一模一腔直浇口顶板顶出塑料碗模具设计

1、摘要本次设计的是塑料碗，主要介绍了腕的段计思路、加工过程和碗的注射模的歧 ito这珅聚丙笳水杯无毒、无味，密度小，强趴限度、硬度、酎热性都较好, 是人们日常生活中的必不可少的生活用品。本次设计采用的是注射成型。在设计过程中，首先对进行原材料分析，比 较不同塑料的物理和化学性质从而选定晚的最佳原料为聚丙烯。然后计算琬的体 枳，初步选定注射机和标选模架，再进一步设计模具各个结构，最后对注射机进 斤校核。关型诃：注塑成型注射机模具AbstractThis design is about bow. It mainly introduces the design ideas Of bow, the pr

2、ocesses, and the injection mold. bow have many advantages, such as it's non-poisonous, unpalatable, low density, what's more, it's strength, stiffness, rigidity and heat-resistance are also good. It's essential to daily life.The design adopt the injection molding. During the design p

3、rocess, first, we analyse raw materials, and select PP as the best material of bowl by paring the different physical and chemical properties of plastics. Then calculating the volume of a bowl. Following initially selected injection machine and the standard mold, design further structural of each mol

4、d. Finally, check on the injection machine.Key words: injection molding injection machine the mould目录榆要IAbstract! I第一章制品成型工艺分析-1-1.1 M科的选用-1-1.2 注塑模工艺条件11.3 塑件的尺寸选樗-2-1.3.1 塑件的尺寸-2-1.3.2 塑件的表面质量-4-第二章型腔布局与分面设计42.1 型腔数目-5-2.2 分型面的设计-5-第三章注射院里机的选里-6-3.1 注塑机的选用-6- 第四章浇注系统部件的设计-7-3.2 主流道设计-7-3.3 主流道尺寸计算

5、-8-3.4 定位因-9-3.5 浇口的设计-10-3.6 浇口套的设计-11 -第五章模具成型零件的设计125.1 影响工作尺寸的因素-12-5.2 型腔的径向尺寸计算-13-5.3 型芯的径向尺寸计算-13-5.4 型腔深度尺寸计算-14-5.5 里芯深度尺寸计算-14- 第六章合模导向机构的设计-15-6.1 导柱6向机构设计要点156.2 带头导柱-16-6.3 带头导套-17-第七章版模机构的段计197.1 版模机构设计的总体原则197.2 推件力的计算-19-7.3 复位杆-20-7.4 推件板-20-7.5 浇注系统混用脱模机构-21-第八章注塑模温度控制系统段计-21-8.1冷

6、却、加温控制设计21第九章注塑模排气系藐设计-22-9.1排气槽的设计-22-第十章注塑机工艺参数的校核-23-10.1 注射压力的校核23-10.2 镇模力校核23-10.3 开模行程的校核-23-10.4 安装部分的尺寸枚核-24-10.4.1 崎喝尺寸-24-10.4.2 定位环-24-10.5 强制脱模的校核25第十一章工艺卡片-25-11.1 塑料模具碗注射成型的工艺参数-25-参考资料-26-附图一课程段计塑料模具碗总装图-26-附表一课程段计塑料模具碗总装图的零部件情况-27 -第一章制品成型工艺分析1.1材料的选用塑料碗的使用性能要求：无毒、一定的刚性、耐热性等。塑件的材料可选

7、用PP,属热塑性塑料，可以采用注射成型。无色、无味、 无毒，对大体健康没有做胁，并有良好的表面光泽。密度为0.900.91 g/cm3, 质轻。PP高的结晶性赋予它良好的耐溶剂性和耐热性能。PP具有较好的力学 性能，其拉伸屈眼强度和拉伸髯度都超过PE,其拉伸强度还超过PS和ABS。 PP的力学性能受温度的影响比较小，即使温度为100七时，其拉伸强度I月能 保持一半。PP的冲击强度强则依赖温度的大小,在室温以上，PP的冲击性 能较好；但在低温时，其冲击性能迅速变差。从使用性能看,谖塑料刚度好，帆水、耐油、耐热性强,可帆100t热 水煮沸，所得制品是唯一可放人俄液炉加热的塑料碗。从成型性能上看，该

