塑料盖零件的塑胶模具设计毕业设计.doc

塑料盖零件的塑胶模具设计

所属系部：
机电工程系
专 业：
模具设计与制造
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目 录
第一部分 课题介绍 3
第1章 课题说明 3
第一节：题目 3
一、明确设计任务，收集有关资料： 3
二、工艺性分析 4
三、确定成型方案及模具型式： 4
四、工艺计算和设计： 4
五、进行模具结构设计： 5
六、画装配图 5
七、绘制各非标准零件图 5
八、编写技术文件 5
第二部分 课题实施方法及具体步骤 6
第1章 方案及步骤 6
第一节 产品说明 6
第二节：塑件的分析 6
一、特点： 6
二、用途： 7
三、成型特性： 7
第三节：型腔数目和塑件质量 7
第四节：浇注系统和排气系统设计 7
一、分型型面的位置的确定 7
二、确定浇口形式及位置 7
第五节：注射机初选 8
一、注射量 8
二、注射压力 8
三、锁模力 9
四、注射机初选 9
第六节：注射机的校核 9
一、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 9
二、开模行程的校核 10
三、模架的确定 10
四、模具在注射机上安装空间的校核 10
第七节：成型零部件尺寸设计 10
第八节：型腔强度和刚度计算 11
第九节：抽芯机构设计 11
第十节：推出结构设计 12
第十一节：模具装配设计 12
第三部分 专业工程实践总结 14
一.总结 14
参考文献 15
致谢 16
第一部分 课题介绍
课题说明：
零件名称：塑料盒盖 材料：ABS
一、明确设计任务，收集有关资料：
1、了解设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划
2、将pore零件图转化为CAD平面图，并标好尺寸
3、查阅、收集有关的设计参考资料
4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量
5、塑胶厂车间的设备资料
6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况
二、工艺性分析
分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。
1、塑胶件的形状和尺寸：
塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。
2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：
塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。
3、生产批量
生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。
4、其它方面
在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。
三、确定成型方案及模具型式：
根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。
四、工艺计算和设计：
1、注射量计算：
2、浇注系统设计计算：
3、成型零件工作尺寸计算：
4、模具冷却与加热系统计算：
5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：
五、进行模具结构设计：
1、确定凹模尺寸：
2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。
六、画装配图
一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。
1、主视图：绘制模具工作位置的剖面图
2、侧视图：一般情况下绘制定模部分视图
3、俯视图、局部剖视图等
4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格
5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。
七、绘制各非标准零件图
零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求。
八、编写技术文件
1、编写注射成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。
2、编写加工工艺过程卡片：选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片
3、编写设计说明书
第二部分 课题实施方法及具体步骤
第一节 产品说明
一、本产品主要用于儿童手柄锤玩具固定盖，成本低廉、能大规模的生产。
为其图样。

图1
第二节：塑件的分析
ABS塑料
化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene
比重:1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.4-0.7%
成型温度：200-240℃ 干燥条件：80-90℃ 2小时
一、特点：
1综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好.
2、与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理.
3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
二、用途：
适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电讯零件.
三、成型特性：
1.无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，3小时.
2.宜取高料温，高模温，但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件，模温宜取50-60度，对高光泽.耐热塑件，模温宜取60-80度.
3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
第三节：型腔数目和塑件质量
根据塑件的生产批量及尺寸精度要求采用一模两腔。按照图1所示尺寸近似得到塑件体积
查设计资料，塑料ABS的密度为1.04～1.06cm³，算的塑件质量
=1.06*7.77=8.24g
一模两件图一
一模两件图二
第四节：浇注系统和排气系统设计
一、分型型面的位置的确定
根据图1所示塑件结构，选择平面分型，即取塑件敞口端面为分型面

分型面图一

分型面图二
二、确定浇口形式及位置
本题采用侧浇口，侧浇口有以下几大优点
1 截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙值值小。

