油箱盖的模具设计

毕业设计(论文)
题目：油箱盖的模具设计
姓名：周福全
指导教师：郑雪娇
专业：模具设计与制造
层次：专科
成绩评定表
毕业论文（设计）任务书
目录
前言 (1)
1 塑件分析 (3)
1.1工艺参数 (4)
1.2塑件材料分析 (4)
1.3塑件的成型特性与工艺参数 (5)
1.4分析油箱盖和材料的工艺性 (5)
2 注塑设备的选择 (6)
2.1估算塑件体积 (4)
2.2选择注射机 (4)
2.3模架的选定 (5)
3 分型面与浇注系统的设计 (16)
3.1分型面的设计 (16)
3.2主流道的设计 (17)
3.3分流道的设计 (19)
3.4浇口的设计................................................................. (19)
3.5.冷料穴的设计...................................... (19)
4 成型零件工作部分尺寸的计算 (21)
4.1成型零件的设计 (21)
4.2成型零件的工作尺寸 (27)
4.2成型零部件的强度与刚度计算 (27)
5 推出机构的设计 (3)
5.1推出机构的设计要求 (4)
5.2推出机构的组成 (4)
5.3简单推出机构 (5)
5.4推出机构的导向和复位 (5)
6 温度调节系统 (3)
致谢 (1)
参考文献 (2)
摘要
前言
本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计；是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。

模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。

设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容包括对塑件成型工艺的分析，如何确定分型面、型腔数目以及选择注射机型号。

确定模具的总体结构、型腔、型芯的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性；浇注系统的设计，确定浇口形式及位置大小；确定主流道，分流道和冷料穴的形式及尺寸；脱模机构的设计，脱模力的计算；模架的确定；侧向分型及抽芯机构的设计，导向机构的设计，冷却系统的设计。

1 塑件分析
1.1工艺参数
如果加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。

如果储存容器被打开，那么建议在85C的热空气中干燥处理。

如果湿度大于0.2%，还需要进行105C，12小时的真空干燥。

熔化温：260~290C。

对玻璃添加剂的产品为275~280C。

熔化温度应避免高于300C。

模具温度：建议80C。

模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理特性。

对于薄壁塑件，如果使用低于40C的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持塑件的几何稳定性，需要进行退火处理。

注射压力：通常在750~1250bar，取决于材料和产品设计。

注射速度：高速（对于增强型材料应稍低一些）。

流道和浇口：由于尼龙66的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。

浇口孔径不要小于0.5*t（这里t为塑件厚度）。

如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。

如果用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是0.75mm。

化学和物理特性尼龙66在聚酰胺材料中有较高的熔点。

它是一种半晶体-晶体材料。

尼龙66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。

尼龙66在成型后仍然具有吸湿性，其程度主要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件。

在产品设计时，一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。

为了提高尼龙66的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。

尼龙66的粘性较低，因此流动性很好。

这个性质可以用来加工很薄的元件。

它的粘度对温度变化很敏感。

尼龙66的收缩率在1%~2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%~1% 。

收缩率在流程方向和与流程相垂直方向上的相异是较大的。

尼龙66对许多溶剂具有抗溶性。

1.2塑件材料分析
油箱盖的常用材料为尼龙66，尼龙66具有良好的耐磨性、耐热性、还大大降低了原料的吸水性和收缩率，具有优良的尺寸稳定性及优异的机械强度。

其特点为：具有韧、硬、刚相均衡的优良力学特性，吸湿性强,流动性中等,易取高温料,料温对流动性影响大。

绝缘性良好，耐化学腐蚀性好，尺寸稳定性强，表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不太好，耐性较差。

应用范围广泛。

1.3塑件的成型特性与工艺参数
导电尼龙升温时粘度增高，所以成型，压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，导电尼龙易吸水，成型加工前应进行干燥处理，易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力。

