置的选择浇口开设的位置对塑件的质量影响很大，选择浇口位置应遵循下列原则：浇口应设置在能使型腔的各部位、各角落能同时充满的位置。浇口应

21、设置在塑件较厚的部位，以使熔料从厚断面移入薄段面，以利于补料。浇口应设置在有利于排除型腔中气体的部位。浇口应设置在避免塑件表面产生溶合纹的部位。对于带有细长型芯的模具，浇口应设置在能使进料沿型芯轴向均匀进行，以免型芯被熔体冲击而变形。浇口应设置应避免熔体的断裂。浇口应设置应不影响塑件的外观。浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。2）浇口尺寸确定浇口的截面积一般为分流道截面积的39，截面形状多为矩形（宽度与厚度的比为3：1）或圆形；浇口的长度约为11.5。此塑件浇口的截面积S=（D2）3，表面粗糙度Ra值不低于0.4um。根据塑件的成型要求及型号腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。

22、设计时考虑选择从壁厚为1.6mm处进料，料由厚处往薄处流，且选用的模具结构有利于排气。故可能用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸：0.6mm2.41(hbl)（5）浇口套常采用标准件根据手册查得型号：XSZ30柱塞式注射机喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴球面半径R0=12mm 喷嘴孔直径：d0=4mm根据模具主流与喷嘴的关系：1）主流道球面半径：R=R0+(12)mm ，取R=14 mm ；2）主流道小端直径：d=d0+（0.51） mm，取d=4.5 mm；3）主流道锥度：=25，取=44）主流道长度L根据定模座板厚度确定，通常L不超过60mm，取55mm5）主流道大端直径：d分流道直径=；D=d+2L

23、=4.5+2*55*0.03=8.34mm其中：主流道的半锥角，取=2（6）球面深度h：h35mm,或（1/32/5）R0，取5mm；（7）浇口套总长： Ld=(L+h+2)mm=(55+5+2)mm=62mm（6）冷料穴与拉料杆的设计冷料穴应设在熔料流动方向的转折处，卧式或立式注射机用模具的冷料穴一般设置在主流道正对的动模上，开模时为了能从浇口套内拉出浇道凝料，通常在冷料穴末端设置拉料杆。该塑件采用Z形拉料杆，其头部的侧凹将主流道凝料钩住，开模时即可将凝料从主流道中拉出。同时由于拉料杆的尾部固定在推杆固定板上，故在推出塑件时凝料也一同推出。如图：图6六、型芯型腔结构设计 型芯型腔可采用整体式

24、或组合式结构。由于该塑件尺寸不大且形状简单，无锥面过渡。宜采用整体式型腔，方便加工和热处理。考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构。 七、推出机构的设计 根据塑件的形状特点，模具型腔在动模部分，开模后，塑件留在型腔。 推出机构可采用推块推出或推杆推出。 推块推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但塑件上有圆弧过渡，推块制造困难；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用时并不影响外观。从以上分析得出：该塑件采用推杆推出机构。八、成型零部件的工作尺寸计算 由于制件没有标注尺寸公差,因此把它们换成公差尺寸,进行计算 。 模具制造公差S=/3 公差

25、等级按IT5级算（单位：mm）平均收缩率SCP=0.0215基轴制: , , , , , , , , ,基孔制: , , , , ,，,中心距： 尺寸类型塑件尺寸计算公式制造公差成型塑件工作尺寸型腔径 向44.0229.25R3.2243.0529.21R3.09深 度7.246.96型芯径 向深 度h=(h+ hS-)5.094.167.16中心距110.2C=(C+CS)11.1650.07表四九、注射模模架的选择本塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择A4型模架。绘制模具总装图如下： 图7 十、冷却系统的设计塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度

26、（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为60，用20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30，产量为（1分钟2模）1000g/h。 求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得尼龙1010的单位热流量为Q2=314.3398.1J/g ,取Q2=350J/g：Q3=WQ2=1008g/h350J/h=352800J 求冷却水的体积流量VV=WQ1/Pc1(T1T2)=140cm3温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形 尺寸精度 力学性能 表面质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。在注射模具中溶体从200

27、C,左右降低到60C左右，所释放的能量5以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的1020倍。在此我选择湍流。 如表五：冷却水道直径 d/（mm） 最低流量v /（m/s）流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.410表五十一、排气系统在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，气体如不能及时排出会

28、使制件的内部有气泡， 除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽。十二、注射机有关参数校核1、模具闭合高度的确定根据支承与固定零件中提供的数据确定：定模座板H1=25mm ，上

29、固定板H2=20mm 下固定板H3=25mm支承板H4=32mm动模座板H5=25mm，垫块H6=50mmH=H1+H2+H3H+H4+H5+H6+H7=25+20+25+32+25+50=177mm2、 注射机有关参数的校核本模具的外形尺寸为250160，XSZ30型注射机模板最大安装尺寸为250280；故能满足模具的安装要求。模具的闭合高度为177，而XSZ30型注射机模板厚度范围为60180，所以满足条件。XSZ30型注射机的最大开模行程S=160，满足下式： SH1+H2+（510）=50+7+10=67。模具闭合高度的确定 由制件及排样方式可确定,型腔高度为7mm. 闭合高度为177

30、mm.符合要求.经验证，XSZ30型注射机能够满足使用要求，故可以采用十三、装配图十四、零件图十五、 总结此次课程设计是一项非常繁杂的工作，它涉及的知识非常广泛，很多都是书上没有的东西，这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料；还有很多设计计算，这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决，可以说，没有一定的毅力和耐心是很难完成这样复杂的工作。在学校中，我主要学的是理论性的知识，而实践性很欠缺，而此次课程设计就相当于实战前的一次总演练。此次设计不但把我以前学的专业知识系统的连贯起来，也使我在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识；这不但提高了我们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。由于本人资质有限，很多知识掌握的不是很牢固，因此在设计中难免要遇到很多难题，在有课程设计的经验及老师的不时指导和同学的热心帮助下，克服了一个又一个的困难，使我的毕业设计日趋完善。毕业设计虽然很辛苦，但是在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独立设计的能力，使我受益匪浅，我相信这些经验对我以后的工作一定有很大的帮助，而且也锻炼我的吃苦耐劳的精神，让我在这个竞争的社会里有立足之地。