塑料油壶盖的设计

1华北科技学院环境工程学院材料科学与工程专业课程设计报告设计题目模具设计课程设计学生姓名王俊杰学号201101064112专业班级材科B111班指导老师任学军教师评语设计时间：2014年12月21日至2015年1月5日成绩2目录第一章总论第一节设计任务和内容.........................................第二节基本资料..................................................第二章塑料成型的工艺方案论证第一节塑料制品的工艺分析....................................第二节成型工艺参数的确定.......................................第三章模具结构设计第一节塑料制品的工艺分析.....................................第二节成型零部件的设计与计算.....................................第三节脱模结构的设计...........................................第四节合模导向机构的设计........................................第五节支承与连接零件的设计与计算.........................设计小结，体会、建议........................3第一章总论第一节设计任务和内容一、设计题目塑料油壶盖注射模设计二、设计内容根据给出的塑料件的结构及尺寸，进行模具设计，具体内容包括：1、塑件分析，确定塑件设计要求，明确塑件的生产批量，计算塑件的体积和质量；2、确定成型方法、成型工艺条件，包括成型时间、成型温度、成型压力；3、模具结构设计，包括分型面设计，模具型腔数确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设计，模具工作零件的结构设计，侧向分型与抽芯机构设计，顶出结构设计，拉杆的形式选择，排气方式设计；4、模具总体尺寸的计算；5、模具装配图和成型零件图的绘制。三、设计成果1、编写设计说明书一份；2、模具装配图1张(A1图纸)；3、主要模具零件图（如塑件图、成型零件图、模具型腔及非标准件）。4第二节基本资料（1）成型方法与设备：在SZ125/630型塑料注射机上注射成型；（2）塑件材料：低密度聚乙烯；（3）成型收缩率在1.5%～3%；（4）生产批量：30万件/年；（5）塑件图：二维图三维图5第二章塑料成型的工艺方案论证第一节塑料制品的工艺分析产品名称：塑料油壶盖产品材料：低密度聚乙烯LDPE塑件材料特性：LDPE的机械强度较差，耐热性不高，抗环境应力开裂性、粘附性、粘合性、印刷性差，需经表面处理，如化学侵蚀、电晕等处理后方可改进其粘合性、印刷性。吸水性很低，几乎不吸水，化学稳定性优秀，如对酸、碱、盐、有机溶剂都较稳定。对CO2、有机性臭气渗透性大，但对水蒸汽、空气的渗透性差。若加入一定量的抗氧剂、紫外线吸收剂等可改善性能、在化学交联剂或高能辐照下交联，可提高软化点、耐温性、刚度、耐溶剂性等。塑件材料成形性能：成型收缩率范围及收缩值大，方向性明显，容易变形、翘曲。应控制模温，保持冷却均匀、稳定;流动性好且对压力变化敏感；易用于高压注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分；冷却速度慢，必须充分冷却，模具应设有冷却系统；质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可以强行脱模。产品数量：30万件/年6塑件的尺寸精度分析如图1-1为油壶盖的二维工程图，单位mm。图1-1塑件图该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT7查取公差，其主要尺寸公差要求如表1-1所示。表1-1塑件上主要尺寸按MT7级精度的公差要求（单位mm）塑件标注尺寸塑件尺寸公差（按MT7级精度）外形尺寸4801.32-4842032.1-423038.03300130内形大Ds=36mm14.1036中Ds=33.73mm14.1073.337尺寸小Ds=32.21mm14.1021.32271027338.0033214.1032138.001(2)塑件表面质量分析该塑件表面没有提出特殊，通常，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到Ra=0.8μm，没有特殊要求塑件内部表面粗糙度可取Ra=3.2μm。(3)塑件的结构工艺性分析从图纸上分析，该塑件的外形基本上为回转体，圆周均匀分布12个R3的半圆柱凸起旋钮花纹，该处设计脱模容易，且飞边去除容易，设计合理；壁厚相对均匀，且符合最小壁厚的要求；在塑件内壁有M36×3.5螺纹孔，查表可知螺纹牙形强度足够，在推荐选用的范围内，LDPE塑料为软塑料，螺纹可强制脱模成型，但要注意为了防止螺孔的最外圈的螺纹崩裂或变形，螺纹始末端应有0.2～0.8的台阶，始末的螺纹应渐渐开始结束，有l＝8的过渡长度，如图1－3所示。该塑件端部已开有3mm的台阶，但顶部台阶未有留出，在做型芯设计时应注意该处的结构设计。8图1－3螺纹孔的设计综合来看，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求。在注射成型生产时，只要工艺参数控制得当，该塑件是比较容易成型的。3．塑件的生产批量该塑件的生产类型是大批量生产，因此，在模具设计中，要提高塑件的生产效率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。第二节成型工艺参数的确定塑件材料物理性能：密度：394.0~91.0cmg收缩率：%3~%5.1熔点：C240~160热变形温度：C100~80塑件质量：该产品材料为低密度聚乙烯,由上得知其密度为394.0~91.0cmg,收缩率为%3~%5.1，计算出硬聚聚乙烯平均密度为392.0cmg。