防尘盖课程设计

《塑料成型工艺及模具设计》

课程设计说明书

题目：防尘盖塑料模具设计

专业：材料成型及控制工程

班级：成型131

姓名：徐江毅

学号：1308030012

指导老师：干雪梅

2016年6月24日

贵州大学本科课程设计任务书

目录

1塑件分析....................................................错误！未定义书签。

1.1塑件的工艺与材料分析..................................................

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1.2塑件的尺寸和精度分析 (3)

1.2.1 塑件的尺寸 (3)

1.2.2 塑件的尺寸精度 (3)

1.3 塑料制品结构分析 (3)

1.4 PE塑料的成型工艺参数.................................................错

误！未定义书签。

2 注射机的选择................................................................错误！未定义书签。

2.1 注射机的选用..........................................................

错误！未定义书签。

2.2 注射压力的校核........................................................

错误！未定义书签。

2.3 锁模力的校核..........................................................

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2.4开模行程和推出机构的校核 (7)

2.5安装部分的尺寸校核 (6)

3 型腔位置及型芯型腔尺寸的确定 (7)

3.1 型腔压力的估算 (7)

3.2 型腔型芯尺寸的计算 (7)

4 分型面的确定................................................................错误！未定义书签。

5 浇注系统的确定..............................................................错误！未定义书签。

6 凹凸模的设计................................................................错误！未定义书签。

7 导柱导向机构的设计..........................................................错误！未定义书签。

8 脱模机构的设计..............................................................错误！未定义书签。

9 温度调节系统的设计..........................................................错误！未定义书签。

10 绘制模具装配图.............................................................错误！未定义书签。

11设计小结..................................................................错误！未定义书签。

12参考文献..................................................................错误！未定义书签。

1 塑件分析

1.1塑件的工艺与材料分析

防尘盖是一种防尘的零件。此次产品是在UG 8.5的辅助下完成的。

产品图如下：

图1—1 零件实体图

PE塑料

化学名称：聚乙烯

聚乙烯树脂的密度是0.91~0.96g/cm3，有一定的机械强度，但表面硬度差。其特征为白色或淡白色，无毒、无味、柔软、半透明，一般呈颗粒状，手触似蜡。因而又称高分子石蜡。聚乙烯成型时流动性较好，质软易脱落，塑件有浅的侧凹时可以强行脱落。但是聚乙烯成型流动性对压力变化敏感，加热时间长易产生分解，聚乙烯收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，产生缩孔，应控制模具温度。

成形特性：

1.结晶料,吸湿小, 不须充分干燥,流动性极好，流动性对压力敏感, 成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形.

2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷

料穴,并有冷却系统.

3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤.

4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.

5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂.

1.2 塑件的尺寸和精度分析

1.2.1 塑件的尺寸

塑件的总体尺寸主要取决于塑料品种的流动性。在一定的设备和工艺条件下，流动性较好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件较小。本课题的塑件及所用材料为PP（聚丙稀），它有很好的机械特性，流动性；其光泽性好，外观漂亮，由于收缩率较小，制件细小部位的清晰度好，达到设计的要求。

1.2.2 塑件的尺寸精度

一般来讲，为了降低模具的加工难度和模具制造成本。在满足塑件使用要求大前提下应尽量把塑件尺寸精度设计低一些。另外，塑件尺寸精度还与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的不同，又将塑料的公差等级分为高精度、一般精度、低精度三种。依据所选材查取其一般精度为6级。

1.3 塑料制品结构分析

由图1可知，塑件较小且对称。由于塑件的尺寸分布均匀，无过薄处，无需加强筋。塑件的尺寸小，为了便于脱模，塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。脱模斜度的大小，与塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状有关。

1.4PE塑料的成型工艺参数

高压低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线型低密度聚乙烯(LLDPE)。薄膜是其主要加工产品，其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器

及其它各种注塑和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。主要用于包装、

农业和交通等部门。 高密度聚乙烯(HDPE),密度0.945~0.96g/cm3，熔点125~135℃

线性低密度PE(LLDPE),密度0.925g/cm3，熔点120~125℃;

高压低密度PE(HP-LDPE), 密度0.918g/cm3，熔点105~115℃.