正常成型条件下，壁厚、融料温度及收缩率影响吸收。

模具温度控制在60~80℃,密度为1.02～1.05g/cm3。

2 注塑设备的选择
2.3模架的选定
外型尺寸的确定是模具设计的主要任务之一，因制件属于大批量生产，故模具架应选择标准模架。

根据以上分析选中小型模架。

选用A3型模架
其特点是定模采用两块模板，动模采用一块模板，他们之间设置一块推件板连接推出机构用以推出塑件,无支承板，适用于成形薄壁体塑件注射模。

基本型A3，模板周界尺寸400*450mm，规格编号01，导柱正装Z2
A3-400*450-01-Z2 GB/T12556.1-1990
定模板厚度：A=32mm
动模板厚度：B=32mm
垫块厚度：C=80mm
模具厚度：H模=96+A+B+C=96+32+32+80=240mm
模具外形尺寸400mm*450mm*240mm
规格：400mm*450mm
模板：宽400mm 长450mm 厚32 mm
垫块：宽63mm 长450mm 厚80mm
座板：宽500mm 长450mm 厚32mm
导柱：Φ32mm
导套：Φ32mm
此外有6个M12的螺钉；12个M16的螺钉。

3 分型面与浇注系统的设计
3.1分型面的设计
模具型腔由两部分组成或更多部分组成，这些可分离部分的接触表面即为分型面。

一套模具可能有一个或两个以上的分型面，分型面可能垂直于合模方向，也可能平行于合模方向。

分型面的选择应考虑到油箱盖的形状、尺寸和壁厚；材料的性能及填充条件；浇注系统的布局；制品的成形效率及成形操作的便利；排气、脱模及模具结构简单、使用方便、制造容易等因素故该模具的分型面为插座正面。

浇注系统的作用是使塑料熔体平稳地流入并充满型腔，使型腔内的气体顺利的排出，以获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的制品。

浇注系统的设计正确与否是注射成形顺利进行的关键。

在设计浇注系统时，要注意使流溢和浇口适应塑料的工艺性。

在保证制品质量的前提下流道要尽量短一些。

浇口的设置要有利于模具中气体的排出，还要尽量避免料流直接冲击A型芯或嵌件。

浇注系统在分型面上的投影面积因尽量小，而且能够与模具的轴线对称。

在确定浇口位置时，还应考虑到制品休整时的方便，确保外观质量。

一.浇注系统的组成
浇注系统一般有主流道、分流道、浇口及冷料穴4部分所组成。

主流道是指以注射机喷嘴与模具接触部位起到分流道为止的一段流道。

分流道是主流道与型腔进料口之间的流道。

浇口是料流进入型腔最窄的部分，也是浇口系统中最短的一段。

冷料穴一般设置在主流道或分流道的末端，用以储藏冷料，使熔体顺利充满型腔。

3.2主流道的设计
3.2.1主流道设计成圆锥形，其锥角为3。

，流道壁表面粗糙度取Ra0.63um，加工时应沿流道抛光。

3.2.2由注射机参数可知：注射机喷嘴孔直径为4mm,喷嘴圆弧半径为12mm所以主流道小端直径为d=4+(0.5～1)=
4.6mm,主流道球面半径为：
SR=12+（1～2）=14mm
3.2.3主流道末端圆角过渡，圆角半径r=2mm
3.2.4主流道长度L=54mm
3.2.5主流道开设在可拆卸的主流道衬套上，其材料常用T8A，热处理淬火后硬度53～57HRC。

3.2.6主流道大端直径D=d+2ltanx/2=
4.6+2*50*0.026=7.2mm
主流道尺寸参数
3.3分流道的设计
采用多浇口进料的较大制品或多型腔模具需设置分流道。

分流道的形状和尺寸根据制品的体积、壁厚、形状、结构及分流道的长度等因素来确定。

常见分流道的横截面形状包括圆形、梯形、U型、半圆形和矩形等。

型腔与分流道的排列有平衡式和非平衡式两种。

平衡式的主要特征是分流道的长度、截面形状和尺寸都相同，各型腔内均衡进料；非平衡式的主要特征是分流道截面形状和尺寸相同，但长度不同。

采用这种形式难以实现均衡进料，一般用于成形尺寸精度要求不同或结构不同的制品。

3.3.1对于本模具来说,流道可选热量损失较小，加工方便的梯形截面，梯形大端B=1.307*D=1.307*7=9.149mm
深H=0.871*D=0.871*7=6.097mm
侧面斜角取α=6·
3.3.2分流道的布置与长度
分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种类型。