8、塑料吸水性小，加工前不必干燥处理。熔体接近非 牛顿流体，黏度对温度敏感小，其取决于剪加速率，熔料的流动性较好，成 型容易，但收缩率较大。另外，谖塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等领略；成型温度低时， 方向性明显，避固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成 型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。PP的透明性差，可制的半透明制品。以PP为原材料，成本低，是较理想的材料。1.2注塑模工艺条件干燥处理：如果修存适当则不需要干煤处理。PP染色性较差，色粉在塑料中扩散不解均匀，大塑件尤为明显。PP制 品表面若需喷油或移印等装饰，须先用PP麻漆擦技。熔化温度：81PP高结晶，所以加工温

9、度需要较高。前料筒200240C, 中料筒170220C,后料筒160190,汪感不要超过275O实尿上为减少飞 ill,收缩等缺陷,往往取偏下限料温。模具温度：4080。，建议使用50C左右。结晶程度主要由模具温度决 定。模沿太低，塑件表面光泽差，甚至无光泽；模沿太高，则易发生曲曲变形, 收缩凹略等。注射压力：PP成型收缩率大，尺寸不稳定，塑件易变形收缩，可采用提 高注射压力及注射速度，减少层间剪切力使成型收缩率降低，但PP流动性很好, 注射压力大时易出现飞边且有方向性强的缺陷，注射压力一般为：5080MPa, 保压压力取注射压力的80%左右，宜取较长的保压时间补缩及较长的冷却时间保 证塑件

10、尺寸，变形程度。注射速度：PP冷却速度快，宜快速注射，适当加深排气槽来改善排气不 良。如果制品表面出现了献略，也可使用较高温度下的低速注塑。注意：高结晶的PP高分子在熔点附近，其容枳会发生很大变化，冷却时收 缩及结晶化导致塑件内部产生气泡甚至局部空心，所以调节注塑工艺参数要有利 于补缩。1.3塑件的尺寸选择1.3.1 望件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素:取决于用户的使用要求；受制于塑件的流动性;受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的绐构阻力；在此不考虑塑件的公差问题。根据日常需要，此次段计选择的是塑料碗外径D1=100mm,塑料碗内径D2=96mm,碗底直径D3=60mm,琬高H=60mm

11、,壁厚和底厚S=2mm,底部凸起 ho=10mm0制品的尺寸图如图1.1,三视图如图12图1.1塑料模具碗的尺寸图图1.2塑料模具碗的三视图1.3.2 星件的表面质量一件的表面质量包括塑件缺陷、表面为泽性与表面粗楣JS,其与模塑成型工 艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的表面根植度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低 1-2级。本设计要求制造的碗，表面应垓性滑，由于型腔磨损而使表面植鹿不 断加深，应技随时撒光复原。第二章型腔布局与分型面设计2.1型腔数目根据所接任务书和题目，模腔数为一模一腔，型腔布局如图2.1图2.1型腔布局2.22型面的设计选择

12、设计分型面的基本原则是：分型向应选择在塑件断面轮邮最大的位置，以便顺利脱模。同时还应考虑以下因素:(1 )应便于塑件脱模并简化模具结构尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧。(2)应考虑塑件的技术要求(3)尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整。(4)应有利于排气为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合,以利于排气。(5)应便于模具零件加工(6)应考虑注射机的技术参数图2.2蔬注系统示意图(7)应尽量选择塑件在垂直合模方向上股彩面枳较小的表面，以减少债模力。烁合以上因素，该制品的分型而可确定为与右图类仪:第三章注射成型机的选型3.1注塑机的选用制品制底圆柱体枳 V1=

13、S0h0=(D3/2)2 k h0=(6/2)2x3.141 x1 cm3=28.27cm3 ；制品除中间圆锥四周壁的体积V2=1/3x2/3xirx ( R3-r3) =10.06cm3；制品品底体枳 V3=Vi-V o= Vl-Kx2/3xra3x67.11/1801/3xhaxra2)所以 V3=VlV 以由=43.17cm)整个制品的体枳 V=V2+V3=10.06cm3+43.17cm3=53.23cm3 ；额定注射量 V =53.23/0.8 cm3=66.54cm3；所需熔体 PP 塑料质量 M=V p =53.23cm3x0.91 g/ cm3=48.44g ；注射机选型为SZ

