油壶盖的模具设计

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1、德州职业技术学院机械设计与制造专业毕业设计(论文)第一章 绪论1.1塑料的基础知识塑料是以高分子合成树脂为主要原料，加上旨在改善和提高其性能的各种添加剂制成的合成材料。这种合成材料在一定的温度和压力下可以塑化成型，成为具有一定形状和尺寸精度的能在常温下保持不变的材料。塑料按合成树脂的分子结构，可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料可以多次加热加压，反复成型，具有一定的可塑性的合成树脂和各种添加剂及着色剂制造而成的塑料。热固性塑料与热塑性性塑料不同，主要是合成树脂不同，并且在添加剂中加入了固化剂。因此，在其成型过程中，既有物理变化又有化学变化，所以，其变化过程是不可逆的。塑料按照用途可

2、分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三大类。通用塑料即普通的易于成型、产量大、用途广而又廉价类的塑料，如：聚乙烯。工程塑料即可成型工程结构件一类的塑料，其强度高、尺寸稳定、在高温下变形小，能保持良好的性能，如：ABS。特种塑料即具有特种功能的塑料，如：有导电功能的塑料。1 2 1.1 塑料工业的现状及发展塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而产生的，目前塑料制品几乎已经进入一切工业部门以及人民的日常生活的各个领域。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也遇来越高，这就要求成型塑件的模具开发、设计和制造的水平也必须越来越高。事实上

3、，在仪表仪器、家用电器、交通、通讯等各行各业中，有70%以上的产品是用模具来加工成型的。工业发达国家，其模具工业年产值早已超过机床行业的年产值。 在塑料制件的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成型优质塑件的重要条件。因此，塑料成型技术在塑料模的设计、制造、模具的材料以及成型技术等方面都有着很大的发展空间。如：CAD/CAE/CAM技术的快速发展和推广应用、各种模具新材料的研制和使用、模具的标准化以及塑料制件的微型化、超大型化和精密化。 1.2 塑料模具的分类 塑料模具的分类方法有很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类。

4、 （1） 注射模 注射模又可以称为注塑模。塑料注射成型是在金属压铸成型原理的基础上发展起来的。首先将固体的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到熔融成粘流态，然后在螺杆或柱塞的推动下，熔融塑料以一定的流速通过料筒前端的喷嘴射入闭合的模具型腔中，经过保压，塑料在模内冷却、硬化定型，接着打开模具，即可得到塑件。 （2） 压缩模 压缩模又可以称为压塑模。压缩成型是塑件成型方法中采用较早的一种方法。将预热的塑料原料直接放在经过加热的模具型腔内，凸模向下运动，在热和压力的作用下塑料呈熔融状态并充满型腔，然后再固化成型。此方法多用于热固性塑料制件的成型。但该方法成型周期较长、生产效率底。 （3） 挤出模

5、 挤出模常称为挤出机头。挤出成型是利用挤出机料筒内的螺杆旋转加压的方式，连续的将塑化好的呈熔融状态的物料从料筒中挤出，通过特定的截面形状的机头口模成型并借助于牵引装置将挤出的塑料制件均匀拉出，同时完成冷却定型，获得截面形状一致的连续型材。 （4） 中空吹塑成型 中空吹塑成型是将处于高弹态的塑料型坯置于模具的型腔内，通过压缩空气在型坯中将其吹塑，使之紧贴于模具型腔壁上，经冷却定型得到一定形状的中空塑件。2 3 除上述介绍的几种常用的塑料成型模具外，还有泡沫塑料成型模、压注模、浇铸成型模、压延成型模等。 第二章 塑件分析2.1 塑件结构分析 如图21所示本设计塑件如图2.1所示，由图中可以看出，该

6、塑件形状并不是很复杂，在塑件上有两个大的矩形通孔，这部分由凹模与凸模直接成型，在塑件上的网形圆孔，也是由凹模与凸模直接成型。塑件上还有几个通孔，这部分的成型由凹模与凸模上的镶针成型。 制品要求表面光洁度比较高，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕，由于对外表的严格要求，制品两侧的通孔不允许有表面缺陷要求抽芯使用靠定模固定板与定模板先带动分开抽芯的形式，而不能用典型的活块留在动模的形式。4 5 2.2塑件材料分析 塑料成型原料的选取应该综合考虑多方面因素，首先要了解塑件的用途、使用环境，在满足以上要求后，并考虑使用塑料的成本、成型加工的难易程度等要求。可选择以下材料见表2-2。9表2-2注塑塑料对

7、比 塑料名称低密度聚乙烯ABS材料特性结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。较大的机械强度和良好的综合性能。 成型工艺特点低密度聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下。注射温度低密度聚乙烯的注射温度一般在160240之间，温度超过300时，收缩率会明显增大。ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解。注射速度及压力低密度

