开水瓶盖塑料模具设计说明书.doc

洛阳理工学院课程设计 洛 阳 理 工 学 院课 程 设 计 说 明 书 课程名称 塑料模具设计 设计课题 PP开水瓶盖注塑模设计 专 业 高分子材料与工程 班 级 B090107 姓 名 2011年12月21号课程设计任务书 材料科学与工程 系 高分子材料与工程 专业学生姓名 班级 B090107 学号 B090107 课程名称： 塑料模具设计 设计题目： PP开水瓶盖注塑模设计 课程设计内容与要求：1.说明书：（页数： 22页）（1）概括说明注射模具设计的思路、方法、实用和设计亮点；（2）根据制品质量要求选模具材料，标准模架； （3）对设计进行总体的分析与讨论。2.模具图：绘制制件图、装配图和各零件图。要求图框、图线、画法符合制图标准，标注完全、正确，标题栏填写完整，模具结构合理，与选用的设备匹配。设计（论文）开始日期 年 月 日 指导教师 彭琦 设计（论文）完成日期 年 月 日 年 月 日课程设计评语 材料科学与工程 系 高分子材料与工程 专业学生姓名 班级 B090107 学号 B09010728 课程名称： 塑料模具设计 设计题目： PP开水瓶盖注塑模设计 课程设计篇幅：图 纸 张说明书 页指导教师评语：年 月 日 指导教师: 洛阳理工学院开水瓶盖注射模具设计摘 要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本次课程设计的内容为开水瓶盖塑料模具设计，该模具为注射成型模具。本设计采用cad软件，绘制了模具的装配图，包括主试图，剖视图以及其他辅助视图。清晰地展示出模具的组成，包括主流道，分流道，型芯，型腔，推出机构，浇口等系统。采用点式浇口，一模两腔，三版式双分型面进行脱模。同时也采用pro/e软件绘制制品的立体实型，形象逼真，一目了然。模具设计上参考了有关标准，并参阅模具设计手册等工具书，其尺寸和功能符合标准，设计效果也符合实际要求。 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理，为以后的工作学习积累经验。 关键词：装配图 组成 结构目 录前 言.1第1章 拟定模具的结构形式.21.1 塑件的成型工艺性分析21.2 分型面的选择21.3 型腔的数量和排列方式.21.4 模具结构形式的确定.21.5 注射机型号的确定.3 1.5.1 注射量的计算.3 1.5.2 脱模力的计算.3 1.5.3 注射机的选择.3 1.5.4 注射机有关参数的校核.3第2章 浇注系统的设计52.1 主流道的设计.5 2.1.1 主流道尺寸的设计.5 2.1.2 主流道凝料的体积.5 2.1.3 主流道剪切速率的校核.62.2 分流道的设计.6 2.2.1 分流道的作用.6 2.2.2 分流道的长度.6 2.2.3 分流道剪切速率的校核.7 2.2.4 分流道的表面粗糙度.72.3 浇口的设计.7 2.3.1 浇口尺寸的确定.7 2.3.2 浇口剪切速率的校核.7第3章 成型零件的设计.83.1 成型零件的结构设计8 3.1.1 型腔.8 3.1.2 型芯.83.2 成型零件钢材的选用83.3 成型零件的工作尺寸的计算83.4 成型零件的强度及支撑板厚度的计算10 3.4.1 型腔侧壁的厚度.10 3.4.2 型腔支承板的厚度.10第4章 模架的确定.114.1 各模版尺寸的确定.114.2 注射机安装尺寸的校核.11第5章 排气槽的设计12第6章 脱模推出机构的设计14第7章 设计小结15参考文献.16 16 前 言 随着中国当前的经济形式的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中的重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和发展水平十分迅速，高效率，自动化，大型长寿命，精密模具在模具产量中所占比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料现加在注塑机的加热料筒中，塑料受热融化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2um，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达50100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距但在国家产业政策和与之陪套的一系列国家经济政策的支持和引导下我国模具工业发展迅速。相信经过我们一代一代人的不懈努力，总有一天会站在世界的巅峰。第1章 拟定模具的结构形式1.1 塑件的成型工艺性分析该塑件属于薄壁塑件，生产批量不大，材料选用聚丙烯（PP），成型工艺性好，可以采用注射成型。