毕业设计杯子模具设计说明书

1. 塑件的分析图1.1 塑件结构示意图1.1外形尺寸该塑件壁厚为2mm，塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，塑件材料为无填充材料的PP，流动性好，适合于注射成型。1.2精度等级本塑件采用一般精度4级。1.3脱模斜度由于该塑件的脱模高度约为70mm，由脱模斜度表可查得：聚丙烯PP的脱模斜度为0.75。2. 成型材料PP的成型特性与工艺参数2.1 PP的成型特性聚丙烯为白色蜡状塑料，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更轻，密度为0.90.91g/cm3，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100左右使用，具有良好的电性能和高频绝缘性，不受温度影响，但低温时易变脆、不耐磨，易老化，适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。PP的主要性能指标如表2.1所示表2.1 PP物理性能参数名称 参数密度 0.90.91g/cm3比体积 1.101.11cm3/g吸水率 0.03%0.04%熔点 170176收缩率 1.0%3.0%比热容 1930J/(Kg.)屈服强度 37Mpa拉伸弹性模量 1.65103Mpa弯曲强度 67Mpa弯曲弹性模量 1.45103Mpa2.2 PP的工艺参数聚丙烯PP是非极性结晶性塑料，吸湿性小，约为0.030.04,一般不需干燥，流动性好，溢边料为0.0250.04mm，收缩范围及收缩值大，并具各向异性，易发生缩孔、凹痕和变形，热稳定性好，成型温度范围较宽，抗氧化能力低，在塑化前应加入一定比例的抗氧剂，塑料壁厚应均匀，避免缺胶、尖角，以防应力集中。其注射工艺参数如表2.2所示表2.2 PP的注射工艺参数名称 参数螺杆转速 3060r/min料筒温度 前段 160180 中段 180200后段 200230 喷嘴温度 180190 模具温度 4080注射压力 70120Mpa冷却时间 2090s成型时间 40120s3. 设备型号的确定3.1估算塑件一次成型的注射量3.1.1塑件体积和质量的计算塑件的体积按式3.1计算（式 3.1） =36.07cm3塑件的质量按式3.2计算（式 3.2）式中： -聚丙烯的密度，取0.91g/cm3选择注射机型号为SZ100/60，其理论注射量Vc=100cm3。则机器的理论注射量按式3.3计算（式3.3）式中：-注射系数，取0.75代入数据得初选择一模单腔型结构。3.1.2浇注系统凝料体积和质量模具结构形式的确定：本模具设计为一模单腔，浇注系统设计时，可省去分流道和冷料井，采用点浇口。根据塑件的形状，推出机构采用脱模板推出的推出方式。因此，定模部分需要单独开设分型面而取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板，综合分析，可确定选用带脱模板的双分型面注射模。因注射机的型号已初步选定，则喷嘴口孔径为4mm，喷嘴球半径为12mm，因此主流道小端直径，凹坑球半径，初定主流道长度L=50mm。则塑件和浇注系统凝料的总体积如式3.4所示（式3.4）则一次注射量的质量因 则选择一模单腔型结构符合要求。表3.1 注射机参数名称 参数结构形式 立理论注射量 100cm3螺杆直径 35mm注射压力 150Mpa锁模力 600KN拉杆内间距 440mm340mm移模行程 260mm最大模具厚度 340mm最小移模厚度 100mm喷嘴球半径 12mm喷嘴口孔径 4mm3.2注射机相关参数的校核3.2.1注射压力的校核聚丙烯PP所需的注射压力为100Mpa,注射机的注射压力为150Mpa，符合要求。3.2.2锁模力的校核制品在分型面上的投影面积如式3.2所示（式3.5） 代入数据后得：cm2因所选材料为PP，型腔的平均压力为P模=25Mpa则所需锁模力3.2.3开模行程的校核对于双分型面注射模(式3.6)其中：H1-塑件脱模距离，取68mmH2-塑件高度，取70mma-定模板与浇口板的分离距离，取55mm符合要求。