毕业设计塑料仪表盖注射模设计说明书.doc

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1、 题目:塑料仪表盖注射模设计说明书系别：机 械 工 程 系专业：模具设计与制造学号：设计：指导：二00七年元月目 录一 零件的工艺分析二 模具结构设计三 成型零部件四 侧向分型与推出机构的设计五 模具零件的加工六 参考文献七 心得体会一.零件的工艺分析1.塑件的有关分析结构特点：该塑件大体是一个2mm厚的壳体，由于该塑件较小，采用一模多腔比较合适。塑件的体积 =2.8cm 塑件的密度 =1.021.05kg/cm塑件的重量 =3g所用材料：丙烯腈丁二烯苯乙共聚物（ABS）工程材料2.ABS塑料基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学

2、性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。ABS有极好的抗冲压强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70C左右，热变形温度为93C左右。耐气候性差，在紫外线作用下变硬变脆。主要用途：ABS广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具等。成型特点：ABS在升温时粘度增高，所

3、以成型压力比较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C，要求塑件光泽和耐用时，应控制在6080C。（具体参数见下页）3. 产品工艺性与结构分析 (1) 尺寸的精度 塑件的尺寸公差推荐值参考模具设计与制造手册的2-17，塑件的精度等级参考表2-18。 表二：建议采用的精度材料高精度一般精度低精度ABS345作为一个娃哈哈瓶盖，其精度不必太高，故选用一般精度IT4。塑料制件公差参考教材塑料成型工艺与模具设计表3-8（SJ

4、1372-78）。ABS的注射工艺参数注射类型螺杆式螺杆转速（r/min）3060喷嘴形式直通式温度（）190200料筒温度前段 （）200210中段 （）210230后段 （）180200模具温度（）5080注射压力（MPa）70120保压力（MPa）5070注射时间（S）35保压时间（S）1530冷却时间（S）1530成型周期（S）4070(2) 表面粗糙度作为娃哈哈瓶盖，外观必须有较好的光泽度，其外观的好与差主要取决于模具型腔的表面粗糙程度。模具的表面粗糙度要比塑件的要求低12级，塑件的表面粗糙度一般为Ra0.8 之间,本产品取Ra0.8，则模具型腔的表面粗糙度Ra0.4。(3) 斜度

5、本产品制件的脱模斜度取推荐值，型腔：1030，型芯：40(4) 壁厚从提供的产品来看壁厚均匀，其值为2mm。(5)、成型零件的强度、刚度计算注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，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，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决

6、定，设计时只能对它们进行强度校核。因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。因此，计算参考公式如下：侧壁：二.模具结构设计1.型腔数量以及尺寸计算和布局（1） 型腔数量的确定。要点：既要保证最佳的生产经济性，技术上又要充分保证产品的质量，也就是应保证塑料件最佳的技术经济性。1）塑料制作的批量和交货周期方面：该塑件是大批量生产的产品，交货周期要短，使用多型腔模具可提供独特的优越条件。2）质量控制要求方面：该塑件不属于高精度生产要求的产品，精度要求不高采用多型腔有较高的生产效率。3）塑料品种和其他方面：该塑件所用塑料为ABS工程塑料，流动性能好；浇口位置在靠近塑件边缘上，另外塑料尺寸小，形状简单。经过以上

7、分析所得，总结出：采用一模八腔是最佳形式，具有最佳的经济性。凹凸模尺寸的计算： （1）型腔径向尺寸： Lm0=(1+s)ls-X0 =(1+0.006)28-0.750.02+0.020 =28.153+0.020(2)型腔深度尺寸H+smo=(1+s)Hs-X0 =(1+0.006)15-0.750.38+0.380 =14.805+0.380(3)型芯径向尺寸 L0-S=(1+s)ls+X0-s =(1+0.006)24+0.750.280-0.28 =24.3540-0.28L0-S=(1+s)ls+X0-s =(1+0.006)2+0.750.160-0.16=2.1320-0.16(

8、4)型芯高度尺寸hm=(1+s)hs+X0-s =(1+0.006)13+0.750.380-0.38 =13.3630-0.38hm=(1+s)hs+X0-s =(1+0.006)6+0.750.380-0.38 =6.3210-0.382. 型腔的布局要点：型腔的排布与浇注系统布置密切相关，型腔排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，尽可能地采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。经分析确定的型腔布局为平衡式型腔布局：3.选用注射机（1）锁模力

9、注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力与塑件在水平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，应使塑料熔体对形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：F （nA1 + A2）P = 23511.3 90 80% = 1692.8 kN式中：F注射机的额定锁模力（N） P塑件熔体对形腔的成型压力（MPa）其大小一般是注射压力的80%。ABS的注射压力取90MPa。（2）注射量模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关,设计模具时，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大

