塑料端盖注塑模具设计_毕业设计

毕业设计（论文）任务书

学生姓名

专业

班级模具设计与制

造z070220班

指导

教师

课题

类型

工程设计

题目塑料端盖注塑模具设计

主要研究目标(或研究内容)

1、应达到的目标：

（1）完整设计一套能够生产塑件的塑料注射模具；

（2）设计的模具结构合理，参数选择正确，基本符合实际生产需要；

（3）绘图符合国家标准、结构表达完整，尺寸标注正确；

（4）设计说明书内容完整、符合规定的格式要求。

2、主要技术要求：

（1）塑件材料选用市场能买到的常用塑料（如工程塑料ABS或聚氯乙烯PVC等）；

（2）生产类型为大批量生产，年产量为30万件；

课题要求、

主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）

（1）分析塑料件的结构特征，绘出塑件零件图，确定塑件的质量和体积；

（2）根据塑件的生产要求选定注射工艺参数，制定注射工艺规程；

（3）选择能满足生产需要的注射机；

（4）确定塑料注射模具的设计方案，绘出装配草图，确定每个零件的形状、尺寸、

公差、材料、热处理方式和技术条件等；

（5）绘制注射模具的装配图和全部零件的零件图，写出3万字左右的设计说明书.。

进度计划

（1）1~3周，选择塑料件，查阅相关资料，学习塑料模具的设计方法。（2）4~7周，根据任务书要求，对塑件进行分析，确定模具的设计方案，按步骤进行设计计算，确定工艺参数，画出模具的装配结构草图，并确定草图中各零件的结

构、尺寸、材料、公差和技术要求。

（3）8~10周，书写设计说明书，用CAD画出模具装配图和所有零件的零件图，绘出主要零件的立体模型图，交指导教师审查。

（4）11~12周，按指导教师的要求对设计说明书和图的电子稿进行修改，修改后交

主要参考文献

（1）于保敏塑料成型工艺与模具设计 .北京：清华大学出版社2009 （2）王鹏驹塑料模具设计及制造 .北京：机械工业出版社，2005 （3）杨占尧塑料模具典型结构设计实例 .北京：华工工业出版社，2008 （4）冯爱新 .塑料模具工程师手册上海：科学技术出版社，1998

指导教师签字：教研室主任签字：年月日

毕业设计零件图

端盖塑料模具设计

摘要

本课题主要是针对端盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发。对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、推出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都进行详细的设计说明，同时并要求简单的编制模具的加工工艺,通过整个设计过程说明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目，设计的主要任务是塑料端盖注塑模具的设计,也就是设计一副注塑模具来生产塑料端盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑料端盖的具体结构，该模具是侧浇口的双分型面注射模具。由于塑件壁上有一个圆孔，固采用斜导柱的侧抽芯结构形式。通过模具设计表明该模具能达到端盖的质量和加工工艺要求。

关键词：塑料模具、端盖、斜导柱、侧滑块、侧抽芯

全套完整版CAD图纸，联系153893706

ABSTRACT

This topic mainly aimed at the mold design of plastic top. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic top requested.

KEY WORDS：Plastic Mold, The plastic top, Angle Pin, Slider Side, Side Action

目录

前言 (1)

第一章塑件的工艺分析 (2)

1.1 工艺性分析 (2)

1.2 塑件材料特性 (2)

1.3 塑件成型工艺参数的确定 (3)

第二章模具结构方案及模架的选择 (4)

2.1 模具的基本结构 (4)

2.2 确定型腔数目及布置 (4)

2.3 分型面的选择 (5)

2.4 浇注系统的确定 (5)

2.5 确定推去方式 (6)

2.6 确定侧向抽芯方式 (6)

2.7 确定模温调节系统 (7)

2.8 确定排气方式 (8)

2.9 模具结构方案 (8)

第三章制品的计算 (9)

3.1 粗略计算制品的体积和质量。 (9)

3.2 粗略计算浇注系统的体积和质量。 (9)

3.3 总体积和总质量的计算。 (9)

第四章注射机和模架的选用 (11)

