酒瓶盖注射模具设计

1、.姓名：余至彬专业：机械设计与制造班级：设计一班学号：201236030152设计题目：酒瓶盖塑料模塑料件简图：塑料件主要技术要求：1.材料： ABS，米黄色2.年产量： 200万件3.未注公差：30, 44 按 MT2 标注，其余按 MT5 计算，并且尺寸按入体原则标注 ;4. 其他技术要求：型腔脱模斜度为 1°，型芯脱模斜度为 0.5 °，外表面粗糙度Ra 1.6，无缺陷，表面无特殊要求，所有过渡处有0.2 圆角。.页脚 .1 酒瓶盖塑件的工艺分析1.1 塑件成形工艺分析如图 1-1 为塑料酒瓶盖的二维工程图及实体图，单位mm 。图 1-1塑件图产品名称： 酒瓶盖产品材

2、料： 丙烯ABS塑件材料特性： ABS 塑料（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。ABS 是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。 ABS 塑料为无定型塑料，一般不透明。ABS 无毒、无味，成形.页脚 .塑件的表面有较好的光泽。ABS 具有良好的机械强度， 特别是抗冲击强度高。 ABS还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。ABS 的缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。塑件材料成形性能： 使用 ABS 注射成型塑料制品时，由于

3、其熔体黏度较高，所需的注塑成型压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高，使ABS 制品易产生熔接痕，所以模具设计时应尽量减少浇注系统对料流的阻力。ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理。在正常的成型条件下， ABS 制品的尺寸稳定性较好。产品数量： 年产量 200 万件塑件颜色： 米黄色查文献得：塑件材料物理性能：密度： 1.02 1.05g3cm收缩率： 0.4% 0.7%熔点： 6093 热变形温度： 93材料力学性能：拉伸强度： 63MPa拉伸弹性模量： 2.9GPa弯曲强度： 97MPa弯曲弹性模量： 3.0GPa缺口冲击强度： 6.0KJm

4、2.页脚 .硬度：洛氏 R121塑件质量： 该产品材料为 ABS。由上得知其密度为 1.02 1.05 gcm3 ，收缩率为0.4% 0.7% ，计算出 ABS 平均密度为 1.035 g3 ，平均收缩率为0.55% 。可根据cm塑件形状进行人工几何计算得到酒瓶盖的体积。通过计算得：塑件的体积V塑8.15cm3塑件的重量 M 塑V塑（1.0358.15） g8.435g式中：塑料密度塑件要求： 塑件外侧表面光滑，不允许有较大的浇口痕迹，盆边沿无飞边或较少易清理。1.2 塑件成形工艺参数确定成型的工艺参数：查表得 ：模具温度： 50 70 C喷嘴温度： 180 190 C料筒温度：前段温度：20

5、0 210 C中段温度： 210 230 C后段温度： 180 200 C注射压力： 70 90MPa保压压力： 50 70MPa塑化形式：螺杆式.页脚 .喷嘴形式：通用式注射时间： 3 5S保压时间： 15 30S冷却时间： 15 30S成形周期： 40 70S关于 ABS 设计时应考虑的问题： ABS 采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光泽差及浇口附近的物料发红等缺陷； 由于 ABS 的加工温度较高， 对各种工艺因素的变化比较敏感，所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要； 有些 ABS 制品在顶出时并无问题， 但却可能会在贮存期产生

6、褐色或黄色条纹，可能是由于机筒过热或在机筒滞留时间过长而引起的。.页脚 .2 模具基本结构设计及模架选择2.1 确定成形 方法塑件采用注射成形法生产。因为该产品设计为中批量生产，故设计的模具需要有较高的注塑效率，浇注系统要能够自动脱模，此外为保证塑件表面质量采用点浇口，因此选用双分型面注射模（三板式注射模），点浇口自动脱模结构。2.2 型腔布置注意的问题或原则根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。据设计要求可知，由于该塑件形状较简单，质量较小，且需要大批量生产所以模具选用一模两腔结构且平衡布置，采用双分型面注塑模，这样模具尺寸较小，制

7、造加工方便，利于充满型腔，塑件质量高，生产效率高，塑件成本低。其排列方法如下图 21所示：.页脚 .图 2-1 型腔布置示意图2.3 分型面设计分型面设计选择分型面时应遵循的原则： 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处； 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度；分型面作为主要排气面时，分型面应设于熔体料流的末端；塑件开模后留在动模上；分型面所产生的痕迹不影响塑件的外观，且易清除；浇注系统和浇口的合理安排推杆的痕迹不露在塑件的外观上使塑件易于脱模塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面有多种选择,如图.页脚 .2 2 a 中分型面选择在轴线上 ,这种选择会使塑件表面留

8、下分型面痕迹 ,影响塑件的表面质量。图 2 2b 中分型面选择在酒瓶盖的上端面这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔成形，塑件大部分外表面光滑，仅在抽芯处留有分型面痕迹。因此，塑件选择如图 2 2 b 中所示的分型面。图 2-2 分型面选择示意图排气槽设计当塑料熔体充填型腔时， 热固性塑料在固化时会放出大量的气体,易阻塞缝隙，如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，所以必须开设专用排气槽排出气体。通常排气槽设计有多种方式，大多数都采用配合间隙排气的方式，由于此制件尺寸不大，利用分型面和推杆配合间隙排气即可。2.4

