啤酒周转箱注射模设计

啤酒周转箱注射模设计 作者姓名：专业名称：材料成型及控制工程指导教师： -目录目录 .I1 塑料分析 .12 注射机的选择 .32.1 注塑机的预选 .32.2 注塑机的校核 .52.2.1 型腔压力的估算 .52.2.2 锁模力的校核 .52.3 安装部分的尺寸校核 .52.4 开模行程的校核 .62.5 顶出行程的校核 .63 模具结构设计 .73.1 方案分析 .73.2 结构设计 .73.2.1 分型面的确定 .73.2.2 脱模斜度的确定 .83.2.3 凹模的结构设计 .93.2.4 凸模的结构设计 .93.2.5 脱模机构的设计 .104 分析与计算 .114.1 浇注系统的设计 .114.1.1 主流道的设计 .114.1.2 分流道设计 .114.1.3 喷嘴的选择 .12-4.2 排气系统的设计 .134.3 成型零部件工作尺寸计算 .134.3.1 型腔尺寸的计算 .144.3.2 型芯尺寸的计算 .154.4 成型型腔壁厚的计算 .164.4.1 型腔侧壁厚度计算 .164.4.2 型腔底板厚度计算 .174.5 脱模机构的设计计算 .184.5.1 初始脱模力的计算 .184.5.2 推出零件尺寸的确定 .195 冷却系统的设计 .215.1 冷却水布置原则 .215.2 冷却水计算和优化 .22结论 .23- 1 -1 塑料分析图 1-1 塑件三视图如图 1-1 所示为啤酒周转箱的零件尺寸图，该塑件采用材料为聚丙烯（PP），为中小型薄壁塑件，该塑件按照设计要求应设计为一模单腔。由零件图可得知该塑件结构较复杂，对侧面凹陷处，底部四个角部分所需的空心抽芯距离长，且厚度较小，对塑件成形和顶件脱模形成困难，另外分隔栏部分的成型和其中部的孔的由于厚度很很小，尺寸为 2mm 的薄壁，所以在成型过程中必须注意考虑冷却的设计，否则可能会因为模具温度过高造成塑件变形、黏模的缺陷问题。该塑件- 2 -采用材料聚丙烯（PP）在注塑过程中一般不用特别考虑干燥的问题。射速熔体温度选定为 220。由于聚丙烯为结晶能力高得结晶形高聚合物，模具温度采用 80，可以帮助结晶并减少制品填充不足的缺陷。所采用的为热流道模具设计，则流道的直径为 47.5mm，注重减小流道的长度，并浇口的长度小于 0.75mm。由于注射模中对塑件形状尺寸构成影响的因素很多，所以塑件无需较高尺寸精度。根据标准SJ137278，改塑件尺寸精度选择 7 级公差。根据上面的工艺分析，本注塑模具设计由于采用了热流道流道浇注系统可以不用采用三板式模具，采用单分型面的两板式注射模具即可。图 1-2 塑件三围视图- 3 -2 注射机的选择2.1 注塑机的预选注射机主体为注射、合模、液压与电器控制三个布部分组成。注射部分主要将固态颗粒的塑料加热为塑料熔体，通过并向熔体施加一定的压力将塑料熔体以一定的速度注入闭合的模具型腔中。在注射成型中，注射模具由合模部分实现开模、合模锁紧、注塑完成后推出成型塑件。液压与电器控制部分保证了在整个注射过程中的工艺参数保持所设计的工艺范围之中。注塑机按注射成型能力分可分为柱塞式、往复式、螺杆塑化柱塞式三种，按外形结果分为立式、卧式、角式、多模注射机四种。在设计模具时，要生产出合格的塑料制件，注射机的选择是极为重要的。注射机的选择主要包含的内容有 2 个方面：一、选择注射机的型号，以材料、制件、注射模具、注射工艺等设计需求的注射机的规格参数点，选择在额定参数大小之内能够达到所要求的规格参数点，并其额定参数范围最为合理的注塑机；二、调整注射机的技术参数至要求设计要求的数值。在确定注射机的型号时，必须使得在一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 2080之间。该塑件的容量大约为 1816 ，3cm所以选用的注射机的注射容量应在 2270 9080 之间。