盒盖注射模具课程设计

塑料模具设计与制造 课程设计说明书 设计题目：盒盖注塑模的设计与制造 学 号：
设 计 者：
指导教师：
完成时间：2013 目 录 一、设计任务书-------------------------------------4 二、塑件成型工艺分析------------------------------5 1、塑料成型特性-------------------------------5 2、塑件的结构工艺性---------------------------6 3. 成型设备与成型工艺参数选择-----------------9 4、填写模塑工艺卡-----------------------------11 三、分型面的选择及浇注系统的设计------------------13 1、分型面的设计 ------------------------------13 2、浇注系统的设计-----------------------------14 四、模具设计的方案特征----------------------------18 1、型腔的布局---------------------------------18 2、成型零件的结构-----------------------------19 3、推出机构的确定-----------------------------19 4、合模导向机构的设计-------------------------20 5、冷却系统的设计-----------------------------20 6、侧向分型-----------------------------------20 7、模架结构的确定-----------------------------20 三、主要零部件的设计计算--------------------------21 1、成型塑件尺寸的计算-------------------------22 2、锁模力的计算-------------------------------22 六、注射机参数校核--------------------------------24 1、最大注射数量校核--------------------------24 2、锁模力的校核------------------------------24 3、模具与注塑机安装部分相关尺寸校核----------25 4、模具开模行程校核--------------------------25 5、喷嘴尺寸----------------------------------25 七、制造工艺卡-----------------------------------26 1、型腔工艺卡-------------------------------26 2、凸模固定板工艺卡-------------------------27 3、型芯加工工艺-----------------------------28 4、滑块加工工艺----------------------------29 塑料盒盖注射模设计 一、 设计任务书 1、塑料制品名称：塑料盒盖；

2、成型方法与设备：
3、塑料原材料：聚甲醛(POM)；

4、收缩率：1.5%~3%；

5、生产批量：大批量；

6、塑件壁厚：3mm；

7、塑件图：如下图1-1所示为制品的二维图样；

图1-1 二、 塑件成型工艺分析 1、塑料成型特性 聚甲醛（POM）又称聚氧亚甲基，为线型结构结晶的热塑性塑料。结晶度为70%以上，具有高的力学性能，如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性，还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性，聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，可在-40-100°C温度范围内长期使用，它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐太阳光紫外线的辐射。其力学性能优异，比强度可达50.5MPa，比刚度可达2650MPa，与金属十分接近。POM的力学性能随温度变化小，共聚POM比均聚POM的变化稍大一点。POM的冲击强度较高，但常规冲击不及ABS和PC；
POM对缺口敏感，有缺口可使冲击强度下降90%之多。POM的疲劳强度十分突出，10交变载荷作用后，疲劳强度可达35MPa，而PA和PC仅为28MPa。POM的蠕变性与PA相似，在20℃、21MPa、3000h时仅为2.3%，而且受温度的影响很小。POM的摩擦因数小，耐磨性（POM>PA66>PA6>ABS>HPVC>PS>PC），极限PV值很大，自润滑性好。POM制品对磨时，高载荷作用时易产生类似尖叫的噪声。　　 聚甲醛的成型特性：
①POM加工前可不用干燥,最好在加工过程中进行预热(800℃左右),对产品尺寸的稳定性有好处；

②POM的加工温度很窄(0～215℃),在炮筒内停留时间稍长或温度超过220℃时就会分解,产生刺激性强的甲醛气体；

③POM料注塑时保压压力要较大(与注射压力相近),以减少压力降.螺杆转速不能过高,残量要少；

④ POM产品收缩率较大,易产生缩水或变形.POM比热大,模温高(800～100℃),产品脱模时很烫,需防止烫伤手指；

⑤POM宜在“中压、中速、低料温、较高模温”的条件下成型加工,精密制品成型时需用控制模温 ；

⑥具高机械强度和刚性 ；

⑦最高的疲劳强度；

⑧环境抵抗性、耐有机溶剂性佳；

⑨耐反覆冲击性强,良好的电气性质,复原性良好,具自已润滑性、耐磨性良好,尺寸安定性优。

2、塑件的结构工艺性 （1）、塑件的尺寸精度分析 由于塑件图未对基本尺寸作公差要求，所有未注公差尺寸均为自由尺寸，可按 MT6查取公差，其主要尺寸公差见表一“成型零部件的工作尺寸计算”(单位均为 mm)。