所以注射机型号为SZ100/60符合要求4. 浇注系统的设计4.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在塑料杯横截面积最大且有利于开模取出塑件的杯口平面，其位置如图4.1所示图4.1分型面的位置4.2主流道的设计由注射机的基本参数及主流道设计要求，得主流道小端直径，凹坑球半径，主流道长度L=50mm，主流道锥角为3图4.2 主流道衬套4.3浇口的设计根据模具结构的分析，此设计采用点浇口。此点浇口直径为1mm,浇口台阶长度为1.2mm,倒角锥度为64.4流动比的计算为了使型腔能完全地充满，在设计浇口位置和确定大型制品浇口数量时，必须要考虑流动比，因为型腔厚度较薄、流动距离过长时，不但流动阻力增加，塑件在流动过程中还会因温度降低而不能充满整个型腔，这时只有考虑增加制品厚度或改变浇口位置。流动比如式4.1 所示（式4.1）式中：流路各段长度，mm -流路各段厚度，mm查表知聚丙烯的流动比为240200，流动比62.2200,符合要求。4.5排气槽的设计小型塑件排气量不大，可直接利用分型面排气，许多模具的顶杆或型芯与模具的配合间隙均可起排气作用，故不必另外开设排气槽。5. 成型零件的设计与计算5.1凹模的结构设计凹模是成型制品外表面的成型零件，按其结构不同可分为整体式、整体镶嵌式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合式五种，整体式凹模牢固，不易变形，但不适合形状复杂的型腔。根据对塑件和模具结构的分析，本设计中采用整体式型腔，凹模具体结构如图5.1所示。图 5.1 凹模的结构示意图(上为主视图下为侧视图)5.2凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，本设计采用组合式型芯，凸模具体结构如图5.2所示。图5.2 凸模的结构示意图5.3成型零件的尺寸计算5.3.1型腔的尺寸计算型腔的径向尺寸如式5.1所示（式5.1）式中：PP的平均收缩率，取为2% ，后面计算都按此式计算 型腔的深度尺寸如式5.2所示（式5.2）5.3.2型芯的尺寸计算型芯的径向尺寸如式5.3所示（式5.3）型芯的高度尺寸如式5.4所示（式5.4）5.3.3成型零件尺寸及动模垫板的厚度的计算整体式圆形凹模侧壁厚的计算强度公式如式5.5所示（式5.5）式中：r-凹模半径，取34.44mm -碳钢的许用压力，取150MpaP-模腔的内压力，取25Mpa代入数据后得：S=7.74mm刚度公式如5.6所示（式5.6）式中：碳钢的泊松比，取0.25E碳钢的弹性模量，取2.1105Mpa允许变形量，取0.03mm代入数据后得：S=5.27mm根据计算侧壁厚取较大值S=7.74mm整体式圆形凹模底部厚的计算强度公式如式5.7所示(式5.7)代入数据后得：T=12.18mm刚度公式如5.8所示（式5.8）代入数据后得：T=9.9mm根据计算底部厚取较大值T=12.18mm6. 脱模机构的设计本塑件采用脱模板推出的方式，脱模板推出时为了减少脱模板与型芯的摩擦，设计中在用脱模板与型芯之间留出0.2mm的间隙，并采用锥面配合，可以防止脱模板因偏心而产生溢料，同时避免了脱模板与型芯产生摩擦。6.1正压力的计算本制品壁厚与直径之比小于1/20，属于薄壁壳体形塑件。正压力如式6.1所示（式6.1）式中：E-塑件拉伸弹性模量，取1.65103Mpa-塑料的收缩率，取2%-塑料的泊松比，取0.43-塑件脱模斜度，取0.75t-塑件厚度，取2mmr-型芯半径，取32.85mm代入数据后得：P=3.52Mpa6.2总压力的计算总压力按式6.2计算（式6.2）式中: -制品型芯总长度，取69.92 mm代入数据得：6.3脱模力的计算脱模力按式6.3计算（式6.3）式中：-摩擦因素，取0.5垂直于抽芯方向型芯的投影面积，cm3代入数据得则选用的注射机其锁模力为600KN，符合要求。7. 合模导向机构的设计7.1导柱的设计材料为T8A， d=16mm, L=112mm, L1=32mm的带头导套图7.1 导柱7.2导套的设计与推件板配合的导套材料为T8A，d=16mm, L=15mm的直导套R=1mm与定模配合的导套材料为T8A,d=16mm, L=86mm的直导套R=1mm导柱导套的装配结构示意图如图7.2所示7.2 导柱导套的装配结构示意图8. 