蜜饯盒盖的注塑模设计

本科毕业设计（论文）通过答辩目 录一 分析制品及材料工艺性 .31. 塑件的模型建立 .32. 分析制品材料的工艺性 .4二 初步确定注塑机 .41. 确定型腔的数目 .42. 计算制品的体积和质量 .43. 初步选定注塑机 .5三 注塑模的结构设计 .61. 选择分型面 .62. 确定型腔的布置 .63. 浇注系统的设计 .74. 成型零件的结构设计 .95. 导向机构设计 .126. 脱模机构设计 .137. 冷却系统设计 .16四 排气系统的设计 .16五 模架的选择及校核 .17六 模具装配图 .19结束语 .21参考文献 .222一 分析制品及材料工艺性1. 塑件的模型建立图 1 塑件 2D图3图 2 塑件 3D图2. 分析制品材料的工艺性2.1基本特性本制品的材料采用 PS塑料：属于热塑性塑料，无色透明，无毒无味，落地时可发出清脆的金属声，密度约为 1.05g/cm3 ，其塑件硬而脆，具有优良的绝缘性，一定的化学稳定性和耐腐蚀性，成型收缩率：0.4%0.7%，成型温度：170250。 2.2成型性能无定形料，吸温小，不需要充分干燥，不宜分解，但热膨胀系数大，易产生内应力，流动性较好，可用螺杆或柱塞式注塑机成型。宜用高温料，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔,变形。可用各种形式浇口，顶出要均匀，塑件壁厚要均匀，最好不带鑲块，如有鑲块应预热。2.3塑件结构工艺性塑件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件最小壁厚 0.8mm，注射成型时应不会发生填充不足现象，该塑件几何形状较简单，没有侧向凹槽或凸台，因此，模具设计时不必考虑侧向分型与抽芯机构。工件精度为 5级，查塑料模具成形模具设计手册 ，它的表面粗糙度Ra1.63.2,表面质量要求较高，外表面不得有气痕、飞边等缺陷，有较高的光亮要求。二 初步确定注塑机1. 确定型腔数目确定模具型腔数目的方法有：（1）根据锁模力确定 （2）根据最大注射量确定 （3）根据塑件精度和经济性确定本塑件主要根据（3）确定型腔数目，本塑件精度要求较高，中等产量，采用一模两腔。2. 计算制品的体积和质量4根据 ug画出来的三维模型图，得塑件体积 V10.608cm 3,PS塑料的密度 =1.05g/cm 3 ， 得塑件质量 m=V=11.14g一般情况下，浇注系统体积可根据主流道和分流道大小及布置情况进行估算，这里浇注系统体积取塑件体积的 0.6倍，V 浇 =0.6V=0.610.608=6.36cm3,由于采用一模两腔，V 总 =V 浇 +V=10.6082+6.36=27.527cm33. 初步选定注塑机根据计算的塑件体积和质量来初步确定注射剂的型号和规格，为了保证注射成型的正常进行，结合生产实际，一次注射成型所需的塑料的总量宜为最大注射量的 80%。V 总 80%V 机查阅塑料注射剂的技术规格表，可初步确定使用 XS-Z-60型注射机。该注射机的主要参数如下表所示：标称注射量 60 cm3注射压力 1220105 Pa锁模力 50104 N模具最大厚度 200 mm模具最小厚度 70 mm模板最大行程 180 mm拉杆空间 190mm300mm模板尺寸 300mm440mm喷嘴孔直径 4 mm喷嘴球面半径 R12 mm5三 注塑模的结构设计1. 选择分型面分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。选择设计分型面的原则：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便于顺利脱模，应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧，保证塑件的精度，满足塑件外观的要求，便于模具的制造，减少成型面积，增强排气效果。由于该塑件形状较简单，选择塑件断面轮廓最大位置为分型面，采用单分型面：图 3 分型面2. 确定型腔的布置多腔模具设计分布有平衡式和非平衡式。此处必须采用平衡布置分流道的方式，塑料从主流道到分流道进入各型腔，要保持一定的温度和压力平衡，在相同时间注满型腔，也保证塑件的成形精度和形状。非平衡式与之相反，容易造成注射温度和压力不平衡，使模具在注射时有一定的胀行力，会加快模具损坏。综上所述，该塑件排布采用平衡式：6图 4 型腔的布置3. 浇注系统的设计3.1主流道设计主流道是指紧接着注射机喷嘴到分流道为止那一段锥形通道，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。主流道设计成圆锥形，其锥角 =24，对于流动差的可取 36，PS 塑料流动性较好，锥角取 2，内壁粗糙度 Ra应低于 0.4，为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处作成球面凹坑，其半径 R2=R1+（12）mm，根据注射机型号得喷嘴球面半径 R1=12mm，取 R2=13mm，其小端直径 d2=d1+(0.51)mm, 根据注射机型号得喷嘴孔直径 d1=4mm, 取 d2=4.5mm，大端直径 D=8mm，凹坑深度 h=35mm,取 h=4mm。主流道长度由定模板的厚度决定，一般控制在 60mm之内。主流道大端与分流道相接处应有过渡圆角 r=3mm，以减小料流转向时的助力。