表一成型零部件的工作尺寸计算 (单位均为 mm) 塑件标注尺寸 塑件尺寸公差 （按MT6级精度）
外形尺寸 34 22 16 内形尺寸 8 19 31 （2）、塑件表面质量分析 该塑件表面没有特殊要求，通常，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到=0.8um,没有特殊要求时塑件内部表面粗糙度可取=3.2um。

（3）、 塑件的结构工艺性分析 从图纸上分析，从图纸上分析，该塑件基本为回转体，上部分外形为正方体，下部分圆周均匀分布两个直径为6的通孔左右对称，塑件内部为阶梯通孔，壁厚均匀。，所以容易成型。

（4）、 拔模斜度分析 由于 POM 的收缩率较大开模后会紧紧的包在型芯上，因此在不影响零件性能的条件下，应采用较大的拔模角度以利于塑件的脱模。

本模具选择的拔模斜度型芯为 1°，行腔为 0.5°。

（5）、塑件结构分析 塑件侧壁带有两个小孔，开模时塑件无法脱模，需侧抽芯机构，考虑模具制造的经济性，选用最常用的斜导柱导滑的内测分型抽芯机构。

（6）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。

结论：
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。模具结构：二板式注射模；
浇口类型：侧浇口；
推出机构：斜滑块推出；
型腔数：一模两腔。

3. 成型设备与成型工艺参数选择 （1）、 计算塑件的体积和重量并确定注射机的型号 ①、计算塑件的体积 : 利用UG软件分析-测量体得出体积为：
V=10.69cm ②、计算塑件的重量 : 根据《塑料模具设计手册》查得密度ρ取 1.41g/cm3 所以，塑件的重量为:m=nρV =2×10.69×1.41 ≈30.15g 浇注系统的体积为:主流道+分流道+浇口=0.98+6.159 ≈7.139cm3 粗略计算浇注系统的重量:7.139×1.41≈10.065g（含冷料穴重）
总重量:30.15+10.065=40.215g ③、确定注射机的型号 一般工厂的塑胶车间都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分。由此结合以上分析、计算，根据学校现有设备初选注射塑机型号:XS-ZY-125，其主要性能参数如下: 额定注射量（）：
125；

