瓶盖的注射模设计.doc

螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄袅羀芈蒀袄肃蒃莆袃膅芆螅袂羅蒁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃衿节莂螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袅荿莅羅肈膂螄羄膀蒇蚀羃节芀薆羃羂蒆蒂羂肄芈螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿罿蒂蒈蚆膁芅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螁芀膄蝿螁羀莀蚅螀肂膃蚁蝿芄莈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄袅羀芈蒀袄肃蒃莆袃膅芆螅袂羅蒁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃衿节莂螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袅荿莅羅肈膂螄羄膀蒇蚀羃节芀薆羃羂蒆蒂羂肄芈螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿罿蒂蒈蚆膁芅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螁芀膄蝿螁羀莀蚅螀肂膃蚁蝿芄莈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄袅羀芈蒀袄肃蒃莆袃膅芆螅袂羅蒁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃衿节莂螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袅荿莅羅肈膂螄羄膀蒇蚀羃节芀薆羃羂蒆蒂羂肄芈螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿罿蒂蒈蚆膁芅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螁芀膄蝿螁羀莀蚅螀肂膃蚁蝿芄莈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄袅羀芈蒀袄肃蒃莆袃膅芆螅袂羅蒁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃衿节 瓶盖的注射模设计摘要: 介绍了瓶类在日常生活中的应用,重点介绍了瓶盖的模具设计过程.关键词: 日常用品 模具设计 实用性 模具cad 1 引言日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器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，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。2 塑件的分析2.1、塑料ABSABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。基本特性：无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在1.021.05g/cm3,其收缩率为0.30.8%。ABS 吸湿性很强，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流动性一般，溢料间隙约在0.04mm。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。成型特点：ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080 oC。主要技术指标：比重：1.021.16g/cm3。 比容：0.860.98cm3/g。吸水性：0.20.4% (24h)。熔点：130160oC。热变形温度：4.6105Pa- 130160oC。 18.5105Pa- 90108oC。抗拉屈服强度(105Pa): 500拉伸强度模量：1.8104 Mpa弯曲强度：800105PaABS的注射工艺参数： 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速： 3060 r/min 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 190200oC 料筒温度： 前 200210oC中 210230oC后 180200oC模温： 5080oC注射压力： 70120Mpa保压力： 5070Mpa注射时间(s)： 35保压时间(s)： 1530冷却时间(s)： 1530成型周期(s)： 40702.2、 塑件的形状尺寸塑件图如下页所示：塑件的工作条件对精度要求较低，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为5级精度其密度为1.01.1g.cm3经计算得塑件的底面积为：S塑=530.66mm2得塑件的体积为：V塑=1.351cm3塑件的质量为：W塑 =V塑r塑=1.5(g)。零件需要的尺寸精度壁厚：3 型腔数目的确定及排布已知的体积V塑或质量W塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口。排布图如下图示：型腔数目及排布图 侧浇口 它又称边缘浇口.一般情况下,侧浇口开设在模具的分型面上,从制品侧面边缘进料.它能方便地调整浇口形式.它的截面形状通常采用矩形,4 分型面的选择塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模的角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模。而且不影响塑件的量和外观形状，以及尺寸精度。 5 浇注系统的设计浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。塑件的截面厚度较小，不适合采用推杆推出，而采用推件板推出较为合适。因而不宜开设冷料穴，所以拉料杆采用球扣形式。不影响塑件外观质量，依据上述分型面，分流道宜采用圆形截面，在定模固定板上采用浇口套。根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：d=4mm D=8mm R=15mm t=4mmr=2mm l=4550mm L=4050mm初步估算浇注系统的体积，V浇=67cm3。其质量约为：W浇=V浇r塑=78g。S=(nW塑+ W浇) /0.8=1617g。所以，选择用注射机型号为：XS-Z-30。6 注射机的型号和规格注射机的技术规格：型 号 ： XS-Z-30额定注射量(cm3)： 30g螺杆直径 (mm): 28注射压力 (MPa): 119注射行程（mm）： 130注射时间（s） : 0.7注射方式 ： 柱塞式合模力 kN : 250最大注射面积（cm2）： 90最大开（合）模行程（mm）： 160模具最大厚度（mm）： 180模具最小厚度（mm）： 60模板最大距离（mm）: 340最大开模行程（mm）： 160喷嘴圆弧（mm）： SR12喷嘴孔径（mm）： 27 成型零部件的结构设计和工作尺寸计算7.1、产生偏差的原因：7.11塑料的成型收缩成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。s=(Smax-Smin)制品尺寸s成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 7.12成型零部件的制造偏差工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。