后盖塑料成型工艺与模具设计-注塑模具【含10张cad图纸+文档全套资料】

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The critical points of mold for plastic design are introduced, and the adjustable character of molding structure、exchange character as well as the molding costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the theoretical calculation to the main dimensions of injection molding are carried out so as to determine the size of different parts, the molding design and the process of parts as well as assembling process and etc of injection molding are stated in details. Key words: process analysis; plastic parts moulding; casting system; molding structure. 目录 1绪 论 2 1.1国内外模具的现状和发展趋势 2 1.1.1国内模具的现状 2 1.1.2国外模具的发展趋势 4 1.2 塑料注射模具设计与制造方面 4 1.2 塑料注射模具设计的设计思路 4 2后盖注射成型模具设计 7 2.1 塑件成型工艺性分析 7 2.1.1 塑件的分析 7 2.1.2、POM的性能分析 8 2.1.3塑件的生产批量分析 8 2.1.4注射工艺参数 8 2.2拟定模具的结构形式 9 2.2.1 分型面的确定 9 2.2.2 型腔数量及排列方式的确定 9 2.3 注射机型号的确定 9 2.3.1 注射量的计算 9 2.3.2 浇注系统凝料体积的初步计算 9 2.3.3 选择注射机 10 2.3.4 注射机相关参数的校核 10 2.4 浇注系统的设计 11 2.4.1主流道的设计 11 2.4.2 冷料穴的设计 14 2.5 成型零件的结构设计及计算 14 2.5.1 成型零件的结构设计 14 2.5.2 成型零件钢材的选用 15 2.5.3 成型零件工作尺寸的计算 15 Ⅰ 2.6 模架的确定 17 2.6.1 模板尺寸的确定 17 2.6.2 架各尺寸的校核 18 2.6.3 排气槽的设计 18 2.7 脱模推出机构的设计 18 2.7.1 脱模方式的确定 18 2.7.2 脱模力的计算 19 2.8 侧抽的设计 19 2.8.1侧抽方式的选择 19 2.8.2 相关计算 19 2.8.3 斜导柱设计 20 2.9 冷却系统的设计 21 2.9.1 冷却介质 21 2.9.2 冷却系统的简单计算 21 3总结 23 致 谢 24 参考文献 25 1绪 论 1.1国内外模具的现状和发展趋势 1.1.1国内模具的现状 近年来随着我国模具工业的迅猛发展，模具零件的标准化、专业化和商品化工作，已具有较高的水平，取得了长足的进步。自1983年全国模具标准化技术委员会成立以来，组织专家对模具标准进行制定、修订和审查，共发布了90多项标准，其中冲模标准22项、塑料模标准20余项。这些标准的发布、实施，推动了模具行业的技术进步和发展，产生了很大的社会效益和经济效益。模标准件的研究、开发和生产正在全面深入展开，无论是产品类型、品种、规格，还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。目前我国模具的标准化程度和应用水平还比较低，乐观地估计不足30%，与国外工业发达国家(70-80%)相比，尚有较大的差距。现在生产销售厂家虽然逐年增加，但大多数是规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高、效益低。只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品，商品化程度较高，可基本满足国内市场的需求，并有部分出口。而那些技术含量高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品，如球锁式快换凸模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件，高档塑料模具标准件和氮气主弹簧等在国内的生产厂家甚少，且由于资金缺乏，技改项目难以实施，生产效率低，交货周期长，供需矛盾日益突出。 因此，每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3-8%。国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等方面，还存在不少问题。诸如，产品标准混乱，功能元件少且技术含量低，适用性差;技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定;专业人才缺乏，管理跟不上、生产效率低、交货周期长;生产销售网点分布不均，经营品种规格少，供应不足;某些单位为了争夺市场，不讲质量，以次充好，伪劣商品充斥市场。还有不计成本、盲目降价、扰乱市场的现象，是需要认真研究，丞待解决的。 总体来分析，中国模具标准件行业发展前景非常乐观，标准件行业成为如今阳光产业，正一步步快速发展。 趋势: 第一：随着车辆等发展，压铸模各方面随之提高，并且要求也就高了很多。 第二：模具技术含量不断提高 第三：模具的精度越来越高。 第四：模具的趋大型化。 第五：模具标准件的应用将日渐广泛。 第六：多功能复合模具进一步发展。 1.1.2国外模具的发展趋势 国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴，在欧美，许多模具企业将高技术应用于模具设计和制造，主要体现在； (1) CAD/CAE/CAM/ERP的广泛应用，发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性 （2）高速切削五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞争力 （3）快速成型技术和快速制模技术得到普及应用 （4）从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产 （5）模具产品专业化，市场定位准确 （6）采用先进的管理信息系统，实现集成管理 （7）工艺管理先进，标准化程度高 据调查研究，日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模，无放电加工，加工时间短，五轴加工等方面。 1.2 塑料注射模具设计与制造方面 1.2 塑料注射模具设计的设计思路 （1）收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工数据，以备设计模具时使用。消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。 （2）消化工艺数据，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。 确定成型方法 采用直压法、铸压法还是注射法。 （3）选择成型设备 根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。 