护发素盖塑料模设计.doc

设计课题：护发素瓶盖零件名称：护发素瓶盖技术要求：（1）塑件不允许有裂纹、变形等缺陷；（2）脱模斜度301；（3）未注圆角R2R3；（4）未注尺寸公差按所用塑料的低精度查取。相关参数：材料 HDPE；尺寸 A=80，B=75，C=2.5，D=13。产品图样：一、 塑件的工艺性分析1、 塑件的原材料分析 线型高密度聚乙烯本色是一种不透明白色腊状材料，比重比水轻，柔软而且有韧性，但比LDPE略硬，也略能伸长，无毒，无味燃烧特征易燃，离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔溶，有液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石腊燃烧时发出的气味LDPEHDPELLDPE三种材料的差别：LDPE与HDPE的差别主要是在密度上的差别，从而引起机械性能上的差别，一个刚硬，一个柔韧；LLDPE与它们的差别，主要是在分子结构上，LLDPE有较多的支链，因此，这种材料是即柔韧又刚硬。优点耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良，低温时，仍能保持一定的韧性。表面硬度，拉伸强度，刚性等机械强度都高于LDPE，但低于HDPE；LLDPE的抗穿刺性是最好的，耐撕裂，特别适宜生产薄膜，生产出的薄膜比LDPE薄，但强度高。缺点机械性能差，透气差，易变形，易老化，易发脆，脆性低于PP，易应力开裂，表面硬度低，易刮伤。难印刷，印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。用途用于挤出包装薄膜，胶带，电缆；生产出的薄膜，也叫拟纸薄膜用于注塑低档日用品及外壳用于挤出吹塑容器，中空制品，瓶子注塑性能一般的LLDPE熔点为170，分解温度为300；注塑温度的可调区间较大。注塑时，一般使用温度为200-260；它的表观粘度大，流动性差，单独的LLDPE难以注塑，因此，要加大注塑机的功率或加其它低分子量的塑料增加它的流动性；因是烯烃类塑料，它不吸水，生产时，不需哄干，但为了产品质量，可用60温度烘干1hr，以排出浮水；线型低密度聚乙烯的熔体粘度大，流长比小，流动性低于LDPE和HDPE，薄壁制品可能缺胶，因此，浇口和流道相对较大；制品易带静电，表面易吸尘埃。收缩率为16；溢边值为0.05mm2.塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，根据模塑材料的收缩特性值选用公差等级,HDPE的收缩率为1.5%-3.6%,且未注公关差,所以可按MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：塑件外形尺寸:A=802、 塑件表面质量分析该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，不允许有裂纹、变形等缺陷，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。3、 塑件的结构工艺性分析 该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。塑件有内螺纹，但螺纹较浅，因为所用材料为聚乙烯，材料弹性模量比较小，材质硬度不高，所以可以采用强制方法将制件脱出。结论：综上所述，该塑件可采用注射成型加工。 二、 确定成型设备选择与模塑工艺规程编制1、 计算塑件的体积和重量 1.计算塑件的重量：根据有关手册查得=0.95cm2.塑件的重量为：W=V=17.9g。 （可直接在PRO/E上算出）3.根据塑件形状及尺寸采用一模四腔的模具结构。 2、 确定模具结构的形式从上面的分析中可知,本模具拟采用一模四腔,推板推出,流道采用潜伏式,定模不需要设置分型面,动模部分需要设置一块型芯固定板和支撑板,还要设置一块推板,因此基本上可确定模具结构形式为板型带推件板的注射模。3、 注射机型号的选定（1） 注射量的计算通过PTO/E的建模的分析，塑件的质量为=17.9,塑件的体积,流道凝料的质量还是个未知数,可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模四腔，所以注射量为 g塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍0.5倍，因此可用0.4来进行估算,所以 式中: 注射机的额定锁模力应大于将模具分型面胀开力 选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值,可选用XSZY250卧式注射机（上海第一塑料机械厂），见下表 注射机主要技术参数理论注射容量/cm250移模行程/mm350螺杆直径/mm50最大模具厚度/mm350注射压力/MPa1300最小模具厚度/mm250注射速率/（g/s）62.3锁模型式双肘式塑化能力/（g/s）5.6模具定位孔直径/mm120螺杆转速（r/min）102150喷嘴球直径/mm18锁模力/kN1800喷嘴口直径/mm3.5拉杆内间距/（mm）360260生产厂家上海第一塑料机械厂（2） 注射机有关参数的校核由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n：由此可知型腔数校核合格。式中注射机额定注射量g；浇注系统凝料的质量g； 单个塑件质量g。注射压力的校核： ,注射压力校核合格。式中锁模力的校核： 而F=1800KN，锁模力校核合格。其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可以进行。三、 浇注系统的设计1 主流道的设计（1）主流道设计成圆锥形,其锥角HDPE的流动性较好,故锥角取，内壁表面粗糙度为。根据所选注射机，则主流道小端的尺寸为 主流道对接处球面半径为 （2）主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取50mm，衬套如下图所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC57HRC。L=47mm, h=4mm,H=8mm,r=1.D= mm。 （3）主流道凝料的体积 （4）主流道的剪切速率校核由经验公式 式中 2 分流道的设计（1）分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体能尽快地经分流道均衡地分配到稳中有降个型腔，因此，采用平衡式分流道。