塑料水杯注塑模具设计说明书

1、1塑件的成型工艺分析31.1 塑件的原材料分析 31.2 塑料件的尺寸分析31.3 塑件表面质量分析 31.4 塑件结构工艺性分析 41.5 成形工艺参数、工艺卡 l1.5.1 塑件的体积及质量1.5.2 选用注射机/1.5.3 塑件注射成型工艺参数 52模具结构方案的确定62.1 型腔数目的确定62.2 分型面的选择72.3 浇注系统的设计82.3.1 主流道的设计82.3.2 浇口的设计 92.4 侧向抽芯系统设计 102.4.1 侧向分型抽芯距的确定 102.4.2 侧向分型抽芯力的计算 102.4.3 斜导柱的设计 112.4.4 斜导柱的材料及安装配合 112.5 推出机构设计 12

2、2.5.1 设计原则 122.5.2 推杆材料 122.5.3 推杆的形式 122.5.4 推杆的导向 132.5.5 推杆的复位 132.6 标准模架的选择 132.7 排气温控系统设计 143成型零件工作尺寸的计算 143.1 成型零部件的磨损 153.2 成型零部件的制造误差 153.3 塑件的基本尺寸计算 153.3.2 型腔深度 153.3.3 型芯高度 153.3.4 壁厚 163.3.5 圆角 163.3.6 柄长 164注射机有关工艺参数的校核 174.1 注射量的校核 174.2 注射压力的校核 174.3 锁模力的校核 174.4 装模部分有关尺寸的校核 184.4.1 模

3、具闭合高度的校核 184.4.2 模具安装部分的校核 184.4.3 模具开模行程的校核 184.4.4 顶出部分的校核 181、塑件的成型工艺分析1.1 塑件的原材料分析塑件原材料为PP中文名：聚丙烯表1.1塑件的原材料分析品种结构特点使用温度性能特点成型特点PP热 塑料线型结构 半结晶型10 c120 c化学稳定性较好，耐热性较 差，光、氧作用卜容易降 解，机械性能比聚乙烯好。成型是收缩大，成型性能好， 易变形翘曲，尺寸稳定性好，柔软性好，有 钱链”特性。结论：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：4080C,建议使用50C。结

4、晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar o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。1.2 塑料件的尺寸分析塑件零彳图图1.2所示，根据零件图，该塑件尺寸精度无特殊要求，所有 尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差（

5、参见课程 附录 一 模塑件尺寸公差 表”）。其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：高度尺寸：80-0.86 78+0.86外形尺寸：？ 38-0.56? 60-0.74内形尺寸：？ 36+0.56 ?56+0.741.3 塑件表面质量分析塑件是日常使用的水杯，要求外表美观、无斑点、无熔接痕，表面质量一 般要求较高，在Ra0.8匹以上。1.4 塑件结构工艺性分析聚丙烯(PP)水杯的收缩率按照前人经验取 20/1000。塑件水杯是薄壁回转体，为利于脱模，塑件的外壁有2。的脱模斜度，此斜度在常用的脱模斜度范围内，能保证顺利脱模，故无需另行设计。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm4mm之间。此塑料件最

6、大壁厚为4.0mm ,最小壁厚为1.2mm,壁厚均匀，在推荐值之间。易于成型。1.5成形工艺参数、工艺卡1.5.1 塑件的体积及质量根据图样尺寸，利用画图软件建立塑件三维模型，经分析得：塑件体积：V塑=26880mm?塑件质量：M塑=。丫塑=1.04cm/g x 26.88cm=27.96g塑件与浇注系统的总质量：M = M 塑 + M 凝=54 (g)1.5.2 选用注射机根据塑件的形状，取一模一件的模具结构，初步选取螺杆式注射成型机: G54-S200/400,表1.2为该注射机的技术参数。表1.2注射机 G54-S200/400的技术参数额定注射量/cm3200400螺杆直径/mm55注

7、射压力/Mpa109模具最J厚度/mm406模具最小厚度/mm165拉杆空间/mm290X368注射行程/mm160注射方式螺杆式锁模力/KN2540最大成型面积/cm2645模板取J行程/mm260顶出形式动模板设有顶板，开模是通过动 模板与顶板相碰，机械顶出塑件合模方式液压-机械液压泵流量/ (L/min)170、 12动、定模固定板尺寸/mm532X634液压泵压力/Mpa6.5喷嘴弧半径/mm18孔半径/mm4机器外形尺寸/mm4700X 1400X 18001.5.3 塑件注射成型工艺参数PP塑件注射成型工艺参数如表1.2所示，(参见附录H),试模时，可根据 实际情况作适当调整；模塑

