1、黄冈职业技术学院毕业设计课题名称: 塑料盖模具设计 学院名称: 机电学院 专 业: 模具设计与制造 班 级: 模具 XXXX 班 姓 名: XXXX 学 号: XXXXXXX 指导教师: XXXXX 黄冈职业技术学院毕业论文1目 录一、塑件的工艺分析 .31.1 塑料制品的材料 .31.1.1 一般性能 .31.1.2 力学性能 .31.1.3 热学性能 .31.1.4 电学性能 .31.1.5 环境性能 .41.1.6 ABS 一般参数 .41.2 塑件结构分析 .41.2.1 壁厚 .51.2.2 脱模斜度 .51.2.3 圆角 .51.2.4 塑件尺寸精度分析 .61.2.5 塑件表面质
2、量分析 .61.3 注塑机的选择 .61.3.1 注塑机简介 .61.3.2 注塑机基本参数 .61.3.3 选择注塑机 .71.3.4 注塑模工艺条件: .7二、型腔分布与分型面设计 .82.1 型腔数目的确定 .82.2 型腔的布局 .92.3 分型面的设计 .9三、浇注系统的设计 .103.1 主流道的设计 .103.2 分流道的设计 .113.2.1 分流道的表面粗糙度 .123.2.2 分流道长度 .123.2.3 分流道的布置形式 .123.3 浇口的设计 .133.3.1 浇口的选用 .133.3.2 浇口的位置选用 .133.4 浇注系统的平衡 .143.4.1 分流道平衡 .
3、143.5 冷料穴的设计 .143.6 拉料杆的设计 .153.7 排气设计 .153.7.1 排气设计原则： .16四、成型零件的设计 .164.1 成型零件的结构设计 .164.1.1 凹模（型腔）结构设计 .16黄冈职业技术学院毕业论文24.1.2 凸模（型芯）结构设计 .174.2 成型零件工作尺寸计算 .174.2.1 型腔、型芯径向尺寸计算 910.184.2.2 型腔、型芯的深度尺寸的计算 .20五、合模导向机构的设计 .215.1 导柱的设计 .215.2 导套的设计 .22六、脱模机构的设计及有关参数校核 .226.1 脱模机构设计的总体原则 .226.2 推杆设计 .226
4、.2.1 推杆的形状 .226.2.2 推杆的位置与布局 .236.3 推件板设计的要点 .236.4 模架的确定 .236.5 校核计算 .24黄冈职业技术学院毕业论文3塑料盖模具设计一、塑件的工艺分析1.1 塑料制品的材料1.1.1 一般性能 ABS 的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成 各种颜色，并具有 90%的高光泽度。ABS 的相对密度为 1.05，ABS 同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS 的氧指数为 18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。ABS 是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度
5、范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比 PA、PVC 高，尺寸稳定性好，收缩率在 0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到 0.2%-0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为 34-38mN/cm。ABS 熔体的流动性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、PA 及 PS 差，与 POM 和 HIPS 类似。ABS 的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。ABS 的主要成型特点：(1)可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等成型加工方法。(2)收缩率小,可制得精密塑料。 (3)吸湿性较大,成型前应干燥处
6、理。 (4)流动性中等,溢边值 0.04mm,溶体粘度强烈依赖于剪切速率,因此模具设计大都采用点浇口形式。(5)熔融温度较低,熔融温度范围固定,宜采用高料温、高模温和高注射压力,有利于成型。(6)浇注系统流动阻力小,注意浇口形式和位置应合理,防止产生熔接痕或减小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。1.1.2 力学性能 ABS 有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使 ABS 制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS 的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS 的蠕变性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 和POM 小。ABS 的
7、弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS 的力学性能受温度的影响较大。1.1.3 热学性能ABS 属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为 70107，制品经退火处理后还可提高 10左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS 在40时仍能表现出一定的韧性，可在 -40到 80的温度范围内长期使用。黄冈职业技术学院毕业论文41.1.4 电学性能 ABS 的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。1.1.5 环境性能 ABS 不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，
8、受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS 的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。1.1.6 ABS 一般参数比重: 1.05 克/立方厘米 成型收缩率: 0.4-0.7% 吸水率: 0.2%-0.45% 成型温度：200-240 干燥条件: 80-90 20 小时 热变形温度为: 70107使用温度范围: -4080 硬度: R65-R115ABS 注射成型的主要工艺参数见下表：ABS 注射成型的主要工艺参数树脂名称 ABS注射机类型 螺杆式螺杆转速，(r/min) 3060形式 直通式喷嘴温度（） 180190前 200210料筒温度（）中 21023
9、0后 180200模具温度（） 5070注射压力（MPa） 7090保压压力（MPa） 5070注射时间（s） 35保压时间（s） 1530冷却时间（s） 15 30总周期 （s） 4070密度（g/ ） 1.011.0831.2 塑件结构分析塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中, 方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。本次设计任务是塑料制品塑料盖，壁厚平均为 3mm,其形状及
10、其基本尺寸如图 1-黄冈职业技术学院毕业论文52 所示。塑件有着，未注公差均按 MT4 计算； 色泽鲜艳、表面光洁无疤痕、无飞边。外观质量要求一般，表面粗糙度要求很低，根据塑件的尺寸要求，塑件有较好成型性能；从塑件结构看，设置一个分型面；塑件本身结构简单，利于分模；因而要求成型情况良好。塑料：ABS 生产纲领：大批量图 1-2 产品图1.2.1 壁厚各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度.一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等
