3695372696漱口杯塑料模具设计cad图纸全套注塑模具毕业资料

1、塑料刷牙杯模具设计前言 近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达5070%。目前，带嵌件模具发展也是相当的快。现在最常见带嵌件模具是带金属嵌件的模具以及带树脂嵌件的模具。结合pro/e、moldex3d等cae分析软件一起对带嵌件模具进行模拟分析，从而来指导带嵌件模具设计及其工艺方案的优化，已经成为了当今社会的一个的重要研究手段。但是总体说来，对带嵌件的模具设计仍然还不成熟。塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面，它需要产品设计师、模具设计师

2、、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代，不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。1 塑件工艺性分析 1.1 塑件的原材料分析 产品名称: 塑料刷牙杯 型腔数:一模四腔 生产类型:大批量材料: pp图 1-1(1) 塑件材料性能分析 pp塑料，化学名称：聚丙烯 英文名称:polypropylene（简称pp） 比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度：160-220 。 成分结构pp为结晶型高聚物，常用塑料中pp最轻，

3、密度仅为0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，pp的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮。pp有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。pp的综合性能优于pe料。pp产品质轻、韧性好、耐化学性好。pp的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。 成型特性1)结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。 2)流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形。 3)冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良

4、,流痕,90度以上易发生翘曲变形 4)塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。 pp与其它几种主要的通用塑料的性能比较 表1-1 材料性能表材料性能、种类pppepvcpsabs密度最小小于水较大略高于水略高于水刚性较好差好好好收缩率差一般好好好韧性低温下差好差差好强度较高低较高高高耐热性好一般差较差较差化学稳定性好好好好好耐候性差差一般一般较差毒性无毒无毒可以无毒无毒无毒粘合剂粘合差差好一般一般热合性一般好一般一般一般成型加工性好好不易好好(2) 成型工艺性分析pp在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，pp在加工上有两个特点：其一：pp熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度

5、影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。 pp的加工温度在200-300左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310），但高温下（270-300），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因pp的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50范围内。pp熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。pp在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。pp料加工时不需干燥，pp的收缩率和结晶度比pe低。 1.2 塑件结构分析塑件的具体结构如图所示。其中塑件外形结构大致圆柱形，带有拔模角度，注塑重点在于，注塑时

6、不能出现浇不足，收缩均匀。同时外观要求不能有熔接痕、脱模痕, 不能有划伤、变形、飞边，必须符合gb/t 2828.1、qc/t 32-2006和gb/t 3730.1-2001。制品尺寸精度分析。该塑件尺寸无特殊要求，尺寸精度按mt5查取公差。该塑件内外尺寸均受到模具活动的影响，故为b类尺寸。据国家标准塑件尺寸公差（gb/t144486-1993）查得，该零件主要尺寸如下所示：表1-2塑件标注尺寸尺寸公差（mt5）塑件标注尺寸尺寸公差（mt5）尺寸18180.3尺寸110.320200.332320.323230.333330.325250.327270.3图1-2 水杯三维图2 拟定模具结构

7、形式2.1 分型面位置确定 在模具设计初期阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是在注射模设计中的一个关键因素。 分型面的选择主要应遵循以下原则： （1) 分型面应选在塑件外形最大截面处。 （2) 便于塑件顺利脱模，尽可能使塑件留在动模一侧。 （3) 有利于保证塑件的精度要求。 （4) 满足塑件的外观质量要求。 （5) 有利于简化模具结构。 （6) 尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。 （7) 有利于排气。 综合上述的各原则，分型面可取在制件的最大投影面积处。 图 2-1 分型面2.2

8、 型腔数量及排列方式确定 该塑件三维是54上40下66高mm，为中小型尺寸工件，采用一模四腔，大批量生产。排列如图所示。图 2-2 型腔排列2.3 注塑机选择和参数校核2.3.1 注射量计算 模具所需塑料熔体注射量m = nm1 + m2 (3-1) 式中： m 一副模具所需塑料的质量或体积（g或cm3）; n 初步选定的型腔数量； m1 单个塑件的质量或体积（g或cm3） m2 浇注系统的质量或体积（g或cm3）其中m2是个未知值（注塑厂的统计资料），在做设计时以0.6nm1来估算，即 m = 1.6n m1 (3-2)经proe分析，塑件质量m1= 5.9480.91=5.412g，所以注

