家庭塑料碗注塑模具设计

江西科技学院本科生毕业论文（设计）摘要在人们的日常生活中，塑料产品的应用随处可见，大到我们家用的冰箱，洗衣机，小到家庭用筷子和碗。都有塑料模具的影子。本论文以家庭塑料碗为原型进行塑料模具的设计，包括其材料成型工艺的分析，分型面的选择，浇筑系统的设计，以及最后的注塑机的校核计算和注射量的计算等等，本文采用自上而下的模具设计方法，通过理论联系实际的工作方法，设计出合理的家庭塑料碗注塑模具。关键词：塑料产品；塑料碗；浇注系统；模具江西科技学院本科生毕业论文（设计）IAbstractInpeoplesdailylife,theapplicationofplasticproductseverywhere,toourhomerefrigerator,washingmachine,smallhomechopsticksandbowls.Havetheshadowofplasticmold.Thisthesistohouseholdplasticbowlastheprototypeofplasticmolddesign,includinganalysisofthematerialformingprocess,theselectionofpartingsurface,pouringsystemdesign,andfinallytheinjectionmoldingmachinecheckingcalculationandinjectionvolumecalculationandsoon.Inthispaper,thetop-downmolddesignmethod,bylinkingtheorywithpracticalworkmethodtodesignthereasonablefamilyplasticbowlinjectionmold.Keywords:plasticproducts;plasticbowl;pouringsystem;mould江西科技学院本科生毕业论文（设计）目录第一章前言.11.1课题背景.11.2课题分析.2第二章塑件分析.32.1产品分析及其技术条件.52.2塑件材料的确定.62.3塑件材料的性能分析.6第三章成型布局及注塑机选择.73.1注塑机的选择和校核.83.1.1注射胶量的计算.83.1.2锁模力的计算.83.1.3注塑机选择确定.9第四章注塑模具设计.104.1模架的选用.104.1.1模架基本类型.104.1.2模架的选择.114.1.3导向与定位机构设计.124.2浇注系统的设计.134.2.1主流道设计.154.2.2分流道的设计.164.2.3浇口的设计.174.3分型面的设计.184.4成型零部件的设计.184.4.1成型零部件结构.194.4.2成型零部件工作尺寸的计算.204.5脱模及推出机构.214.5.1脱模力.224.5.2推出机构.23江西科技学院本科生毕业论文（设计）结论.24致谢.25参考文献.26附图(2D/3D)装配图.27江西科技学院本科生毕业论文（设计）I江西科技学院本科生毕业论文（设计）II江西科技学院本科生毕业论文（设计）III江西科技学院本科生毕业论文（设计）0第一章前言1.1课题背景模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比拟的。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，越来越普遍地采用塑料成型。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。1.2课题分析本课题內容是对家庭塑料碗进行测绘。基于生产实践之上的对产品进行模具设计，模具设计主要内容有型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，本模具采用一模四腔布局，侧入式浇口进料，注射机采用80XB型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果大大提高了注塑模的质量。江西科技学院本科生毕业论文（设计）1第二章塑件分析2.1产品分析及其技术条件在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。课题目标产品是一个生活中常见的家庭塑料碗，其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。产品2D/3D视图塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度江西科技学院本科生毕业论文（设计）2等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT5级精度，未注采用MT8级精度般为Ra0.021.25之间，模腔的表面粗糙度为塑件的1/2，即Ram0.010.63。模具在使用中。由于型腔磨损，使表面粗糙度不断增加，所以应m随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为Ra0.8，内部为Ra1.2。mm2.2塑件材料的确定根据零件工作要求及其精度等级，该零件选用PP塑料成型。PP材质具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。2.3塑件材料的性能分析PP是由聚乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使PP具有良好的综合理学性能。丙烯腈使PP有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使PP坚韧，聚乙烯使PP有良好的加工性和染色性能。PP价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。PP无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05g/cm3。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性。水、无机盐、碱、酸类对PP几乎没有影响，PP不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。PP表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂，PP有一定的硬度，他的热变形温度比聚聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，C热变形温度约为93耐气候性差，在紫外线作用下PP易变硬发脆。CPP的性能指标：密度1.05（），收缩率1.016，熔点，3dmKg1603弯曲强度80Mpa，拉伸强度3549Mpa，拉伸弹性模量1.8Gpa，弯曲弹性模量1.4Gpa，压缩强度1839Mpa，缺口冲击强度1120，硬度6286HRR，体2kJ江西科技学院本科生毕业论文（设计）3积电阻系数。PP的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高cm13010左右。