分流道的布置应力求长度最短，弯折少；另外，当流道长、需要采用多级分流道时，应在其拐角处适当设置冷料穴。

该模具分流道的设计采用平衡式。

3.3.3分流道的表面粗糙度及浇口连接
分流道的表面粗糙度一般取Ra0.8～1.6um·在分流道与浇口连接处应逐渐光滑过渡，其连接形式如下
r=2mm r1=0.4mm
3.4浇口的设计
浇口的基本作用是使分流道流入的熔体产生加速，以快速充满型腔。

浇口尺寸一般比型腔部分小的多，在型腔充满塑料后，浇口能够迅速冷却封闭，防止熔料倒流。

浇口可分限性浇口和非限制性浇口两种。

浇口的作用可概述为，非限制性浇口起着引料、进料的作用；限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速度，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡的充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制充满时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还能起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。

浇口的结构形式很多,常见的有中心浇口、扇形浇口、点浇口、侧浇口、直接浇口、潜伏式浇口等。

应用最广泛的浇口形状为矩形和圆形，有时也采用三角形。

浇口的截面积一般为分流道截面积的3％～9％，表面粗糙度不大于Ra0.4um。

根据模具的特点，该模具为一模多腔，故应采用侧浇口进料的方式。

为了不影响制件的外观，浇口的位置设置在制品带有加强肋一侧的根部。

浇口的截面形状为矩形。

L=2mm h=2mm b=4mm r=0.5mm
3.5.冷料穴的设计
在完成一次循环的间隔，考察注射机喷嘴和主流道小端间的温度状况时，发现喷嘴端部的温度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，这时才能达到正常的塑料熔体温度。

位于这一区域的塑料的流动性能及成形性能不佳，如果这里的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，用一个井穴将主流道延长以接受冷料，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冷料的井穴称为冷料穴。

和一般卧式或立式注射机上使用的模具一样，油箱盖模具的冷料穴设置在主流道对面的动模板上，与主流道相连。

在许多场合，当分流道较长时，可在料流放向的末端延长一小段作为冷料穴。

为了使主流道凝料能够顺利脱出，冷料穴往往兼有开模时将主流道凝料拉至动模的作用。

常见的冷料穴有Z字头、球头、锥形头等。

两孔插座模具采用最常用的Z字头冷料穴。

结构如图:
第七节顶出方式和位置的确定
在注射成型的每一个循环中，都必须使制品从模具型腔和型芯上脱出，这中脱出制品的机构称为顶出机构或脱模机构。

制品的顶出方式是由制品材料、形状等因素决定的。

在模具使用过程中，故障最多的部位就是顶出机构。

在确定制品顶出方式时，既要保证制品的外观质量，又要充分考虑顶出机构回程机构的灵活、可靠，还必须加工和维修的方便。

油箱盖模具的流道凝料和制品采用圆形顶杆顶出，这是顶出机构中最为简单、常用的形式。

圆形顶杆制造简单，更换方便、滑动阻力小，脱模效果好，有系列的标准件可以选用。

4.2成型零件的工作尺寸
在成型零件上，直接用以成形的尺寸称为成形零件的工作尺寸。

成形零件的工作尺寸主要分为型腔和型芯的径向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸及中心距等几类。

