1、I 本科毕业设计( 论文) 题目：塑料端盖注射模设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 II 塑料端盖注射模设计 摘要 随着社会的发展，不同品种和功能的塑料的出现，塑料产品与我们的日常 生活越来越密切。塑料模具设计对生产与生活也越来越重要。 本次毕业设计的课题为塑料端盖注塑模具设计，主要在对塑件从材料上进 行工艺分析，确定分型面及型腔数；完成浇注系统的设计，浇口采用侧浇口； 抽芯机构采用斜导柱实现塑件的侧孔成型；脱模机构采用顶杆推出。同时通过 合理地选择注射机并对注塑压力、最大注塑量、锁模力、开模行程等相关方
2、面 进行校核，进一步保证设计的合理型，并设计温度调节系统和阐述模具装配等 方面。 本次设计完成了塑料端盖的生产，此次设计不仅结构简单，生产效率高， 而且运动可靠生产成本低。最重要的是适用于人们的生活中。 关键词：端盖注塑模具；分型面；注塑模具；注射机 II Plastic end cap injection mold design Abstract With the development of society different varieties and function plastic appearance in our lives, plastic productions have c
3、loser to our daily lives. Plastic mold design is more and more important to the production and life. The topic of this graduation design for the plastic end cover injection mold design, mainly in based on the analysis of the molding for plastic parts are made from the raw material analysis, forming
4、characteristics, parting surface selection, the design of the gating system, cooling system design, the core and cavity structure design, launch reset structure design, design of side core-pulling mechanism and the design of steering mechanism and other aspects detailed in this paper, the design of
5、the end cover injection mold process. At the same time, through the rational selection of the injection machine and check the injection pressure, the maximum injection quantity, clamping force, mold opening stroke and other related aspects, further ensuring reasonable design, and design the temperat
6、ure control system and elaborated the mold assembly. This design completed the production of plastic end cover, it not only has simple structure, but also has high production efficiency and the movement is reliable low production cost.The most important it is suitable for peoples life. Key Words:cov
7、er injection mold;lateral core-pulling;parting surface;injection mold;injection machine v VI 主要符号表 公称压力 注射压力公P0P 最大注射量 收缩率v公 S 体积流量 锁紧块的斜角vq 斜导柱倾斜角 开模行程机 最大收缩率 模具制造公差maxSS 模具制造公差 模具磨损量z c 传热膜系数 斜导柱直径3hd 抽芯距 材料的许用应力S抽 模具最大闭合高度 模具最小闭合高度maxHminH 导滑槽施加的压力 模具型腔的总热量PQ总 流道中各段流程的厚度 塑件包紧型芯的侧面积it A L 斜导柱的有效工作
8、长度 流道中各段流程的长度iL 塑件对型芯产生的单位正压力p 为脱模板中心允许的最大变形量 斜导柱与滑块之间的摩擦阻力1F 导滑槽与滑块之间的摩擦阻力2 VII 目 录 摘要 I AbstractII 主要符号表 .III 1 绪论 .1 1.1 塑料的发展 1 1.2 塑料模具发展 1 1.2.1 国内外注塑模具的发展现状 .1 1.2.2 国内外注塑模具的发展趋势 .2 1.3 本文主要设计内容 2 2 塑件材料及工艺的分析 .4 2.1PA1010 基本特性 4 2.2PA1010 成型工艺分析 4 2.3 塑件结构分析 4 2.4 塑件尺寸及精度分析 5 2.5 塑件表面质量分析 5
