一模一腔点浇口顶板顶出开水瓶盖模具设计.doc

塑料模具设计课程设计说明书塑料模具设计课程设计说明书目录3344摘 要16第一章 塑料注射模具的设计步骤和结构组成181.1塑料注射模具组成和应用18第二章 粗纱筒塑件192.1塑件的结构和特点192.2制品原材料的选择192.3注射成型工艺条件222.4塑件的主要参数232.4.1设计的质量和体积232.4.2塑件的投影面积23第三章 注射机的选用233.1选用注射机的方法和原则233.1.1选用的方法和原则233.1.2注射机的选用233.1.3最大注射量的校核：25第四章 塑料注射模具设计264.1型腔数目和分布264.1.1确定型腔数目时要考虑的因素264.1.2数目的确定274.2分型面的选择274.3型腔和型芯284.3.1型腔和型芯的结构284.3.2型腔和型芯的尺寸28第五章 浇注系统设计305.1浇注系统305.2浇注系统的设计原则315.3浇注系统的设计31第六章 推出机构346.1推出机构的作用和种类346.2粗纱筒推出机构的组成346.3粗纱筒推出机构的设计35第七章 导向机构397.1导向机构的作用和组成397.2导向机构的设计39第八章 模架的选用428.1标准模架型号428.2模架的长度和宽度438.3模具标准零部件的设计45第九章 模具的工作过程46第十章 设计小结46参考文献47 摘 要随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中国民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝国”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热融化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。随着现代化工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高，技术要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑件的重要条件。模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。塑料工业是当今世界上发展最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后工作经验有了一定的积累。塑料制品具有原料来源丰富，价格低廉,，性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。第一章 塑料注射模具的设计步骤和结构组成 1.1塑料注射模具组成和应用塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。本文采用注射模。注射模是安装在注射机上，完成注射成型工艺所使用的模具。注射模的种类很多，其结构与塑料的品种、塑件的结构和注射机的种类等很多因素有关.一般情况是由成形部件、浇注系统、导向机构、调温系统和支撑零部件组成，如果有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型和抽芯机构。塑料注射模具一般由成形部件、浇注系统、导向机构、推出机构、调温系统、排气系统、支撑零部件、侧向分型和抽芯机构组成。成形部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料穴。导向部分在注射模中，用导向部分对模具的定动模导向，以使模具和模时能准确对合。推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置。调温系统是为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有条文系统对模具的温度进行调整。一般热塑性塑料的注射模主要是设计模具的冷却系统。排气系统是为了将成形时的塑件本身挥发的气体排出模外，常常在分型面上开设排气槽。对于小塑件的模具，可直接利用分型面或推杆等与模具的间隙排气。支撑零部件是用来安装固定或支撑成形零部件及前述的各部分机构的零部件。侧向分型与抽芯机构是当有些塑件有侧向的凹凸形状的孔或凸台时，须先把侧向的凹凸形状的瓣合模或侧向的型芯从塑件上脱开或抽出。第二章 粗纱筒塑件2.1塑件的结构和特点本次模具设计的制品是一个粗纱筒，它结构简单，轻便易拿。2.2塑件的材料特性 聚丙烯PPPP 聚丙烯化学和物理特性 PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。 注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220275C，注意不要超过275C。 模具温度：1080C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。 典型用途 汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）经查阅，由张维合主编注塑模具设计使用教程书中表1-1以及表1-4可知PP的计算收缩率及其他性能如表1-1。表1-1 PP的计算收缩率及其他性能性能名称数值性能名称数值收缩率1%2.5%熔点/164相对密度/g/cm30.900.91流程比250:1模温/160230型腔压力/MPa20注射压力MPa70140玻璃化温度/-202.3注射成型工艺条件干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220275，注意不要超过275。模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：1500-1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。