4.1 注塑机的选用 (11)

4.2 标准模架的选用 (14)

第五章成型零部件的设计 (15)

5.1 凹模的结构设计 (15)

5.2 型芯的结构设计 (15)

5.3 成型零件工作尺寸的计算 (16)

第六章合模导向机构的设计 (18)

第七章推出机构的设计 (19)

7.1 推出力的计算 (19)

7.2 推出机构的动作 (19)

第八章侧抽芯机构的设计 (20)

8.1 斜导柱的设计 (20)

8.2 侧滑块的设计 (20)

第九章温度调节系统的设计 (23)

9.1 冷却回路的尺寸确定 (23)

9.2 冷却水路的布置 (24)

第十章结论 (25)

参考文献 (26)

前言

随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具的发展作为机械行业的首要任务。

近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。

本次毕业设计的主要任务是顶盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产顶盖塑件产品，以实现自动化生产，提高产量。通过此次设计，使我加深对注塑模具设计的理解和认识。同时，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、模温调节系统等）进一步理解认识，拓宽视野，丰富知识，建立模具设计的基本框架和思路，为将来独立完成模具设计积累经验。

第一章塑件的工艺分析

1.1 工艺性分析

塑件如图1-1所示

图1-1 塑料端盖

名称：塑料端盖

材料：ABS

数量：大批量生产

要求：塑件表面外观光滑，质量较好

1.2 塑件材料特性

丙烯腈——丁二烯——苯乙烯共聚物（ABS）

1、ABS的基本特性

1)、ABS是一种新型工程塑料。具有综合的优良性能(坚固、坚韧、坚硬)，价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。 ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。

2)、ABS由三种成分组成，具有良好的综合力学性能。在机械性能方面，ABS 具有质硬、坚韧、刚性好。有一定化学稳定性和良好的介电性能。它还有很好的成型加工性能以及能与其他塑料和橡胶相混熔的特点。ABS塑料的表面可以电镀。

3)、ABS树脂的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃、不透明，耐气候性不好，特别是耐紫外线性能不好。

2、ABS塑料的成型特性

1)、使用ABS塑料成型塑件时，由于溶体的黏度值较高，注射成形的压力值高，所以塑件对型芯的包紧力较大，为便脱模，塑件应采用较大的脱模斜度；

2)、ABS塑料的溶体黏度高，制品易产生熔接痕，设计模具时应减少浇注系统对料流的阻力，流道长度短一些；

3)、ABS塑料吸湿性强，易吸水，成型前应进行干燥处理；

4)、在正常成型条件下，ABS塑件的尺寸稳定性好。

1.3 塑件成型工艺参数的确定

表（1-1）ABS塑料的成型工艺参数

参数取值范围选取数值

密度ρ 1.02~1.05g/cm3 1.03g/cm3

收缩率S 0.3%~0.8% 0.5%

温度/℃喷嘴180-190 180 料筒210-230 220 模具50-70 60

压力MPa 注射70-90 80 保压50-70 60

时间/S 注射3-5 3 保压15-30 20 冷却15-30 25 总计40-70 48

第二章模具结构方案及模架的选择

2.1 模具的基本结构

塑件采用注射成型生产。因为塑件有侧孔，所以模具应用侧抽芯的注射模具结构。并采用侧浇口浇注系统形式。

由于塑件的外形比较特殊，外形呈圆筒形，宜采用推件板推出；塑件的形状也比较大，型芯的尺寸也比较大，型芯的结构形式宜采用组合式型芯结构；对于一边的侧孔可用斜导柱带动侧向分型机构采用侧向抽芯。

2.2 确定型腔数目及布置

塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件有侧孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模二腔，平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。型腔布置如图2-1所示。