9、射量m=1.6nm1=1.645.4=34.56g2.3.2 投影面积及锁模力的计算塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力为： a = na1+a2 (3-3) fm=(na1+a2)p型 (3-4)式中： a 塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（mm2）;a1单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）；a2流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（mm2）;fm 模具所需的锁模力（n）；p型塑料熔体对型腔的平均压力（mpa）。表5-1 常用塑料注射成型时型腔平均压力 单位：mpa塑件特点p型举例容易成型塑件25pe、pp、ps等壁厚均匀的日用品，一般塑件30容器类中等黏度塑件

10、及有精度要求塑件35在模温较高的情况下，成型薄壁容器类高黏度塑料及高精度、难充模塑料40abs、pom等有精度要求的零件，如壳类等高精度的机械零件，如齿轮、凸轮等流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积a2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，a2是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍到0.5倍，因此可用0.45na1来估算，另外部分塑料注射压力p可查相关数据。经过moldex 3d 的计算，总投影面积为：9156mm2。所以：a=4（3.14*27*27）=9156mm2 fm =ap型=915640=366.24kn2.3.3 选择注射机根据上面计算得到的m和fm值来选择一种

11、注射机，注射机的最大注射量（额定注射量g）和额定锁模力f满足 g m/ (3-5)式中注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75。 ffm (3-6)则：gm/g34.56g/0.85=40.66g 生产原料密度为1.76g/cm3 注射容量为23.1 cm3一般注塑机浇注塑料原料时, 其每次注射量仅达标准注射量的75 %。为了提高制件质量及尺寸稳定, 表面光泽、色调的均匀, 要求注射量为标定注射量的50 %为宜，即46.2cm3。根据注射机的注射容量需大于46.2cm3、锁模力需大于366.24kn，又由于模具设计与制造简明手册表2-40选择注射机xs-zy-1000螺杆式注射机，

12、其参数如下：额定注射量：1000 螺杆直径：85mm 注射压力：178mpa 锁模力：4500kn 模板行程：700-mm 模具最大厚度：700mm 模具最小厚度：300mm 模板尺寸：700850mm 拉杆空间：650550mm 定位孔直径：150mm合模方式：液压机械 2.3.4 注射机有关参数的校核 （1） 最大注塑量校核模具成型塑料制品和流道凝料总质量应小于注塑机的额定注塑量的80%，所以额定注塑量138.24g80%=172.8g，选定的注塑机额定注塑量为1000cm31.76g/cm3=1760g，注塑量校核合格。（2） 锁模力校核fkap型=1.2*366.24kn =439.4

13、82kn，所选注塑机的锁模力为4500kn，锁模力校核合格。（3） 注射压力的校核注射机的最大压力应大于塑件成型所需的压力，即 (3-7)式中：注射机最大注射压力(mpa)；塑件成型所需的注射压力(mpa)；采用柱塞式注塑机ppa注射压力为140180mpa，螺杆式注塑机则取120140mpa为宜，因此选定的注塑机的注射压力：178 mpa，满足要求。3 成型零件有关尺寸的计算（1）型芯设计图3-1 型芯 型芯的尺寸计算 型芯的尺寸按以下公式计算d=1+d+x式中d型芯外径尺寸d塑件内形尺寸塑件公差塑料平均收缩率成形零件制造公差,取/2。 （2） 型腔设计图3-2 型腔 1）型腔径向尺寸按以下

14、公式计算d=1+dx式中d型腔的内形尺寸d塑件外形基本尺寸 塑件公差塑料平均收缩率成形零件制造公差,取/2。 2）型腔深度尺寸按以下公式计算=式中型腔深度 塑件外形高度尺寸 塑件公差塑料平均收缩率成形零件制造公差,取 （3） 由于该产品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需那么高。一般取ra1.6,在机床上加工就可以直接投入使用，不需要经过其它的特殊加工。考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。而型腔则取大值，型腔的表面粗糟将决定产品的外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取ra0.80.4。在本次设计中，型腔取ra0.8。 （4） x综合修正系数（考虑塑料收缩率

15、的偏差和波动，成型零件的磨损等因素），塑件精度低、批量较小时，x取1/2；塑件精度高、批量比较大，x取3/4，根据设计要求取x为0.5。要计算型芯、型腔的工作尺寸，必先确定塑件的公差及模具的制造公差。根据要求塑件精度取五级精度。根据塑料制件公差数值表（sj137278）塑件在五级精度下，基本尺寸对应的尺寸公差如下：表3-4 基本尺寸公差基本尺寸公差基本尺寸公差30.16360.186100.2010140.2214180.2418240.2824300.3230400.3640500.4050650.4665800.52801000.601001200.68 （1）型腔：宽度方向d=240；取