通过计算得：塑件的体积3cm55.20V塑塑件的重量g91.18g0.92*20.55ρVM）（塑塑9式中：——塑料密度塑件要求：型腔的脱模斜度为2°，型芯的脱模斜度为1°，外表面粗糙度Ra﹤1.6,无缺陷，内表面无特殊要求，所有过度处有R0.2圆角。确定注射成型的工艺参数根据选用塑料（LDPE）的特性和本设计中塑件的自身成型特点，查有关资料，确定注射成型工艺参数，如表1-3所示。表1-3塑件的注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格注射压力：保压压力：成型时间/s注射时间0～5MPa100~60MPa50~40保压时间15～60料筒温度t/℃后段中段前段140～160—170～200冷却时间15～60总周期40～140塑化形式：喷嘴形式：柱塞式通用式10喷嘴温度t/℃150～170后处理方法温度t/℃时间r/h退火处理循环烘箱（10～20）8～12h模具温度t/℃30～45注射压力p/MPa60～100虽然塑件体积、壁厚不大，但该塑件生产类型为大批量，加上LDPE塑料比热容大，冷却速度慢，成型时必须充分冷却，模具设计时要求有冷却系统，所以该模具应采用冷却水强制冷却，冷却要均匀，以缩短成形周期，提高生产率。11第三章模具结构设计第一节浇注系统的设计包（塑件成型位置，分型面的选择，主流道、分流道、浇口、冷料井、排气槽的形式、部位及尺寸）；分型面的选择该塑件为油壶盖，外形表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图1-4所示。图1-4分型面的选择如果按图1-4（a）所示的分型面分型，则塑件分别是由两个模板成型，由于合模误差的存在，会使塑件产生一定的同轴度误差，且飞边不易清除；而按照图1-4（b）所示的分型面分型，则塑件整体由一个模板成型，消除了由于合模误差使塑件产生同轴度误差的可能。因此，决定采用图1-4（b）所示的分型面。12另外，为了提高自动化程度和生产效率，减少LDPE的取向变形，以及保证塑件表面质量，决定采用点浇口，而模具采用了双分型面结构。一个分型面用于成型塑件，另一个分型面用于取出浇注系统凝料。型腔的布局因为塑件的外形是圆形的，各方向尺寸一致；另外，塑件结构简单，不需要侧向分型，所以型腔的排列方式只有一种。即左右对称分布在模板两侧，如图1-7所示。图1-7型腔的排列方式浇注系统的设计(1)主流道设计根椐设计的浇注系统可计算出浇注系统的总体积为：313cmV因为模具设计为一模二腔，且一个塑件的体积为：3cm55.20V塑所以一次性注入的塑料的体积为：31.43255.20321VcmVV根据计算的数据塑查[22]表8选定注塑机型号为：60/125GZ根据相关资料，查得SZ125/630型注射机13注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：3125cm喷嘴球面半径：mmSR15注塑机拉杆的间距：mmmm320375锁模力：KN630注塑压力：MPa120最小模厚：mm150模板最大距离：mm300模板行程：mm275喷嘴前端孔径：mm4喷嘴前端球面半径R0=15mm。根据模具主流道与喷嘴的关系得到：主流道进口端球面半径R=R0+（1～2）mm=15+（1～2）mm，取R=17mm；主流道进口端孔直径d=d0+（0.5~1)mm=4+（0.5~1）mm，取d=4.5mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取4°，同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与注塑机的定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了浇口套的总体尺寸，还避免了浇口套在使用中的磨损。14(2)分流道的设计该塑件的体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，且塑料的流动性好，可以采用单点进料的方式。为便于加工，采用最为常用的截面形状为U形的分流道。查分流道横截面及其尺寸的有关资料，取U形分流道截面半径R=3mm，h=3.75mm。分流道截面形状及尺寸，如图1-5所示。图1-5分流道截面形状及尺寸(3)点浇口设计由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构更简单。根据对该塑件结构的分析，并结合已确定的分型面位置，选择如图1-6所示的点浇口进料方式。根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。点浇口的直径尺寸可以根据不同塑料按塑件平均厚度查表确定。15图1-6浇口的结构、位置及尺寸（4）冷料穴设计由于LDPE质软高弹的特点，采用带球头形拉料杆的冷料井，定模底板的分流道尽头钻小斜孔，一次分型时斜孔内凝料使点浇口与塑件分离，同时球头拉料杆将主流道的凝料拔出，而二次分型时凝料被定模板硬刮掉落下来，实现浇注系统与塑件的自动分离与脱出，自动化程度高，劳动强度小。排气槽设计模具塑件质量不大，当塑料熔体充填型腔时，可由分型面排气，不需要特意设计排气槽。第二节成型零部件的设计与计算型腔尺寸计算该塑件的材料是一种收缩率范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。前面已经查得LDPE的收缩率为1.5%～3%，故平均收缩率为16SCP=(1.5%+3%)/2=2.25%根据尺寸公差的要求。模具的制造公差取δz=△/3。型腔尺寸计算如表4-1所示。塑件尺寸计算公式型腔的工作尺寸型腔的径向尺寸01.32-48zcpssmSLLL0430.44009.48032.1-42zcpssmSLLL04344.0096.4114.10320δz-cpssmΔ43Slll038.0-58.33型腔的轴向尺寸0130—zcpssmSHHH03233.0001.30038.03—zcpssmSHHH03213.0081.238.0010δzsmΔ32hhcpsSh013.0-28.14-1型腔尺寸计算型芯的尺寸计算M36粗牙螺纹由有关公式可得大Ds=36mm，中Ds=33.7