杯盖模具设计简要说明(正式版)

1、杯盖模具设计说明书1. 塑料成型工艺性分析本产品采用 PS 原料， PS 是无色透明并有光泽的非结晶型的线形结构的高聚物，密度为 .PS 有优良的电性能和一定的化学稳定性。聚苯乙烯耐热性低，热变形温度一般在所以只能在不高的温度下使用，PS 质地硬而脆，有高的热膨胀系数，塑件易产生内应力易开裂。 PS 成型性能优良具有吸水性好收缩性好比热容小热膨胀系数高。塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量很大，采用注射成型。杯盖如图 1 所示：图 12. 分型面的分析与确定根据要求该模具采用双分型面，经过两次分型，由塑件的结构形式，塑件的分型面选在杯盖的外表面，如图 2：图 23. 确定型腔数量和排列方式根据设计要求

2、，模具采用一模两腔，采用水平排列。型腔布局如图3：图 34. 注射机型号的选定4.1 注射量的计算通过计算可得，塑件的体积v 塑件的质量 m 流道凝料的质量 m2 还是个未知数，可按塑件质量0.6 倍计算，从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为m1.6nm11.626.2620.0454.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所要锁模力计算流道凝料（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数。型多型腔模腔模的统计分析，A2 是每个塑件在分型面的投影面积A1 的0.2 0.5倍，可用 0.3nA1 来进行估算，则：d2A13115.6652AnA1nA28412.296mm

3、2FmAp型25 8412.296210.370KN其中 P 为型腔中的压力取 25Mpa ，(因为是壁薄零件，浇口为点浇口，压力取大一些，见表 11 3),常用塑料注射成型时所选用的型腔压力值见表1：塑料品种PE 高压PE 低压PSASABSPOMPC型腔压力10-152015-2020303540表 14.3 选择注塑机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用 SZ 60/ 450 卧式注射机（上海第一塑料机械厂）见表 2 ：理论注射容量 /cm378锁模力 /kN450螺杆直径 /cm30拉杆内间距 /cm280 250注射压力 /MPa170移模行程 /cm220注射速率 /(

4、g/s)60最大模厚 /cm300塑化能力 /(g/s)5.6最小模厚 /cm100螺杆转速 /(r/min)14200定位孔直径 /cm55喷嘴球半径 /cm20喷嘴孔直径 /cm3.5锁模方式双曲轴表 24.4 注塑机有关参数的校核4.4.1 由注射剂料筒塑化速率校核模具的型腔数n .kmtm20.8 5.6 30 0.62 6.262n6.2620.26m1型腔数校核合格式中k注射剂最大注射量的利用系数一般为0.8m注射机的额定塑化量5.6g / st 成型周期取 30s4.4.2 注射压力的校核Pek1.3130169Mpa，而Pe170Mpa注射压力校核合格式中k注射压力安全系数，一

5、般取k1.25 1.4P0塑件成型时所需的注射力，生产实践中其值一般为70 150Mpap01 3 0M P a4.4.3 锁模力校核F KAP型 1.2 210.307 252.368KN而 F 450KN ，则锁模力校核合格式中K锁模安全系数一般取K1.11.2P型型腔的平均压力，选用件表3表 3 常用塑料注射成型时型腔平均压力塑件特点P型举例用以成型塑件25PD，PS 等壁薄均匀用品，管器类一般塑件30在模温较高情况下成型而壁薄的容器类中等粘度及有精度要求塑件35ABS，POM 等有精度要求的零件高黏度及高精度难充模塑件40高精度的机械零件，如齿轮，凸轮等5.浇注系统的设计5.1 主流道

6、设计5.1.1 主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为：d 喷嘴尺寸 0. 5 1 0 3. 5 0.m5m 4 主流道球面半径为：SR 喷嘴球面半径122 022m2m5.1.2 主流道衬套形式本设计是小模具，为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈设计成分体式，主流道长度取 35，锥度为30 ，衬套如图 4 ，材料用 T10 钢。热处理淬火后，表面硬度为53HRC-57H图45.1.3 主流道凝料体积2（46.1 233q主4dnL）40800.7785mm0.5cm425.1.4 有经验公式得r3.3q21840.191840 s 15103 s 1Rn3q2q主q分q塑件 0.