14、60/40塑料注塑成型机。有关技术参数如下:表3.1注塑机的技术参数项目参数项目参数理论注射容积100cm5注射压力170MPa最大开模行程305mm模具最大厚度300mm模具最小厚度170mm模具定位孔直径100mm喷喷球半径10mm须模力800KN螺杆直竹35 mm注射速率95 g/s第四章洗注系统部件的设计该模具采用的是直浇口，一模一腔，只需设计主流道，即可。4.1 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他度的流动通道。形状结构如图4.1： Ja图4.1主流道示感图其设计要点：a）主潦道设计成四雄形，其雄角可取2。6。，

15、流道壁表面用糙度取 Ra=0.8 um,且加工时应沿道轴向他光;b）主流道如瑞凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径Ri大12 mm；球面 凹坑深度35nim；主潦道始端人口直径d比注射机的喷喷孔直径大0.5-1 mm； -段 d=2.5-5mm；c）主流道末端呈圆无须过渡,圆角半径r=13mm；d）主流道长度L J,l小于60mm为佳，最长不宜超过95mm；e）主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A,热处理淬火后 硬度 5357HRC。4.2 主流道尺寸计算(1 )主潦道通常段计成胤他形，PP的流动性较好，可取施角a=3°,内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8umo(2)

16、根据所选注射机，则主潦道小端直径为d=注射机喷嘴直径 d0+ ( 0.5-1 ) mm=4+1=5mm.主流道球面半径为R=喷嘴球面半径R°+ (12) mm=10+1=11mm主流道与畸嘴对接处凹坑深度h=35mm，可取4mmo(3)为减小料流转向过渡时的阻力，主潦道大端呈胤角过渡，其圆角半) r=1-3mm,这里取 2mm.(4)通常主潦道长度由模板厚度确定，本模具取L=40mm。4.3 定位定因为采用的无托唧用，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圉也是 标准件，外径为二100mm,内径70mm。根据GB/T 4169.18-2006蟹料注射模具零件第21部分,定位因示意图

17、如下:图4.2定位圈根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸:Do=100mmD 产 70mmh=15mm ；HI4： 45 is定位 IS 4）60GB/T 4169.18-20064.4 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分潦道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系 统中截面最小的部分,但却是洗注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对 塑件性能和质量的影响很大。a）浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道，这里我们采用直滉口:令浇口在成形自动切效断，故有利于自动成形；令混口的痕迹不明显，通常不必后加工；令浇口之压力损失大，必须高之射出压力；令浇口部份易被固化之城福树脂堵隹。它常用于成型

18、中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或 表面不允许有较大狼通的塑件。b）浇口位置的选用模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改 浇口尺寸，无论采用何仲海口，其开设位置对塑件成型性他及质量彩鹤艮大，0 此合理选择浇口的开段位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还翳响 模具绐构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选 择。通常要考虑以下几项原则：令尽量缩短流动的图；令费口应开设在塑件壁厚最大处；令必须尽量减少熔接狼；令应有利于型腔中气体排出；令考虑分子走向感里；令避免产生喷射和蜡动；令蔬口处避免弯曲和受冲击载荷；令注意对外观质量

19、的影用。C）浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设it应尽量保证所 有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况 下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型 腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型 工艺条件达到一致，这就是能注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的, 即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。4.5 浇口套的设计根据GB/T 4169.19-2006塑料注射模模零件第19部分，浇口套示憨图如下:图4.4浇口套根据标准模架和CAD的标注尺寸选择

20、如下几何尺寸:D=20mmD1=50mmD2=4.0mmL=50mm ；材料：45徊浇口套 <l>20x50 GB/T 4169.19-2006。第五章模具成型零件的设计5.1 影响工作尺寸的因素(1)哒件收缩率的勒响：聚丙烯收缩率为1。2.5%；四、0模工作尺寸的制造公差：通常叫、曲模的制造公差取塑件公差的1/31/6,表面粗糙度取Ra值为0.80.4 u mo5.2 型腔的径向尺寸计算巳知：塑件尺寸Ls模具磨损量5c= A/6平均收缩率Sep模具制造公差5z= A/3PP 的收缩率为(1-2.5 ) %, I Scp= ( 1+2.5 ) %/2=1.75%,碗的精度要求不高，