7.13成型零部件的磨损7.2、本产品为抗冲制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取.8%和.3。此产品采用4级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：(Lm3 )0+z = (1+ s )LS3 - 0.50+z = (1+0.5%)27- 0.50.240 +0.24/4 =27.020 +0.06mm(Lm3 )0+z = (1+ s )LS3 - 0.50+z = (1+0.5%)27- 0.50.240 +0.24/4 =27.020 +0.06mm(lm2 )0+z = (1+ s )LS2 - 0.50+z = (1+0.5%)22- 0.50.220 +0.22/4 =220 +0.055mm(lm1)0-z =(1+ s )LS1+0.50-z = (1+0.5%)19+0.50.220-0.22/4= 19.210-0.055 mm(Hm2) 0+z = (1+ s )HS2-0.5 0+z = (1+0.5%)2-0.50.120+0.12/4=1.950+0.03mm(hm3) 0+z = (1+ s )HS3-0.5 0+z = (1+0.5%)3-0.50.120+0.12/4 =2.940+0.03mm(srm)0-z =(1+ s ) +0.50-z = (1+0.5%)30+0.50.240-0.24/4 = 30.130-0.06 mm(SRM) 0+z = (1+ s )SRS-0.5 0+z= (1+0.5%)30-0.50.240+0.24/4 =29.900+0.06mm(Hm) 0+z = (1+ s )HS-0.5 0+z = (1+0.5%)2-0.50.120+0.12/4 =1.940+0.03mm7.3、成型零件的强度、刚度计算注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较核是必不可少的。一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。因在设计时采用的是整体式圆形型腔。因此，计算参考公式如下:侧壁：按强度计算：按刚度计算： 底部：按强度计算: 按刚度计算：凸模、型芯计算公式：按刚度计算：由公式分别计算出相应的值为：按强度计算得：tc=4.93mm th=4.38mm r=8.52mm按刚度计算得：tc=0.93mm th=1.91mm r=3.97mm参数符号的意义和单位： Pm 模腔压力（MPa）取值范围5070；E 材料的弹性模量（MPa）查得2.06105； 材料的许用应力（MPa）查得176.5； u 材料的泊松比 查表得0.025； 成型零部件的许用变形量（mm）查得0.05；采用材料为3Gr2W8V，硬度55HRC。8 导柱导向机构的设计导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。导柱导向机构的作用： 8.1、定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。8.2、导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。8.3、承受一定的侧向压力。1、导柱导套的选择：导柱结约形式及尺寸如下图：其材料采用45钢经调质，表面淬火，低温回火，硬度为55HRC。导柱固定部分表面粗糙度Ra为08m，导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。具体尺寸如上图所示。布局形式如右图示： 为便于导套与导柱配合后工作时的的排气，在定模固定板的开设通气孔。9 推出机构的设计9.1、推出机构的组成推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。9.2、设计原则：a、推出机构应尽量设在动模一侧；b、保证塑件不c、因推出而d、变形损坏；e、机构简单动作可靠；f、合模时的正确复g、位。9.3、脱模力的计算：根据力平衡原理，列出平衡方程式：Fx=0Ft+Fbsin=FcosFb 塑件对型芯的包紧力；F 脱模时型芯所受的摩擦力；Ft 脱模力； 型芯的脱模斜度。又： F=Fb于是 Ft=Fb(cos-sin)而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即：Fb=Ap由此可得：Ft=Ap(cos-sin)式中： 为塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A为塑件包容型芯的总面积； p为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取2.43.9107Pa;模内冷却的塑件p约取0.81.2107Pa。所以:经计算，A=379.94mm2 ,取0.25,p取1107Pa,取=45，。 Ft=379.9410-61107(0.25cos45-sin45)=900.04N.因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。10 温控系统设计10.1、注射模冷却系统设计：10.11冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。10.12.冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm.10.13浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。10.14冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。10.15冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。10.16.冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。11 注射机的校核11.1、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模分型面的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需锁模力也就越大，若超过注射机的允许最大成型面积，则在成型过程中会出现涨模溢料现象。因此有：塑件总的投影面积nA与浇注系统的投影面积之和要小于最大成型面积 A。 nA+AA4x5.5*5.5*3.14+4x0.6x6=394.34mm29000mm2 满足要求应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力：（nA+A）PF T=394.34*55 =21688.7N=21.68KN250KN 满足要求模具厚度校核模具厚度H必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小模厚，即动，定模板之间的最小开距；Hmax注射机允许的最大模厚。H=210mm,H=200mm,M=300mm。符合条件。11.2、开模行程校核由于注射模最大开模行程S与模厚无关，因此有：SH1+H2+a+(510)mm式中 H1推出距离（脱模距离）（mm）；H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）；a取出浇注系统凝料必须的长度（mm）。H1=40mm, H2=40mm,a=24mm所以s=114mm,远小于注射机的最大开模行程300mm,合适。综上所述，所选择的注射机满足注射要求。12 设计小结通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。通过制品的零件图就可以了解制品的设计要求。对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。模具的结构设计要