将主流道设计成可拆卸的浇口套，并用定位圈将它固定在定模座板上。7图 5 主流道3.2分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。设计原则：必须保证分流道的表面积与体积之比值最小。常用的分流道截面形状有圆形、梯形、V 形、半圆形和矩形等。为了制造方便，本模具分流道为半圆形，分流道宽度同主流道直径，高度 h=4mm，长度L=（12.5）D=10mm。1.主流道 2.冷料穴 3.分流道 4.浇口3.3浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。与分型面同面，有利于填充，排气。浇口截面形状采用矩形。侧浇口尺寸：塑料 壁厚（mm） 塑件形状 厚度a（mm）宽度b（mm）长度l（mm）8PS 2 简单 0.60.9 （310）a 0.72浇口尺寸确定 0.8 3 1图 6 浇口设计3.4冷料穴设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者分流道末端，作用是收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量。本模具采用 z型冷料穴，直径同主流道大端直径。4. 成型零件的结构设计在模具结构中，决定塑件几何形状和尺寸的零件叫做成型零件。本塑件的成型零件主要有型芯、型腔。4.1型腔型腔是成型塑件外表面的主要零件。按其结构不同，可分为整体式和组合式。整体式型腔能保证塑件较高的表面质量，而组合式型腔在使用中容易使塑件产生拼接线痕迹。本塑件表面质量要求较高，因此，本模具采用整体式型腔。9图 7 型腔板 4.2 型芯型芯是成型塑件内表面的主要零件。按其结构不同，可分为整体式和组合式。为了方便加工，节约贵重材料和便于拆装，本模具采用整体嵌入式型芯，采用台阶方式与动模板固定。图 8 型芯4.3 成型零件工作尺寸计算成型收缩率为 0.5%，根据塑件基本尺寸和精度等级，查表得尺寸公差：70 0 -0.52 68+0.52 0 66+0.52 0 200 -0.28 160 -0.24 6+0.18 0 10 0 -0.2 60.09 100.1 80.1 取模具制造公差 =/34.3.1 型腔的工作尺寸计算10D=(70+700.5%-3/4)+ 0 =(70+700.5%-0.750.52)+0.17 0=69.96+0.17 0 mmd2=(20+200.5%-3/4)+ 0=(20+200.5%-0.750.28)+0.09 0=19.89+0.09 0 mmd1=(6+60.5%+3/4)0 - =(6+60.5%+0.750.18)0 -0.06=6.1650 -0.06 mm A1=A2=(10+100.5%)/6=10.050.03 mm4.3.2 型芯的工作尺寸计算D1=(10+100.5%-3/4)+ 0 =(10+100.5%-0.750.2)+0.06 0=9.9+0.06 0 mmD2=(16+160.5%+3/4)0 - =(16+160.5%+0.750.24)0 -0.08=16.260 -0.08 mmD3=(66+660.5%+3/4)0 - =(66+660.5%+0.750.52)0 -0.17=66.720 -0.17 mmD4=(68+680.5%+3/4)0 - =(68+680.5%+0.750.52)0 -0.17=68.730 -0.17 mmA1=(8+80.5%)/6=8.040.03 mmA2=(6+60.5%)/6=6.030.03 mmA3=(10+100.5%)/6=10.050.03 mm4.4 型腔侧壁和底板厚度计算本模具采用整体式矩形型腔4.4.1型腔侧壁厚计算11由刚度计算：S= 34Ecpa型腔长度: L=70mm；型腔深度：a=20mm C是 L/a决定的常数，根据 L/a=70/20=3.5 查表得 C=0.93钢材弹性模量 E=2.1105 MpaPS塑料允许变形量 =0.03mmS= = = =9.38mm34Ecpa35403.1.297.8264.4.2型腔底板厚度计算由刚度计算: h= 34Epbc型腔宽度 b=70mm C是 L/b决定的常数，根据 L/b=70/70=1 查表得 C=0.0138其他符号同前h= = = =12.26 mm34Epbc35403.1.2787.18根据相关经验数据推荐，取 s=25mm h=20mm . 单个型腔外形尺寸 LBH=120mm120mm40mm5. 导向机构设计1. 导柱导套设计塑件无侧孔、侧凹。所以无需侧向分型与抽芯机构，采用直导柱。导柱导套设计原则：1） 导柱应合理分布在模具分型面四周2） 导柱一般设在有型芯一侧，保护型芯3） 导柱长度应比凸模端面高出 68mm4） 导柱、导套前端应倒角导柱选用带头导柱，无储油槽：12图 9 导柱导套选用直导套：图 10 导套导柱导套应有足够的耐磨度，采用 20低碳钢经表面渗碳淬火处理，其硬度达到5060HRC.导柱导套采用 f7/H7配合，配合部分的表面粗糙度要求为 Ra0.8um。6. 脱模机构设计从模具中推出塑件及其浇注系统凝料的机构称为脱模机构或对出机构。1.脱模机构的分类1） 按推出零件：推杆推出、推管推出、推件板推出、推块推出、 多元件联合推出。2） 按推出动作特点：一次推出、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出。