在模具设计时，必须根据制品的尺寸和公差确定成形零件的工作尺寸。

（一）.影响制品尺寸公差的因素
世太保成型零件的制造误差
在通常情况下，制品的公差以△表示，成型零件的制造公差以δZ表示。

实际表明，成形零件的制造公差约占制品公差的1/3左右,因此,可取δ=△/3。

成形零件的磨损
成形零件的最大磨损量以δc表示。

在成形过程中，型腔尺寸逐渐变大，型芯尺寸逐渐变小，中心距尺寸基本不变。

对于中小型制品，最大磨损量可取制品公差的1/6，即δc=△/6；大型制品的磨损量一般在△/6以下。

所以该塑件δc=△/6。

(3) 平均收缩率Scp的确定：
Scp=1/2(Smax+Smin)*100％
根据参考资料六可知：ABS塑料的收缩率为0.3％～0.8％。

故：Scp=1/2(0.3％+0.8％)=0.55％
（二）.成形零件工作尺寸计算
（1）计算方法：
①型腔的径向尺寸计算
Lm=(Ls+Ls*Scp-3/4△)+ δz0
②型芯的径向尺寸计算
Lm=(Ls+Ls*Scp+3/4△) 0-δz
式中：Lm-模具型腔或型芯在室温下的尺寸；
Ls-制品在室温下的尺寸；
Scp-平均收缩率；
△-制品公差；
δ-成形零件的制造公差；
③型腔深度尺寸的计算
Hm=(Hs+Hs*Scp-3/4△)+ δz0
④型芯高度尺寸的计算
Hm=(Hs+Hs*Scp+3/4△) 0-δ
式中：Hm-型腔深度或型芯高度；
Hs-制品在室温下的尺寸；
Scp-平均收缩率；
△-制品公差；
δ-成形零件的制造公差；
（2）成型零件尺寸具体计算：
⒈型腔长度类尺寸：
制品尺寸860-0.72mm,
Lm=(86+86*0.0055-3/4*0.72)+0.72/30
=85.933+0.240mm
模具尺寸85.9+0.230mm
⒉型腔深度类尺寸
制品尺寸：60-0.18mm
Hm=(6+6*0.0055-3/4*0.18) +0.18/30
=5.898+0.060mm
模具尺寸 5.9+0.050mm
⒊型芯长度类尺寸
①制品尺寸:80+0.640mm
Lm=(80+80*0.0055+3/4*0.64)0-0.64/3=80.920-0.21 模具尺寸:80.920-0.21
②制品尺寸3+0.160mm
Lm=(3+3*0.0055+3/4*0.16)0-0.16/3
=3.13650-0.053
模具尺寸:3.140-0.05
③制品尺寸8+0.20mm
Lm=(8+8*0.0055+3/4*0.2)0-0.2/3
=8.1940-0.07mm
模具尺寸8.20-0.06mm
④6+0.180mm
Lm=(6+6*0.0055+3/4*0.18)0-0.18/3
=6.1680-0.06mm
模具尺寸6.20-0.05mm
⒋型芯高度类尺寸
①制品尺寸3+0.160mm
Hm=(3+3*0.0055+3/4*0.16)0-0.16/3
=3.140-0.053mm
模具尺寸3.140-0.05mm
⒌中心距类尺寸
①制品尺寸22±0.16mm
Cm=(22+22*0.0055)±0.32/3
=22.12±0.11mm
模具尺寸22.12±0.11mm
②制品尺寸16±0.14mm
Cm=(16+16*0.0055)±0.28/3
=16.09±0.09mm
模具尺寸16.09±0.09
③制品尺寸43±0.24mm
Cm=(43+43*0.0055)±0.48/3
=43.24±0.16mm
模具尺寸43.24±0.16
④制品尺寸62±0.28mm
Cm=(62+62*0.0055)±0.56/3
=62.34±0.19mm
模具尺寸62.34±0.19mm
第四节型腔侧壁与底版厚度计算
一.型腔侧壁的计算可根据公式也可根据经验得,一般型腔侧壁厚度的取植都在型腔长度L或直径D的0.2～0.5倍的范围内。

因型腔长度为88mm,故型腔侧壁可取45mm
二.底板厚度的确定
制品在分型面上的投影面积S=88*88=77.44cm2故底板厚度可取25mm。

第五章合模导向机构的设计
第一节导柱的结构及尺寸
一.导柱的结构形式
导柱可分为带头导柱和有肩导柱.带头导柱加工结构简单,加工方便,用于简单模具.
小批量生产一般不要用导套,而是导柱直接与模板中的导向孔配合.生产批量大时可在模板中设置导套。

