1、 1 湖南汽车技师学院 毕业设计（论文） 题目： 端盖塑料模具设计 系 别： 机 械 系 专 业： 模具设计与制造 班 级： 高模 10-1 姓 名： x x x 指导老师： 张 定 2015年 12月 20 日 2 目 录 绪论 3 第一章、 模 塑工艺 工艺规程的编 4 1.塑件工艺性分析 4 1.1 塑件的原材料分析 4 1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量 分析 5 1.3 计算塑件的体积和 质量 5 1.4 塑件注塑工艺参数的确定 6 1.5 塑件成型设备的选取 6 第二章、注塑模具结构设计 7 2.1 分型面选择 7 2.2 确定型腔数目和排列方式 8 2.3 浇注系统的设计 1
2、0 2.4.推出机构的设计 11 2.5 凹模的设计 12 第三章、端盖注塑模具的有关计算 13 第四章、模具加热和冷却系统的设计 14 第五章、模具闭合高度确定 15 第六章、注塑机有关参数的校核 15 第七章、注塑模具的安装和调试 16 第八章、生产 18 意见 19 设计小结 20 参考文献 21 3 绪 论 大学三年的学 习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。 随着工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高
3、。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。 模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造 业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部
4、结构的调整和技术发展水平的提高 。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加； “ 三资 ” 及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为 中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发
5、展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各 种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多
6、相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。 4 第一章 模塑工艺规程的编制 该塑件是端盖产品，其零件图如图 1-1 所示。本塑件的材料采用尼龙 1010，生产类型为大批量生产。 图 1-1 1.塑件的工艺性分析 1.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用尼龙 1010，
7、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/dm3 比体积是 0.96dm3 /kg吸水率是 0.2 0.4收缩率是 1.3 2.3s熔点是205t/0 c
8、热变形温度是 550 c 抗拉屈服强度是 62Mpa拉伸弹性模量 1.8 103 Mpa抗弯强度 88Mpa硬度 9.75HB击穿强度 20KV/mm。 5 1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为长方形。从宽度方向看该零件有两个 9mm 的通孔，从续航度方向上看有一个长 1mm 宽 8mm 高 22.5mm 的长方体，在零件的一侧有两个空心的半圆柱体，高 5mm 等 ,由于该两件在侧向没有凹槽或凸台，所以不需要侧向抽芯机构，属于中等复杂程度的制件。 尺寸精度分析 该零件 重要尺寸，如 43.7mm23.5mm,7mm 等尺寸精度为 MT1 级（
9、GB/T14486 1993），次要尺寸，如 11mm, 10mm,等的尺寸精度为 MT5 级（ GB/T14486 1993）。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。 从塑件的壁厚上来看 ,壁厚最大处为 3mm,壁厚均匀 , 符合尼龙 1010 的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，尼龙 1010 的强度较大不需增设加强 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，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出 ,注塑时在工艺控制得较好的情况下 ,零件的成型要求可以得到
10、保证 . 1.3 计算塑件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积 333.8 10V mm 计算塑件的质量：根据设计手册可查得尼龙 1010 的密度为 =1.04kg/dm3 塑件质量： M=V =3.8 103 1.04 103 =4g 6 采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机 XS ZY 125 型。 1.4 塑件注塑工艺参数的确定 查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，尼龙 1010 的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整） 注塑温度： 括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：
11、 后段温度 t1 选用 190 2100 c； 中段温度 t2 : 选用 200 2200 c； 前段温度 t3 : 选用 210 2300 c； 喷嘴温度： 200 2100 c； 注塑压力一： 选用 40 100Mpa； 注塑时间： 选用 20 90s； 保压压力： 选用 65Mpa； 高 压时间： 选用 0 5s； 冷却时间： 选用 20 120s； 总周期： 选用 45 220s； 后处理方法： 采用油水盐水； 后处理温度： 90 100t/0 c; 后处理时间： 4h。 说明 1：预热和干燥均采用鼓风烘箱。 2：凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在 100 1200 c 水中加热
12、 2 18h。 1.5.塑料成型设备的选取 根据计算及原材料的注射成型参数初 选注塑机为 XS-ZY-125 查材料知： 标称注射量： 192cm3 螺杆直径 /cm 42mm 注射容量 /克： 125 克 注射压力 /105 Pa： 1500Mpa 锁模力 10kN： 90kN 最大注射面积 / : 320 2 7 模具厚度 /mm： 200 300mm 模板行程 /mm: 300mm 喷嘴 球半径： 12mm 孔半径： 4mm 定位孔直径 / 100 06.00 推出两侧孔径 /mm 22mm 孔距 /mm 230mm 第二章 注塑模的结构设计 注塑模结构设计主要包括：分型面选择模具型腔数
13、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侧向分型与抽芯机构的设计推出机构的设计等内容。 2.1 分型面选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。 该塑件为端盖，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示： 如图所示取 A-A 向为分型面，不影响零件外观质量，有利于模具成型。 8 2.2 确定型腔的数目及排列方式 模腔数量的确定 塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注 塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列
14、方法确定模腔数量。 按注射机的额定锁模力确定型腔数量 N1 N1=（ F/PC） /A B/A 其中： F 注塑机的锁模力 N PC 型腔内的平均压力 MPa A 每个制件在分型面上的面积（ 2 ） B 流道和浇道在分型面上的投影面积（ 2 ） B 在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析 B为（ 0.2 0.5），常取 B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为 25 40MPa 实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用 0.8F 则 N1=0.6F/APC=500000 0.6/30 342=29.2 （个） 注射机注塑量确定型腔数目 N2 N2=（ G
15、C） /V 其中： G 注射机的公称注塑量（ 3 ） V 单个制件体积 （ 3 ） C 流道和浇口的总体积（ 3 ） 生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的 0.75 0.45 倍，取 0.6 倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的 0.2 1 倍，现取 C=0.6 则 N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=60 0.375 =10.7（个） 从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取 N1， N2 中的较小值，在这里可以选取的个数是 2， 4， 6， 8， 10 个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于 60mm，以防止因为注塑压
16、力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的端盖注塑模具采用一模四腔的方案，即 N=4 9 型腔的排列方式 图 2-1 本塑件在注塑时采用一模四腔 ,综合考虑浇注系统，模 具结构的复杂程度等因素采取如图2-1 所示的型腔排列方式。采用 2-2-2-1 的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较大，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。 若采用如图 2-2-2-2 所示的型腔排列方式，显然料流长度较短，但侧向分型抽芯机构设置则相当困然，势必成倍增大模具结构的复杂程度。所以应该采用 2-2-2-1 的排列方式。 2.3 浇注系统设计 主流道设
17、计 根据 XS-ZY-125 型注塑机喷嘴 的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0= 4mm 喷嘴前端球面半径： R0=12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（ 1 2） mm 10 D=d0+(0.5 1)mm 取主流道的球面半径： 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，将主流道设计为圆锥形式其斜度取 1 3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。 分流道设计 分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定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，
18、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 1.25 2.5Ra m，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料
19、冷却皮层固定，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 。 浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔型心，有利于填充排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（ b l h） 1mm 0.8mm 0.6mm,试模时修正 . 排气结构的设计 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，气体如不能及时排出会使 制件的内部有气泡，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。