10、注射量的范围内，根据生产经验，注射机最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%，由此有：m（nm1+m2）/80% = 75/80% = 93.75 g 式中：m注射机允许的最大注射量（g）（3）开模行程S（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离，它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度，注射机最大开模行程Smax应大于开模行程S：Smax S = H1 + H2 + 510 = 49 + 92 + 10 = 151 mm式中：H1推出距离（脱模距离）（mm) H2包浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）根据以上计算和所用塑料的有关数据，选用注射机为：注射机的参数合模力（KN）250

11、注射压力（MPa）119额定注射量（cm）30最大开(合)模行程（mm）160拉杆空间（mm）235注射行程（mm）130模具厚度（mm）最大180最小60顶出行程（mm）100顶出力（KN）53喷嘴球面半径（mm）12喷嘴直径（mm）44.分型面分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。 选择分型面时一般应尊循以下几项基本原则：（1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；（3） 保证塑件的精度要求；（4） 满足塑件

12、外观质量的要求；（5） 便于模具的加工与制造；（6） 对成型面积的影响；（7） 排气的效果的考虑；（8） 对侧向抽芯的影响。 根据分型面选择的原则，通过综合分析比较，确定以下的两个方案：单分型面和双分型面。方案一：双分型面的形式结构如以下示意图：选用双分型面形式的优点：模具进料均匀、平稳。 选用双分型面形式的缺点：增加模具的结构复杂性，增加模具的厚度，而且在制品的外表面易留下点浇口的痕迹。不符合模具的加工经济性。 方案二：选用单分型面结构的示意图如下： 、选用单分型面的优点：使模具的结构简单化，减小模具的厚度，也节省了模具材料，且在脱模后塑料制件的外表面无浇口的痕迹。进料的距离也大大的缩短了。

13、从以上的两个方案进行比较，采用方案二（单分型面）比采用方案一（双分型面）更符合要求，因为塑料件表面有外观质量要求，不允许留下痕迹，而且有较大的拔模角，分型面设在塑件中部不能顺利脱模。塑件开模后要留在动模上侧，以便于顶出脱模如果设计在塑件边缘上，则分型面就是一个曲面分型了。不利于模具的加工。方案二符合了模具的加工经济性，因此，本模具宜采用单分型面的形式，并且是曲线分型面。分型面设计如图：三.成型零部件1.动模（1）主型芯主型芯有整体式和组合式两种。整体式结构牢固但不便加工，消耗的模具钢多，所以采用通孔凸肩式型芯，加工方便。 设计如图：（2）小型芯的结构塑件有两处凸起、四处倒勾式槽和一个圆孔，有必

14、要用小型芯结构，都用台肩固定的形式，便于加工。 设计如图：2.定模定模的结构比较简单，所以采用了整体式凹模形式。牢固而不易产生变形，使产品表面不会有拼接线痕迹，这点符合产品的表面光洁度要求，有两处为便于加工，采用了拼式凹模，设计如图：3.排气系统利用凸肩式型芯与模板的配合间隙排气，间隙控制在0.030.05mm之间。4.浇注系统 浇注系统的设计是注射模具设计的一个重要完节，它对获得优良性能和理想性能的塑料制件以及最佳的成型效率有直接应响，是模具设计者重视的技术问题。 对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则：a) 采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失；b) 浇注系统设计应有利于良好的

15、排气；c) 便于修整浇口以保证塑件外观质量；d) 浇注系统应结合型腔布局同时考虑。从给出的塑料制件看，既要保证塑件的外观要求，又要考虑浇注系统设计的几项原则，因此：（1）主流道和浇口套的设计为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，内壁必须光滑，表面粗糙度应为Ra0.4。由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所有模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，简称浇口套，以便选用优质钢材（如T8A等）单独加工和热处理（硬度为HRC5357）。由于在浇口套的小端设计有分流道，必须要止转，所有浇口套设计成整体嵌入式，大端用螺丝坚固在定模固定板上。如图：d = 注射机喷嘴直径 + 0.5

16、= 4.5 mmSR = 喷嘴球面半径 + 2 = 13 mmh 球面配合高度 = 4 mmD取 8.5 mm2）分流道的设计分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失尽可能小，能使塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 在设计时考虑到以上的原则有两种设计形式：圆形截面分流道和梯形截面分流道。下面是这两种形式的比较：圆形截面分流道的优点：在相同截面积的情况下，其比面积最小，它的流动性和传热性都好。圆形截面分流道的缺点：其的加工要以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出，这种加工的工艺性不佳，其模具闭合后难以保证两半圆对准。梯形截