1.2 分型面的选择根椐塑件的结构形式（如下图所示），分型面选在塑件的底平面。图 1-1 塑件1.3 确定型腔的数量和排列方式1） 型腔数量的确定该塑件的精度要求不高，属于中小批量生产，而且该塑件的体积比较大，再考虑到模具的制造成本，可以初定为一模两腔的模具形式。2） 型腔排列形式的确定由于是一模两腔的形式，因此本设计采用并排的形式。1.4 模具结构形式的确定根据以上的分析可知，本设计采用一模两腔的形式，并列排列的形式，由于该塑件的壁比较的薄，因此采用推件板推出的形式，流道采用平衡式，浇口采用点浇口的形式，动模部分需要一块垫块和一块型芯固定板，因此可以初步的确定模具的结构形式为型带推件板的双分型面模具。1.5 注射机型号的选定1.5.1 注射量的计算由该塑件图可知，该塑件的体积1245310.2。因此该塑件的质量为m141.2(g)。由于流道凝料的质量m2未知，根据经验，可以按照该塑件的质量60%来进行计算，因此注射量为m=m1+m2=1.6nm=132g。1.5.2 塑件和流道在分型面上的投影面积及所需的脱模力流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积2，在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析可得，2是每个塑件在分型面上的投影面积1的0.2-0.5倍，因此可以用0.35倍的1来进行估算，所以nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=21195m.脱模力型=635.850KN其中，型30Pa1.5.3 注射机的选择根据每一生产周期的注射量和所需要的锁模力的计算值，可选用SZ-300/160卧式注射机，该注射机的有关参数见下表表1-1注射机的参数结构类型卧拉杆内向距450450理论注射容量300开模行程380螺杆的直径45最大模具厚度450注射压力150最小模具厚度380注射速率145模具定位孔直径160塑化能力82喷嘴球半径20螺杆的转速0-80喷嘴口直径4锁模力16001.5.4 注射机有关参数的校核1) 由注射机的料筒的塑化能力来核模具的型腔的数量n。n(kMt/3600-m2)/m1=(0.8823600303600-0.6241.2)/41.2=46.42,型腔数量校核合格。式中k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; M注射机额定塑化量(82)；T成型周期，取30S。2）注射压力的校核 塑料注射成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机的类型、喷嘴的形式、塑件的形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。对于粘度大的塑料以及形状细薄、流程长的塑料，注射压力应取大一些。柱塞式注射机的压力损失比螺杆式的损失要大一些，所以注射压力也应取大些。注射压力的校核是校核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力，由于本设计是是采用聚已烯为材料，螺杆式注射机，并且塑件的结构比较的简单，压力损失较小，因此成型时所需的注射压力取为1.3100Pa=130Pa，而该注射机的额定注射压力为150Pa，注射压力较核合格。3) 锁模力的较核 该设计所需要的锁模力为F=KAP型=1.2635.81600,所以锁模力较核合格。其它安装尺寸的较核要待模架选定之后才能进行。第2章 浇注系统的设计2.1 主流道的设计2.1.1 主流道尺寸的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必顺使熔体的温度降和压力损失最小。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直分型面，主流道通常设计在模具的浇口套中，但在本设计中，为了便于加工和安装，就把主流道和浇口套设计成整体式，如下图所示，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥度为2-6，在本设计中取3，小端的直径比注射机喷嘴的直径大0.5-1 mm,因此小端的直径取为5mm,小端的前面是球面，其深度为3-5mm,在本设计中深度取为4mm,注射机喷嘴的球面在此与浇口套接触并且贴合，因此要求浇口套上主流道前端面为球面，并且半径比喷嘴的半径要大1-2mm。取为22mm,材料采用T10A，淬火后的表面硬度达到53HRC以上。 