图2-1 型腔布置

2.3 分型面的选择

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，他与模具的整体结构、浇注系

统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺有关，因此分型面的选择是注射模设计

中的一个关键步骤。

分型面的设计原则是：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）分型面的

选择应有利于塑件的顺利脱模；3）分型面的选择应保证塑件的精度要求；4)分

型面的选择应满足塑件的外观质量要求；5）分型面的选择要便于模具的加工制

造；6）分型面的选择应有利于排气。

根据分型面的设计原则，及制品的结构形状较规则，将模具的分型面设在最

底端。

2.4 浇注系统的确定

浇注系统是指在模具中由注射机喷嘴到模具型腔之间的进料通道。

主流道为圆锥形，主流道的锥角取4°，内壁的表面粗糙度为8.0=a R μm

小端直径d 取5mm,长度L 通常由模板的长度决定。为了防止主流道与注射机的

喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，

为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度h 为3—5mm,凹坑半径SR 应

比喷嘴头半径大1—2mm ，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm 。

主流道的基本尺寸确定：锥角α为?4;小端直径d 应该比注射机喷嘴孔直径

大0.5-1mm,d=5。主流道球面半径应比注射机喷嘴球面半径大1-2mm 所以

R=14mm 。主流道浇口套的结构如图2-2所示：

图2-2 主流道浇口套

在一模两腔式的模具结构中，常采用的的浇口形式是侧浇口。

分流道的截面采用梯形结构，根据型腔的布置可知，分流道的长度为30mm ，

制件的质量为32.95g ，因此可知，分流道的尺寸为：

==42654.0L m b mm 65.54032.952654.04=；因此在这里取梯形大底边的宽

度为6mm ，梯形的高度取m m b h 8.332==

，梯形的侧面斜角应在?5-?10之间。侧浇口的厚度a=3mm,宽度30

)9.0~6.0(A b ==4mm ，长度L=2mm 。 侧浇口的尺寸如图2-3所示。

图2-3 侧浇口

其浇注系统如图2-4所示。

图2-4 浇注系统

2.5 确定推出方式

注射成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。推出机构的基本设计要求是：1）设计推出机构时应尽量使塑件留在动模一侧；2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏；3）不损坏塑件的外观质量；4）合模时应使推出机构正确复位；5）推出机构应动作可靠。

根据塑件的质量要求和外观特征，由于塑件外形比较简单，呈圆筒形，所以可以使用推板一次推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀平稳，塑件在推出时变形小，塑件上没有推出痕迹，推出可靠。

2.6 确定侧向抽芯方式

由塑件的外形可知，塑件的侧面有圆形的小孔，因此模具应设置侧向抽芯机构。斜导柱侧向分型与抽芯机构是在开模力或推出力的作用下，斜导柱驱动侧型芯完成侧向抽芯或侧向分型的动作。由于斜导柱侧向分型与抽芯机构结构紧凑、动作可靠、制造方便，因此在本模具中采用该侧抽芯机构。该机构一般用于抽拔力不大且抽芯距小于60-80mm的场合。

由于抽芯距离较短，抽芯力较小，所以选用滑块抽芯机构。

侧抽芯抜模力F=Ahq（μcos a-sin a）（2

-1）

=3.14×5×5×1000 (0.1cos0′-sin0′)

=7.85KN

F----抽拔力(N)

A ----侧型芯被包紧得截面周长(cm)

h----成型部分深度(cm)

q----单位面积挤压力（N/c㎡），一般取800-1200（N/c㎡）

μ---- 摩擦因数，取0.1-0.2

a----脱模斜度（°）

由《塑料成型工艺与模具设计》可查的最大弯曲力Fw=7.52KN,

由《塑料成型工艺与模具设计》可查的斜导柱直径d=15mm

2.7 确定模温调节系统

模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度是否合适、均一与稳定，对塑料熔体的冲模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。模具中设置温度调节系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率。

由于该制件的材料为ABS，成型温度较高，要求模具的温度应为80-90℃，因此应在模具中设置温度调节系统。

2.8 确定排气方式

当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成

型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生焊接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低冲模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。常用的排气方法有三种：1）利用配合间隙排气；2)在分型面上开设排气槽；3）利用排气塞排气。对于简单的小型模具，可以利用推杆，活动型芯、活动镶块以及型芯与模板的配合间隙进行排气。