9、2.6 塑件厚度分析 5 2.7 塑件的体积和质量 6 3 塑件在模具中的布局 7 3.1 型腔数目的确定 7 3.2 型腔的分布 7 3.3 分型面设计 7 3.3.1 分型面的分类 .7 3.3.2 分型面的选择原则 .7 4 浇注系统的设计 .9 4.1 浇注系统设计的组成及要求 9 4.2 主流道设计 9 4.3 分流道设计 10 4.3.1 分流道设计要点 .10 4.3.2 分流道的形状和尺寸 .11 4.3.3 分流道的表面粗糙度 .11 4.4 浇口设计 .11 4.4.1 浇口的作用 .12 VIII 4.4.2 浇口的截面形状和尺寸 .12 4.4.3 浇口位置的选择 .1
10、3 4.5 冷料穴的设计 14 4.6 拉料杆的设计 14 5 成型零件的结构设计 15 5.1 成型零件的结构形式及设计 15 5.1.1 凹模结构设计 .15 5.1.2 型芯结构设计 .16 5.2 成型零件工作尺寸的计算 16 5.2.1 影响塑件尺寸精度的因素 .16 5.2.2 模具成型零件的工作尺寸计算 17 6 结构零部件设计 .18 6.1 注射模架的选取 20 6.2 垫块的设计 20 6.3 合模导向机构的设计 20 6.3.1 导柱的设计 .20 6.3.2 导套设计 .21 7 侧向分型与抽芯机构的设计 22 7.1 斜导柱的设计 22 7.1.1 斜导柱的形状及技术
11、要求 .22 7.1.2 斜导柱的倾斜角 .22 7.1.3 斜导柱的长度 .22 7.1.4 斜导柱的受力分析与直径计算 .23 7.2 滑块的设计 24 7.3 导滑槽的设计 24 7.4 滑块定位装置 25 7.4.1 滑块定位装置的作用 .25 7.4.2 结构形式 .25 7.5 楔紧块 25 7.6 成型斜顶杆的设计 26 8 推出机构设计 27 8.1 推出方式的选取 27 8.2 推出力计算 27 8.3 推出机构设计 28 IX 8.3.1 推杆推出机构设计 .28 8.3.2 推出机构导向与复位 .29 9 注射机的型号和规格选择及校核 31 9.1 初选注射机规格 31
12、9.2 注射机工艺参数校核 31 9.2.1 最大注射量的校核 .31 9.2.2 注射压力的校核 .32 9.2.3 锁模力的校核 .32 9.3 注射机安装部分与模具相关尺寸校核 32 9.3.1 喷嘴尺寸校核 .32 9.3.2 定位圈尺寸校核 .33 9.3.3 最大最小模厚校核 .33 9.3.4 开模行程校核 .33 10 冷却系统的设计 34 10.1 冷却装置设计要点 34 10.2 冷却回路布置 34 11 模具的分析及保养 .35 11.1 模具的经济效益分析 35 11.2 模具的保养 35 12 结论 .36 参考文献 37 致谢 .38 毕业设计（论文）知识产权声明
13、.39 毕业设计（论文）独创性声明 40 3 塑件在模具中的布局 10 设计图纸和说明书联系 QQ2576636538 3 塑件在模具中的布局 3.1 型腔数目的确定 单型腔模具的优点是：塑件精度高，工艺参数易于控制，模具结构简单， 模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产效率低，成本高。单型腔 模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是：塑件成型生产率高，成本低。其缺点是：塑件精度 低，工艺参数难以控制，模具结构复杂，模具制造成本高，周期长。多型腔模 具适用于大批量长期成产的小塑件。 在多型腔模具的实际设计中，型腔数目的确定方法主要有两种： a. 首先确定
14、注射机的型号，在根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要 求，计算出要求选取型腔的数目。 b. 先根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目，然后再选择 注射机或对现有的注射机进行校核。 3 塑件在模具中的布局 11 考虑到塑料端盖为单塑件，综合以上因素，这里考虑采用方案 b 的方法确 定型腔数目，为保证产品质量，以及提高生产效率，考虑采用一模两腔的形式。 3.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H 形排列、直线排列、对 称排列及复合排列等。 综合考虑，因此模具型腔为一模两腔，所以在模板上位于中心位置。 3.3 分型面设计 3.3.1 分型面的分类 分型面是动、定模具
15、的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料 的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型 面的开设密切相关。 实际的模具结构基本上有三种情况： a. 型腔完全在动模一侧； b. 型腔完全在定模一侧； c. 型腔各有一部分在动定、模中。 3.3.2 分型面的选择原则 12 分型面设计是注射模的一个关键步骤，分型面的选择影响塑件的成型与脱 模、模具的结构与制造等。在设计分型面时，应遵循以下原则 2： a. 分型面应该选在塑件外形的最大轮廓处； b. 分型面的选择应该有利于顺利脱模； c. 分型面的选择应该保证塑件的精度要求和外观要求； d. 分型面的选择应该方便模具的加
16、工制造； e. 分型面的选择应该有利于排气。 塑料端盖塑件的外形最大轮廓为其外表面轮廓，以其上表面作为分型面不 仅容易分型，而且也有利于抽芯机构的设计，其具体分型面选择如下图 3.1 所 示。 图 3.1 分型面的选择 4 浇注系统的设计 9 4 浇注系统的设计 4.1 浇注系统设计的组成及要求 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能 够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的 塑件。浇注系统对塑件性能、尺寸、质量，原材料利用率和模具结构有很大影 响。设计浇注系统时一般考虑的内容有：