11、质量上的缺陷.以下是 ABS 的最小壁厚 3 mm ,整体壁厚 3mm。1.2.2 脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度.以下是 ABS 的脱模斜度推荐值:制件外表面 35-1.35,制件内表面 30-1塑件内外表面在造型时均没有弧度,脱模斜度就是在分形面处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。1.2.3 圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物
12、料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循 R/T 函数关系，当 R/T=0.6 以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角黄冈职业技术学院毕业论文6取 R5 以内，较小值取到 R2。1.2.4 塑件尺寸精度分析本设计采用的尺寸是未注公差均按 MT4 计算的精度设计，在保证基本尺寸情况下，以减少加工成本为第一准则。1.2.5 塑件表面质量分析(1)必须避免在塑件的分型面处出现毛边；(2)注意通孔处不出现锐边；1.3 注塑机的选择1.3.1 注塑机简介注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型
13、设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。1.3.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据：（1）公称注塑量：所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能
14、力。 （2）注射压力：为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。（3）注射速率：为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射度。 常用的如所示表 3-4 注射速率：表 3-4 注射速率注射量 /cm3125250500100020004000600010000注射速率/cm3/s125200333570890133016002000注射时间/s 1 1.251.51.752.253 3.755（4）塑化能力：单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与
15、注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。（5）锁模力：注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模黄冈职业技术学院毕业论文7具不应被熔融的塑料所顶开。（6）合模装置的基本尺寸：包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。（7）开合模速度：为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。（8）空循环时间：在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动
16、作的情况下,完成一次循环所需的时间。1.3.3 选择注塑机（1）由注射量选定注射机.由 PRO/E 建模分析得（材料密度取 =1.05g/cm 3）:总体积 V=43.64cm3；总质量 M=45.82g； 流道凝料 (流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册 0.5V(0.5M)来估算,V5.0塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V 实=43.641.5=65.46cm 3；实际注射质量为 M 实=1.5M=45.821.5=68.73g；根据实际注射量应小于 0.8 倍公称注射量原则, 即：0.8 V 公 V 实 V 公 = V 实 /0.8=65.460.8=81.83cm3（
17、2）一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的 10%-80%之间；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力，则选 50%-80%为最佳。（3）塑件的形状较复杂，壁厚不均，也无特别高的精度要求，但是塑件的材料为ABS，粘度为中等，一般选用的压力为 50-100Mpa，因塑件的结构较简单，取 P=60Mpa塑件的投影面积计算 A=6X3.6X4=86.4cm型腔的压力计算 P 腔 =2/3P=40Mpa锁模力的计算 F=AP 腔 =86.440=33104N根据计算，初选柱塞式注射机 ：XS-ZY-125XSZY125 型注射机的技术规范注射量 /cm3 125 模板最大行程
18、/mm 300螺杆直径/mm 42 最大 300注射压力/MPa 120模具厚度/mm 最小 200注射行程/mm 115 拉杆空间/mm 260290注射时间/s 1.6 模板尺寸/mm 428458锁模力/kN 900 喷嘴球径/mm SR12最大成型面积 /cm2 320 喷嘴孔径/mm 41.3.4 注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条 件为 8090下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 黄冈职业技术学院毕业论文8熔化温度：210-280，建议温度：245。 模具温度：25-70， （模具温度将影响塑件光洁度，温度较
19、低则导致光洁 度较低。 ）注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。1.3.4.1 时间：完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间，在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 3-5 秒，保压时间一般为 20-120 秒，冷却时间一般为 30-120 秒。确定成型周期的经验数值如下表所示：成型周期与壁厚关系表制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s0.5 10 2.5 351.0 15 3.0 451.5 22 3.5
20、652.0 28 4.0 85经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如下表所示:制品成型工艺参数初步确定表二、型腔分布与分型面设计特性 内容 特性 内容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 48喷嘴形式 直通式 模具温度 50喷嘴温度() 230 后段温度() 150-210中段温度() 170-230 前段温度() 190-250注射压力 MPa 90 保压力 MPa 80注射时间 s 3 保压时间 s 10冷却时间 s 20 其他时间 s 12成型周期 s 45
21、成型收缩(%) 0.5干燥温度() 80-90 干燥时间() 2-3h黄冈职业技术学院毕业论文92.1 型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度；（5）塑件的几何形状及质量；（6）塑件的批量大小；（7）交货的长短。根据注射机的额定锁模力 F 的要求来确定型腔数目 n，即n 12pAF式中 F注射机额定锁模力（N）P型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）、 分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（ ）12 2m大多数小型件常用多行腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过 4 个，生产中如果交货允许，可以根据上述公式估算，因此本设计采用了一模四腔的结构方式，可以大大提高生产效率，降低生产成本。2.2 型腔的布局考虑到模具成型零件和出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：型腔的布局