17、面分流道的优点：容易加工，且塑料熔体热量散失及流动阻力均不大。比较以上的两种形式，再考虑加工的经济性，采用梯形截面分流道更符合设计的要求，故本模具的分流道设计形式采用了梯形截面分流道的形式。查模具设计与制造手册P401表2-49常用分流道的尺寸推荐值： =80；过度圆角R=1；B=6；H=4。选用圆形截面的流道，虽工艺性不佳，但流动性，传热性等方面都好，流道也尽量做到最短，以减少热量和压力的损失。（3）浇口的设计：产品表面不允许有浇口痕迹，所以浇口位置设在塑件外面，就必须采用侧浇口。4）冷料穴的设计冷料穴设计在流道较角处，为了方便把流道取出，使其保留在动模一侧，便于脱模，冷料穴也可作为拉料的作

18、用，设计如下：四.推出机构（1）推出机构除两处内抽芯的推出机构外，其它采用简单的推杆推出机构。推杆位置设计如下：推出机构的复位：采用复位杆复位，四根，使复位平稳，设计如下：（2）合模导向机构导向机构的作用是保证动、定模之间一定的方向和位置。该机构采用 了4组基本的导柱导套形式。合理地发布在模具靠近边缘的部位，其中心至模具边缘有足够的距离，保证了模具的强度。导柱采用台阶式，加工简易，便于检测和更换；导柱工作部分加工的油槽可以储油以改善导向条件，减少摩擦；为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部做成圆锥形；导柱尾部埋入模板内，固定部分按 H7/m6 过渡配合，滑动部分按 H8/f8 间隙配合；导柱工

19、作部分的表面粗糙度为Ra0.4；导柱要坚硬而耐磨，材料用T8A经淬火处理，硬度为HRC55以上。导套采用台阶式，便于检测和更换；为使导柱比较顺利地进入导套孔，在导套孔的前端设计了倒角；导套孔的滑动部分按 H8/f8 间隙配合；表面粗糙度为Ra0.4；材料用T8A经淬火处理，其硬度要低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。设计如图：（3）冷却系统一般注射到模具内的塑料温度为200C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60C以下。热塑性塑料在注塑成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模，缩短成型周期，提高塑件定型质

20、量和生产效率。冷却装置采用简单流道式，即在模具上直接打孔，并通以冷却水进行冷却。冷却水孔设计应尽量保证塑件收缩均匀，水孔数量越多，孔径越大，则对塑件冷却也就越均匀。冷却系统设计如图：（4）支承零部件标准模架的选用:标准化设计能提高效益，缩短生产周期。根据型腔的布局等因素选用标准模架为:大水口 MDC SA2540 A40 B25 C100 S 五.模具零件的加工1.塑料模具制造技术要求模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：（1）组成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。（2）组成模架的零件应达到规定的加工要

21、求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求（3）模具的功能必须达到设计要求（4）为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。2.加工要求（1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴合，局部间隙不大于0.02mm（2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.3mm圆角（分型面及结合面除外）。当不允许有圆角时。应在图样上注明。（3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804，其孔按H13，轴按h13，长度按J14。（4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的

22、5级。（5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。导柱、导套之间的配合按H8/f8。（6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。（7）导柱(直导柱、台肩导柱)其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（8）导套（直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。3.装配要求（1）顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持齐平，允许推杆端面高出型面不大于0.1mm。（2）注射模的复位杆，其端面应与模具分型面齐平，允许低于分型面不

23、大于0.03mm。（3）型芯、凸模、镶件等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在装配后与其配合的零件齐平。（4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。（5）凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。（6）需保持同轴的两个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使各配合零件能顺利装卸，活动自如。（7）模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵活，无卡滞现象。（8）模具中供两次分型用的拉杆、拉板装配后，各工作面应在同一平面内，允许其极限偏差为0.1mm。（9）模具装配后，两安装平面应保持平，其平行度公差按按GB1184

24、附录一的6级。4.综合要求（1）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。（2）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。（3）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。（4）模具的冷却水道应保证畅通。5.零件加工成型零部件：为了保证导向作用，动、定模的导柱，导套孔的孔距精度应控制在0.01mm以内。因此，必须用坐标镗床对动、定模镗孔。在缺少坐标镗床的情况下，较普遍采用的方法是将动、定模合在一起，在车床、铣床或镗床上进行镗孔。成型零部件采用优质碳素工具T8A钢，强度高，耐

25、磨性好，热处理变形小，有时还要求耐腐蚀，调质淬火低温回火55HRC型芯的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径进行数控铣外形加工，再铣小型芯孔和凹台，钻推杆孔，加工浇口。型腔的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径，留余量在数控铣上加工成型，再用电火花加工成型。导柱导套加工：孔径与导柱相配，一般采用H7/m6，为了保证导向作用，要求导柱、导套的配合间隙小于凸、凹模之间的间隙。外径与上模座相配，采用H/r过盈配合，另一端则与导套滑动配合。为了保证导向精度、加工时除了使导柱、导套的配合符合尺寸精度要求外，还应满足配合表面间的同轴度，即导柱两个外圆表面间的同轴度以及导套外圆与内孔

