PE瓶盖塑料模具设计 毕业设计.doc

瓶盖塑料模具设计高分子材料与工程 1020743班 翟怀钊 指导老师：刘新民 摘要：本次主要设计是对瓶盖注射模的设计, 重点对塑件的成型原理、原料选用和注射技术进行分析。通过根据形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。该塑件有内螺纹，需两次分型。故设计中主要解决了分型面的选择，型腔数目的确定，脱模机构的设计.采用了二次脱模机构来脱模，保证塑件能顺利的成型出模。关键词：脱模机构；注射模；低密度聚乙烯 The Design of Lid Injection Mold Polymer Materials and Engineering class 1020743 Zhai Huaizhao Instructor:Liu Xinming Abstract：The main design is the lid injection mold . Focus on the analysis of the principle of molding plastic parts, materials selection and injection technique. Adopted under the shape, size, accuracy and surface quality requirements of the analysis results, the program required molding, products after processing, the choice of parting, the number and arrangement of the cavity, forming part of the structure, pouring system . The plastic parts within a thread,need twice disport model.Therefore,the design of the project profile for the plastic parts of sub-surface choices,determining the number of cavity,the demoulded mechanism design.Using twice demoulding agencies,Guarantee a smooth plastic parts from the moldel.Key words：Plastics injection Mold;Structural design ; Low Density Polyethylene 目录1 拟定模具的结构形式41.1塑件成型工艺性分析41.2分型面位置的确定41.3 确定型腔数量和排列方式41.3.1型腔数量的确定41.3.2 型腔排列形式的确定.41.4 模具结构形式的确定51.5 注射机型号的选定51.5.1 注射量的计算.51.5.2 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.51.5.3选择注射机51.5.4 注射机有关参数的校核.52 浇注系统的设计62.1 主流道设计.62.1.1 主流道尺寸.62.1.2 主流道衬套形式.62.1.3 主流道凝料体积.72.1.4 主流道剪切速率校核.72.2 分流道设计72.2.1 分流道布置形式.72.2.2 分流道长度.72.2.3 分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积.72.2.4 分流道剪切速率校核 82.2.5 分流道的表面粗糙度.82.3 浇口的设计92.3.1 潜伏式浇口尺寸的确定.92.3.2浇口剪切速率的校核.92.4 冷料穴的设计92.4.1 主流道冷料穴.92.4.2 分流道冷料穴103 成型零件的设计.103.1成型零件的结构设计103.1.1 凹模（型腔）103.3.2 螺纹型芯径向尺寸103.2 成型零件钢材的选用103.3 成型零件工作尺寸的计算113.3.1型腔径向尺寸.113.3.2 螺纹型芯径向尺寸113.3.3 型腔深度尺寸113.3.4型芯高度尺寸113.4 成型零件强度及支撑板厚度计算.123.4.1 型腔侧壁厚度.123.4.2 支撑板厚度.124 模架的确定.135 排气槽的设计.136 脱模推出机构的设计.137 温度调节系统的设计.147.1 冷却水的体积流量.147.2 冷却管道直径.147.3 冷却水在管道内的流速.147.4 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数.147.5 冷却管道的总传热面积.147.6 模具上应开设的冷却水孔数.158 结论.16参考文献.17致谢.181拟定模具的结构形式1.1塑件成型工艺性分析该塑件是一塑料瓶盖，如图1所示 ，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量大，材料为聚乙烯（PE，在高密度聚乙烯中掺入了部分低密度聚乙烯，改善塑件的柔韧性），成型工艺性很好，可以注射成型。 图1 瓶盖图2 分型面及型腔排列1.2 分型面位置的确定根据塑件结构形式，分型面选在瓶盖的底平面，如图2所示。