成型时间：注射时间 20s60s 高压时间 0s3s 冷却时间 20s90s 总周期 50s160s2.4塑件的主要参数2.4.1设计的质量和体积此次设计的粗纱筒的半径42mm，碗壁厚2mm，高240mm。估算其体积和质量（聚丙烯密度取0.905 g/cm）塑件体积：V=76cm3塑件质量：M=pv=68.78g2.4.2塑件的投影面积塑件成形的最大正面投影面积：S=R2=55.39 cm 第三章 注射机的选用3.1选用注射机的方法和原则3.1.1选用的方法和原则1. 使用现有设备2. 根据每次成型件数安排最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合适的注射机。 3.1.2注射机的选用选PP为材料，注射压力取100MPa。根据塑件的大小和实际中常用的注射机，选用XSZY125/90型螺杆式注射机，并采用一模一腔点浇口。XSZY125型螺杆式注射机的主要参数：额定注射量/cm3 125注射重量/g 114螺杆直径/mm 42注射压力/MPa 116注射行程/mm 115注射速率/(g/s) 72塑化能力/(kg.h-1） 35锁模力/kN900注射方式螺杆式最大开模行程/mm300模具最大厚度/mm 300模具最小厚度/mm200合模方式肘杆顶出行程/mm 180结构形式卧式拉杆间距mm 260290定位圈直径/ mm100电动机功率/kW 15喷嘴球半 径/mm 10喷嘴孔直径/mm4最大注射成型面积/cm 320注射机的顶出方式：机械式顶板顶出3.1.3最大注射量的校核：1、 注射压力的校核2、 锁模力的校核3、 最大成形面积的校核当上述四个校核都满足要求时，才能确定注射机选用的合适。注射机的参数校核1、 最大注射量的校核注射机的额定注射量为125cm3塑件体积：76cm3 ,每次成型1个塑件。假设浇道凝料为20cm3。实际注射量=76+20=96cm312580%=100cm3。最大注射量满足要求。2、 注射压力的校核PP塑料的注射成型时的压力为70140MPa，取100MPa；SXZY125注射机的注射压力为116MPa。注射机的注射压力满足要求。3、 锁模力的校核注射机的锁模压力为1800KN；锁模力为模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）一般为注射压力的0.30.65倍。PP塑料成型时的注射压力取100MPa，我们选择塑料熔体平均压力（MPa）P=0.5100=50MPa塑料成型时型腔压力50MPa,塑件在分型面上的投影面积为55.39cm锁模力=55.3950=277KN900KN锁模力满足要求。4、 最大注射成型面积的校核 SXZY125注射机的最大注射成型面积为320cm；塑件在分型面上的投影面积为55.39cm；注射时模具的成型面积=55.39cm320cm最大注射成型面积满足要求。第四章 塑料注射模具设计4.1型腔数目和分布4.1.1确定型腔数目时要考虑的因素1 按注射机的最大注射量确定型腔数量n(Vg-Vj3 )/Vz=(1125-20)/46=2.28-Vg (mg)注射机最大注射量（cm3或g）,取125cm3Vj (mj)浇注系统凝料量（cm3或g），假设浇道凝料为20cm3Vz （mz）单个制品的容积或质量（cm3或g），单个塑件为 76cm3。2 按注射机的额定合模力确定型腔数。n(F-PmAj3)/PmAz=（900103-50106810-4）/(5010655.3910-4)=2.76-F注射机的额定合模力，查手册为900KN,Pm塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）,取50MPa；Aj浇注系统在分型面上的投影面积（mm2），取8cm2；Az单个制品在分型面上的投影面积（mm2）.由计算得55.39cm2。偏差标注。4.2分型面的选择塑件的分型面设计原则为：1、 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处；2、 分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱模；3、 保证塑件的精度要求；4、 便于模具制造；5、 减小成型面积；6、 增强排气效果。综合考虑诸多因素，本设计中塑件的分型面选用单分型面，模具中有定模（或上模）、动模（或下模）以及推件板，为了使制品及流道内的物料可以取出来，因此需要两个分型面，故称双分型面注射模。定模：安装在注射机定模安装板上的部分，图中的蓝色部分；动模：安装在注射机动模移动板上的部分，图中的其余部分；分型面：模具上用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面。如图所示。4.3型腔和型芯4.3.1型腔和型芯的结构确定型腔和型芯的结构形式型腔、型芯可分别有整体式和组合式两种。由于塑件结构简单，型腔加工容易，所以选用整体式型腔和整体式型芯。在定模板上直接加工型腔。4.3.2型腔和型芯的尺寸计算成型零部件工作尺寸要考虑要素如下：a塑件的收缩率波动；b模具成形零件的误差；c模具成形零件的磨损；d模具安装配合的误差；e塑件的总误差；f考虑塑件尺寸和精度的原则。综合以上的原则，本设计成形的零部件的具体计算如下：1、 型腔的内形尺寸DM =D+DS-/2-Z /2+Z 0 (mm)-（1）DM =100+1001.2%-1.2/2-0.3/2Z 0 =100.451.20 式中：DM 型腔内形尺寸（mm）； D制品外形的基本或最大尺寸（mm）；100mm 制品公差或偏差（mm）；取1.2mm Z 成型零件的制造公差或偏差（mm）； Z =（1/51/3），取0.3mm SPP塑料的平均收缩率（%），取1.2%2、 型芯的外形尺寸dm =d+dS+/2+Z /20 - (mm)-（2）dm =96+961.2%+1.5/2+0.5/20-1.5 =98.150-1.5式中：dm 型芯的外形尺寸（mm）； d 制品内形的基本尺寸或最小极限尺寸（mm）；取96mm3、 型腔的深度尺寸HM =H+HS-/2-Z /2+Z 0 (mm)-（3）HM =240+2401.2%-1.2/2-0. 