17、 a. 对模腔的填充迅速有序； b. 可同时充满各个型腔； c. 对热量和压力损失较小； d. 尽可能消耗较少的塑料； e. 能够使型腔顺利排气； f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； g. 不会使冷料进入型腔。 4.2 主流道设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出 的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动， 开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动 速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通 常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。 主流道是指浇注系统中从注射
18、机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑 料熔体的流动通道。一个好的主流道应该能使温度降和压力损失最小。主流道 通常设计在浇口套中，如下图 4.1 所示。 1.注射机喷嘴 2.浇口套 图 4.1 主流道形式与喷嘴机关系 10 为了能使凝料能顺利从主流道中脱出，主流道应该设计成圆锥形，其锥角 =26，小端直径 d 比注射机喷嘴直径大 0.51mm。主流道球面半径应该比 喷嘴球面半径大 12mm。流道的表面粗糙度 0.8 。 aRm 浇口套一般采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等材料制造，经热处理淬火 硬度范围为 5357HRC。浇口套的结构形式如图 4.2 所示，图 4.2a)为定位圈与 浇口
19、套制作成整体式，用螺钉固定在定模座板上，用于小型模具；图 4.2b)浇口 套以台阶形式固定在定模座板上，浇口套穿过定模座板与定模板。浇口套与模 板间的配合采用 H7/m6 过渡配合；浇口套与定位圈采用 H9/f9 配合。 a) b) 图 4.2 浇口套的结构形式 经过对浇口套结构形式的对比，与对塑料成型性能的分析，考虑模具结构 的合理性。最终决定本设计采用台阶固定形式。其参数具体设计如下： 锥角 ；5 表面粗糙度 ；mRa8.0 浇口套球面半径 ；S14 主流道小端直径 ；D 流道的长度 ，由模板决定。模 板 长l 4.3 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和
20、转向的 作用。分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道，大 型塑件由于使用多浇口进料也应设置分流道。 分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等，圆形和正 方形截面流道的比表面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积） ，塑料 熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面 不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。 4.3.1 分流道设计要点 a. 在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道 截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 b. 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井
21、。 11 c. 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动， 定模板上，合模后形成分流道截面形状。 d. 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 e. 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔 料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 4.3.2 分流道的形状和尺寸 a. 分流道的形状分流道设计在动模或定模的一侧或两侧，在设计时，其截 面形状应尽量使其比表面积小，可以使其热量损失减少。常用的分流道截面形 状有圆形、梯形、U 形、半圆形和矩形等几种形式 3，如图 4.3 所示。 图 4.3 分流道截面形状 圆形截面的比面积
22、最小，但是需要开设在分型面的两侧，制造时要保证模 板上两部分的对中吻合，加工不是很方便；梯形和 U 形截面加工比较容易，热 量损失和压力损失也较小，为常用的截面形式；半圆截面加工需球头铣刀，表 面积比梯形和 U 形略大，也是设计中尝使用的形式；矩形截面比面积大，流动 阻力大，不常用。 在本设计中，经对比，初选分流道的截面为圆形形状。常用圆形截面分流 道直径为 ；流动性较好的塑料，在分流道较短时可以取 2mm，流md102 动性差的塑料可取 10mm。大多数塑料分流道截面直径常取 56mm。PA1010 塑料的流动性一般，所以本设计中取分流道直径为 。md4 b. 分流道的长度 分流道的长度应尽
23、可能短，且折弯少，以便减少压力损失 和热量损失，节约塑料原材料和降低能耗。L 的长度根据型腔的多少和型腔大 小决定，本设计中分流道的尺寸为 L=50 。 4.3.3 分流道的表面粗糙度 分流道中，熔体塑料与模具接触后迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比 较理想，因此，分流道的表面粗糙度要求不能太低，一般 Ra 取 1.6 左右，m 这样可以使外塑料冷却后形成皮层，间接起到绝热层的作用。 4.4 浇口设计 12 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口分限制性浇口和 非限制性浇口，限制性浇口能是熔体流速增加，提高其剪切速率，降低粘度， 使流体称为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔，多
