塑料模具设计项目(糖盒)

1,项目名称：糖盒注射模具设计与制造,任务1:接受任务书（1）成型塑件任务书（2）模具设计任务书,2,技术要求1、材料：PP2、产量：10万件3、未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT6。4、要求塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，不得有明显的浇口痕迹。,图1成型塑件任务书,3,技术要求1、材料：PP2、产量：10万件3、未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT6。4、要求塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，不得有明显的浇口痕迹。,图2成型塑件任务书,4,图3模具设计任务书,5,任务2:塑件的工艺性（1）塑料品种：PP颜色：绿色基本特性：聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。密度仅为0.900.91g/cm3。它不吸水，光泽好，易着色。聚丙烯具有聚乙烯所有的优良性能，如卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性，宜于成形加工等；还具有聚乙烯所没有的许多性能，如屈服强度、抗拉强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。熔点为164170，耐热性好，能在,6,100以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15，低于-35时会脆裂。聚丙烯的高温绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响，但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。成形特点：1）成形加工性好，可以用注射、挤出、吹塑及真空成形等方法加工；2）吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易分解；3）比聚乙烯流动性好，溢边值0.03mm，压力对熔体粘度比温度影响显著，应在较高压力下成形；4）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，适当延长冷却时间，以稳定尺寸；5）收缩,7,率大且波动范围大，方向性明显，易发生缩孔、凹陷及变形；6）应注意控制成形温度，料温低时方向性明显，尤其低温高压时更显著，模温低于50时，塑件表面不光泽，易产生熔接不良和流痕，模温高于90时易发生翘曲和变形；7）塑件壁厚应均匀，避免缺口和尖角，防止应力集中，塑件内不能有铜质嵌件，聚丙烯与铜接触后会变脆；8）取向显著，不宜采用直接浇口，否则浇口附近残余应力大，易使塑件翘曲变形。,8,（2）塑件尺寸精度：塑件1有6个尺寸标注公差，分别是13.5+0.24、15-0.28、77+0.64、80-0.64、1310.64、131-0.64，按标准GB/T14486-1993中为MT4级精度，属于一般精度；其余尺寸未注公差，按MT6级精度。塑件2所有尺寸都未注公差，按MT6级精度。表面质量：塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。结构工艺性：塑件1和2都为矩形壳体零件，腔体深分别为13.5mm和18.5mm。壁厚均匀1.5mm，大于最小壁厚要求。总体尺寸1348015/20，属于小型塑件。侧壁无斜度，由于高度较小，可以顺,9,利脱模。塑件圆角R0.5、R1、R1.5、R2、R2.2、R3、R4.5，可以提高模具强度、改善熔体的流动情况和便于脱模。通过以上分析可知，以上两个塑件可采用注射成形生产。又因产量为100，000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。,10,任务3:注射机的选择（1）计算塑件的体积、质量经UG软件测得塑件的体积V1=23cm3,V2=27cm3，PP的密度为0.90.91g/cm3，则质量M=0.91(23+27)=45.5g。（2）确定模具型腔数量由于糖盒的盒盖与盒体成对使用，生产数量相同，因此，两个塑件可以放在同一模具内。塑件的生产批量为100,000件，属于大批量生产，且塑件精度要求不高，因此，应采用一模多腔。为使模具尺寸紧凑，确定型腔数目为一模两件。,11,（3）选择注射机根据公式Vmax(nVs+Vj)/K式中Vmax注射机的最大注射量（cm3）n型腔数量Vs塑件体积（cm3）Vj浇注系统凝料体积（cm3）K注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8已知nVs=23+27=50cm3，估计Vj=5cm3则Vmax(50+5)/0.8=69cm3查表，初步选择注射机XS-ZY-125。,12,明确注射机的规格参数：最大注射量125cm3注射压力120MPa最大开模行程300mm模板尺寸428mm458mm锁模力900kN模具厚度最大300mm、最小200mm拉杆空间260mm290mm喷嘴尺寸圆弧半径R12mm、孔直径4mm定位孔直径100mm顶出形式两侧顶出，孔径22mm，孔距230mm,13,（4）制定注射成形工艺参数查表，PP的注射成形工艺参数如下：温度（）喷嘴温度170190料筒温度前段180200，中段200220，后段160170模具温度4080压力（MPa）注射压力70120保压压力5060,14,时间（S）注射时间05保压时间2060冷却时间1550成形周期40120,15,任务4:模具结构设计（1）分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的高度方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在盒盖和盒体的下底面处，如图4所示。,图4分型面,16,（2）型腔布局采用一模两件模具结构，型腔间隔20mm布置。,图5型腔布局,17,（3）确定模具总体结构类型由于点浇口的浇口痕迹小，不会在塑件表面留下明显的浇口痕迹，且点浇口可以自动拉断，利于自动化生产，因此，本设计采用点浇口浇注系统，即三板模结构，模具总体结构类型为双分型面注射模。,18,（4）成型零件设计A.结构设计型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。型芯尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为使模具结构紧凑，选择盲孔式，其结构形式见图6。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为使模具结构紧凑，选择盲孔式，其结构形式见图7。