PP塑料盒模具设计说明书.doc

广东白云学院塑料成型工艺及模具设计 PP塑料盒模具设计说明书学生姓名 学生学号 所在系别 机电工程系 所学课程 塑料成型工艺及模具设计任课教师 二O一O年六月二十一日目录一 、塑件成型工艺分析3二、塑件分型面位置的分析4三、塑件型腔数量及排列方式的确定4四、注射机的选择及有关参数的校核4五、零件成型尺寸的计算7六、浇注系统的形式的选择及工艺参数的校核9七、成型零件强度及支承板厚度计算11八、模架的选择13九、导向机构的设计14十、脱模推出机构的设计14十一、排气系统设计17十二、温度调节系统的设计17十三、模具开合模动作过程20任务书一任务与要求（1）给定塑件零件图一张，按模具设计要求将塑件有关公差进行变换（2）完成模具装配图一张用手工绘制成A0A1图幅，按制图标准。（3）完成模具成型零件（凸模，凹模）图2张3张。（4）编写设计说明书（5）个人答辩后利用业余时间CAD绘图装配图二设计时间及进程安排时间内容时间内容设计前准备绘制塑件三维图设计周脱模力计算推出元件尺寸确定绘制塑件平面图各模板厚度及其他零件尺寸注射机选择及计算确定绘制手工装配图及制定技术要求结构方案的分析及确定装配图修改型腔工作尺寸及计算非标准零件图的绘制，制定技术要求，零件图修改说明书答辩及纠错课余时间CAD绘图班上交流三设计题目一 、塑件成型工艺分析1.塑料性能分析本塑件材料为聚丙烯，代号为PP。聚丙烯是塑料中最青的，机械强度比PE高。耐水耐热，电性能和弯折性号。一般用于电器绝缘制品，包装容器，打包带，编织袋等。2.成型工艺分析PP的工艺参数如下：收缩率1.03.0%熔点164170热变形温度105116模具温度4060喷嘴温度190220中段温度220240后段温度180210注射压力4080MPa（注：以上数据来自塑料模具设计学习指导第41页，下面简称文献）3.塑件结构分析塑件结构如图1所示，塑件壁厚大致均匀，除底部厚度为4mm外，其余壁厚都在2mm左右。表面粗糙度没有特别要求，无需进行特别处理便可达到的要求。在尺寸精度方面，塑料盒盒壁的中心距精度较高，所以对模具型芯精度要求较高，另外考虑型芯的工艺性凸模采用镶嵌式。（注：以上分析纯属个人意见，如有类同纯属巧合）图1二、塑件分型面位置的分析分析塑件的最大截面在尺寸L处，如图1所示。所以分型面设置在尺寸L处复合模具的开模要求，避免了在塑件表面留下分型线的痕迹，另外塑件对型芯产生的包紧力足以保证塑件留在动模一侧，使得产品的推出并无太大阻碍。考虑塑件收缩率的问题，可设置脱模斜度和表面粗糙度解决。（注：以上分析参考塑料成型工艺及模具设计，下面简称文献，第81页）三、塑件型腔数量及排列方式的确定根据设计要求，模具结构为单型腔模具，型腔设置在模具中心，所以不存在排列问题。四、注射机的选择及有关参数的校核1.注射量的计算塑料盒外壳：塑料盒格子：侧凸缘：底面：底面凸缘：所以塑件体积：另外，流道凝料可按塑料体积的0.6陪来估算（注：该结论摘自塑料模具设计指导）2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需胀型力的计算由于该塑件为单型腔模具，根据塑件形状得知塑件在分型面上的投影面积A包含流道冷凝料的投影面积，所以胀型力：3.初选注射机根据每一生产周期的注射量和胀型力的值，选用型号为HTF86X-C的注射成型机。其具体参数如下：标称注射量/165注射压力/MPa149注射方式螺杆式合模力/N模板最大行程/mm310模板最大厚度/mm360模板最小厚度/mm150推出形式中心推出喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm4定位圈尺寸/mm1004.注射机的校核(1)注射量的校核为保证成型过程顺利进行，模具需要实际注射量应该小于或等于某注射机标称注射量的80%即：式中n为型腔个数；为单个塑件容积；为浇注系统的容积。代入数据得：(2)注射压力的校核为保证成型过程顺利进行，注射机的标称注射压力应小于塑件成型所需的注射压力查文献附录2得PP料的注射压力(3)锁模力校核注射机的标称合模力必需大于塑件的胀型力即：。根据前面的数据(4)开模行程的校核确定该塑件采用单分型面模具。要求注射机的最大行程大于模具实际开模所行程。模具开模所需的行程综上所述，注射机满足本塑件的使用要求。五、零件成型尺寸的计算塑件尺寸一般公差精度为MT3；未注公差为MT5。（GB/T14486-1993）单位：mm一般公差:MT3未注公差:MT5A类尺寸CFHLDEIPQH尺寸67172270541422.522公差0.460.20.240.430.120.120.160.10.10.44B类尺寸AB尺寸3540公差0.520.38尺寸1：尺寸2：尺寸3：尺寸4：尺寸5：尺寸6：尺寸7：尺寸8：尺寸9：尺寸10：尺寸11：尺寸12：其中塑料收缩率，前面已查得收缩率，计算中取2%。型腔制造公差,为该塑件的尺寸公差（按GB/T144861993查取），计算中取。计算公式参考文献计算精确到小数点后两位。六、浇注系统的形式的选择及工艺参数的校核1.