图2-1 主流道2.1.2 主流道凝料的体积 =1326.65=1.332.1.3 主流道剪切速率的校核由经验公式可得 3.32在5-5之间，剪切速率合格。式中 =1.33+1.13+245.3=93.062.2 分流道的设计2.2.1 分流道的作用分流道的作用是改变熔体的流向，使其以平稳的流态均衡地分配到每个型腔，设计时应尽量减少流动过程中的热量和压力损失，并且分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。因此采用平衡式分流道，为了便于模具的加工和安装，分流道的形状采用U型截面分流道，由于聚已烯的流动性比较好，因些U型截面分流道的宽度取为6，半径R=0.5b=0.56=3,浓度h=1.25R=1.253=3.75,斜角取6。2.2.2 分流道的长度：为了减少热量和压力损失，分流道的长度尽可能短且少弯折，因此在本设计中一级分流道的长度取L1=1.5D=1.5100=150。二级分流道L2=10。如下图所示：图2-2 分流道2.2.3 分流道剪切速率的校核也可采用经验公式0.0892,也在区间0.05,0.005之间，剪切率校核合格。2.2.4 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度并不要求很高，一般而言取0.8-1.6即可，在本设计中，取1.6。2.3 浇口的设计根据塑件的外部结构，要求表面质量比较高，应看不到明显的浇口痕迹，为了便模具的结构简化，又要满足塑件外部表面质量的要求，因此本设计选用点浇口的形式。2.3.1 点浇口尺寸的确定点浇口的直径可由经验公式算得： =1.2mm,式中 为塑件在浇口位置的厚度， A为型腔的表面积；2.3.2 浇口剪切速率的校核由经验公式0.0682在区间0.005,0.05之间，剪切速率校核合格，式中 为单个塑件的体积； R为浇口的直径；第3章 成型零件的设计模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。在本设计中成型零件指的是成型瓶盖外表面的凹模，成型内表面的凸模。3.1 成型零件的结构设计3.1.1 型腔由于塑件的结构比较简单，因此凹模型腔的结构也比较的简单，为了便于安装，因此此凹模采用整体式模具。3.1.2 型芯该型芯是一个带有台阶的轴类零件，并且在顶部倒有圆角，如下图如示：图3-1 型芯3.2 成型零件钢材的选用由于瓶盖是中小批量的生产，成型零件所选的钢的材耐磨性和抗疲劳强度性能应该要求比较良好，机械加工性能应该比较良好，因此构成型腔的凹模选用模具钢SM1。定模板构成瓶盖顶部的花纹、文字部分，成型时有料流的冲刷，但没有脱模时的塑件的磨擦，因此采用45钢调质处理。凸模要求有比较高的耐磨性，因此要求凸模要有比较高的硬度，所以凸模采用T10A钢材，并且淬火后的硬度要求达到58HRC-62HRC。3.3 成型零件的工作尺寸的计算塑件的公差按国标IT6级查取如下图所示： 图3-2 塑件的公差1）型腔的径向尺寸 式中 s塑件的平均收缩率取0.025; 塑件的外径尺寸； X修正系数（取0.5）； 塑件的公差值（1.48） 模具的制造公差 (取)；2）型芯的径向尺寸 式中 塑件内径的基本尺寸；3） 型腔的深度 式中 塑件的高度； 塑件的高度尺寸公差（1.28）；4） 型芯的高度 塑件内表面的深度；3.4 成型零件的强度及支承板厚度的计算3.4.1 型腔侧壁的厚度 式中 p型腔的压力； h塑件的高度 E材料的弹性模量； 根据注射塑料品种，模具刚度计算许用变形量； =25i=250.82=20.5=0.02mm ; 型腔的半径；3.4.2支承板的厚度支承板的厚度和所选模架两块垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，以及塑件的高度，还有型芯的高度，模架应该选在355355范围内，两垫块之间的跨度大约为200mm根据型腔的布置及型芯对支承板的压力，就可计算出支承板的厚度，即 式中 两垫块之间的距离； 支承板的长度（取355）； 2个型芯投影到支承板的面积；取标准厚度为T=50。第4章 模架的确定根据型腔的布置、型腔的侧壁的厚度，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置就站的位置和采用推件板推出等问题，可以初步的确定模架序号为10号（355355），模架结构为A4形式，即动模定模均为两板式模具。4.1 各模板尺寸的确定1）A板的尺寸A板是定模型腔板，塑件的高度为73，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板的厚度取为80。2） B板的尺寸B板是凸模（型芯）固定板， B板取标准厚度为80。