塑料盖零件塑料成型工艺及注塑模具设计

毕业设计说明书

毕业设计题目：塑料盖零件塑料成型工艺及注塑模具设计

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学生姓名

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指导教师

年 6月 05 日

毕业设计（论文）任务书

系部：

专业：

学生姓名:学号:

设计(论文)题目：塑料盖注塑模具设计与制造

起迄日期:

指导教师:

年03月15日

毕业设计（论文）任务书1．本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：

本设计是来源于实际生产，达到能够独立的完成一个塑料模具的过程，在设计期间，能够独立的查阅有关资料，并熟悉设计为以后设计跟复杂的模具积累一定的经验。

2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

厚度：6mm

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。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.

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。

1-1塑料盖

1.1塑件的工艺性分析

1.1.1塑件的原材料分析

塑件的材料采用尼龙1010，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/0c﹑热变形温度是550c﹑抗拉屈服强度

是62Mpa﹑拉伸弹性模量 1.8×103Mpa﹑抗弯强度88Mpa﹑硬度

9.75HB﹑击穿强度20KV/mm。

1.2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析

1.2.1.1结构分析

从塑料盖图1-1上分析，从零件图上分析，该零件总体形状为空心圆筒形，在下部带有一圈内凹，内凹为外半径为55mm、内半径53mm，高度为4mm的圆环，因此模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等复杂程度.

1.2.1.2尺寸精度分析

该零件重要尺寸，如外径Φ118mm,Φ106内部形状等尺寸精度为

MT3级（GB/T14486—1993），次要尺寸，如高度24mm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6mm,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

1.2.1表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，保持表面的平滑，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保证.

1.2.2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：V=60.3cm3

计算塑件的质量：根据设计手册可查得尼龙1010的密度为ρ=1.04kg/dm3

塑件质量：M=Vρ

=31.3×103×1.04×103

=60.01g

选用190～2100c；

料筒温度：后段温度t

1

: 选用200～2200c；

中段温度t

2

前段温度t

: 选用210～2300c；

3

喷嘴温度： 200～2100c；

注塑压力一：选用40～100Mpa；

注塑时间：选用20～90s；

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100～1200c 水中加热2～18h。

1.2.4.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SZY-300查材料知：

标称注射量： 320cm3

螺杆直径/cm Ф60mm

注射容量/克： 125克

注射压力/105Pa： 125Mpa

锁模力10kN： 1400kN

最大注射面积/㎝: 645㎝2

模具厚度/mm： 130～355mm

模板行程/mm: 340 mm

喷嘴球半径： 12mm

孔半径： 4mm

定位孔直径/㎜ 12506.0

推出两侧孔径/mm 50mm

孔距/mm 230mm

第2章注塑模的结构设计

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。

2-1分型面示意图

2.2确定型腔的数目及排列方式

本塑件在注塑时采用一模一件，即模具只需一个型腔，故不需要设计分流道.

2.2.1模腔数量的确定

2.3浇注系统设计

2.3.1 主流道设计

根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸

喷嘴前端孔径： d0=Ф6mm

喷嘴前端球面半径： R0=8mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1～2）mm

D=d0+(0.5～1)mm

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.

2.3.3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.

2.3.4主流道衬套的选取

为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为53～

57HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。

2.4抽芯机构设计

此设计的塑件侧壁有两个侧凹,它们均垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具脱出.因此成型小侧凹的零件必须做成活动的型心,即必

须设置抽芯机构.本模具采用斜销抽芯机构.

2.4.1确定抽芯距

抽芯距一般大于侧凹的深度本副模具设计中必须高于制件最小高度的一半

H1=B2/2=22.5/2=11.25mm

另加3～5mm的抽芯安全系数，可取抽芯距为15mm

2.4.2确定斜销的倾角

斜导柱的倾角a是斜销机构的主要技术参数，它与抽拔距和抽芯距有直接关系，一般取15°～25°本副模具取a=20°

2.4.3确定斜销的尺寸

斜导柱的直径取决于抽拔力及倾角可按设计资料有关公式进行计算，本例可采用经验估值，取斜导柱的直径d=Ф12mm

2.4.4斜导柱的长度

可根据抽拔距，固定端模板的厚度，斜销直径及斜角大小确定：

L=L1+L2+L3+L4+L5

=D/2×tana+h/cosa+d/2tana+H/sina+（10～15）

=69.6mm

取： L=70mm

2.4.5 滑块和导滑槽设计

由于侧凹的尺寸较小型芯滑块可采用整体式加工增加强度，导滑槽的导滑长度和定位装置的设计可采用经验法，侧向抽芯的抽拔距较小，也无须滑块的定位装置。

2-2 抽芯机构示意图

2.5 凹模的设计

本副模具采用整体式凹模结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。如图所示：

2-2凹模的结构图

材料选用T8A, 硬度在50HRC以上.

根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构见上2-2图所示。

凹模板尺寸：根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型

压力小于30MPA。

由经验可知【3】：

长为:300 mm. 宽为:230 mm.

凹模高为: h=25mm

第3章端盖注塑模具的有关计算

本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。

查常用塑料的收缩率塑料尼龙1010的成型收缩率为S=0.5～

4.0％，故平均我们取为Scp=0.5％。考虑到工厂模具制造的现有条件，

模具制造公差取Б=Δ/3。

表一：凹模工作尺寸的计算：

塑件尺寸计算公

式

型腔工作尺寸

Φ118

Lm=(Ls+

LsScp％－

3/4Δ)+БΦ118.40

+0.05

24 24.48

+0.02

80 79.96+0.08

表一

成型零部件的制造误差：

成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差

控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—IT9级，综合考虑取IT8级。

第4章模具加热和冷却系统的设计

塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太

高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为60°，用20°的常温水作为模具的冷却介质，其

出口温度为30°，产量为（1分钟2模）1000g/h。

①求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得尼龙

1010的单位热流量为Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g：

Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J

②求冷却水的体积流量V

V=WQ1/Pc1(T1－T2)

=140cm3

温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：

变形 尺寸精度 力学性能 表面质量

在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。

在注射模具中溶体从200 0C,左右降低到600C 左右，所释放的

能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带

走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的

冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高

是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是

层流的10—20倍。在次我选择湍流。 如图表二：

表二

冷却水直径d/（mm ） 最低流量v （m/s ） 流量qv/（m 3/min ） 12 1.10 7.4×10－３

第5章模具闭合高度确定

在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模板厚度H1=42mm，斜楔块厚度为H2=34mm，腔板型芯固定板厚度为H3=28mm，推件板厚度为H4=16mm，垫块厚度H5=73mm动模板厚度H6=27mm(考虑模具的抽芯距)如下图所示：1计算模具的闭合高度：

H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5

=25＋46＋23＋70＋25＋31

=220mm

2．校核注塑机的开，合模空间

(1)：模具合模时校核：

1

第6章注塑机有关参数的校核

本模具的外形尺寸为300mm×300mm×220mm, XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸是370mm×350mm。

由于上述计算的模具闭合高度为220mm，XS-ZY-125型注塑机的最小模具厚度为200mm，最大模具厚度为300mm

1：模具合模时校核：

200mm<220mm<300mm

2：模具开模时校核：

200mm<220mm＋15mm<300mm

其中：15mm为模具的抽拔距

经校核SZY-125型注塑机能满足使用要求故可以采用。

第7章绘制模具总装图和非标零件工作图

7.1本模具总装图如下图所示：

7-1模具装配图

7.2本模具的工作原理：

模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注