主流道的设计本塑件的型腔壁薄，结构复杂含有多腔结构，对塑料熔体形成较大阻力，适合使用直接浇口。使用直接浇口可以增大浇口横截面积，减少流动阻力，有助于排气及消除熔接痕，并且其强大的保压补缩能力更容易保证塑件的完整成型。另外，塑件底部的两个凸缘减少了对塑件底部平整度的要求，所以直接浇口留下的冷凝料对塑件的使用要求影响较小。于是本塑件采用直接浇口。(1)为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料，主流道与喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑，凹坑深度为，其球面半径SR应比注射机喷嘴头球面半径大12mm；主流道小端直径大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。已知已选的机台喷嘴孔直径为4mm，喷嘴球半径为12mm，则主流道小端直径为5mm，球面半径为14mm，凹坑深度取。(2)为了减少对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗糙度应加工到。(3)主流道的圆锥角设得过小，会增加主流道凝料的脱出难度；设得过大，又会产生湍流或漩涡，卷入空气，所以，通常取。本塑件主流道的圆锥角取。(4)主流道大端圆角半径，以减小料流转向过渡时的阻力。本塑件主流道大端圆角半径取。(5)在模具结构允许的情况下，主流道的长度应尽能短，一般取，过长则会增加压力损失，使塑料熔体的温度下降过多，从而影响熔体的顺利充型。根据顶模座板的厚度而定。(6)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约等于模板厚度。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。图22.主流道凝料体积3.主流道剪切速率的校核由经验公式其中模具的体积流量主流道的平均半径七、成型零件强度及支承板厚度计算理论分析表明，对于大尺寸的型腔刚度不足是主要矛盾，应按刚度条件计算零件的结构尺寸。而小尺寸的型腔在发生足够大的弹性变形前往往因强度不足而破坏，因此应按强度条件进行计算。由于没有详细的资料对大尺寸型腔与小尺寸型腔进行区分，一下将按强度条件和刚度条件进行计算然后取其较大者。对于模具型腔刚度条件的校核，根据模具成型的特殊情况，必须考虑一下几个方面的问题：(1)不发生溢料避免高压塑料熔体注模具型腔体后，侧壁或底板发生变形，使配合面产生溢料间隙，应该根据不同塑料的最大溢料间隙来决定其刚度条件。本塑件材料PP属于低粘度塑料，其允许间隙为0.0250.04mm.(数据参考塑料模具设计与制造，下文简称文献第139页)(2)保证制造精度塑件的尺寸精度要求模具型腔具有良好的刚性，即塑料注入时不产生过大的弹性变形，最大弹性变形值可以取制件允许公差值的五分之一左右。本塑件型腔最大尺寸为68.69mm,其公差值为0.46，因此从保证尺寸精度的角度出发，允许的弹性变量为0.092mm。(3)保证制件的顺利脱模避免由于模具刚度不足，塑料熔体的压力使模具变形过大，即变形值大于制件收缩率时，成型后制件的周边将被型腔壁包紧。脱模时，塑件因摩擦而划伤或因脱模力过大而顶坏。因此型腔允许弹性变形值应小于或等于制件收缩值。已知PP料的收缩率为1%3%,则本塑件的最大收缩值为0.672.01mm。综上所述，当以不溢料间隙作为允许变形量进行刚度计算时，可以同时满足以上三个要求。考虑到模具型腔的工艺性，根据本塑件的结构特点，若用整体式型腔塑件的许多深腔结构会大大增加材料成本，因此本模具的凹模采用组合式结构。1.型腔最小侧壁壁厚的计算(1)按刚度条件计算型腔壁厚两端固定承受均布载荷的矩形梁，其最大变形发生在梁的中点，于是根据刚度条件有：其中，型腔内的成型压力，已知PP料注射时型腔的平均压力；型腔内高度，本塑件内高；型腔外高，为确定时可按计算；模具许用变形量，根据上文的分析取；材料的弹性模量，碳钢。所以，按刚度条件确定侧壁壁厚S的公式为(2)按型腔强度条件计算型腔壁厚S对两端固定，承受均布载荷的矩形梁，其最大应力发生在梁的端点，根据强度条件其中材料的许用应力，碳钢。所以按强度条件确定侧壁壁厚S的公式为于是得到型腔最小壁厚为15.2mm。2.型腔最小底板厚度的计算(1)按刚度条件计算底板厚度h成型压力作用在的区域内，如果支架的间距也取L，则底板的力学模型可以简化为受均布载荷作用，长为L的矩形截面的简支梁，其最大变形量发生在梁的跨度中心处，根据刚度条件有由此按刚度条件确定底板厚度公式为：(2)按强度条件计算底板厚度h对于受均布载荷作用的矩形截面的间支梁，其最大应力发生在梁的端点处，根据强度条件有由此按强度条件计算底板厚h的公式为：于是得到型腔最小底板厚度为19.06mm。（注：以上计算过程参考文献第138页）八、模架的选择1.各模板尺寸的确定。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，在根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为BI型、模架尺寸为的标准模架，可符合要求。