浇口图
2可根据塑件的形状特点和充模需要，灵活地选择浇口位置，如框形或环形塑件，其浇口可设在外侧，也可设在内侧。
3由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好。
4对于非平衡式浇注系统，合理地变化浇口尺寸，可以改变充模条件和充模状态。
5侧浇口一般适用于多型腔模具，因此生产率很高，有时也用于单型腔模具中。
流道图一

流道图二
第五节：注射机初选
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。
从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。
一、注射量
根据图1和图2所示尺寸计算浇注系统和塑件质量
浇注系统体积
浇注系统质量
塑件单件体积
塑件单件质量
浇注系统和塑件总体积
总质量
注射量必须满足
式中 ——额定注射量（）
——塑件与浇注系统凝料体积和（）

或注射量须满足

式中 ——额定注射量
——塑件与浇注系统凝料的质量和（g）
——聚苯乙烯的密度（），=1.054
——塑件采用塑料的密度（）。
HDPE塑料的密度为，故

二、注射压力
查表的HDPE塑料成型是的注射压力。注射剂压力必须满足

三、锁模力
注射机的锁模力须满足

式中 p——塑料成型是型腔压力，HDPE塑料的型腔压力p=50Mpa
F——浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（）
浇注系统和塑件在分型面上的投影面积为
F=2915
pF=50*2915N=145750N=146KN
四、注射机初选
根据以上分析、计算，初选注射机型号为：XS-Z-30
注射机XS-Z-30有关技术参数如下：
额定注射量V 30
注射压力 119Mpa
最大注射面积 90
锁模力 250kN
注射方式 柱塞式
最大开合模行程H 160mm
模具最大厚度 180mm
模具最小厚度 60mm
喷嘴圆弧半径 12mm
喷嘴孔直径 2mm
动、定模板尺寸 250mm*280mm
推出方式：中心设有推杆，机械推出
第六节：注射机的校核
一、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核
由于在初选注射机和选用标准模架时是根据注射量、锁模力、注射压力、模具厚度这四个技术参数及计算壁厚等因素选用，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度已经复合所选注射机要求，不必进行校核。
二、开模行程的校核
注射机最大行程H为
+（5~10）
式中 ——塑料制品高度（mm）
——浇注系统高度（mm）

取H=160mm>67.4mm。故开模行程H满足要求.
三、模架的确定
模架采用非标准模架，基本尺寸为
定模板厚度 A=20mm
动模板厚度 B=30mm
模具厚度
模具外形尺寸
四、模具在注射机上安装空间的校核
从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。
第七节：成型零部件尺寸设计
查表的HDPE塑料的收缩率是1.5%~3.0%
平均收缩率
s=(1.5%+3.0%)/2=2.25
成型零部件尺寸计算公式
型腔径向尺寸
型腔深度尺寸
型芯径向尺寸
型芯高度尺寸
式中 ——塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）
——塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）
——塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）
——塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸
x——修正系数，取0.5~0.75
——塑件公差（mm）
——模具制造公差，取（1/3-1/4）
将图1所示零件的尺寸，公差和平均收缩率s=2.25%分别带如上式中，的型腔和型芯尺寸。型腔型腔径向尺寸
mm
mm
mm
型腔深度尺寸

型芯径向尺寸和宽度尺度
mm

型芯高度尺寸

通常，制品中尺寸不超过1mm，公差大于0.05mm的部分，以及尺寸不超过2mm，公差大于0.01mm的部位不需要进行收缩率计算
第八节：型腔强度和刚度计算
型腔为整体式，因此型腔的强度和刚度为整体式进行计算。由于型腔壁厚计算比较繁琐，也可参考经验推荐数据
型腔内壁短边>50~60mm，查资料的型腔侧壁厚s=30mm
第九节：抽芯机构设计
斜推抽芯机构主要用于塑料侧壁内表面有凸起或有L行倒钩等情况。目前在注射模中应用的斜推抽芯机构，主要有两种形式；
1、 斜推杆的导轨与分型面平行，抽芯的方向也与分型面平行；