有肩导柱用于精度要求高、生产批量大的模具,导柱与导套配合,导套固定孔直径相等,两孔同时加工,确保同轴度要求。

Ⅱ型有肩导柱不常用。

故模具用带头导柱,并配有导套。

其结构如下:
由模架设计可知:导柱为Φ32mm所以：
d(f7)=32-0.025-0.05mm
d1(k6)=32+0.018+0.002mm
D0-0.2=40+0-0.2mm
S0-0.1=8+0-0.1mm
L0-1.5=900-1.5mm
二.导柱结构和技术要求
（1）长度导柱导向部分长度应比凸模端面的高度高出6～8mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。

（2）形状导柱前端应做成台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。

（3）材料导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此采用20
钢经淬火处理，硬度为50～55HRC。

导柱部分的表面粗糙度Ra为0.8μm,导向部分的表面粗糙值Ra为0.8～0.4μm。

（4）数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边沿有足够的距离，以保证模具强度（导柱中心到模具边沿的距离通常为导柱直径的1-1.5倍）。

且固定在动模部分。

该模具属于中形模架，所以采用四个导柱，又因无配合方位要求，采用等径不对称的方法。

（5）配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7间隙[配合。

第二节导套的结构及尺寸
一.导套的结构形式
导套有直导和带头导两种。

直导套用于简单的模具或模板较薄的模具；Ⅰ型带头导套主要用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；Ⅱ型导套主要用于推出机构的到向中。

所以该模具应选Ⅰ型带头导套。

其结构如下：
d(H7)=32+0.0250mm
d1(k6)=42+0.018+0.002mm
d2(e7)=42+0.018+0.002mm
d3+0.2+0.1=32+0.2+0.1mm
d4(f7)=42-0.025-0.05mm
D0-0.2=48+0-0.2mm
S0-0.1=8+0-0.1mm
R=1.5mm
L-1.0-2.0=32-1.0-2.0mm
二.导套的结构和技术要求
（1）形状为使导柱顺利进入导套，在导套的前端要倒圆角。

导柱孔做成通孔，以便于排出孔内空气及残渣废料。

（2）材料导套与导柱用相同的材料或铜合金等耐磨材料，制造硬度一般低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。

导套固定部分和润滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8μm。

(3)固定形式及配合精度
导套用H7/m6或H7/k6配合镶入默板。

为了确保合摸后分型面良好贴合，导柱和导套在分型面处应设置承屑槽，一般削去一个面。

第六章推出机构的设计
第一节推出装置的选用
一、由模架知选用推件板推出机构。

推件板推出机构是有一块与凸模按一定配合精度相配合的模板,在塑件的整个周边端面上进行推出,因此作用面积大,推出力大而均匀,运动平稳,并且塑件上无推出痕迹。

但如果型型和推件板配合不好,则在整个塑件上会出现毛刺,而且塑件有可能会滞留在推件板上。

二、推件板推出机构的选用：
推件板推出机构的选择可参看参考文献一P184选择b型,其结构如图：
三、推件板的设计要点：
推件板与型芯应呈3。

～10。

的锥面配合,以减少运动摩擦,并起辅助定位作用以防止推件板偏心而溢料；推件板与型芯侧壁之间应有0.2～0.25的间隙,以防止两者间的卡死或擦伤。

推件板可用经调质处理的45钢制造,对于要求比较高的模具,也可采用T8或T10等材料,并淬硬到53～55HRC,有时也可在推件板上镶淬火衬套以延长寿命。

第二节推杆的选用
一、直径的选择
推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，为此只要条件允许，应尽量用大直径的推杆。

这里用φ10mm的推杆长为100mm。

二、杆形状及固定形式
推杆形状应选常用的A型，尾部采用台肩的形式台肩的直径D与推杆的直径约差4～6mm。

推杆的直径d与模板上的推杆孔采用H8/f7～H8/f8的间隙配合。

所以d(f6)=10-0.013-0.022mm
D0-0.2=140-0.2mm
H0-0.05=5mm。