温度调节系统的设计8.1温度调节系统的计算8.1.1冷却时间的计算冷却时间按式8.1计算（式8.1）式中：S-制品厚度，取2mm塑件的注射温度，取260模具型腔的温度，取50塑件热扩散系数，取0.6710-7m2/s塑件脱模时的平均温度，取60代入数据后得：t=17.1s8.1.2冷却介质体积流量的计算单位时间内塑件在凝固时放出的热量按式8.2计算（式8.2）式中：N-每小时注射次数，m-每次注射塑料质量，取33.7310-3Kg/次q-单位塑料熔体的热流量，取5.9105J/Kg代入数据后得：=3.14106J/h冷却介质的体积流量按式8.3计算（式8.3）式中：-冷却介质的密度，取1103Kg/m3-冷却介质的比热容，取4.187103J/(Kg.)-冷却介质进出口温度，取25 ，取20代入数据后得：=2.510-3 m3/min8.1.3冷却管道的传热面积当=2.510-3 m3/min时查表可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=8mm。冷却介质在冷却水管道内的流速因冷却水的平均水温为22.5，查表得f=6.65管壁与冷却水之间的传热模系数按式8.4计算（式8.4）代入数据得： 1.58104KJ/（m2.h.）冷却管道总传热面积按式8.5计算（式8.5）式中：-模具与冷却介质温度之间的平均温度代入数据后得：m28.1.4冷却水孔数目的计算冷却水管的总长度 冷却水孔的数目：冷却水孔取整数为2根，其在型腔上的分布如图8.1所示图8.1 冷却水道分布图9. 模架的选择与校核根据模具型腔的布局和塑件的尺寸分析，又考虑到导柱导套等零件的尺寸，初定模具的长为200mm,宽为180mm。9.1各模板尺寸的确定A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为70mm，又考虑到主流道浇道和冷却水孔，故A板尺寸取86mm。B板尺寸。B板是型芯固定板，根据塑件的成型结构，其厚度取15mm.C板尺寸。 C板是垫块，垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=100mm,从而选定C为100mm。综上模具的外形尺寸长200mm,宽180mm,高192mm。9.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸模具平面尺寸，校核合格。模具高度尺寸100mm291mm340mm,校核合格。10. 设计装配图图10.1 模具主视图图10.3 模具左视图本模具为弹簧顺序推板脱模机构，在注射机喷嘴向后移动时，在弹簧4 的作用下使主流道凝料脱离主流道衬套留在动摸一边，同时模具从板1和板8之间的分型面打开，随着动摸向下移动，在限位螺钉23的作用下从板8和板9之间的分型面打开，浇注系统凝料与塑件在点浇口处拉断分离，并沿凝料推板下方的槽形缺口自动坠落，动模板继续向下移动，在限位螺钉5的作用下从板9和板12之间的分型面打开，塑件包紧型芯留在动模板一边，动模板继续向下移动一段距离，最后推件板在推杆的作用下推出包紧型芯的塑件。合模时在导柱的定位作用下推件板和推杆都复原，进行下一次的注射。11. 设计总结经过两周的设计，注射模具设计基本完成。从拿到设计任务书起，我查阅了大量书籍、期刊，充分应用自己所学知识，对塑件进行认真分析，最终确定成型工艺方案。并进一步选择设备、确定模具结构、动作原理分析、计算零件尺寸、推出机构设计。中期检查过后，我对自己的思路和设计做了一些调整，最终确定了整个模具结构。进行设计时，不仅用到模具工艺学的知识，而且还用到大量机械制造方面的内容。比如机械制图、塑料成型设备、计算机制图等。通过这次的设计，使我对以前所学知识进行了回顾和温习，可以说是对三年来所学的专业知识的检验和练习。由于所学知识有限且缺乏实际工作经验，难免有不足之处，希望老师给予指正。参考文献1贾润礼，程志远.实用注射模设计手册.北京：中国轻工业出版社，2