8、成型工艺卡如表 1.3所示。表1.2 ABS塑料的注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度：80100 0c成型时间S注射时间：2060保压时间：03 冷却时间：2090总周期：50160时间：46h料筒温度0c后段：160180中段：180200前段：200220螺杆转速r/min48喷嘴温度0c直通式：170190注射压力Mpa70100模具温度0c80-90保压压力Mpa50-60对 于一个中山火炬职业技术学院水杯注射上2卡片资料编号车 间模具教研室共 页第页零件名称水杯材料牌号PP设备型号G54 -S200/400装配图号材料定额每模件数1零件图号单件质量28g工装号材

9、料 干设备G54 -S200/400温度0c80100 0c时间h46h饵.料 筒后段0c1601801j1麓;. T中段0c180200温 度纣二 1J前段0c200220喷嘴0c170190模具温度0c80-90时间注射S20-60保压S03冷却S20-90压力注射70100背压后处理 一温度0c时间定额辅助min时间h单件min检验控制校对审核组长车间主任检验组长主管工程师塑 件 的 模 具 设 计 的 第步 骤 就 是 型 腔 数 目 的 确 定 单 型 腔 模具的2.1型腔数目的确定优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低， 周期短。缺点是：塑件成型的生产率

10、低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大, 精度要求较高或者小批量及试生产。多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度 低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度 就要降低4%。确定型腔数目的方法：考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即：n = （0.8G -m2） /mi式中：G注塑机的最大注射量（g）,取200gmi 一单个塑件的重量（g）取200gm2 浇注系统的重量（g）取14.9g但根据产品结构和尺寸形状来看不起，由于该塑

11、件尺寸形状很大，只能为 一模一腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向, 中心分布。2.2分型面的选择分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副 模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向, 也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向平行和垂直。模具分型面的选择原则：1、分型面应选在塑件最大截面处。2、不影响塑件外观质量，尤其是对外观质量有明确要求的塑件更应注意。3、有利于保证塑件的精度要求。4、有利于模具的加工，特别是型腔的加工。（尽可能使模具结构简便）5、有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置。6、便于塑件的

12、脱模，尽量使塑件开模时留在动模一侧。7、尽量减小塑件在合模平面上的投影面积，以减小所需锁模力。8、便于嵌件的安装。9、长型芯应置于开模方向。分型面的开设如下图：2.3浇注系统的设计流道设计包括主流道、浇口的设计2.3.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔 体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触, 所以在注塑模中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立 式注塑机上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面为了使塑料 熔体按顺序的向 前流动，开模时 塑料凝料能从主 流道中顺利的拔 出，需将主流道 设计成圆锥形， 具

13、有2°4°的锥 角，内壁有向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。同时浇 图2.2浇口套与注塑机喷Ra0.8 以下的 表面粗糙度，抛 光时应沿轴向进 行。若沿圆周进 行抛光，产生侧嘴关系套与注塑机喷嘴接触平凡，为防止撞伤，应采取淬火处理使其具有较高 的硬度(48HRC52HRC )。热塑性塑料的主流道衬套与注塑机喷嘴的尺寸：主流道始端直径(|)B=(|)A+ (0.51) mm,球面凹坑半径 R=X+(25)mm ,半锥 角a为2040,尽可能缩短长度L (小于60mm为佳)。如图2.2所示。本套模具主流道设计要点是：为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角a=3。，内

14、壁粗糙度为Ra=0.63m ,整个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。主流道大端处是根据注塑机的喷嘴头来设计的，呈圆角，其半径R=21mm ,以减小料流在转向时过渡的阻力。为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注塑机的喷嘴紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径 R= X +(25)mm, X=18mm ,取 R=21mm。其主浇道小端直径 di= d2 +( 0.5-1 ) mm,取 di=4mm。流道应保持光滑的表面，避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。 本套产品浇口套如图2.3。2.3.2 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键