螺杆直径（mm）：
42；

注射压力（MPa）：
120；

注射行程（mm）：
115；

注射方式：杆式；

锁模力（KN）：900；

最大成形面积（）：320；

最大开合模行程（mm）：300；

模具最大厚度（mm）：300；

模具最小厚度（mm）：200；

喷嘴圆弧半径（mm）：12；

喷嘴孔直径（mm）：4；

顶出方式：两侧设有顶杆，机械顶出。

（2）、确定成型工艺参数 查《塑料成型工艺与模具设计》得出工艺参数见表二，试模时可根据实际情况作适当调整。

表二 塑件的注射成型工艺参数 塑 料 项 目 POM(共聚) 注射剂型号 螺杆式 喷嘴 形式 直通式 温度/℃ 170~180 料筒温度/℃ 前段 170~190 中段 180~200 后段 170~190 模具温度/℃ 40~120 注射压力/Mpa 100~150 注射时间/s 2~5 保压时间/s 20~90 冷却时间/s 20~60 成型周期/s 50~160 4、填写模塑工艺卡 见表三 表三 盒盖模塑工艺卡 淮安信息职业技术学院 盒盖注射工艺卡片 资料编号 地点 J3-208 共 页 第 页 零件名称 盒盖 材料牌号 POM 设备型号 XS-ZY-125 装配图号 材料定额 每模件数 2件 零件图号 单件重量 工装号 材料干燥 设备 温度℃ 80~100 时间h 3~5 料筒温度 后段℃ 160~170 中段℃ 170~180 前段℃ 180~190 喷嘴℃ 170~180 模具温度℃ 90~120 时间 注射s 20~90 保压s 0~5 冷却s 20~60 压力 注射压力MP 120 背压MP 后处理 温度℃ 鼓风烘箱：140~145 时间 定额 辅助min 时间h 4 单间min 检验 编制 校对 审核 组长 车间主任 检验组长 主管工程师 三、 分型面的选择及浇注系统的设计 1、分型面的设计 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则: 1 ）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

2 ）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

3 ）保证塑件的精度要求。

4 ）满足塑件的外观质量要求。

5 ）便于模具加工制造。

6 ）减小成型面积。

7 ）增强排气效果。

8 ）应使侧抽芯行程较短 其中最重要的是第 2)、第 5)和第 8)。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如图1-2所示，采用 A-A 平直分型面。

图1-2 2、浇注系统的设计 （1）、主流道的设计 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套一般采用碳素工具钢(T8A，T10A)材料制造，热处理淬火硬度 HRC53-55度。浇口套都是标准件，只需去买就行了。浇口套与模板间配合采用 H7/m6 的过度配合。浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20 等几种。由于注射机的喷嘴圆弧半径为 R12，所以浇口套球面半经为 R13。.浇口套如图1-3所示 图1-3 （2）、分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

分流道截面尺寸视塑料品种，塑件尺寸，成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定此模具取直径 6.4mm 为 C 形流道，可用铣床用球头刀加工，也可用电火化成型加工。

分流道长度确定可由以下公式粗略算得: 其中: D ---分流道的直径， W ---产品质量， L ---流道长度，结合经验取 L 为 20mm。

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 值并不要求很低，一般取 1.6μm 左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间残生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

实际加工时，用铣床铣出流道后，即用打磨机，砂纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低分流道表面粗糙度。

（3）、浇口的设计 此模具采用的是侧浇口。此浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普通使用于中小型塑件多型腔模具。且对各种塑料的成型适应性均较强；
但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。

图1-4 侧浇口尺寸的计算：
H=T×N H浇口处的厚度 T浇口处的壁厚 N塑料系数 W浇口宽度 L1mm-2.5mm L浇口长度 H=T×N=1×0.7=0.7mm W=2H=2×0.7=1.4mm L=2.5mm 由于选的分流道直径为4，结合经验W=1.5-5.0mm，取W为1.5mm 根据对该塑件结构的分析，并结合确定的分型面位置，选择如图1-5 所示的侧浇口进料方式。根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式如图所示在塑件底部。侧浇口的直径尺寸可以根据不同塑件平均厚度查表确定。

图1-5 （4）、冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10－25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个梯形穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。本模具的冷料穴在拉料杆上部。

四、模具设计的方案特征 1、型腔的布局 因为塑件的外形尺寸是圆形的，各方向尺寸一致，另外，塑件结构相对较简单、壁厚较均匀，并且需要侧向分型，所以型腔的排列方式为左右对称分布在模板两侧如图1-6所示：
图1-6 2、 成型零件的结构 （1）、模具的腔型采用整体式型腔。整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。该塑件尺寸较小，最大处也只有φ38mm，且形状简单，型腔加工容易实现，可以采用整体式结构。

（2）、模具的型芯采用镶拼镶嵌式型芯。整体镶嵌式型芯可节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气的实施。由于该模具有侧孔，考虑到型芯加工制造方便和降低模具成本，型芯采用整体式镶嵌式型芯。