由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面、推板、型芯的配合间隙排气即可。

2.9 模架结构方案

根据塑件的要求、塑料的成型特点和型腔的布局，选用的模架为A4型架，模具结构为双分型面侧向抽芯模具，模具打开的距离应大于塑件的高度和侧抽芯的要求，以便能够顺利取出制品。

第三章 制品的计算

3.1 粗略计算制品的体积和质量。

这部分的计算主要用于粗略估计和注射机的选用，因此不需要精密计算。制

品的体积和质量的计算，在这里采用各个部分相加的方式算出。

各部分的尺寸可由零件图上的标注获得。

制品V =（65÷2）×(65÷2) ×3.14×20－［3.14×（65÷2）×(65÷2) × 15

－3.14×(60÷2) ×(60÷2) ×15］－(50÷2) ×(50÷2)×3.14×12－(55÷2)×

(55÷2) ×3.14×3－3.14×(5÷2) ×(5÷2) ×5

=32.953

cm 制品M =制品V ×ρ

（3-1）

=32.953cm ×1.03g/3

cm =33.94g

ρ—ABS 塑料的密度，通常取1.03g/3cm

3.2 粗略计算浇注系统的体积和质量。

浇注系统的体积和质量在这里也制作粗略计算。分流道的长度取50mm ，主

流道的长度也取50mm 。

j V =5×5×π×50＋（8+6）×5/2×50

=56753m m

=5.6753cm

ρ?=j V M j （3-2）

=5.84 g

3.3 总体积和总质量的计算。

总体积和总质量，由以上粗略计算的塑料制件和浇注系统的体积和质量的和

得出。由于采用双型腔，因此制件的质量和体积均要加倍。

总V =制品V ×2+j V （3-3）

cm g cm 395.03675.5?=

=71.583cm

总M =制品M ×2+j M （3-4）

=73.72g

ABS 的密度为1.03g/3cm

满足

注射量

机V ≥塑件

V /0.80 式中 机V —额定注射量（3cm ）

塑件

V —塑件与浇注系统凝料体积和（3cm ） 机V ≥塑件V /0.80=71.58/0.80=89.483

cm （3-5） 注射压力

查表可得ABS 塑料成型是的注射压力：

注p ≥成型p

查表可以得到ABS 塑料成型时的注射压力

成型p =70-90MPa

锁模力： 锁模力p ≥pF

式中 p —塑料成型时型腔压力，ABS 塑料的型腔压力p=80MPa;

F —浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（2m m ）

各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积（2

m m ）

F=（65÷2）×(65÷2) ×3.14

=3316.632m m

pF=80×3316.63

=265330N

=265.3KN

第四章注射机和模架的选用

4.1注塑机的选用

1、选用注射机的方法和原则

1、使用现有设备

2、根据每次成型件数安满足最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合适的注射机。

2 、注射机的种类和应用范围

热塑性塑料(少数热固性塑料)成型使用的设备为注塑机。

注塑机按结构形式分类：有立式注塑机、卧式注塑机、角式注塑机三大类，其中立式注塑机、卧式注塑机应用最广。

注塑机按控制方式可分为全电动控制和电液复合控制。电液复合控制类型目前应用最广。

1）．立式注塑机

立式注塑机的特点：注射装置与合模装置的轴线呈一线竖直排列。

立式机的优缺点：占地面积小；模具拆装方便；易于置放嵌件。缺点是：制品顶出后常需要用其他方法将制品取出，不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性较差，加料及机器维修不方便。通常用于注射量在60cm3以下的小型注塑机。

2）．卧式注塑机

卧式注塑机的特点：注射装置和合模装置的轴呈一线水平排列。卧式机的优缺点：机身低，利于操纵和维修；机器因重心较低，故稳定性好；占用空间高度小，但占地面积较大；成型后制件可利用其自重自动落下模具开模距离大，容易实现自动操作。所以卧式注塑机应用广泛，对大、中、小型注塑机都适用，是目前国内外注塑成型机的最基本的形式。

3）．角式注塑机(L型)