15、组成部 分。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的截面积通常为分流道的截面面积的 0.03%0.09%。浇口截面积通 常有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.52mm左右。浇口具体尺寸一般根据 经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。在注塑模具中常用的浇口形式有直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、 重叠式浇口、圆环形浇口、护耳浇口等，浇口开设的位置对制品的质量影响很 大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：1 .浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置。2 .浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利 于补料。3 .浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位

16、置。4 .浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生 熔合纹的产生时，浇口位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。5 .浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。6 .浇口应设置在不影响制品外观的部位。7 .不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。由于设计零件是表面要求较高的塑件，又因为该模具因其结构复杂为3板模机构，故选择点浇口为佳。并且表面网格的孔上。2.4 侧向抽芯系统设计抽芯形式其结构如图2.5所示，此侧向抽芯机构是由（15）斜导柱等构成。 侧向抽芯的实现是在开模时定模底座带动斜导柱运动，而斜导柱又带动（2）定模板运动分开，从而实

17、现侧抽芯。图2.4抽芯形式其结构2.4.1 侧向分型抽芯距的确定一般情况下，侧向抽芯距通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧凹凸台的 高度大23mm。塑件上侧凹深38mm,定抽芯距最少为（38 + 2） mm即 40mm o2.4.2 侧向分型抽芯力的计算Fc chp（ cos sin ）其中：Fc一抽芯力（N）c一侧型芯成形部分的截面平均周长。h一侧型芯成形部分的高度。p一塑件对侧抽芯的收缩力（包紧力），模内冷却的塑件，p= （0.81.2） x10Pa。取廓= 1.0 x107Pa。以一塑件在热关态时对钢的摩擦系数，一般 0.150.2,取0.18a一侧抽芯的脱模斜度或倾余角，取20 0代入上

18、式得：Fc 238.64 10 6 100 1.0 107 0.5 119.32KN2.4.3 斜导柱的设计2.4.3.1 斜导柱形状采用圆形截面的余导柱，其图如2.52.4.3.2 .斜导柱倾角一般在设计时a不大于25°,最常用为12。<22°,通常抽芯距短时a取小 些，抽芯距长时a取大些抽芯力大时a可取小些，抽芯力小时可取大些。另外， 斜导柱在对称布置时，抽芯力可相互抵消，a可取大些，而斜导柱非对称布置时，抽芯力无法抵消，a要取小些。综上所述，因模具的斜导柱为对称布置，且抽芯距较小，抽芯力也不大， 取 a= 200。2.4.3.3 斜导柱的直径计算由抽芯力Fc,倾

19、角a= 20°,查表得最大弯曲力Fw、Hw,根据Fw和Hw以及 a,查表得斜导柱直径为25mm。2.4.3.4 斜导柱的长度计算粗略计算：L3=S%Sina,取L为118mm。2.4.4 斜导柱的材料及安装配合斜导柱的材料多为T8,T10等碳素工具钢，也可以用45钢渗碳处理。此斜导 柱的材料选45钢。由于斜导柱经常滑动摩擦，热处理要求硬度HRO55 o表面粗糙度Ra< 0.8斜导柱与其固定的模板之间采用过度配合 H7/m6。为了运动的灵活，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11,或在两者之间保留0.51mm的间距。其斜导柱压板图如 2.6示。图2.6斜导柱

20、压板2.5 推出机构设计推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部 件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶 板导套以及推板紧固螺钉。2.5.1 设计原则1 .推出机构应尽量设在动模一侧；2 .保证塑件不因推出而变形损坏；3 .机构简单动作可靠；4 .合模时的正确复位。5 .5.2推杆材料推杆的材料多为45钢、T8或T10碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度 大于50HRC,表面粗糙度在Ra1.6m以下，较好的表面质量可防止推杆与孔咬 死，并延长使用寿命。在存放推杆时，为防止有害气体及介质的侵蚀，应涂上 二硫化铝。6 .5.3推杆的形式推杆是注

21、塑模中使用最多的一种推出零件。推杆的形式很多，最常用的是 圆形截面推杆。对于此塑料制品，是采用 14根圆形截面的推杆。如图2.7所示T-r-i也.,柒7图2.7 推杆1.1.4 推杆的导向对于含有数量较多并且顶出较细小的顶管顶出机构，以及大面积的推板顶 出机构来讲，防止顶出机构的歪斜和扭曲是非常重要的，不然会造成细小顶管 的变形甚至折断，推板与型芯间的磨损擦伤，为了避免以上现象的发生，要求 在脱模机构导向的同时还起到支撑中间垫板的作用，防止中间垫板的弯曲。由 于本模具中的顶出杆比较多，必须设计导向系统，即有导柱和导套。1.1.5 推杆的复位使用推杆作为推出零件的脱模机构，在完成一次脱模动作，开