8、聚乙烯的注射压力一般选择在68.6137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间。模具温度由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在3565之间。ABS的模具温度相对较高，一般调节在7585，为缩短生产周期，应维持模具温度的相对稳定，制件在取出后可采用冷水浴等方法来补偿冷固定型时间。经以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计之间采用低密度聚乙烯材料。2.3塑件的成型工艺 低密度聚乙烯（LDPE）又称高压聚乙烯，为支链型

9、分子结构的热塑性塑料。其结晶度为55%65%，相对分子质量较小，密度为0.910.94g/cm3，缩比为1.842.3，比热为2.30J/(g.)。低密度聚乙烯的化学稳定性较高，能耐大多数酸、碱及的侵蚀，但不耐强氧化酸的腐蚀；除苯及汽油外，一般不溶于有机溶剂。低密度聚乙烯耐低温性能好，在60下仍能具有较好的力学性能，但其使用温度不高（在80以下）。低密度聚乙烯耐在热、光及氧的作用下会发生老化变脆，力学性能和电性能下降。在成型时，氧化会引起熔体黏度下降和变色，产生条纹，影响塑件质量。因此需添加抗氧化剂及紫外线吸收剂等。 低密度聚乙烯的成型特性为：（1）成型性好，可采用注射、挤出及吹塑等成型加工方

10、法。（2） 吸湿性小，成型前可不干燥。（3） 熔体黏性小，流动性好，溢边值为0.2mm；流动性对压力敏感，宜采用较高的压力注射。（4） 可能发生熔体破裂，与有机溶剂接触会发生开裂。（5） 成型温度范围为160240.熔融温度低且塑件质量轻。应严格控制模具温度，一般以3565为宜模具应采用调制处理。（6） 冷却速度慢，必须充分冷却，模具设计时应有冷却系统。（7） 收缩率大而且波动范围大，方向性明显（取向），不宜采用直浇口，宜翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保证冷却均匀稳定。（8） 易产生应力集中，应严格控制成型条件，塑件成型后应进行退火处理，以消除内应力；塑件壁厚宜小，应避

11、免有尖角，脱模斜度易取13.（9）质软易脱模，当塑件有浅测凹（凸）时，可强行脱模。该塑件的螺纹成型应采用强行脱模方式。第三章注射机的型号选择3.1注射机概要注射机又称之为注塑成型机，功能是将热塑性塑料从粒状原料转变成最后的制型品，并在每一步中完成熔融、注塑、保压及冷却一个循环。一般注塑成型机包括下列主要部分注塑系统、液压系统、模具系统、锁模系统和控制系统。3.2注射机分类注塑成型机的种类很多。依据成型材料的种类、注塑装置的构造、锁模装置的形式、配列方式等可分类如下。 根据成型材料的种类分类； 热塑性塑料用注塑成型机； 热固性塑料用注塑成型机。 根据注塑装置的构造分类； 柱塞式； 螺杆式； 预备

12、可塑化。 根据锁模装置的构造分类； 曲柄式； 液压式； 曲柄连杆液压式。 根据注塑装置与锁模装置的组合分类。 卧式； 立式； 立卧组合式。3.3注射机选择 根据制品的体积或质量查塑料成型技术一书中附录三 部分国产注射机技术规格，最终选定注射机型号为：SZ125/630低密度聚乙烯可以采用此类注射机成型，据查有关资料可列出该注射机的主要技术参数，见表3-2.表3-2 SZ125/630型注射机的主要技术参数序 号 主要技术参数项目参数数值1额定注射量/cm1252锁模力/kN3603注射压力/MPa1204最大注射面积/cm3205动、定模模板最大安装尺寸/mm*mm370*3206最大模具厚度

13、/mm3007最小模具厚度/mm1508模板最大行程/mm2709喷嘴前端球面半径/mm1510喷嘴孔直径/mm411定位圈直径/mm125第四章塑件成型工艺分析4.1塑件的结构工艺性（1） 塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT7级精度查取公差，其主要尺寸的公差要求见表41。表41 塑件上主要尺寸的公差要求（按MT7级精度查取）塑件标注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸560-1.54620-1.5430-0.3830-10内形尺寸dM大=50+1.140dM中=48.051+1.140dM小=46.752+1.14027+103+0.38041+1.1401+0

14、.380(2)塑件表面质量分析对该塑件表面没有特殊要求。一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度Ra可以取0.8m;没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度Ra可取3.2 m.。（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，且飞边符合最小壁厚的要求；在塑件内壁有M50*3的螺纹孔，查有关表可知螺纹牙型强度足够，在推荐选用的范围内；低密度聚乙烯为软塑料，螺纹可强制脱模成型，但要注意为了防止螺纹最外圈的螺纹崩裂或变形，螺纹始末端应有0.20.8mm的台阶，始末的螺纹应渐渐结束，有l=8mm的过度长度，如图3-3所示。该塑件端部已开有3mm的台阶，但顶部台阶未留出。在设计型芯时应注意该处的结构。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。4.2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率，倾向于采用多行腔、高寿命、自动脱模模具，以降低生产成本。4.3有关计算分析（1）计算塑件体积和质量