3、推出机构的确定 根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件有侧孔，侧孔部分是由斜滑块型芯成型的，由于成型该塑件的塑料（POM）有很强的弹性收缩率，可以采用强制脱模的方式，但需要较大的脱模力，故采用推件块推出机构。为了避免推件孔的内表面与型芯的成型面的螺纹相摩擦，造成型芯的迅速擦伤，将推件板的内孔与型芯成型面以下的配合段制成单边斜度5到10度锥面，该锥面不仅有效避免擦伤，且能准确定位推件板，避免了该处的飞边溢料。

4、合模导向机构的设计 该塑件精度要求不算高，塑件形状、型腔分布对称，无明显单边注射侧向力，可采用最为常见的导柱导向定位机构，在动模板、定模板间使用4个导柱，导柱的长度要确保推件板推出塑件后不会脱落。

5、冷却系统的设计 该塑件为大批量生产，应尽量缩短成型周期，提高生产率。成型时需要充分冷却，冷却要均匀。由于模具为中心模具，体积适中，该塑件属于中等深度的塑件，可在凹模底部采用与型腔表面的等距离等钻孔的形式设置冷却水道。

6、侧向分型 由于该塑件侧面有φ6的两个对称圆孔，因此次模具应设置侧向抽芯机构，由于抽芯距相对较短，抽芯力较小，所以采用斜滑块内部侧向抽芯机构。斜滑块装在动模上，并且在主型芯上设计导滑槽，斜滑块装在动模固定板上，开模时推杆驱动滑块运动，以便抽出滑块前端的侧型芯部分。

根据塑件的尺寸设计滑块尺寸为：28mm*28mm 7、模架结构的确定 塑料模具的种类很多，大体上分为：二板模，三板模，热流道模。

本模具属于单分型面注射模具。经分析选型号为：
A1523-60-25-60GB/T12555-2006 如图1-7所示；

图1-7 定模座板：280mm*150mm*20mm；

定模板：230mm*150mm*60mm；

动模板：230mm*150mm*25mm；

支承板：230mm*150mm*30mm；

推杆固定板：140mm*150mm*13mm；

推板：140mm*150mm*15mm；

垫块:40mm*150mm*60mm 动模座板：280mm*150mm*20mm 四、 主要零部件的设计计算 1、成型塑件尺寸的计算 影响塑件尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑件原材料，塑件机构和成型工艺模具机构，模具制造和装配，模具使用中磨损等因素，塑件原材料方面的因素主要是收缩率的影响。

模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造进度精度越低，塑件尺寸精度也就越低。一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/3或取IT7-8级制造公差。

型腔径向尺寸 型芯径向尺寸 型腔深度尺寸 型腔高度尺寸 中心距尺寸 查《模具设计指导》表6-4得POM收缩率1.2%-3%,平均收缩率为S=2.1%，δz取Δ/3。工作尺寸如下表四。

2、锁模力的计算 将塑件从包紧的型芯上推出所克服的阻力称为脱模力，脱模力主要由塑件收缩包紧型芯 造成塑件与型芯的摩擦力。

脱模力Ft=Ap(cos-sin)+qA 式中 A——塑件包络型芯的面积（mm）；

p——塑件对型芯单位面积上的包裹力，p取0.8X10～1.2X10Pa；

——脱模斜度 q——大气压力0.09Mpa；

——塑件对钢的摩擦系数，约为0.1～0.3；

A——制件垂直于脱模方向的投影面积（mm）。

Ft=1434.16+102.02=1536.18(N) 所需脱模力较大，结合制件结构特点直径、高度较大选用4根直径15mm的推杆。

表四 成型零件的尺寸计算 塑件的尺寸 成型零件的尺寸 型腔径向尺寸 型芯尺寸 深度尺寸 六、注射机参数校核 1、最大注射数量校核 注射机的最大注射量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注射机的实际注射量最好在注射机最大注射量的８０％。所以，选用的注射机的最大注射量应0.8 m机≥m塑件+m浇 式中m机-----注塑机的最大注塑量,单位 g。

m塑件----塑件的质量，单位 g，该产品m塑件=30.15g。

m浇----浇注系统的质量，单位g，该产品m浇=10.065g。

m机≥（m塑件+m浇）/0.8≈50.27(g) 而我们选定的注塑机注塑量为：125 cm ³所以满足要求。

2、锁模力的校核 > A ——熔融型料在型腔内的压力，（20～40Mpa）
A——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和 经计算为2475 mm2 ——注塑机的额定锁模力 故 > A=40×2475/1000=99（KN）
选定的注塑机为：860(KN) 满足要求。