具体结构方案 （4）确定模具类型 如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂： 型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。 对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料 制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。 （5）确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。 选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热组件的安装部位。根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。确定主要成型零件，结构件的结构形式。 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。 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，设计中难免有不妥之处，肯请各位老师指正。 7 2后盖注射成型模具设计 2.1、塑件成型工艺性分析 2.1.1、塑件的分析 （1）该产品是后盖，此产品的形状较规则，精度要求不高，它们的尺寸是相配合的，所以只须设计一套注塑模具。该产品大批量生产，故设计时要有较高的效率，浇注系统能够自动脱模。塑件的尺寸虽然不算太大，但由于内部的结构复杂，故采用一模一腔，浇口采用主浇口。 （2）、精度等级：查表4-21统一按MT7。 图1 制件图 5 2.1.2、POM的性能分析 聚甲醛POM为热塑性结晶聚合物，被誉为“超钢”或“赛钢”。均聚甲醛的熔融温度为180℃左右。POM坚韧有弹性，在低温下仍有很好的抗蠕变性，几何稳定性和抗冲击性。POM可分为：均聚物和共聚物。均聚物材料具有很好的延展强度，抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性，化学稳定性并且易于加工，吸水性小。POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%~3.5%，对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。POM聚甲醛的性能：表面光滑，有光泽，表面硬度大，吸水率低，刚性好，韧性好，弯曲强度，耐疲劳性强度高，良好的滑动性，耐磨性非常优异，电性能优良，尺寸稳定性好，产品的尺寸精度高，可在-40到100°C温度范围内长期使用，良好的耐油，耐过氧化物性能。不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射。 POM塑料比重： 1.41-1.43克/立方厘米 成型收缩率：0.8-3.0% 2.1.3塑件的生产批量分析 塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在中批量生产中，由于注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具；如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。因为该塑件的产量大批量生产。因此，在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动化脱模模具，以便降低生产成本。 2.1.4注射工艺参数 ①、注射机：查表选螺杆式，螺杆转数为45r/min，高螺杆转速是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。 ②、料筒温度（℃）170 ③、查表3-4［4］模具温度（℃）：60~80 ④、查表3-1［1］注射压力（MPa）：70~120，注射时间为：1~5s 保压压力（MPa）50~60，保压时间20~50s. 9 3 ⑤、注射时间：1.6s 冷却时间：12.5s 辅助时间：8s 2.2拟定模具的结构形式 2.2.1 分型面的确定 分型面，及模具闭合式动定模相配合的接触平面。通过对塑件的分析，知道后盖的成型要用到侧抽的结构，所以分型面定在侧抽的分割线上，另外由于是局部运用侧抽结构，所以分型面还有侧抽模的上下面。 2.2.2 型腔数量及排列方式的确定 为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，同时考虑到生产效率，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。该塑件精度要求不高，生产批量较大，且运用到哈夫模结构，从模具尺寸及塑融填充考虑，初定一模一腔，主浇口，模具结构一般，容易保证塑件质量。 2.3 注射机型号的确定 2.3.1 注射量的计算 通过UG三维建模设计分析得 塑件体积： V塑=69.9871cm3 塑件质量：m塑 =69.9871×0.91g=63.688g 2.3.2 浇注系统凝料体积的初步计算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值的，但可以根据经验按照塑料体积的0.2～1倍来估算。由于本设计采用一模两腔，侧浇口，塑件体积较小，浇注系统的凝料按塑件体积的1倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统凝料和2个塑件体积之和）为： V总=2.5V塑）=69.9871×2.5cm3=174.968 cm 3 7 2.3.3 选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 V总=174.968 cm 3 V总/0.8=174.968/0.8cm3=218.710cm3 根据以上的计算，初步选定公称注射量为250cm3的注射机，注射 型号为XS-ZY-250式注射机。其主要参数见表（2） 理论注射容量/cm3 250 移模行程/mm 500 螺杆直径/mm 50 最大模具厚度/mm 350 注射压力/MPa 147 最小模具厚度/mm 200 锁模力/KN 1800 开模行程 180 2.3.4 注射机相关参数的校核 ①、注射压力校核 查表3-1［2］可知，POM所需注射压力为80~130MPa。这里取Po=100MPa，该注射机的公称注射压力P公=147MPa。注射压力安全系数k1=1.25~1.4,这里取k1=1.3，则：k = 1.3 × 100=130 MPa≤147 MPa 所以注射机压力合格。 ②、锁模力的校核 a、塑件在分型面上的投影面积A塑，则 A塑=100*80=8000.000 mm² b、浇注系统在分型面上的投影面积 A浇，即流道凝料（它包括浇口）在分型面上的投影面积和A浇数值可以按照多腔模的统计分析来确定。初步估算A浇=0.5A塑。 c、塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积A总，则 A总= A塑+A浇=3A塑=24000 mm²=24cm² d、模具型腔内的胀型力F胀，则 F胀=A总P模=24×45=945KN 式中P模是模具型腔内塑料熔体平均压力值（MPa），一般为注射压力的0.3~0.65倍。查表3-1［1］得POM塑料模具型腔内的压力P模为90MPa。 由上表2知该注射机的公称锁模力F锁=1800KN，锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2，则 k2F胀=1.2F胀=1.2×945=1134

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