收缩率：1.2~4.0% （HDPE ） 1.5~5%（LDPE ）

产品需要预热到140~220℃，预热时间为4~6小时

成型温度：230~330℃ 成型时间为40~130秒

2 注塑机的选择

注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术

规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。

选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称

注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行

程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。

以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成

型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

公实V V

式子中，实V —实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（3cm ）。

由UG 分析/体测量，可得防尘盖的体积为0.28cm 3，质量m=0.28g ×

0.93g/cm^3=0.26g ，考虑到设计为2腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设

计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择XS —ZY —60，该设备的技术规

范见表3—1

表3—1 2.2注射压力的校核

该项工作是校核所选注射机的公称压力P 能否满足塑件所成型时需要的注

射压力P 0，其值一般为70～150MPa ，通常要求P> P 0。我们这里选70MPa 。

2.3锁模力的校核

锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔

体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模

力必须大于该胀型力，即：

型分胀锁＝P A F F ?≥

锁F —注射机的额定锁模力（N ）；

分P —模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa ）；一般为注射压力的0.3～0.65

倍，通常取20～40MPa 。我们这里选型P =30MPa 。

分A —塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm 2

） 由UG 分析/面测量，可得投影面积为138mm 2，浇注系统的投影面积不超过

10mm^2。

∴ 型分胀锁＝P A F F ?≥

＝ 138×10^-4×30Mpa=414KN

而锁模力为500KN ，大于414KN ，符合要求。

2.4开模行程与推出机构的校核

开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H 表示，它必须

小于注射机移动模板的最大行程S 。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按

以下两种情况进行校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模

具厚度有关。我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模

具。

1、当开模行程与模具厚度无关时

这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程

是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型：

① 对单分型面注射模，所需开模行程H 为：

mm )10~5(21++=≥H H H S

式中，1H —塑件推出距离（也可以作为凸模高度） （mm ）；

2H —包括浇注系统在内的塑高度 （mm ）；

S —注射机移动板最大行程 （mm ）；

H —所需要开模行程 （mm ）。

而我们这里通过资料可得出（结构见下图）：

H = 3.5 + 5 + 7.5 = 16（mm ）。

②对双分型面注射模，所需开模行程为：

S机 H = 1H +2H+a+（5～10） mm

式中，a—中间板与定模的分开距离（mm）。

2、推出机构的校核

各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同，设计模具时，推出机构应与注射机相适应，具体可查资料。