圆形分流道的效率为0.250D,本设计分型面为平面,帮可采用圆形截面流道.查塑料成型加工与模具表6-1常用塑料的分流道直径，得聚乙烯的分流道直径为1.6-9.5mm。采用经验公式： mm 这里取8mm.（2）分流道长度为47mm, （4）分流道凝料的体积分流道总长度 L=474=188mm分流道截面积 分流道凝料体积 （5）分流道剪切速率的校核采用经验公式 剪切速率校核合格。（6）分流道表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。（1）浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口：浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。浇口之压力损失大，必须高之射出压力。浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。（2）浇口位置的选用模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，如图（6）所示。通常要考虑以下几项原则：尽量缩短流动距离。浇口应开设在塑件壁厚最大处。必须尽量减少熔接痕。应有利于型腔中气体排出。考虑分子定向影响。避免产生喷射和蠕动。浇口处避免弯曲和受冲击载荷。注意对外观质量的影响。（3）浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。（4） 浇口尺寸的确定由经验公式得 取1 mm.式中A为塑件的表面积由PRO/E分析得4834.16mm,n为塑料材料的系数取0.6,C塑件壁厚的函数值取0.242。 浇口剪切速率的校核 剪切速率校核合格。4 冷料穴的设计如图所示，采用半球形，并采用球形头拉料杆，该拉料杆固定在动模固定板上，开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出。四、 成型零件的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 1.成型零件的结构设计（1）凹模结构设计凹模是成型产品外形的主要部件。 其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。 镶拼的组合方式的优点： 对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。所以采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的凹模报废。组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。（2）型芯结构设计整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。2.成型零件工作尺寸计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定：塑件的公差塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取 。模具制造公差实践证明，模具制造公差可取塑件公差的 ，即z= ，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z”,型芯尺寸不断减小则取“-z”，中心距尺寸取“ ”。现取 。模具的磨损量实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的 ，对于大型塑件则取 以下。另外对于型腔底面（或型芯端面），因为脱模方向垂直，故磨损量c=0。塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。=%=2%模具在分型面上的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是0.020.1mm。（1）外型尺寸（mm）根据公式 ： LM=D1M=根据公式 ： HM=H1M=（2）内腔尺寸（mm）螺纹型芯M65粗牙螺纹由关手册查得螺纹中径公差mm;螺纹型芯制造公差大径 dm大=(1+Scp)Ds大+D中 -d大 =中径 dm中=(1+Scp)Ds中+D中 -d中 = 小径 dm小=(1+Scp)Ds小+D中 -d小 =根据公式 ： M=1M=（3） 成型型腔壁厚的计算注射成型时，型腔直接承受高压熔体的作用，故型腔侧壁与底板应具有足够的强度和刚度。对于大尺寸型腔主要是刚度问题，应按刚度条件计算；而对于小尺寸型腔主要是强度问题，首先要防止模具的塑性变形和断裂破坏，因此用强度条件计算。在分界尺寸不明的情况下，应分别按刚度条件和强度条件计算，取其中较大者。型腔底板厚度计算，圆形型腔壁厚:按刚度条件: 亦可以按经验值查取根据上表可支承板厚度可取32mm.型腔侧壁厚度的计算，圆形整体式型腔厚度按强度条件计算： 亦可以按经验值查表取得： 根据上表可取型腔壁厚取35mm。3排气结构的设计排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具分型面及开设排气槽排气。五、 导向及脱模机构的设计1合模导向机构的设计导柱导向机构设计要点：小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角，导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩短滑配面（1）导柱的结构带头导柱如图所示：根据表8-1导柱直径d与模板外形尺寸关系可查得导柱直径d 取20mm。（2）导套的结构带头导套如图所示：导柱选用模架本身的规格，但其长度与开模行程有关，必须另行设计选择.经计算得查表取标准得到导柱的长度取为90mm，导套的长度取为40mm其相关的配合见装配图所示，与之相应的导套选用模架自带规格。2脱模机构的设计由于该塑件有螺纹，但由于塑件螺纹较浅，且聚丙烯的弹性较好，所以本设计可采用强制脱螺纹。本设计中是一模四腔，考虑用推件板，推出塑件。推件板设计的要点（1）推件板与型芯应呈310的推面配合，以减少远动摩擦，并起辅助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板与型芯侧壁之间应有0.200.25mm的间隙，以防止两者间的擦伤而或卡死，推件板与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为准，塑料的最大溢料间隙可查表，推件板与型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.80.4m。