4/2+1.2 0 =2421.20 式中：HM 型腔深度尺寸（mm）； H 制品高度的基本尺寸或最大极限尺寸（mm）；取242mm4、 型芯的高度尺寸hm =h+hS+/2+Z /20 - (mm)-（4）hm =240+2401.2%+1.0/2+0.25/20 -1 =2410-1式中：hm 型芯高度尺寸（mm）； h 制品型孔深度的基本尺寸或最小极限尺寸（mm）；取241mm第五章 浇注系统设计5.1浇注系统浇注系统：塑料熔体从注塑机喷嘴出来后，到达模腔之前在模具中流经的通道。组成：主流道、分流道、浇口、冷料穴。作用：将熔体平稳地引入型腔，使之充满型腔内各个角落，在熔体填充和凝固过程中，能充分地将压力传递到行腔的各个部位，获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑件。5.2浇注系统的设计原则： 1.确保塑料充满整个型腔 2.保证塑料熔体流动平稳 3.应尽量减短流程 4.流道表壁的粗糙度要低 5.防止制品变形和翘曲 6.防止型芯变形和嵌件位移 7.去除浇口应尽量方便，且不影响制品质量 8.合理设计冷却穴5.3浇注系统的设计（1）主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。根据简明塑料模具实用手册查得XS-ZY-250型注射机喷嘴的有关尺寸为：喷嘴前端孔直径为 4mm；喷嘴前端球面半径为 10mm； 主流道凹球面半径R比注射机的喷嘴球半径R大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm；设计图中球面半径为12mm，球面凹坑深度4mm，入口直径为5mm。（2）定位圈的设计XSZY125注射机的固定模板上定位孔直径为100mm。定位圈的结构：定位圈的外径取100mm，厚度15mm；定位圈的固定使用M6内角螺钉；（4） 浇口的设计浇口有多种形式：直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口等。浇口的选择原则如下：a尽量缩短流动距离；b避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；c浇口尽量开在塑件壁厚处；d考虑分子定向的影响；e减少熔接痕，提高熔接强度。本次设计选择的是点浇口。点浇口的形式有许多种，如图a为直接式点浇口，直径为的圆锥形小端直接与塑件相连。这种结构加工方便，但模具浇口处的强度差，而且在拉断浇口时容易使塑件表面损伤。点浇口的尺寸下所示： mm最大不超过2 mm L=0.52.0 m 常取1.5mm根据材料选的PP,制品壁厚2mm，d取0.8mm，l取1.5。 （5）冷料穴的设计冷料穴是浇注系统结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料进入型腔。主流道末端的冷料穴还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。早模具分型时，注射凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模具外。冷料穴的大小要适宜，本设计主流道冷料穴圆柱体的直径取3.5mm，长为5mm。第六章 推出机构6.1推出机构的作用和种类1、 推出机构的作用 就是指分型后塑件从模具中推出的装置。2、 推出机构的种类 包括推杆推出、推管推出、推板推出三种形式。3、 推出机构的设计要求（1） 塑件留在动模（2） 塑件在推出过程中不变形，不损坏（3） 不损坏模件的外观质量（4） 合模时应使推出机构正确复位（5） 推出机构动作可靠（6） 另外，要求推出机构本身要有足够的强度和硬度6.2粗纱筒推出机构的组成由于塑件形状简单，所以采用推出机构中的推杆推出方式。推杆推出机构是推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大。而且推杆截面大部分为圆形，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,损坏后也便于更换。因此本次设计选用此种推出方式。每个制件用四根顶杆顶出。组成注射模推杆推出机构的零件有：推杆、复位杆、推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、固定螺钉、支撑钉。6.3粗纱筒推出机构的设计1、 推杆：推杆的直径选10mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，为242mm。推杆材料选用T10A，热处理硬度要求为HRC4550，表面粗糙度Ra0.8,与型芯的配合为间隙配合H8/g7。推杆结构如下图所示：2、 复位杆：复位杆的直径选15mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，为250mm。复位杆材料选用优质碳素钢45号，淬火处理，低温回火，HRC4550，表面粗糙度Ra1.6，与动模板配合为间隙配合H8/f8。其结构图如图：3、推板推板长、宽、厚分别250mm、150mm、20mm。材料选用普通碳素钢A3。4,、推杆固定板推杆固定板长、宽、厚与推板相同，分别250mm、150mm、15mm。材料选用普通碳素钢A3。第七章 导向机构7.1导向机构的作用和组成1、 导向机构的作用：就是在注射模中，用导向部分对模具的动定模导向，以使合模时能准确对合。2、 导向机构的组成：导柱、导套7.2导向机构的设计1、推板导柱：选用带头导柱，直径为25mm，长度为150mm。材料选用碳素工具钢T8A，淬火处理HRC4548，表面粗糙度Ra0.8。5、 带头导柱：D=25mm,D1=30mm，长120mm。材料选用碳素工具钢T8A，表面粗糙度Ra0.8。6、 带头导套：D1=35mm,D2=40mm,D3=26mm,H=8mm,长为60mm第八章 模架的选用8.1标准模架型号中小型模具国家标准有四种基本型的结构，分别为A1A2A3A4型。设计选用的是A4型标准模架，下图为典型模架的结构。A4型模架没有推件板