另3c3cm外，根据 HDPE 对注射压力的要求（70105）MPa ，预选用 SZY-2000 注射机，其参数如下：螺杆直径(mm) 120- 4 -注射容量（ 或3cmg）2500注射压力(N/ )2c 7550锁模力(KN) 6000最大注射面积( )3cm2600最大 800模具厚度(mm) 最小 500模板行程/mm 1550球半径(mm)18喷嘴孔直径(mm)10定位孔直径(mm) 198中心孔径(mm)200两侧孔径(mm)40推出孔距(mm)560- 5 -2.2 注塑机的校核2.2.1 型腔压力的估算据示 p=K 取压力损耗系数 K 为 0.4，并设注射机使用的注射0p压力 =60MPa，则型腔压力 pK 0.460MPa=24MPa。0 02.2.2 锁模力的校核熔融的塑料熔体被注塑装置压入型腔，在型腔被充满之时，注塑装置向塑料熔体施加的注塑压力会在型腔中形成高压，并在注射机轴向产生一个很大的胀模力。在注射过程中产生的胀模力为制件与浇注系统在模具开合方向所能看见的最大面积乘以型腔内塑料熔体的型腔压力，若注塑机的锁模装置在胀模力的作用下出现锁模不紧则会在注射成型过程中产生溢边跑料现象，产生的胀模力不得超过注射机额定的锁模力 。合T已知预选用注塑机 SZY-2000 的额定最大锁模力为 6000KN,制件与浇注系统在分型面沿着模具开合方向所能看见的最大面积 S，型腔内塑料熔体的型腔压力 p=24MPa，即得注塑过程中的胀模力:FSp=350270 24 2268000N=2268KN12mm,故满足要求.5 冷却系统的设计5.1 冷却水布置原则大多塑料注塑模，塑料熔体注入型腔之中时的熔体温度在 200上下，待塑件固化冷却后由推出装置脱模时的温度在 60以下。热塑性塑料在熔体充满型腔之后，熔体的热量传导给模具从而冷却，对模具进行冷却可提高熔体于模具的温差从而有效导出熔体中的热量，以保证型腔中的塑件冷固过程顺利进行，并可提高冷固速度以提高塑件定型后的品质与生产效率。当采用熔融粘度较低、流动性较好的塑料，塑件结构为薄壁体型小，熔体储热量不高且易传导，可以使用自然冷却的方式。当为厚壁大型结构时，为了时塑件中的大量热量能够快速传出，加快塑件的固化冷却，需对使用模具人工冷却的方式一提高生产率。模具人工冷却方式所采用的冷却介质有冷却液及压缩空气两种。由于此塑件为大型塑件故使用冷却水的对模具进行人工冷却，水的比热容量大，传热系数高，易取得，使用成本低。于模具型腔或腔内设计冷却流道，通过循环冷却水传导热量，稳定、降低模具的温度。装置设计的基本考虑：使塑件被均匀的冷却并保持模具的热量均衡。尽量保证水孔与型腔表面距离一直。- 22 -1.注重对浇口处的冷却；2.降低入水与出水的温差；3.采用合理的通道排列布置；4.冷却水通道需与融接痕部位保持一定距离，以免影响强度；5.保证冷却通道密封性能；6.冷却系统的设计要避免与模具其它部分相干涉； 7.冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面，即要埋入模板内，以免模具在运输过程中造成损坏。8.冷却水通道要易于加工和清理。5.2 冷却水计算和优化据表 106 选则冷却时间为 38s。据公式 )(21PcWQqv其中 =7.0 kJ/kg，取 w1.0kg/min.10则有 min)203(.874 3vq2167.3m据表 10-1 为使冷却水湍流,取水道直径 d=25mm,水流速 = =0.57m/s,2dv60)15(4.3.2水温为 30时,f=7.22，则冷却管道孔壁与水的传热膜系数 )/(.)(187.4242.08 ChmkJdvfh 传热面积 241 1.0)235(0.1.766 mthWQA则模具上应开设的冷却水道孔数- 23 -6.3107425.3.dlAn根据实际情况,为了减小冷却水道的加工难度,我设计了在四面抽芯每块上布置一组 10mm 的冷却水,定模上布置一组 10mm 和一组 25mm的冷却水,动模上布置三足 10mm 的冷却水,冷却水道在稳定紊流下的最低流速为 0.57m/s,流量为 0.0167m3/min。冷却装置的形式是在模具上打孔后堵住不必要相通的地方形成冷却水道，并通以冷却水而进行冷却。参考文献1 黄宏，塑料成型加工与模具（第二版）M、2003。32 金振刚,刘廷华 .注射模热流道故障及对策.模具工业R,2001.123 唐文鸿.排气系统在注射模中的应用.模具工业M,2002.64 孙礼勇.热流道塑料模具设计.模具技术M,2001.55 刘彦国等 .提高塑件质量及精度的新工艺N. 模具制