1.3 确定型腔数量和排列方式1.3.1 型腔数量的确定该塑件精度要求不高，又是大批大量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用，设备运转费低一些，初定为一模四腔的模具形式。1.3.2 型腔排列形式的确定该塑件有两圈内螺纹，要使螺纹型芯从塑件上脱出，必须设计一套自动螺纹的齿轮传动结构，并且型腔的分布圆直径和齿轮分布圆直径相吻合，若采用一模四腔，型腔分布圆直径就相当大了，这样模具结构尺寸就比较大，加上齿轮传动系统，模具结构复杂，制造费用也很高。但该塑件螺纹的牙型不高，且呈圆弧形牙，内侧突起与直径的比例约为5.26%（100% = 5.26%）。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，采取模外手动脱模的方式。1.4 模具结构形式的确定从上面分析中可知，本模具拟采用一模四腔，双列直排，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上可确定模具结构形式为A型带推件板的单分型面注射模。1.5 注射机型号的选定1.5.1 注射量的计算通过计算，塑件体积V=8.82cm,PE密度为0.92 cm/g塑件质量m为8.16g，流道凝料的质量m还是个未知数，课按塑件质量的1.6倍来估算。从上述分析中确定为一模四腔，所注射量为M = 1.6nm = 1.6 48.16 = 52.26g 。1.5.2 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A,在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A是每个塑件在分型面上的投影面积A的0.2倍0.5倍，因此可用0.35nA来进行估算，所以A = nA + A = nA + 0.35nA = 1.35nA = 4206.168mm式中A= d = 0.785 31.4 = 778.92mm 。F = Ap= 8412.336 30 = 252370N = 126.19KN式中型腔压力p取30MPa(因是薄壁塑件，浇口又是侧浇口，压力损失大，取大一些)。1.5.3 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SZ-60/450卧式注射机(上海第一塑料机械厂)，见表1。表1 注射机主要技术参数理论注射容量/cm78模锁力/KN450螺杆直径/mm30拉杆内间距/mm280250注射压力/MPa170移模行程/mm220注射速率/(g/s)60最大模厚/mm300塑化能力/(g/s)5.6最小墨厚/mm100螺杆转速/(r/min)14200定位孔直径/mm55喷嘴球半径/mm20喷嘴孔直径/mm3.5锁模方式双曲肘 1.5.4 注射机有关参数的校核 （1）由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n 。n=43.24,型腔数校核合格。式中k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M注射机的额定塑化量（5.6g/s）; t成型周期，取30s 。(2) 注射压力的校核。pkp = 1.3130 = 169MPa,而p= 170MPa,注射压力校核合格。式中k取1.3； p取130MPa(属薄壁窄浇口类)。(3) 锁模力校核。F KAp= 1.2 252.37 = 302.84kN,而F = 450kN，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进行。2 浇注系统的设计2.1 主流道设计2.1.1 主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为d = 注射机喷嘴尺寸 + （0.51）= 3.5+0.5 = 4mm主流道球面半径为SR = 喷嘴球面半径 + （12）= 20 + 2 = 22mm2.1.2 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40mm，约等于定模板的厚度（见图3）。衬套如图3所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC57HRC 。图3 主流道衬套模架的确定和装配2.1.3 主流道凝料体积q = (D + Dd + d) = (6.1 + 6.1 4 + 4) = 812mm0.8cm2.1.4 主流道剪切速率校核由经验公式 = = 1840.19 = 1840s 18.24）,所以完全满足强度和刚度的要求。3.4.2 支撑板厚度支撑板厚度和所选模架两垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在200250这个大类范围之内，垫块之间的跨度大约为140mm,根据型腔布置及型芯对支撑板的压力，就可计算得到支撑板的厚度，即T = 0.54L（）= 0.54 140（）= 35.5mm式中支撑板刚度计算许用变形量，= 25 = 251.08 = 27m = 0.027mm, = 0.35 W + 0.001 W = 0.35 140 + 0.001 140 = 1.08m； L两垫块之间的距离（约为140）； W影响模具变形的最大尺寸，若圆筒形是r或h,若矩形是L； L支撑板长度，取250mm;、4个型芯投影到支撑板上的面积。