(1)A板尺。A板是定模固定板，塑件成型高度为40.29mm，故A板厚度取50mm。(2)B板尺寸。是型芯固定板，考虑力学稳定性，B板厚度应该与型芯高度相约，故B板厚度取35mm。(3)C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）mm=（35+20+15+510）mm=7580mm，初步定C板厚度为80mm。经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定为模架序号为5号，板面为，模架结构形式为BI型标准模架。其外形尺寸：。2.模架尺寸的校核模架高度尺寸255.29mm，150mm255.29mm360mm(模具的最大尺寸和最小尺寸)，校核及格。九、导向机构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模内定位和模外定位。1.模外定位：本模具通过定位圈使模具浇口套能与注射机喷嘴精确定位；具体尺寸如图2。2.模内定位：本模具的模内定位通过导柱导套进行合模定位，导柱位置按标准模架设置。十、脱模推出机构的设计1.推出力的估算(1)因塑件对型芯的包紧产生的摩擦力L型芯周长，单位mm；h型芯高度，单位mm；单位面积正压力，一般取7.811.8MPa，计算中取11.8Mpa；f摩擦系数，一般取0.10.2，计算中取0.2;a脱模斜度，计算中取1(2)因真空产生的包紧力A垂直脱模方向上的面积，单位注大气压取0.09Mpa参考塑料成型模具设计手册有计算结果得知，该塑件的脱模力较大，为提供充足且均匀的脱模力，本模具对塑件周边采用推板脱模，对塑件中心采用推杆脱模机构进行脱模，降低脱模板的制造难度。2.推杆的尺寸、数量和布置(1)圆形推杆的直径d，可由公式：推算。其中L推杆长度，单位mm；塑件脱模力，单位N，计算中取；E材料的弹性模量，碳钢。n推杆数量；k是安全系数，取k=1.5(2)推杆的布置根据推杆布置的一般原则，推杆必需布置在需要排气而又不能靠分型面排气的区域，根据本塑件的特殊结构，在肋与肋的相交点上布置四根直径为2mm的阶梯推杆，避免了对型芯的摩擦。在中央的方块布置直径为12mm的推杆提供主要的脱模力。3.推板的设计及厚度的确定为减少脱模过程中脱模板与与型芯之间的摩擦，根据溢料间隙，两者之间应有0.20.3mm的间隙，并采用锥面配合，一防止脱模板偏斜溢料。锥面的斜度约取510。另外在脱模板上安装矩形嵌件，进一步提高脱模板的耐磨性，减小热处理带来的变形。对于脱模板的厚度的计算，根据刚度条件其中L矩形件长度，单位mm，本模具取150mm；B矩形件宽度，单位mm，本模具取84mm；模具许用变形量，根据上文的分析取；塑件脱模力，单位N，计算中取；材料的弹性模量，碳钢。十一、排气系统设计在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体和塑料中的水分在注塑温度下汽化形成的水蒸气。这些气体若不能顺利排出，则有可能因填充时气体被压缩而产生的高温引起塑件局部碳化烧焦，同时这些高温高压气体页可能挤入塑料熔体内而使塑件产生气泡、空洞或填充不足等缺陷。因此有必要在分型面设计排气槽进行改善。参考塑料成型工艺及模具设计表4-14，得PP的排气槽深度为0.010.03mm，取0.02mm；导气沟深度为0.81.5mm，取1.5mm。根据塑件结构排气槽的位置如下：十二、温度调节系统的设计1.冷却介质PP属低黏度材料，其成型温度及模具温度为105116和4060，所以，模具温度初步选定40，用常温水对模具进行冷却。2.冷却系统的简单计算(1)单位时间内注射入模具中的塑料熔体的总质量1)塑件制品的体积前面已算得2)塑料制品的质量已知PP的密度，取则塑料制品的质量3)塑件平均壁厚为3.1mm，可查塑料成型工艺及模具设计表4-34得。塑件的冷却时间为，取注射时间，脱模时间，则注射周期：。由此得每小时注射次数4)单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：(2)确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量查塑料成型工艺及模具设计表4-35直接可知PP单位热流量(3)计算冷却水的体积流量设冷却水道入水口的水温为22，出水口的水温为25，取水的密度为，水的比热容。则根据公式可知得：(4)确定冷却水道的直径当时，查塑料成型工艺及模具设计表4-30可知，为了使冷却水处于稳定湍流状态，取模具冷却水孔直径8mm。(5)冷却水在管内的流速(6)求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h因为平均水温为23.5，查塑料成型工艺及模具设计表4-31可得，则有：(7)计算冷却水通道的导热总面积(8)计算模具所需冷却水管的总长度(9)冷却水路的根数x设每条水路的长度为，则冷却水路的根数为根由上述计算可以看出，三条冷却水道对于模具来