角式注塑机的特点：注射装置和合模的轴线相互成垂直排列。角式注塑机优缺点介于立式和卧式两种注塑机之间，使用也较普遍，在大、中和小型注塑机中都有应用。它特别适合于成型制品中心不允许留有浇口痕迹的制品，这是因为使用这种注塑机成型这种制品时，熔料是经模具的分型面进入型腔的。

特殊注塑机

按注塑能力可分为：

小型---注射量<50cm3，

中型---注射量在（50～1000cm3）

大型---注射量>1000cm3；

按塑化能力可分为：有塑化装置和无塑化装置；

按操作方式可分为：手动，半自动，自动；

按驱动方式可分为：机械驱动，液压驱动，机械液压驱动。

根据以上分析、计算，查表4-2(塑料成型工艺与模具设计)可以得到初选注射机的型号为XS- ZY -125型螺杆式注射机。

3、XS-ZY-125型注射机的主要参数：

额定注射量－－－125cm3

注射压力－－－－130MPa

锁模力－－－－900KN

最大模具厚度－－300mm

最小模具厚度－－200mm

喷嘴圆弧半径－－12mm

喷嘴孔直径－－－Φ3mm

模板尺寸－－－－428mm X 458mm

拉杆空间－－－－260mm X 290mm

注射机的顶出方式：机械式顶杆顶出。两根顶杆设在两侧。

4、XS-ZY-125型注射机重要参数的校核

1）最大注射量的校核

注射机的额定注射量是：125cm3；

塑件体积：32.95cm3，每次成型2个塑件；

浇注系统体积大约为20cm3；

实际注射量=32.95×2+20=85.9cm3﹤125×80%=100cm3

最大注射量符合要求。

2）注射压力校核

ABS塑料的注射压力为70～90MPa, 取80Mpa；

XS-YZ-125注射机的注射压力为 120 Mpa；

注射机的注射压力满足要求。

3）锁模力校核

注射机锁模力为900KN；

ABS塑料的注射压力为70～90MPa, 取80Mpa；

单个塑件在分型面上的投影面积为33.17cm2；

浇道凝料为20cm2；

注射时模具的膨胀力=（2×33.17+20）×80=691KN﹤900KN

锁模力符合要求。

4）最大注射成型面积的校核

注射机成型面积为 320cm2；

单个塑件在分型面上的投影面积为33.17cm2;

浇道凝料为20cm2;

注射模具的成型面积=33.17×2+20=86.34cm2;

注射机成型面积满足要求。

5）开模行程校核

模具开模后为了能取出塑胶件，要求有足够的开模距离，本次模具使用的注塑机的开模行程是给定的，不受模具厚度的影响，当模具的厚度变化时，可由其调模装置调整。只要使得注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离就符合注塑的要求。

既：

≧S

S

max

S max 为注射模具的最大开模距离，S

max

=300mm；

S 为模具所需的开模距离；

由制件尺寸和浇注系统大小知S=20+8+65=9mm；

S

max

=340mm﹥S=95mm；开模行程符合要求。

综上所述：XS-YZ-125螺杆注射机符合要求。

4.2 标准模架的选用

在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围、壁厚、孔形及孔位以及材料性能等，选用合适的标准模架。选用标准模架的要点如下：

模具厚度H和注射机的闭合距离L，应满足Lmax≤H≤Lmin

开模行程与动、定模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系，应满足在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的动、定模分开的间距，而模具推出塑件距离须小于液压缸的额定顶出行程。

选用的模架在注射机上安装时，模架外形尺寸不应受注射机拉杆间距的影响；定位孔径与定位环尺寸需配合良好；注射机推出杆孔的位置和顶出行程是否合适；喷嘴孔径和球面半径是否与模具的浇口套孔径和凹球面尺寸配合；模架安装孔的位置和孔径与注射机的移动模板及固定板上的相应螺孔相配。

选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求。

根据以上选用要点，我选用的模架是A4-3035-30×50×100-200 GB/T12555-2006。模具闭合高度为276mm，长300mm，宽350mm。完全满足工艺性和注射机的要求。