单件型芯所受压力的面积为A = d = 0.785 28 = 615.44mm4个型芯的面积为 = 4 A = 2461.76 mm此支撑板厚度计算尺寸为35.5，对于小型模具还可以减小一点，可利用两根推板导柱来对支撑板进行支撑，这样支撑板厚度可近似为 = = () 35.5 = 14mm因此，支撑板厚度可取得稍薄一点，取标准厚度32 。4模架的确定根据型腔的布局可看出，型腔嵌件分布尺寸为185 185，有根据型腔侧壁最小厚度为22.5，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架模面为200200，模架结构为A4的形式，如图8所示。图8 标准模架各模板尺寸的确定。1. A板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度22.5，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板厚度取40mm。2. B板尺寸B板是凸模（型芯）固定板，凸模的成型部分直径为28，因此B板厚度取32mm。3. C板块尺寸垫块 = 推出行程 + 推板厚度 + 推杆固定板厚度 + （510）= 22.5 + 20 + 15 +（510）=62.567.5 根据计算，垫块厚度C取66。上述尺寸确定之后，就可以确定模架模面为200 200，模架结构形式为A4的标准模架。从选定模架可知，模架外形尺寸：宽 长高 = 200 200 240。模具平面尺寸200 200 280 250（拉杆间距），合格；模具高度240,100 240 300合格；模具开模所需行程 = 17.6（型芯高度）+ 22.5（塑件高度）+（510）= （45.151.1） 200（注射机开模行程），合格；其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。5. 排气槽的设计瓶盖成型型腔比较小，约为8.82cm,注射时间约为1s,采用的是潜伏浇口向型腔顶部倾斜，塑料熔体先充满型腔顶部，然后充满周边下部，这样型腔顶部不会造成憋气现象，气体会沿着分型面和型芯与推件之间的轴向间隙向外排出。如果对于中大型塑件一定要通过计算，开设一定量的排气槽，方可保证产品质量。6 脱模推出机构的设计采用模外手动脱模7 温度调节系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算，在单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为40。7.1 冷却水的体积流量 = = = 0.00522m/min = 5.2 10 m/min式中 W单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min）,按每分钟注射2次，即28.188cm0.91(g/cm)2次/min = 51.3g/min = 0.0513 g/min; Q单位质量的塑件在凝固时所放出的热量，PE为6.4 10kJ/kg;冷却水的密度（1000kg/m）;C冷却水的比热容（4.187kJ/(kg)）;冷却水出口温度（26.5）； 冷却水入口温度（25）。7.2 冷却管道直径为使冷却水处于湍流状态，查资料取d = 8mm。7.3 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，所选管道直径合理。7.4 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查参考文献1中的表9.8-5取= 7.22（水温为30时），因此h)7.5 冷却管道的总传热面积7.6 模具上应开设的冷却水孔数n=A/3.14dL=5224/3.14x8x200=2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，但一定水道对模具来说是不可取的（冷却不均匀）。根据注塑厂的生产经验，在强制脱模的情况下，型芯必须冷却，型芯纵向分两排布置，若是采用串联水道，势必造成型芯温度较大，因此两排型芯应分别采用两条进水道，在注射工艺过程中，根据具体情况确定采用并联水道还是串联水道。在定模部分的流道凝料也应得到冷却，可开设一条往返水道，模外胶管串联，水道流量大小可根据注射时具体工艺情况进行调整，水孔开设见装配图。8 结论根据自身利用Pro/E软件绘制出来的瓶盖造型图及成型部分镶快分模图，本设计利用AutoCAD完成瓶盖塑件注塑模具设计的模具二维装配图和零件图的绘制。通过分析老师所给的瓶盖塑件注塑模具图，并结合大量的理论知识，理解该模具设计的特点。同时，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把程序。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。模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种注射模具的设计的普通的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水