3） 按推出动力：手动推出、机动推出、液压和气压推出。132.脱模机构的选择本次设计是使用单分型面，且塑件可一次推出，所以采用一级顶出机构中的推杆推出机构。采用圆推杆，该推杆结构简单，应用最广泛。3.脱模机构的设计原则1） 脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构，故脱模机构一般设置在注射模的动模内。2） 脱模机构应使塑件在顶出的过程中不会变形损坏。3） 脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内。4） 脱模机构应尽量简单，有合适的推出距离。5） 若塑件需留在定模内，脱模机构应设置在定模内。6） 脱模机构的运动方向与模具的方向一致。4.脱模力计算F=AP(fcosa-sina)F顶出力f摩擦系数 PS 塑料为 0.10.2 ，此处取 0.2a脱模斜度 a 为 502，此处取 1A塑件包络型芯的面积 A3630mm 2P塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下：模外冷却的塑件：P 取（2.43.9）10 7Pa模内冷却的塑件：P 取（0.81.2）10 7Pa此处取 1.2107PaF=AP(fcosa-sina)=363010-61.2107（0.2cos1-sin1）=7971.48N所以两个塑件所需的顶出力为 15942.96N4. 推杆的设计推杆长度由模板厚度，推出距离确定。数目取 3根。根据模架型号，推杆直径 d=10mm14图 11 推杆推杆的布置：5. 复位机构设计顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到初始位置。常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构。因为弹簧机构不可靠，所以此处选用复位杆复位。图 12 复位杆6. 顶出机构的导向推杆一般装配在顶出板和顶出固定板之间。顶出板在顶出过程中的导向十分重要，否则，推杆会变形。本模具选用导柱导向（两套，对称布置） 。15图 13 推板导柱7. 拉料杆如前面浇筑系统所示，采用 Z型拉料杆，公称值 8mm。8. 顶出距离为确保顶出时塑件能完全脱离动模，顶出距离不小于型芯高度。7. 冷却系统设计热传导的方式有传导、对流和辐射。模具采用如传导的介质主要是冷却水，因为水的热容量大、传导系数大、成本低廉。 )(60)(2121ttchnmcQVV单位时间所需冷却水的体积（m 3/min）n注射次数（次/h） PS 塑料注射成型周期为 40120s 选定周期为 90s 则 n=18m每次注入模具塑料质量（kg） m=V 总 29g冷却水在使用温度时的密度（kg/m 3） =1000 kg/m 3c冷却水比热容【KJ（kg） 】 c=4.2 KJ（kg）h塑料成型时放出的总热量（J/kg） 查表得 h=310 5 J/kg冷却水出口温度（） =30t1 t1冷却水进口温度（） 常温 =202 216= =0.062 m3/min)(60)(2121ttchnmcQV )203(.40619835因为模具每分钟所需的冷却水体积流量小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。四 排气系统的设计因为该零件为小型零件，一模两腔，所以利用分型面及推杆之间的缝隙排气即可，不必单独考虑排气方式。五 模架的选择及校核1. 模架的选择图 14 型腔模板L=252+152+702=220mmB=70+252=120mm17根据型腔模板周界尺寸，选用中小型 A2型模架模板尺寸 BL 为 160mm250mm,规格编号为 35。XS-Z-60型注射机的拉杆空间为 190mm300mm,能满足安装要求2. 最大注射量的校核V80%V 机V=nV1+V2=10.6082+6.36=270575 80% V 机 =0.860=48满足要求3. 注射压力校核P 公 P 注 =kP0k为安全系数，常取 k为 1.251.4，此处取 1.3P0塑件成型所需的注射压力，实际生产中常取 70100Mpa,此处取 80Mpa.P 公 =122Mpa P 注 =kP0 =1.380=104Mpa满足要求4. 锁模力的校核F0F=kPS=k(0.250.5)P 0SP0注射压力 P0=122MpaS塑件在分型面上的投影面积 S=3846.5mm 2F0=500KN F=1.30.51223846.5305KN满足要求5. 模具厚度校核HminHH maxH模具厚度Hmin注射机允许的最小厚度Hmax注射机允许的最大厚度Hmin=70mm H=20+40+25+63+32+20=200mm = H max=200mm18满足要求6. 开模行程校核本塑件采用单分型面，所以注射机最大开模行程与模具厚度无关。SmaxS=H 1+H2+(510)Smax注射机模板最大行程H1塑件的顶出距离。 一般不低于型芯的高度，此处取 20mmH2塑件高度，包括浇注系统凝料。此处约为 60mmSmax=180mm S=H 1+H2+(510)=20+60+(510)=8590 mm满足要求19六 模具装配图?16f7/H M8M10M52021零件材料零件类别 零件名称 材料牌号 热处理方法 硬度成型零件 型芯、型腔 T8A 淬火 5458HRC支承板 45 淬火 4348HRC模体零