3、模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 ．模具闭合高度校核 模具实际厚度 ＝230 mm 注塑机最小闭合厚度=150 即 > 故满足要求。

4、模具开模行程校核 经查资料型注射机XS-ZY-125的最大开模行程s=500mm,满足下式计算所需的出件要求：
s>=++(5～10)mm =34+60+9 =113mm 其中，为塑件高度 为浇注系统高度。

5、喷嘴尺寸 浇口套球面R13,喷嘴前端球面半径R12故满足要求。经验证XS-ZY-125型注射机能满足使用要求，故可以采用。

七、制造工艺卡 1、型腔工艺卡 工序号 工序名称 工序内容 1 下料、锻料 板料 233mm×153mm×63mm 2 热处理 退火 3 刨 刨六面至尺寸 231mm×151mm×61mm。

4 磨 磨六面至尺寸230mm×150mm×60mm，保证上下平面与四平面互相垂直。

5 钳 以上下平面及一对相互垂直的侧基面为基准画各孔中心线。

6 铣 铣4×mm孔，并铣沉头孔4×30mm和中间孔20mm；
铣4×M8mm螺纹底孔；
铣两边深22mm，mm的孔再铣深34mm，1mm×16mm的方槽。

7 钳 底孔攻丝达到M8要求。

8 去毛刺 研至Ra0.1并镀铬抛光。

2、 凸模固定板工艺卡 工序号 工序名称 工序内容 1 下料、锻料 板料233mm×153mm×28mm 2 热处理 退火 3 刨 刨六面至尺寸至231mm×151mm×26mm 4 磨 磨六面尺寸至230mm×150mm×25mm，并保证上下平面与四平面互相垂直。

5 钳 以上下平面及一对相 互垂直的侧基面为基准，画各孔中心线。

6 铣 铣4×mm通孔，并对应铣出mm沉头孔；
铣两个对称的56mm×56mm的通孔。

7 钳工 去毛刺。

机械加工工艺过程卡 滑块加工工艺 工序号 工序名 工序简要内容 机床 1 备料 毛坯尺寸47*25*21 线切割 2 热处理 HB180_220 调制HRC28-32 加热炉 3 铣削 铣六面为44*22*17 铣床 4 平磨 磨六面42.5*20.5*15.5保证上下两平面及基面对角尺寸 平面磨床 5 铣 铣导滑槽部分，深3.5、7.5，侧面斜度80度均留余量0.5，铣两侧圆柱Φ6，留余量0.3 铣床 6 热处理 淬火+回火HRC50 7 平磨 磨平面、导滑、导轨部分到尺寸 平面磨床 8 成形磨 圆柱尺寸、斜度磨到尺寸 9 钳工 去毛刺 10 检验 4、型芯加工工艺 机械加工工艺过程卡 型芯加工工艺 工序号 工序名称 工序简要内容 机床 1 备料 毛坯61*61*61 线切割 2 热处理 退火HB180_220 调制HRC28—32 加热炉 3 铣削 铣六面为58*58*58 铣床 4 平磨 磨六面为57*57*57保证保证上下两平面及基面对角尺寸 平面磨床 5 车 车Φ30深17,Φ20深12的圆柱 车床 6 铣 6*6*3的前端型芯和导滑槽斜度80，均留余量0.5 7 钳工 划线画出底孔中心 8 钻 钻M10螺纹底孔 钻床 9 钳工 攻螺纹 10 热处理 淬火+回火HRC50 11 成形磨 将平面、导滑槽、及倒角部分磨到尺寸 12 钳工 去毛刺 13 检验