16、=0.25%（以下收缩率都取0.25%） d=（1+0.0025）2400.50.60=240.3 长度方向 d2=240; d2=（1+0.0025）2400.50.68=240.26 （2）型腔深度：h=66.4 ; x=0.4 h=(1+0.0025) 66.4+0.40.18=66.638（3）型芯： 宽度方向d=46 d=（1+0.0025）46+0.50.60=46.415 高度方向d=64.4 d=（1+0.0025）64.4+0.50.68=64.9 （5）型腔的强度及刚度要求塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前常用的计算方法

17、有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，但塑料模具要求既不许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不许刚度不足而变形过大的情况，因此要求对强度和刚度加以考虑。对于型腔主要受到的力是塑料熔体的压力，在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及变形。如果型腔侧壁和底壁厚度不够。当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔发生强度破坏，与此同时，刚度不足则发生弹性变形，从而产生溢料现象，将影响塑件成型质量，所以模具对强度和刚度都有要求。但是，实践证明，模具对强度和刚度的要求并非同时兼顾，对大型腔，按刚度条件，对小型腔则按强度条件计算即可。（在本设计中按强度条件来计算）对长方形型腔壁厚和底板厚度的计算1

18、）型腔底板厚度： 式中型腔内塑料熔体的压力（mpa），一般取2545mpal型腔侧壁边长（mm） b型腔宽度（mm） b凹模宽度（mm）材料的许用应力，一般取100mpa型腔侧壁长边尺寸（mm）=36.65mm由于根据标准模架查得定模板的厚度为40mm，综合各方面考虑，现确定定模板厚为40mm，可以满足型腔的强度要求。 2）确定型腔的壁厚表3-5 型腔壁厚关系表型腔宽度镶拼式腔壁厚 40 94050910506010116070111270801213809013149010014151001201517120140171914016019214 浇注系统的设计浇注系统它是获得优良性能和理想外

19、观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。 此塑件采用普通流道系统，它是主由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。浇注系统是一副模具的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。浇注系统的设计的一般原则：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流动特性。采用尽量短的流程，以降低热量与压力损失。浇注系统的设计应该有利于良好的排气，浇注系统应能顺利填充型腔。便于修整浇口以保证塑件外观质量。确保均匀进料。4.1 浇口套的

20、选用主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时，也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（t8a或t10a），热处理淬火表面硬度为5

21、055hrc，浇口套属于标准件，在选够浇口套时应注意：浇口套进料口直径和球面坑半径。4.2分流道的设计（1）分流道截面形状分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和u形等，圆形和正方形截面流道的比表面积最小（流道表面积与体积之比称为比表面积），塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工较困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及u形。 （2）分流道的尺寸 分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及长度确定。对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面经验公式计算分流道的直径，如式。 d=0.2654w1/2 l1/4 式中：d-分流道的直径

22、，mm; w-塑件的质量，g； l-分流道的长度，mm. 此式计算的分流道直径限于3.2mm9.5mm.对于hpyc和pmma。应将计算结果增加25。对于梯形分流道，h=2d/3；对于u形分流道，h=1.25r，r=0.5d。d算出后一般取整数；对于半圆形h=0.45r 对于流动性极好的塑料（如pe，pa等），当分流道很短时，其直径可小到2mm左右；对于流动性差的塑料（如pc，hpvc及pmma等），分流道直径可以大到13mm;大多数塑料所用分流道的直径为6mm10mm。图4-2 分流道布局 4.3分流道的布置 (1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道截面面积与长度尽量

23、取小值，分流道转折处应圆弧过度。（2）分流道较常时，在分流道的末端应开设冷料井。（3）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动、定模板上，合模后形成分流道截面形状。（4）分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。在单腔模中，常不设分流道，而在多腔模中，一般都设置有分流道，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低。同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。从前两点出发，分流道应短而粗。但为了减少浇注系统的加回料量，分流道亦不能过粗。过粗的分流道冷却缓慢，还倒增长模塑的周期。而该设计中使用了梯形断面形状的分流道。 4.4浇口设计