21、可采用PP的一股精度，为6级精度，限据塑件基本尺寸查表，得其尺寸公差为i 8z= A/3=0.37mmo最外端直径：L产Ls+LsScp-3/4 =100+100*0.0175-3/4*1.1 =100.925mm最内一直径:Lm=Ls+LsScp-3/4 =60+60*0.0175-3/4*1.1 =60.225mm其图形如下：图521型腔图形状5.3 型苏的径向尺寸计算径向尺寸：Im=Is+IsScp-3/4 =98+98*0.0175+3/4*1.1=100.54mm其图形如下:图5.2.2型芯图形状5.4 型腔深度尺寸计算已知：塑件尺寸Hs-A 平均收缩率Sep模具制苣公差6z=A/3

22、碗边厚度为 2mm,查表得, =0.24mm, 5 z=0.24/3=0.08.技平均值计算方法可得:型腔的深度：HM=Hs+HsScp-2/3 =50+50*0.0175-2/3*0.24=50.715mm5.5 型芯深度尺寸计算技平均值计算方法可得:型芯的深度:hM=hs+hsScp+2/3 =48+48*0.0175+2/3*0.24=49mm第六章合模导向机构的设计6.1导柱导向机构设it要点小型模具一股只段置两极导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称 布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布 置的形式。直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；】型带头导

23、套主要应用于 复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；n型带头导套主要应用于推出机构的 导向中。导向零件应合理分布在模具的用围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边 绦的他离5 一般取导在固定端的直径的11.5倍；其段置位置可参见标准模架 系列。导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑 件在动模恻依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设 置导柱。为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承吊 植;一般都是削去一个面,或在导套的孔口倒角,导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作 用。应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及

24、同轴度要求，否则将勒 响合模的准确性，甚至损坏导向零件。 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7 （低精度时可采用H8/f8或H9/I9 ）； 导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6 ）0导套与安装之间一股用H7/m6 的过渡配合,再用M向螺钉防止其被拔出。对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导 向孔配合。通常导向孔应做志通孔;如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应 在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽;6.2 带头导柱采用带头导柱,可以直接与模板中的导向孔配合,结构简单。导柱导向部 分的长度应高出口模端面6-12mm,可取10mm。标准

25、模架的导柱直径和数量 一般都是确定的。导柱应具有良好的韧性和杭弯陨度，其工作面应有较高的 硬度和耐解性。可采用201渗碳淬火，硬度取50-55HRC。fflffiGBT 4169.4-2006塑料注射模零件第4部分，带头导柱示意图如下:图6.1带头导柱根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸：D=35mmD1 =40mmh=8mmL=11 OmmL1 =100mm材料：T10A带头导柱 4)35x 110x 10OGBT4169.4-2006o6.3 带头导套采用直导套，结构简单，加工方便。形状:做成通孔,利于排出空内 空气及残渣废料。尺寸：导套导向孔d与导注相符，导套长度可由导套固 定

26、板确定，不小于其配合直径的1-1.5倍。与导柱用相同的材料制造，其 硬度低于导柱的硬度。根据GB/T4169.3-2006塑料注射模具零件第3部分，带头导套示意图如下:图6.2带头导套根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸:D=35mmD1=48mmL=70mmh=10mmR=5mm材料:T10A带头导套 4)35x70 GB/T4169.3-2006o第七章航模机构的设计7.1 脱模机构设计的总体原则a)要求在开模过程中塑件图在动模一蛆，以便推出机构尽量设在动模一 倒，从而简化模具结构。b)正确分析塑件对模具包紧力与枯附力的大小及分布,有针对性地选择合 理的推出装置和推出位置，使脱模

27、力的大小及分布与脱模阻力一致;推出力作用 点应靠近塑件对0模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位 置；力的作用面尽可能大一些，以阴止塑件在被推出过程中变形或损外。0推出位置应尽可能段在可件内部或对塑件外现影性不大的部位，以力求 良好的塑件外观。d)推出机构应结构简单，动作可靠(即：推出到位、能正确复位且不与其他 零件相干涉，有足的的强度与网度)，运动灵活，制造及维修方便。7.2 推件力的计算脱模力:Q=LhP(fcosa - sin a )；式中:L-四模被包紧部分的断面周长(cm)；h一被包紧部分的深度(cm)；P一由塑件收缩率产生的单位面积的正压力,一般取0.8xl071.2