22、始下一次注 射工作循环时，与制品接触的推杆必须回复到初始位置。因此，必须设有复位 装置。本模具设置复位杆，复位杆用 45钢，HRC4550。图2.8所示。图2.8 复位杆2.6 标准模架的选择依据前面计算数据，确定选用2930型标准模架，拟用现在比较流行的 FUTABA标准，根据上述分析，此模具是含推件板、大水口类型的，所以选用FUTABA-SB35X 35 40 45 145”其中参数的含义是：图2.9模架的结构2.7 排气温控系统设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热 或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除 干净，一方面将会在塑

23、件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺 陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐 色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时 必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及 增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流 槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。当塑件熔体充填型腔时，必须排出型腔以、浇注系统内的空气及塑件受热 而产生的气体。如果气体不能被顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡， 接缝或表面轮廓不清等缺陷；甚至因气体受压而产生高温，使塑件焦化。考虑 该塑件尺寸，属于中小型简

24、单型腔模具，故可以利用推出机构与模板之间的配 合间隙进行排气，间隙值为0.03mm 03.成型零件工作尺寸的计算成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：3.1 成型零部件的磨损其主要是塑料熔体在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩 擦，而一后者为主。为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损 量，对于垂直方向的不于考虑，而忽略不计。中小形塑件我们取6 c=1/623.2 成型零部件的制造误差成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面,1/3 左右，6z=1/3A通设计时一般将成型零部件的制

25、造误差控制在塑件相应公差的 常取IT6-IT9级精度。3.3 塑件的基本尺寸计算月仝径向尺寸L 32(1 4q)m0L01 8比1281 81°6 1.3540 0.6S 3 S12 3 sL-S 10020.60.61004 s1 0(2.5%max5 跖)(8oSote 0.3等式成立)c1.70.6 0 80.25 mm0.6o 80.25 mm(2.5%1.5%)S800.60(3)z cSL1.7 (1.8式成立）(1 L 校核：(Sm(2.52S0L 0100 1.8 1C000) -76(1 )2 760.61.8 76.17mm0.6376.170 mm0ax.3|.

26、66,661.81.8 (等式成立)Smin)型腔深度:-21 sS H -S3 1000.820.801 1002.4 1003.4mm00.80.80 mm 2誉:(一-2.5% 1.5%)1000.8V0.80.40.41002.22.4等等式成立）21 Sh S h-230.7 195 2.1298.3mm1002.5% 25%:()95S0.冲 0.352 2.1（等式成立）型芯高度:hM 1 Shs2V31009530.72 2.1098.3 0.7 mm校核：（SmaxS min )hm2.5% 1.5% 950.70.352 2.1（等式成立）壁厚：壁厚壁厚:dmdm(1 (1

27、S)dm S)dm3421 22 10020.127校核：100320438Q382.325o 0.127 mm0 9 Q*1272.325mm微：Smin)dm(Smax Smin)dm2.5% 1.5%2.5% 1.5%0.127 0.010.1570.1270.01 0.1570.380（.攀式第成立）Rmi (1 S)Rmi 9V1 A 100校核:(SmaxSmin)Rm12.5% 1.5% 27 0.33 0.170.330730.3327 - 126.790 mm400.77 1(等式成立)Rm 2(1 S)Rm2 3/41 二 1000.333 100.337.410 mm校核：(SmaxSmin)Rm12.5% 1.5% 80.330.17 0.58等式成立）3.3.6柄长柄长：lm2 (1 S)ls3V4(1 2)0.3330 3 10.3329.85。mm校核：(SmaxS min) Is(2.5% 1.5%) 30 0.330.170.8 1等式成立）4注射机有关工艺参数的校核注射机G54-S200/400的主要参数如下表所示：表4.1G54-S200/400注射机的主要参数标称注射量400cm 2定位孔直径125mm最大开模行程S260mm喷嘴球头半径18mm取大装模同度 Hmax406mm喷嘴孔直径4mm最小装模