2.5安装部分的尺寸校核

模具厚度：240mm，而注射机规定的最大和最小厚度分别是

300mm 、200mm。所以注射机合格。

模具的长度和宽度：与注射机拉杆间距相适应，模具安装时能够穿过拉杆空间，在动、定模固定板上固定。

定位环尺寸：10mm。

主流道入口尺寸:模具主流道始端球面半径是20mm，与注射机喷嘴球面半径是12 mm。符合要求。

3 型腔位置及型芯型腔尺寸的确定

选择一模二腔，原因是塑件精度要求一般，工艺参数易于控制;模具结构简单；模具制造成本低，周期短，适用于塑件较小，大批量生产。

3.1 型腔压力的估算

取压力损耗系数k=0.4，设注射机使用的注射压力是70MPa，则型腔压力p=0.4*70=28MPa：

3.2 型腔型芯尺寸的计算

查表得：收缩率：1.2~4.0% ，取2.6%，同时公差按IT9级计算，

△=0.26mm 、中小型塑件的δz=△/3=0.0867 mm

所以：型腔尺寸

1M A =18.68+00.0867

mm

2M A =16.81

+00.0867 mm 1M H =4.96+00.08

mm

2M H =3.83+0

0.08

mm 型芯尺寸

1M B =15.38-0.08670 mm

1M h =3.76-0.08670mm

3.3型腔壁厚和底板厚度计算

对于大型塑件有必要进行对型腔进行强度和刚度的计算，但我们这里的塑件

较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。

4 分型面的选择

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具

根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可

以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向倾斜。

1、分型面的形式：

分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式

等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶

梯分型面、曲线分型面。

2、分型面的选择原则：

参照书上92页的选择分型面的原则

3、我们在这里选择平面分型面如下图

5 浇注系统的确定

1、浇注系统的组成

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如下图所示：

2、浇注系统各部件设计

A 、主流道设计：

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴

线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：

⑴ 主流道圆锥角α=2o ～6o ，对流动性差的塑件可取3 o ～6o ，内壁粗糙度为

Ra0.63μm 。

⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm ，以减小料流转向过渡时的阻力。

⑶在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm ，过长则

会影响熔体的顺利充型。

⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是

将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与

定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用99h H 间隙配合。

⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC 。

B 、冷料穴的设计

冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷

料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从

定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流

道大端的直径，长度约为主流道大端直径。

冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的

冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；三

种是无拉料杆的冷料穴。我们这里选用与推

出杆匹配的倒锥形冷料穴，其结构如由上图

所示：

1 — 定位圈

2 — 冷料穴

3 — 推 杆

4 — 动模板

C 、分流道的设计

分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向

的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也

要设置分流道。

①分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和

六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效

率，我们这里就选用圆形分流道，如右图。因为圆形截面

分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。

②分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，

所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径查表得下。

但对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑料，可用此经验公式确定其流道直径：

式中，m—流经分流道的塑料量（g）；L—分流道长度（mm）；D—分流道直径（mm）。对于黏度较大的塑料，可按上式算得的D值再乘以1.2~1.25的系数。我们这里取m=60*1.05=63g，L=50mm。固分流道尺寸为 1.2D，即D`=1.2D=1.2×0.265×63×450=8（mm）。所以S=Л×8×8/22×1.22=72.4（mm2）

③分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。

④分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及充填。

D、浇口的设计：

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。

浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根

据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。

浇口的结构形式很多。简图如下图为点浇口

浇口的截面一般只取分流道截面积的3％～9％，浇口的长度约为0.5mm ～

2mm ，现在可算出我们需要的浇口面积S=5％×s=3.92m m 。

浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应参照

书上104页的浇口设计

6 凹凸模的设计

6.1凹模的结构形式：

凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式：

整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方

面分析我们

可选用组合式凹模——整体嵌入式凹模。

整体嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压

入定模中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是

用带台阶的圆柱形，由台阶定位，以67m H 过渡配合嵌入定模板，然后用定模板

座板将其固定。其结构如图六所示：

6.2凸模的结构设计

1、凸模的结构形式：

凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模——整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，在UG草图的基础上进行拉伸得型芯如下图所示：

2、凹模的形状

图九型腔图

7 导柱导向机构的设计

为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。

导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构，其结构如下图：

我们在设计此机构的同时还应注意以下几点：

⑴、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。

⑵、导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出6～8mm（图十），以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。

⑶、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。

⑷、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应该倒角。

⑸、导柱的设置应根据需要而决定装配方式。

⑹、一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。

⑺、一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。

⑻、导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考准模架数据选取。

8 脱模机构的设计

8.1脱模机构的分类及选用

脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。它通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构、推块脱模机构、多元联合脱模机构和气动脱模机构等。

8.2脱模机构的设计原则

设计脱模机构时，应遵循以下原则：

（1）结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。

（2）保证塑件不变形、不损坏。

（3）保证塑件外观良好。

（4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。

8.3推杆的结构形式及形状

因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，我们这里选用普通推杆。其结构形式见图十一。

8.4推杆的固定方式（图十二）