28、xl07Pa；f一摩擦系数,-IS® 0.1；a脱模斜Ho1： L=3.14lX98=307.72mm； h=48mm；Q=307.72mm x48mm x 10MPa ( 0.1 xcosO-sinO ) =14770.56No7.3 复位杆复位杆设计：GBT4169.13-2006塑料注射模具零件第13部分:复位杆示意图如下：图7.2复位杆根据标准模柒和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸:D=25mmh=5mmL=150mm材料：T10A复位杆 4)25x150 GBT 4169.13-2006o7.4 推件板推件板设计:6BT 4169.7-2006塑料注射模具零件第7部分，推板

29、示意图如下：图7.3推件版根据标准模架和CAD的标注尺寸选择如下几何尺寸:W=350mmL=500mmH=40mm材料：45限推件板 350 X 500 X 40 GB/T 4169.7-2006o7.5 浇注系统凝料脱模机构流道避料的册模方式，这里采用两板式脱模，即单分型面。直浇口时料的浇 注系赞能%利用开模动作实现塑件与流通避料的自动分离，同时利用塑件对口模 的包紧力将塑件与流道凝料拉斯。第八章注塑模温度控制系统设计8.1冷却、加温控制设计由于PPil射成型的模具温度为40-80C, 一股选在80以下成型，故模具 中无需设置加热装置。冷却机构的设计原则：(1 )冷却系统的布置应先于脱模机构

30、；(2)合理地确定冷却管道的直径中心能以及型腔壁的距离；睇低进出水的温度差；(4)决口处应加强冷却；(5)应避免将冷却水开设在塑件熔接痕处；(6)冷却水道应便于加工和清理。对于PP制品，可用常温水冷却。当塑件壁厚为2-3mm时，水孔直径可取该设计取8mm。水孔边至型腔表面曲离应大于10mm,为冷却管道直径的1-2倍，常为 12-15mm,这里取14mm。两冷却水道中心即为3-5倍水孔直径，这里取30mmo该设计为6个冷却水孔，合理地安置在型腔的周围。由于冷却水道的位置，结构形式，孔径，表面状态，水的流速，模具材料等 很多因素都会第响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较。实标生产巾，通常 都是根

31、据模具的结构确定冷却水晶，通过调节沽漫,水速来满足要求。第九章注壑模排气系统设计9.1排气槽的设计排气槽的作用主要有两点：一、是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气； 二、是排除物料在加热过程中产生的各仲气体。版是薄壁制品，越是远离浇口的 部位，排气槽的开段就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气 格的开设，因为它除了能避免制品表面曲伤和注射量不足外，还可以消除制品的 各种缺陷,减少模具污染等。对于模腔的充分排气，一般来说,若以最高的注射 速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及吊模 压力，使塑

32、件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机 器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验,通过试模与修模再加以完善,此模 我们利用模具零部件的配合间隙及介型而自然排气。第十章注塑机工艺参教的校核10.1 注射压力的校核注射机注射压力为170MPa>PP注射成型注射压力(70-120 ) MPa.则符合要求。10.2 锁模力校核PP的保压力为50-60 Mpa制品在分型面上的投翳面枳为：A=ir ( 50/2 ) 2 =1962.5 mm2则最大的保压力F=60*A=117.75KN <注射机的锁模力800 KN故满足要求。10.3 开模行程的校核所选注射机SZ60/40为带有液压和机械阻合作用的注射机，则注射机最大开模行程Sg与模具倬度无关。Hi=50mm, H2=42+50=92mm则 H1+H2+ ( 5-10 ) mm= ( 147-152 ) mm而注射机 Smax=305mm > H1+H2+ ( 5-10 ) mm则满足要求。10.4 安装部分的尺寸校核10.4.1 喷喷尺寸图10浇口套标注示意图PP粘度小，取的锥角a=3°, nJUod=at 射机喷嘴直径 d0+ ( 0.5-1 ) mm=4+1=5mm.主流道球面半径为R=喷嘴球面半径R0+ (12 ) mm=10+1=