（2）推件板可用经调质处理的45钢制造，对要求比较高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到5355HRC，有时也可以在推件板上镶淬火衬套以延长寿命。（3）当用推件板脱出元通孔的大型深腔壳体类塑件时，应在型芯上增设一个进气装置，以避免塑件脱模时在型芯与塑件间形成真空。（4）推件板复位后，在推板与动模座板间应留有为保护模具的23mm空隙。脱模力大小塑件的壁厚与直径之比，它属于薄壁制件，因此制件所需脱模力为：推出板厚度对于筒形或圆形塑料制件，当需要推件板脱模时，根据刚度计算，推件板的厚度t(mm)公式为：式中 -系数，随而异，查表可得它为0.2930； R-推杆作用在推件板上所形成的几何半径，经计算为130mm； r-推件板环形型芯的半径 ，32.5mm; E-推件板材料的弹性模量，对于一般中碳钢：； -推件板中心所允许的最大变形量，一般可取制件在被推出方向的尺寸公差的，mm; F-脱模力，N。 A-盲孔塑件型芯在垂直于脱模方向的投影面积，mm根据强度计算，则推件板厚度t(mm)公式为：式中 -系数，随值而异，查资料为15.14； -推件板材料的许用应力，Mpa; F-脱模力，N。按刚度和强度计算，取推出板的厚度为10mm，完全可以满足要求；推杆直径根据压杆稳定公式，可得推杆直径d(mm)的公式：取4mm；推杆直径，按强度校核，式中 d-推杆的最小直径，mm; K-安全系数，可取K=1.5； L-推杆长度，为125mm; n-推杆数目；n=4 F-脱模力，N E-推杆材料的弹性模量，210000MPa； -推杆所受的应力，MPa； -推杆材料的许用应力，MPa六、注射模温度调节系统的设计在注射成型中，模具的温度直接影响到塑件的品质和生产效率。所以模具上需要添加温度调节系统，以达到理想的温度要求。温度调节系统包括加热装置和冷却装置。各种塑料由于性能和成型工艺的不同，对模具温度的要求也不同。聚丙烯的成型温度是160260度，模具温度在4060度之间。这类塑料在成型后，必须对模具有效的冷却，使熔融塑料的热量必须很快的传给模具，以便使塑料冷却后可迅速脱模。冷却水路到型腔表面各处的距离最好相等。也就是说，水路的排列与型腔的形状尽量相吻合，如果产品形状允许，冷却水路与型腔的距离，尽量不要小于10mm。冷却水的体积流量单位质量的塑件在凝固所放出的热量，查表得 冷却水管直径为了使水处于湍流状态，查表得在d=8mm.冷却水在管道内的流速由式大于最低流速1.66m/s，达到湍流状态，所以管道直径选用合理。冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查表得f=7.22(水温为30时)，因此冷却管道的总传热面积：模具上应开设的冷却水孔数：从计算结果看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，但一条冷却水道对模具来说是不可取的，它可以通过自然冷却散热（对流散热，辐射散热，注射机的热传递），模板的热传导等。但是瓶盖不允许有任何成型缺陷，要求高，因此开设两条水道。七、 模架的确定和标准件选择由前面的型腔大布置以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合模架标准架，选用结构 形式为A4型，模架尺寸为315355的标准模架，可符合要求。A板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度为12mm ,在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应该有一定的距离，因此A板厚度取35mm;B板尺寸B板式型芯固定板，可取B板厚度为26mm;C板尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）=30+20+15+（510）=34+10+15+（510）=6469;根据计算,垫块厚度C取82mm;从上面选中的模架可知，模架外形尺寸：长、宽、高分别为315mm、355mm、249mm;与型腔零件有关参数的校核腔底板厚度的校核，校核合格模具闭合高度的校核模具高度249mm,100249300合格；的安装要求。模具的外形的校核：模具平面尺寸（拉杆间距），合格；开模行程的校核：模具开模所需行程=12（型芯高度）+12（塑件高度）+（510）=2934270（注射机开模行程），合格；其他各参数在前面校核合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。九、参考资料1实用模具技术手册中国轻工业出版社，陈孝康等编著，2001年。2模具结构设计机械工业出版社，许发樾主编，2004年。3塑料成型加工与模具化学工业出版社，黄虹编，2008年。4塑料模设计手册.手册编写组编. 机械工业出版社. 1985年。 5. 实用塑料注射模设计与制造. 陈万林等编. 机械工业出版社. 2000年。 6. 塑料注射成型模具结构图册. 上海市第二轻工协会。 7. 典型注射模具结构图册. 中南工业大学出版社。 8. 机械制造工艺师手册. 机械工业出版社。 09/20 11:46 102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计09/08 20:02 3kN微型装载机设计09/20 15:09 45T旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/30 15:32 5吨卷扬机设计10/30 17:12 C620轴拨杆的工艺规程及钻2-16孔的钻床夹具设计09/21 13:39 CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计83100308/30 15:37 CPU风扇后盖的注塑模具设计09/20 16:19 GDC956160工业对辊成型机设计08/30 15:45 LS型螺旋输送机的设计10/07 23:43 LS型螺旋输送机设计09/20 16:23 P-90B型耙斗式装载机设计09/08 20:17 PE10自行车无级变速器设计10/07 09:23 话机机座下壳模具的设计与制造09/08 20:20 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