,19,图6型芯结构形式,图7型腔结构形式,20,B.工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。查表可知PP的收缩率Smin=1.8%，Smax=2.5%，则其平均收缩率Scp=(Smin+Smax)/2=(1.8%+2.5%)=2.15%77+0.64型芯径向尺寸LM=(LSLSScp3/4)z=(77772.15%+0.643/4)(0.64/4)=79.140.16,21,131+0.92型芯径向尺寸LM=(LSLSScp3/4)z=(1311312.15%+0.923/4)(0.92/4)=134.510.2313.5+0.24型芯高度尺寸HM=(HS+HSScp+2/3)z=(13.5+13.52.15%+2/30.24)(0.24/4)=13.950.04,22,80-0.64型腔径向尺寸HM=(HS+HSScp3/4)+z=(80+802.15%3/40.64)+(0.64/4)=81.24+0.16134-0.92型腔径向尺寸HM=(HS+HSScp3/4)+z=(134+1342.15%3/40.92)+(0.92/4)=136.19+0.2315-0.28型腔深度尺寸HM=(HS+HSScp2/3)+z=(15+152.15%2/30.28)+(0.28/4)=15.14+0.07,23,其余尺寸未注公差，按简化公式LM=(LSLSScp)计算，制造公差取IT7级。型芯圆角R1.5LM=(LSLSScp)z=(1.5+1.52.15%)0.01=1.530.01型腔圆角R3LM=(LSLSScp)+z=(3+32.15%)+0.01=3.06+0.01,24,型腔深度1.5LM=(LSLSScp)+z=(1.5+1.50.55%)+0.01=1.51+0.013.5型芯高度LM=(LSLSScp)z=(3.5+3.52.15%)0.01=3.580.0178.4型芯高度LM=(LSLSScp)z=(78.4+78.42.15%)0.03=80.090.03,25,132.4型芯高度LM=(LSLSScp)z=(132.4+132.42.15%)0.04=135.250.04依此计算。,26,C.型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式矩形型腔，查表，已知矩形型腔内壁短边80mm，则型腔壁厚S1=1213mm，模套壁厚S2=3540mm。查表，l/b=134/80=1.7，则a=0.4872，已知p=40MPa，b=80mm，=300MPa，带入公式t(ap/)0.5b=(0.487240/300)0.580=20mm,27,（5）选择标准模架此设计中采用龙记(LKM)标准模架。1）确定模架组合形式由于采用点浇口，因此，选择细水口模胚。考虑到模具结构中有流道推板、动模没有支承板、推杆推出塑件，则选择DCI型模胚。2）计算型腔模板周界长度L=35128020801235=274宽度N=35121341235=228,28,图8型腔模板周界,29,3）选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，N=228，选标准尺寸230；L=274，选标准尺寸300。最终确定模架规格为230300。4）确定模板厚度A板定模板，用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用盲孔式，则A板厚度=型腔深度+2底板厚度=20220=60，选取标准中A板厚度HA=60mm。B板动模板，用来固定型芯，采用盲孔式，型芯高度18.5mm，则型芯嵌入B板厚度在9.318.5之间，B板厚度=2型芯嵌入B板厚度=218.5=37，标准化取HB=40mm。,30,C板垫块，形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度推杆固定板厚度塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。此模架推杆垫板厚度=20mm，推杆固定板厚度=15mm，塑件推出距离=型芯高度+（510）=18.5+10=28.5mm，则C板厚度=201528.5=63.5，选标准Hc=80mm。5）选定模架模架标记：2330-DCI-60-40-80LKM如图9所示。,31,图9标准模架,32,6）检验模架与注射机的关系模具外形尺寸280300，拉杆空间260290，显然280290，合理。最大模具厚度300模具厚度255最小模具厚度200，合理。开模行程=18.52210=50.5最大开合模行程300，合理。,33,（6）浇注系统型腔布局为一模两件，点浇口浇注系统。浇注系统组成为主流道、分流道、浇口、冷料井。主流道圆锥形，锥角a=2，表面粗糙度Ra0.63um。主流道进口端直径D1=4.5mm，长度L由装配决定，完整尺寸见附录浇口套零件图。设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图10所示。,图10浇口套,34,分流道选用圆形截面分流道，直径dts+1.5=1.5+1.5=3，查表dmin=4mm，则取d=4mm。长度取116mm。,35,浇口采用点浇口，查表点浇口直径尺寸，已知材料为PP，塑件壁厚1.5mm，则浇口直径d=(0.71.0)mm，取d=1.0mm。L=1mm，a=11。,36,图11浇注系统,37,（7）推出机构采用推杆推出机构，每个塑件设置4颗6圆形推杆，推出力均匀，运动平稳，但塑件上留下推出痕迹。,38,（8）温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（45.5g）、薄壁（1.5mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。此模具设计中采用人工冷却，冷却系统设计如图12所示。,39,图12冷却水道,40,（9）排气系统由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.020.03mm，不必设排气槽。,41,任务5:注射机的校核（1）最大注射量已知VsVj=(27+23)+5=55，Vmax=125，K取0.8则VsVjKVmax，适合。（2）注射压力已知P注=70120MPa，P公=120MPa；则P注P公，适合。（3）锁模力已知Pq=2040MPa，A分=134802500F锁=900kN=21940mm2则PqA分=4021940=877600N=878kN显然PqA分F锁，适合。,42,（4）安装部分尺寸喷嘴圆弧半径12浇口套圆弧半径14喷嘴孔直径4主流道小端直径4.5定位孔直径100定位圈外径100拉杆空间260290模具外形280300最小模厚200模具厚度255最大模厚300（5）开模行程开模行程=18.5221050.5，最大开模行程300；则开模行程最大开模行程，适合。（6）推出机构两侧顶出，