3） C垫块的尺寸由公式：垫块=推出行程+推板的厚度+推杆固定板的厚度+（5-10）=120，取标准厚度125；上述尺寸确定之后，就可以确定模架序号为10号模架，板面为355355，模架结构形式为A4形的标准模架。从选定的模架可知，模架外形尺寸：350400300;4.2 注射机安装尺寸的校核模具的平面尺寸355355450450（拉杆间距），合格；模具的高度：250355450，合格；模具开模所需的开模行程：L=型芯高度+塑件的高度+（510）=155.4380（注塑的开模行程）;校核合格；所以此模具所选的模架完全符合使用要求。第 5章 排气槽的设计当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体，蒸汽等不能顺利的排出，将在制品上形成气孔，银丝，灰雾，接缝，表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊病，同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤制件，使之产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量（特别在高速注射时）。因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。通常有以下几个方法。1. 利用分型面或配合间隙排气对于一般的小型塑件，当不采用特殊的高速注射时，可利用分型面排气，或利用推杆与孔，推管与孔，脱模板与型芯，活动型芯与孔的配合间隙排气。为了增加分型面的排气效果可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕随着排气方向。 2. 开设专用排气槽对大型塑件或高速注塑模，应开专用的排气槽最常见的是在型腔周边的分形面上开排气槽，槽深在0.01-0.03mm之间变化，宽约5-10mm,随塑料品种而定。低粘度取小值，对大多数的结晶性塑料如PA，PE,PP,PET,槽深0.02-0.03mm，对于非结晶性的PS，ABS，PC，PMMA等槽深取0.03-0.08mm,而其宽度和数量取决于型腔的容积。3. 用多空烧结金属块排气如果制品形状特殊，型腔最后充满的部位远离分型面和推杆而无法排气时，可在型腔表面气体聚集处镶嵌圆形的烧结金属块排气。以金属粉末为原料经压膜烧结的烧结金属具有一定的透气性，应注意烧结金属的强度差，不宜过薄，其下方的通气孔直径不宜太大，以免受力变形。4. 负压及真空排气通过冷却水的排气是在负压冷却技术基础上发展起来的新技术。模具内冷却水通过特殊的容积泵抽吸流动，因此整个冷却水道在负压下操作，型腔内的气体通过排气间隙从冷却水道中随水带出，其中最好的办法是通过推杆间隙排气，推杆穿过冷却水道而与型腔相同。高速成型时还可用真空泵在注塑前抽出型腔中空气，使形成真空，这就避免了排气不及时所引发的各种缺陷。瓶盖的成型体积比较小，而且浇口开设在瓶盖的顶部，塑料熔体先充满型腔的顶部，然后充满型腔周边的下部，这样的话，型腔的顶部不会造成憋气的现象，气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向的间隙向外排出，第 6 章 脱模推出机构的设计注塑模必须设有准确可靠的脱模机构，以便在每一循环中将塑件从型腔内或型芯上自动地脱出膜外，脱出塑件的机构称为脱模机构或推出机构。按机构的结构特点分类，脱模机构可分为简单脱模机构，双脱模机构，顺序脱模机构，二级脱模机构，浇注系统脱模机构以及带螺纹塑件的脱模机构等。本设计采用三板式推出机构。在推出的机构中，为了减少推件板与型芯之间的磨擦，常采用如图所示的结构，推件板与型芯之间的间隙常为0.20.25之间，在本设计中，采用0.2的间隙，并且采用锥面配合，锥角为10，用以防止推件板因偏心而导致板溢料。第7章 设计小结塑料工业是当今世界上发展最快的工业门类之一，对于我国面言，它在整个国民经济的各个部门发挥了越来越大的作用，我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计 ，我更深刻的理解了塑料模具的基础知识，通过实践操作所掌握的是无法通过上课可以学到的。同时又让我温习了ATUOCAD以及Pro/E的制图知识，熟练了cad、Pro/E的操作技巧，加强了我与同学间的学习交流，这些都是非常可贵的。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，达到了能明确和掌握塑料模具设计的整体过程的能力目标和知识目标。进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行