7、82.7722 5.9435.46Rn(46.1)/ 25.2522.52525.2 分流道的设计第一级分流道 L190mm第二级分流道 L210mm1) 分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均匀的分配到个个型腔。因此第一级分流道采用半圆形截面。2) 分流道的形状，截面尺寸及凝料体积。第一级分流道形状及截面尺寸，为了便于机械加工及凝料脱模。本设计的分流道设置在第一分型面定模板上，截面形状采用加工工艺性良好的半圆形截面，半圆形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，对于壁厚小于3mm 质量在 200g11以下的塑件可用下述经验公式确定分流道直径D 2.654w 2 L

8、44式中 D分流道的直径mmW塑件的质量 gL 分流道长度 mm第二级分流道，根据设计要求分流道设计呈锥形，开设在中间板上，其中分流长度为 10mm,大端直径为 4mm，锥度为 170 ，截面形状如图5：图 55.3 浇口的设计5.3.1 根据塑件特征看塑件属于壁薄零件，需要快速注射成型，为了便于使浇注凝料与塑件自动脱落，因此采用点浇口，一般点浇口直径综合考虑取浇口尺寸为1mm。根据 Proe 软件塑料浇注分析如图d0.3 2mm ，6，浇口位置选在杯盖顶部中心。图 6浇口截面形状如下图7：图 75.3.2 浇口剪切速率的校核由点浇口经验公式得：4q46. 26rR33. 1413 6 3.

9、4 9s 62剪切速率的校核合格5.4 冷料穴的设计5.4.1 主流道冷却穴，采用半球形，位于主流道末端，中间析上，中间于分流道相同5.4.2 分流道冷却穴，在第一级分流道末端加长5mm，做分流道冷却穴5.5 成型零件设计5.5.1 凹模结构，由于制作形状分析确定，凹模采用整体式，凹模直接在选购的模架上开控型腔。如图8图 8为了便于模具安装， 增加模具的精度，减小切削加工量凸模采用整体式凸模，凸模具体结构形式如图 9。图 95.5.2 凸凹模的工作尺寸计算通常，凸凹模的工作尺寸根据塑料的收缩率，凸凹模零件的制造公差和磨损量由三个因素确定1.凹模的工作尺寸：凹模上成型塑件外形的模具零件。其工作尺

10、寸包括属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大，因此为了模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差5.5.3 凹模材料的选用。杯盖使大批量生产成型零部件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能叶应该良好。根据塑料模具技术手册表 24-8 成型零部件选材举例，选用 CrWMn ，53-56HR。6.型腔尺寸的计算类别塑件尺寸计算公式工作尺寸3000.13Lm(1S) LS10SZ3000.3946300.13Lm(1S) LS10SZ6300.57塑件尺寸精度4型12314SZ560.138015Lm70.

11、18(1S)LS0150SJ/T10628-954腔1200.18Lm(1S) LS10SZ1200.09型腔尺寸精度IT6IT10IT11IT12IT13IT5IT74IT8GB/T1800-19981SZ0.390.13Lm(1S) LSR300R30040型腔制造公差1088543310型腔尺寸按平均值法计算， 根据有关手册查得 PS的收缩率为 0.5%0.6% ，故平均收缩率 S=（ 0.5+0.6）%/2=0.55%=0.0055。根据塑件公差要求（见表4），表 4表 5模具制造公差取SZ/ 4 ，尺寸计算见表5：7.凸模工作尺寸的计算影响塑件尺寸精度的因素很多，在计算是要考虑塑料材

12、料，塑件结构和成型工艺过程，模具结构模具装配和制造，模具使用中的磨损等因素。其中塑料材料方面的因素主要是指收缩率的影响。凸模是成型塑件的内部形状，其尺寸属于被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐减小，因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要在设计模具时被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。型芯尺寸计算见表 6类别塑件尺寸计算公式2700.13Lm(1S)l型6000.13L(1S)lm芯13.5 00.18Lm(1S)lR28.500.13L(1S)lm8.导向机构的设计ssss(0.50.75)(0.50.75)(0.50.75)(0.50.75)表 6工作尺