模具分模一
模具分模图二

模具分模三
2、斜推杆的导轨与分型面不平行，而是与模具的主分型面成一定的角度，抽芯的方向与分型面平行。本模具采用第二种机构，塑件脱模是斜推杆既起抽芯作用，又起推出塑件作用。
第十节：推出结构设计
一、推出力的计算

式中 A——塑件包络型芯的面积（），A=4545
p——塑件对型芯单位面积上的包紧力，取p=
α——脱模斜度
q——大气压力，q=0.09Pa
μ——塑件对钢的摩擦系数，μ=0.1~0.2
——制件垂直于脱模的投影方向（）， =2915.
二、推出方式及推杆位置的确定
根据制品结构特点（塑件内存壁表面有4个凸起），用4个斜推杆在内抽芯同时推出塑件
第十一节：模具装配设计
根据以上各部分设计计算，斜推杆盒盖结构图如后附图所示。根据塑件的生产批量及精度要求采用一模两腔，两板式，一次分型，点浇口进料，顺序分型脱出点浇口流道凝料。
模具工作过程时：开模是在弹簧13的作用下，模具沿分型面Ⅰ打开，流道凝料脱出主流道。当限位螺钉10拉住定模型腔板11时，分型面Ⅰ分型结束，动、定模沿分型面Ⅱ打开，塑件脱离定模，留在动模上，浇口被拉断。开模结束后，注射机推杆通过推板4，推动斜推杆7斜向前移，实现内抽芯，并将塑件推离凸模板8.合模是，复位杆1通过推板5，滑座6和销轴3使斜推杆7复位，模具完成一个工作循环
第三部分 专业工程实践总结
大学三年即将过去，学习生涯可能将告一段落.作为模具专业的学生，毕业设计是我们即将迈入社会的个人作业，也是对我们这三年以来学习的一次总结与检验.
经过两个多月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到了许多的问题，在老师及朋友的帮助下予以解决。首先要感谢老师对我的指导和督促，给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解，同时也避免了在设计过程中少走弯路。
但是，在设计的过程中还是有较多朦胧的地方，比如模板厚度的选择，在确定其厚度的过程中，不可能一味地按公式计算出来，那么只能按照书上的经验或者自己的意识来选取;水道的设计可能也有些不是很合理;还有就是模温的控制方面不足等，这对我们来说可能要将来工作后，有工作经验才会比较好解决。
但总的来说通过本次毕业设计还是收益匪浅。首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了进一步的加深；其次，本次设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识及运用；最后，本次课程设计为我们以后走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。

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参考文献
1.涂序斌，模具制造技术.北京：北京理工大学出版社
2.屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：高等教育出版社
3.朱光力，万金保，等.塑料模具设计、北京：清华大学出版社
4.塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册.长沙：机械工业出版社
5.张秀玲，黄红辉.塑料模具设计手册.长沙：中南大学出版社
6.李学辉.塑料模设计与制造.北京：机械工业出版社
7.伍先名，王群.塑料模具设计指导.北京：国防工业出版社
8.金潇明.CAD/CAM应用.长沙：中南大学出版社

致谢
经过近一个学期的忙碌和学习，本次毕业设计已经顺利完成。由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及其他专业老师和同学的支持，想要完成此次设计是难以想象的。
本文是在老师的悉心指导下完成的。承蒙老师的亲切关怀和精心指导，虽然有繁忙的工作，但仍抽出时间给予我学术上的指导和帮助，特别是给我提供了许多参考资料，使我从中受益非浅。老师对学生认真负责的态度、严谨的科学研究方法、敏锐的学术洞察力、勤勉的工作作风以及勇于创新、勇于开拓的精神是我永远学习的榜样。在此，谨向老师致以深深的敬意和由衷的感谢！
其次，还要感谢大学三年来所有指导过，教育过我的老师们，正是你们不倦的教诲，使我打下了扎实的专业基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。
最后，我仅用一句话来表达我无法言语的心情：感谢你们！