PP在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。第三章成型布局及注塑机选择3.1注塑机的选择和校核3.1.1注射胶量的计算33821.59.5820cmV总则：gm7.6总总在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的质量，应为制件和浇注系统两部分质量之和，即：浇总n根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80%，即：gm8.0式中：一个成型周期内所需注射的塑料质量；g型腔数目，取；n4n单个塑件的质量；总g浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量取；浇mggm10浇注射机额定注射量；g则有：4.2538.06锁模力的计算锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力应小于锁模力，即：10AkPFc江西科技学院本科生毕业论文（设计）4式中：注射机的额定锁模力；FN塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积；A2m熔融塑料在型腔内的平均压力；对于螺杆式注射机，其型腔内平均cPaP压力一般为，取；aMP3520c30安全系数，常取；k2.1k其中：塑料制品在分型面的投影面积为:2213174mA主流道在分型面的投影面积为:2225.80分流道在分型面的投影面积为:23764mA故总投影面积为:23215.40765.81m则有:KNKNF16.0.40故满足条件.3.1.3注塑机选择确定综合考虑以上因素，选定注射机为80XB。其相关性能符合成型方案要求，以下相关参数：型号参数单位80A80B80C螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149江西科技学院本科生毕业论文（设计）5注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长宽高)m机器重量t3.22最小模具尺寸(长宽)mm240240表HTF80XB注塑机参数第四章注塑模具设计4.1模架的选用4.1.1模架基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下：单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。4.1.2模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如图所示：江西科技学院本科生毕业论文（设计）6模架结构图CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合直浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，以此分析计算：模架的长L=型腔长度（190）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚300mm综上所述所选择的模架的型号为：CI-2330-A60-B60-C80。4.1.3导向与定位机构设计导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。导柱的设计（1）有单节与台阶式之分江西科技学院本科生毕业论文（设计）7（2）导柱的长度必须高出公模端面68mm（3）导柱头部应有圆锥或球形的引导部分（4）固定方式有铆接固定和螺钉固定（5）其表面应热处理，以保证耐磨。导套和导向孔（1）无导套的导向孔，直接开在模板上，模板较厚时，导向孔必须做成盲孔，侧壁增加排气孔。（2）导套有套筒式台阶式凸台式（3）为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角r。一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向的作用.4.2浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通直浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。浇注系统组成：普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道2第一分浇道3第二分浇道4第三分浇道5浇口6型腔7冷料穴4.2.1主流道设计所选用80XB型注射剂喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前段孔径d0=3mm喷嘴圆弧半径R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径d应稍大于喷嘴直径。江西科技学院本科生毕业论文（设计）8d=d0+（0.51）=3.5mm4.2.2分流道的设计分流道是主流道与型腔浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过渡通道。对于多型腔模需设分流道，为使各型腔内能同时填充，分流道采用平衡式布置。比较不同截面形状分流道的性能，采用U形分流道，其热量损失小，加工性能容易。U形分流道宽度可在内选取，半径，深度，Bm105BR5.0RH25.1；斜度HR5.0取：；m8；5.2.mH35.21m5.13.04.2.3浇口的设计浇口是料流进入型腔最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小且短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔，又便于注射成型后的塑件与浇口分离。本设计中浇口形式采用侧浇口，其形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证；适用于一模多件，能提高生产效率；试模时，如发现不适当，容易及时修改；能相对独立地控制充填速度与封闭时间。侧浇口截面形状为矩形，其尺寸参数如下：tnh0.51b75.0l31r式中：浇口深度，通常；m25.0h塑件在浇口位置处的壁厚；t系数，对于PA，；n8.n浇口宽度；bm浇口长度；l江西科技学院本科生毕业论文（设计）9浇口半径；rm则有：；h6.128.0取：；Bb5r为去浇口方便，取：；ml7.0其中分流道与浇口的连接方式及尺寸参数如下附图所示：如图3-44.3分型面的设计若按分型面设计原则中的“塑件要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧，以保证塑件同轴度要求”来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。故为使塑件从模具中顺利脱模，且简化模具结构，应按设计原则中的最基本一条：将分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，即塑件的底部处，而其同轴度要求通过对结构中如定模板等零部件的设计与加工提出尺寸与形状的公差精度来保证。