24、浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇

25、口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。一般要满足以下原则：(1) 尽量缩短流动距离。(2) 浇口应开设在塑件的壁厚。(3) 必须尽量减少或避免产生熔接痕。(4) 应有利于型腔中气体的排除。(5) 考虑分子定向的影响。(6) 避免产生喷射和蠕动。(7) 在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口。(8) 浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。浇口的形状和尺寸对制品质量影响很大，浇口在多情况下，系整个流道断面尺寸最小的部分（除主流道型的浇口外），一般汇报口的断面积与分流道的断面积之比约为0.030.09。断面形状如

26、图5.4所示，浇口台阶长11.5左右虽然浇口长度比分流道的长度短的多，但因为其断面积甚小，浇口处的阻力与分流道相比，浇口的阻力仍然是主要的，故在加工浇口时，更应注意其尺寸的准确性。然而，根据塑件的样品图、生产的批量等，采用一模四腔结构。 4.5浇口位置的选择 （1）浇口的位置的应使填充型腔的流程最短这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔。对于型塑件，要进行流动比的校核。流动比k由流动通道的长度l与厚度t之比来确定。如下式：k=（l/t） 式中：l-各段流程的长度，mm; t-各段流程的厚度或直径，mm; 流动比的允许值随塑料熔体的性质、温度压力等的不同而变化。流动比的计算公式为： k

27、=l1/t 1+l 2+l 3/t 2 k= l1/t 1+l 2/t 2+l 3/t 3+2l 4/t 4+l 5/t 5 (2) 浇口位置的选择要避免塑件变形 （3）浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕 熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向。为提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢流槽，使冷料进入逸流槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会有熔接痕产生。浇口的位置塑与件质量有直接影响,位置选择不当会使塑件产生变形、熔接痕等缺陷。浇口位置的选择如总装图所示。5 合模导向机构以及定位装置的设计 5.1导向机构的设计 本次设

28、计采用的是简化型三板模标准模架其中没有导柱导向机构。其导向机构可以用大拉杆代替。5.2定位装置的设计 由于本设计为多分型面开模，在定模一侧设置了脱浇道板，即分流道推板，故必须设置限位导柱，以便在浇注系统顺利脱模后，开始进行塑件的开模及顶出。限位导柱的长度由各模板厚度及开模行程决定，限位导柱的长度：l=200mm定距螺钉的直径：d=16mm6 脱模结构的设计 在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，在该设计中，为了使符合脱模机构的要求：使塑件留于动模；塑件不变形损坏这是脱模机构应当达到的基本要求。要做到这一点首先必须分析塑件对模腔的附着力的大小和所在部位，以便选择合适的脱模方式和脱模

29、位置，使脱模力得以均匀合理的分布。良好的塑件外观顶出塑件的位置应尽量设在塑件内部，以免损坏塑件的外观。结构可靠因此，根据装配图，其模具结构的脱模机构主要由脱料板将余料打出模外，然后由司筒推动塑件使工件推出，还有在设计主型芯时也会有一定的拨模作斜度35。本次设计的制件需要用点浇口进行入浇 这样我们就需要设计为三板模，三板模相对普通的模具多了一个脱料板，脱料板的作用是将凝料与产品分开切断以及将凝料打出模外。本次设计的模具的运动过程大致如下：开模的时候，动模板13在如图12弹簧的作用下首先分开，这样分流道的凝料将会被18拉料销拉住留在14脱料板一侧，当动模板13运动一定距离带动11小拉杆的限位杆运动

30、 从而带动脱料板将留在脱料板一侧的凝料以及主流道的余料打出模外，小拉杆运动一些距离被定模座板固定不能运动后 小拉杆拉住定模版使其静止不动 而动模部分继续开模运动 注塑机的顶辊作用顶杆固定板作用在复位杆上 使复位杆作用推件板运动 推件板将产品顶出模外，至此一次完整的注塑过程就完成了。7 排气系统的设计 塑料在熔化时，会产生气体，所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气，如果在型腔中不及时排除干净，可以会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度，还可能造成塑件碳化或烧焦。注射成型时的排气可采用如下四种方式排气：（1） 利用配合间隙排气；（2） 在分型面上开设排气槽排气；（3） 利用排气守排气；（4） 强制性排气；该模具是采用利用配合间隙排气。其间隙值约为0.030.05mm.它常用于中小型的简单模具。 8 绘制模具装配图以及模具的安装试模 装配的绘制模