13、寸0SZ27.2200.130SZ60.5400.130SZ13.4700.180SZ28.7300.13根据模具的大小和形状，可确定该模具使用 4 个导柱，其布置为等直径、不对称布置，应该采用带头直导柱，如下图所示，带头导柱是常用结构分两段，近头段为在模板中的安装段，标准采用 H7/m6 配合，远头段为滑动段，其与导套的配合为 H7/f6 、更多详细数据参见 GB/T4169.4-2006 规定的标准带头导柱，如图 10 所示：图 109.导套的设计直导套主要使用于厚模板中，可缩短模板的镗孔深度，在浮动模板中使用较多，导套内孔的直径系列与导柱直径相同，由 GB/T4169.2-2006 确定

14、直导套的设计图。根据要求导套安装在型腔板上，导套安装时模板上与之配合的孔径公差按H7 确定。导套长度取决于含导套的模板厚度， 因此 L 取 30mm，直径 D 取 16mm，则 D1 =25m,D 2 =17m 。设计图如下图 11 所示：图 1110.推出机构的设计根据模具设计要求，采用顶杆推出机构，顶杆同时也做型芯使用，顶杆的长度由将塑件顶出型芯的高度确定。顶杆的尺寸规格见（GB/T4169.1 2006）顶杆设计图 12 如下： L=125 、 D=25 、 d=15 、 =30°、 D1 =25 、 L1 =7 。图 1211.排气系统的设计该模具是小型模具，排气量不大，但分

15、型面较大，型芯之间存在间隙，可直接利用间隙排气，因此本设计不单独开设排气槽。12.温度调节系统塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为 200 C 左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在 60 C 以下。所以热塑性塑料在注射成型后， 必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚

16、度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80% 。因为我们所需要的塑件比较薄，故用此公式：ts24 Ts - Tm2alnTe - Tm式中， a - 热塑性扩散系数m2 s ；s - 制品厚度mm ；现在我们根据已知条件知道PS的 Ts260 C， Tm60 C， Te=100 C ，而塑件的厚度为 2mm ；故224260 - 602 2.4 10 4 ln?100 - 60t=4.5s根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。由塑料成型工艺

17、及模具设计查询可得， PS 的单位质量成型时放出的热量为 300KJ-400KJ Kg 。放出热量为 60 1.05 1000 350KJ 22.05KJ 其中， 1 3 的热量被凹模带走， 2 3 由型芯带去。模具冷却在型腔、型芯的合理部位，设置通水冷却水路，并通过调节冷却水流量及流速来控制温度，冷却水采用室温冷水，水孔边离型腔的距离一般保持 1525mm ，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率较低，水孔直径一般在8mm 以上，水孔管路应畅通无阻，水孔通过镶块密封严实，冷却水路采用直通循环式，简图如下图13：图 1313模架的确定根据型腔的布局来看，型腔分布尺寸为63 153 ，又根据型腔侧壁

18、可知，最小厚度为 11.57mm ，再考虑到，导柱、导套及螺钉布置应占的位置和采用 2 次分型的问题，确定选用模架结构为 A 2 形式（ 250 350 ）。各模板尺寸的确定：1) 定模座上安装有浇口套，根据浇口套的尺寸，定模座的厚度为35mm ；2) 型腔板，根据型腔高度和分流道浇口的尺寸位置，型腔板的厚度为30mm ；3) 型芯板，根据型芯高度 13.5mm ，因此 B 板厚度取 40mm ；4) 动模支承板，取 20mm ；5) 推板固定板取 15mm ，推板支撑板取 20mm ，推出行程根据塑件高度15mm ，取 25mm ；6) 根据推出机构的厚度可得垫块的厚度为 90mm 。根据选定模架可知， 模架外形尺寸为： 125模具开模行程 =（ =40主流道长度15(型芯高度)250205，模具高度为 95mm ，(5 10)(625) 小于注射机的开模行程，模具上各标准件的尺寸位置