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。分型面的选择江西科技学院本科生毕业论文（设计）104.4成型零部件的设计对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：一种是整体式型腔，另一种是组合式型腔。整体式型腔结构简单，牢固不易变形，但是型腔复杂，加工难度非常大。组合式型腔可使复杂型腔简单化，并且加工难度降低，模具型腔可更换，提高了模具的使用寿命。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。4.4.1成型零部件结构成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，了解其结构与制品的形状、尺寸、使用要求。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。型腔的结构简单，成本低廉。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。江西科技学院本科生毕业论文（设计）11型腔3D图江西科技学院本科生毕业论文（设计）12型芯3D图4.4.2成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸江西科技学院本科生毕业论文（设计）13减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定PP材料的平均收缩率为0.5%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：A=B+0.005B式中A模具成型零部件在常温下的尺寸B塑件在常温下实际尺寸4.4.3凹模宽度尺寸的计算塑件尺寸的转换：LS1=200.05=20.1-0.70MM,相应的塑件制造公差，LM1=(1SCP)+LS1+X1P100.22=(10.005)+20+0.60.700.22=21z2z1z2z0.100.22mm式中，是塑件的平均收缩率，PP的收缩率为1%2%,所以平均收缩率cpS；、是系数，一般在0.50.8之间，此处取05.264.cp1x2x；分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；是塑件上相.021x21、21、z应尺寸制造公差对于中小型零件取（下同）。6z塑件尺寸的转换：LS=180.05=18.0900.7MM，相应的塑件制造公差0.7mmLM=(1+SCP)+LS+XP=(1+0.005)+18+1701z2z1z2z=18.091170MM式中，是系数，一般在0.50.7之间，此处取。x6.0x塑件尺寸的转换LS=490.05=49.2501.02MM：，相应的塑件制造公差1.02mmLM=(1+SCP)+LS+XP=(1+0.005)+49+0.651.02-0.170=49.25-1z2z1z2z0.170MM式中，是系数，知一般在0.50.7之间，此处取。x65.0x塑件尺寸的转换11.440.02=11.490O.4MM，相应的塑件制造公差o.4mmHM=(1+SCP)+HS+XP=(1+0.005)+11.44+0.60.4-0.1701z2z1z2z=11.49.0670MM江西科技学院本科生毕业论文（设计）14式中，是系数，可知一般在0.50.7之间，此处取。x6.0x4.5脱模及推出机构4.5.1脱模力在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔和型芯上脱出，这种脱出塑件的机构称为脱模机构。整个脱模过程包括开模、推出、取件、闭模、脱模机构复位过程。对于中心有孔的圆筒形塑件，采用推管推出机构进行脱模，推管推出平稳可靠，塑件无变形，无顶出痕迹。推管的脱模机构采用动模座板固定型芯的推管机构，即：型芯（主型销）固定在动模座板上，并且穿过推板和推杆固定板，推管固定在推杆固定板上。推管内部与主型销做间隙配合，推管外部与型腔板做间隙配合，推管与主型销配合长度为顶出行程，推管与型腔板的配合长度为推管外径的m53倍，这种顶出机构结构可靠，多用于脱模距离不大的场合。25.1当脱模斜度不大时（一般指）初始脱模力最大，一经推动，脱模力即迅速减小，所以脱模力的计算须按照无脱模斜度的条件计算。由于塑件壁厚与其内孔直径之比大于，故由1表5-94应按下式计算：2011012BfkmLSErQ式中：脱模力；N塑料弹性模量，对于，由表5-57查得：2/cm6PA；25/108.2.c塑料平均成型收缩率；S%包容型芯的长度；Lc塑料与钢的摩擦系数，对于，由表5-56查得：f6PA；35.02塑料的泊松比，约为；m49.038.江西科技学院本科生毕业论文（设计）15塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件底B2m部有通孔时，该项视为零。与和有关的系数，其由下式计算所得：krttr2式中：型芯的平均半径，；rcmcmr475.10237塑件的壁厚，约为；tcct5.10则有：.47.52.0k其中：取：；21cmNE3.0f46.m则有：NQ8%74.5.2推出机构塑件从模具上取下以前有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。考虑到塑件的特征等要求不高，决定选用简单推出机构中最简单、使用最广泛的推杆推出机构。推杆将塑件从动模的型芯推出脱模，由于设置推杆的自由度较大，而且设计推杆截面为圆形，这样制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便更换，因此选择推杆机构推出是最合理的。该塑件采用了推杆，其分布情况如图所示，这些推杆的作用，使制品受推出力从而脱模。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢9/8/fHf或江西科技学院本科生毕业论文（设计）16料间隙，以免产生飞边，PP塑料的溢料间隙为。m06.4.推杆布局江西科技学院本科生毕业论文（设计）17结论本次毕业设计的题目是家庭塑料碗注塑模具的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于家庭塑料碗注塑模具的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是家庭塑料碗注塑模具的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。回忆过去，展望未来，我感概良深，觉得以后还有很长一段路要走，我必须努力工作，用自己的实际行动来回报社会和父母。江西科技学院本科生毕业论文（设计）18致谢在为期三个月的毕业设计过程中，我深深地感觉到基础知识的重要，通过这次设计我又重新温故，受益非浅。在设计中对AutoCAD、UG等绘图软件的应用更加熟悉，但是对于某些方面还是运用不够灵活。在模具设计中，参照模具设计手册，设计出了较为合理的模具，但在一些细节问题的处