26、表面的同轴度要求。为了使导柱、导套的配合表面硬而耐磨而中心部分具有良好韧性，用T8A，表面耐磨、有韧性、抗弯曲。不易折断，热处理：表面淬火，低温回火55HRC。导柱在热处理后修复中心孔，最后进行磨削时，可利用两端中心孔进行装夹，并应在一次装夹中将导柱的两个外圆磨出，以保证两表面间的同轴度。导套磨削加工时，可夹持非配合部分，在万能磨床上将内外圆配合面一次装夹磨出，以达到同轴度要求。用这方法加工时，夹持力不宜过大，以免内孔变形。或者是先磨内圆，再以内圆定位，用顶尖顶顶住芯轴磨外圆。这种加工方法不仅可以保证同轴度，且能防止内孔的微量变形。导柱、导套端部转弯处必须圆滑，以防止在运动中将配合面划伤。因此

27、，全部精磨后，必须用油石将圆弧处磨圆滑，消除磨削后在圆弧处出现的棱带。6.零件工艺路线：（1）导柱加工工艺路线：毛坯（棒料） 车削加工（外圆配合部分留磨量0.20.3mm） 热处理（淬火或渗碳淬火） 外圆磨削 精磨至要求尺寸。T8A钢淬火处理，硬度HRC55（2）导套加工工艺路线：毛坯（棒料） 球化退火 车削加工（内圆配合部分留磨量0.10.15mm） 热处理（淬火或渗碳淬火） 内圆磨削 精磨至要求尺寸。T8A钢淬火处理，硬度HRC55（3）座板的加工工艺路线：毛坯在铣（或刨）床上粗加工上、下两平面，留精加工余量，热处理，最后在平面磨床上精磨到符合图纸要求。45钢，热处理：调质200HBS。（

28、4）动、定模板加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。动模板用45钢，热处理硬度：4045HRC定模板用45钢，热处理硬度：5055HRC（5）支承板加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，热处理硬度：4045HRC（6）推杆固定板加工工艺路线：毛坯 球化退火 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，一定的强度和刚度，热处理：调质200HBS。（7）推板加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，热处理硬度：4045HRC（8）垫块加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，一定的强度和刚度，热处理：调质200HBS。（9）浇口套加工工艺路

29、线：毛坯 车床加工 钻孔 铰孔保证主流道表面粗糙度R0.8mT8A热处理硬度5357HRC六.参考文献书名作者出版社塑料成型工艺与模具设计屈华昌机械工业出版社机械设计手册徐灏机械工业出版社模具制造黄健求机械工业出版社塑料注射模具设计实用手册宋玉恒航空工业出版社模具设计与制造简明手册冯炳尧、韩泰荣、上海科学技术出版社塑料模具设计与制造教程陈万林北京希望电子出版社八.心得体会我即将踏入工作的岗位。回想三年的大学生涯，可谓艰辛，但我觉得收获是丰盛的。通过长时间的努力，毕业设计终于可算是划上一个句号了。本次设计是一个全面性的设计，是对塑料模课程的一个总结一次回顾。本次毕业设计翻阅了大量的参考书，使我对

30、塑料成型工艺与模具设计及相关知识又进行一次从新的整理、理论联系实际，为我以后搞模具做了一个很好的准备。更重要的是，通过本次设计对我所掌握的塑料模模具知识实际应用能力起到了检验的作用，通过系统设计，知道自己的不足和缺陷。在设计过程中我们始终结合计算机进行设计，提高了我们对Pro/E、AutoCAD等软件的应用能力。通过了本次设计我们已初步掌握了工程技术人员的设计思想，掌握了模具的相关知识，以基本能独立完成一套塑料模模具设计与制造。在设计中，通过查阅资料，向同学和老师请教，最大可能地了解注塑模具的实际设计和制造情况。在设计中广泛采用标准件。设计参数的选择不仅来自课本和资料，还根据实际情况来选择和使

31、用。在设计中得到最大的收获是：1. 提高查阅参考资料的能力。能在不通的参数推荐值中选择适合本设计的最佳方法。2. 继续巩固各种基础知识。通过设计，也发现自己的很多不足和有待提高的知识，主要有：1. 各门基础课知识掌握的不够扎实，运用起来不够熟练。2. 实际工作能力还有待提高，设计与社会上的实际生产还有很大差距。3. 专业软件的使用能力（包括熟练度和使用的广度）还需要再提高一个层次。通过运用CAD/CAM软件来更好的完成和优化设计。总之，我认为，这次毕业设计虽然还存在这样那样的错误和缺陷，但通过这次设计我又学到了很多的知识，把自己的工作能力提高到一个更高的层次。这次毕业设计是自己迈向模具工程师很重要的第一步。设计中存在的问题请老师批评指正。