24、型腔模具采用限制 性浇口能使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件质量。 浇口是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，它起 着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状，尺寸和进料 位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些质量缺陷，如缩孔，缺料，白 斑拼接缝，翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此浇口的设计与位 置的选择恰当与否，直接关系到塑件能都完好，高质量的注射成型。 4.4.1 浇口的作用 浇口的主要作用是： a. 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流； b. 易于切除浇口凝料； c. 对于多型腔的模具，用以平衡进料。 4.4.2 浇口的
25、截面形状和尺寸 按浇口的结构形式和特点，常用的浇口形式可以分为以下几种形式：直接 浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口等，图 4.4 为侧浇口形式。 图 4.4 侧浇口的形式 直接浇口用于成型大中型，长流程深型腔筒形或壳形塑件，适宜高粘度塑 料成型，而且适于单型腔模具。侧浇口一般开在分型面上，塑料熔体从外侧或 内侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形；侧浇口可以根据塑件外形特征选择 其位置，形状多为矩形，加工休整比较方便，是一种广泛使用的浇口形式，普 遍适用于中小型塑件的多型腔模具。轮辐式浇口主要用于成型圆筒形无底塑件， 浇注系统耗料多，家口较难去除，浇口痕迹明显。点浇口的
26、截面尺寸很小，点 浇口有助于增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而塑料的表观粘 度下降，流动性增强，有助于型腔的充填；设计点浇口浇注系统时，必须增设 一个分型面，用于取出浇注系统凝料。 根据常用塑料所适应的浇口形式查表，并对塑件的外形分析，本设计采用 13 浇口形式为侧浇口，分流道、浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式。 侧浇口尺寸计算的经验公式 3： (4.1)309.6Ab （4.2）.t 式中： 侧浇口的宽度，mm；b A塑件外侧表面积， ；2m 侧浇口厚度，mm；t 浇口处塑件厚度，mm。 由塑件的 Pro/E 实体模型分析得之，外侧表面积 ；浇23106.2mA 口处塑件壁厚
27、。2. 则侧浇口宽度： ；b59.1307.29. 3 侧浇口厚度： ；mt8 对于浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式而言，一般宽 ，mb0.51 厚度 ，浇口长度 。由计算结果知，所设计的家口mt0.25l0.27 尺寸在误差允许的范围内，设计符合要求。其最终确定的浇口设计参数如下： ；b6.1 ；t 。l5. 4.4.3 浇口位置的选择 浇口开设位置对塑件成型性能及成型质量有很大影响，合理设计浇口位置， 可以提高塑件的质量。不同的浇口设计还会对模具结构有影响，所以选择浇口 位置时应该参详塑件的结构与工艺特性和成型的质量要求。 确定浇口的位置的基本原则可归纳如下： a. 尽量缩短流动距离比，
28、保证迅速充模并考虑分析定向的影响； b. 避免熔体破裂现象引起塑件缺陷，可适当加大浇口截面尺寸； c. 浇口应开设在塑件壁厚处，保证熔体收缩时能得到及时补缩； d. 减少熔接痕提高塑件强度。 4.5 冷料穴的设计 14 冷料穴是浇注系统的结构之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流 前锋的冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的充填速度，又影 响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设 置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料 从定模浇口套中被拉出，最后推出结构开始工作，将塑件和浇注系统一起推出 模外。 冷料穴一般开设在主流道末端
29、的动模板上，冷料穴的标称直径与主流道末 端大径相等或稍大。深度约为直径的 11.5 倍，要保证冷料穴足够容纳前锋冷 料。本设计中，冷料穴直径 D 与主流道末端大径差不多，深度为 1.5D。 4.6 拉料杆的设计 主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆形式的拉料杆，典型结构就是 Z 字形拉料杆；另一种是仅适于推件板脱模的拉料杆，其典型形式为球字头拉 料杆。Z 字形拉料杆固定在推杆推板固定板上，球字头拉料杆固定在动模板上。 根据模具结构分析，本设计中不使用推件板推出机构，所以应该采用第一 种拉料杆形式，第一种拉料杆形式有 Z 字形拉料杆，和动模板反锥度穴拉料结 构。 Z 字形拉料杆靠 Z 形钩将凝料拉出浇口套，反锥度穴拉料靠动模板锥度穴将凝 料拉出后，由推杆在后面强制将其推出。经过比对分析之后本设计采用 Z 字形 拉料杆形式。如图 4.5 所示。 图 4.5 Z 型拉料杆 毕业设计（论文）独创性声明 15