9、浇注系统设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。.页脚 .主流道浇口套的选择主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。熔体从喷嘴中以一定的动能喷出。由于熔体在料筒已被压缩，此时流入模的空腔，其体积必然要增大，流速也略为减小。由于主流道的浇口套为标准件，考虑 ABS的流动性较差， 即主流道的浇口套的选择如下锥度为6 、 d4 mm 、D=8mm 、 SR14 mm 。主流道断面尺寸：主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上。表 2-1 主流道衬套中尺寸关系表8141620d注射机喷嘴直径 +（0.5 1）D与注射机

10、定位孔间隙配合SR注射机喷嘴球面半径 +（12）分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间一段塑料熔体的流动通路，其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均匀地分配到各个型腔、应注意尽量减小流动过程中的热量损失与压力损失。分流道的截面形状及分布选择：截面形状有圆形、 梯形、 u 形、半圆形、矩形。分流道的长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失，分流道的表面.页脚 .粗糙度为 R a1.6mm。表 2-2 截面形状的对比表截面形状特征热量损失加工性能流动阻力效果圆形小较难小最佳梯形较小易较小良U 形较小易小佳矩形大易大不良通过表 2-3所示截面形状的对比，圆形截面形状效果最佳，考虑到经济和

11、加工难易，采用圆形。分流道截面形状采用圆形且平衡分布，因为圆形分流道热量损失较小，易加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料，从而保证塑件质量。表 2-3 各种塑料的分流道推荐值塑料种类ABSPSPEPVCPPPMMAD35.53.2 9.51.6 9.56.4 12.74.8 9.88 12.7浇口设计浇口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。点浇口形式采用带圆角的圆锥过渡式的点浇口，因为这种结构有利于熔料充满型腔。浇口位置的选择：尽量缩短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕，有利于型腔气体的排出。所以，塑件的浇口选择.页脚 .

12、在酒瓶盖的底部中央处，由于塑件所填充塑料多，这样可以提高充模速度。浇口尺寸计算：点浇口的直径计算公式：d(0.14 0.20) 4 2 A(mm)式中d 点浇口的直径（ mm ）塑件在浇口处的壁厚（ mm ）A 型腔表面积（ mm2 ）表 2-4 点浇口经验直径尺寸 mm厚度 1.51.533塑料种类PEPS0.5 0.70.6 0.90.8 1.2PP0.6 0.80.7 1.00.8 1.2ABS0.8 1.00.9 1.81.0 2.0PA0.81.21.01.51.21.8综上查表得d(0.14 0.20) 4 25000.98 1mm与经验尺寸一致，所以点浇口取 1mm 。由上可知，

13、塑件采用点浇口成型，其浇注系统平衡布置如下图所示，主流道为圆锥形，上部直径与注塑机喷嘴相配合，下部直径为8mm ，锥角为 6°；分流道采用半圆截面流道，其半径R为33.5 ；点浇口直径为 0.8，点浇口长度为 1，头部球面 R1.52，锥角为 6°.页脚 .图 2-3 分流道示意图2.5 脱模机构设计塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。推出机构的组成：第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件

14、推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，和模时要正确复位。，推模力的计算要将塑件从模腔中推出必须克服推出所遇到的阻力，因此塑件脱模时必须有一个足够大的脱模力，脱模力可用下式计算：F1APcoscos式中F1 脱模力（ N ）；型芯的脱模斜度；.页脚 .A 塑件包容型芯的面积（m 2 ）；塑件对钢的摩擦系数，一般取0.1 0.3 ；P 塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件， P 取 2.4 ×10 73.9 ×

15、107 ；模冷却的塑件， P 取 0.8× 107 1.2× 107故 F 5.43 1031.0 107 0.2 cos0.75 cos0.7511.18104 N因为本塑件结构简单所以使用一般的推杆推出机构、推板推出机构等既可满足塑件脱模的要求。2.6 选择模架模架结构注射模标准：我国目前标准化注射模零件的标准有12 个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分中小型模架（ GB/T12556.1 90 ）和大型模架（ GB/T12555.1 90）两种。中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸围为： 560mmx900mm ，并规定模架的形式为品种型号，即基本型， A1 、

16、A2 、A3 和A4 四个品种。其四种模架的组成、功能及用途见下表2-7。表 2-7 注射模标准模架种类型号组成、功能及用途.页脚 .定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构A1 型组成模架，适用于立式和卧式注射机。动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于A2 型立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了A3 型一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，A4 型用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成

17、，功能及用途可以看出，A4 型模型适用于本次模具的设计。模架周界尺寸选择中小型模架的周界尺寸参数、规格有：100 ×L、125×L、160 × L、× L、200× L、 250× L、315 ×L、355 ×L、 400 ×L、450× L 和 500 × L 等模架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：模具结构为双分型面注射模采用拉杆和限位螺钉，控制分型面的打开距离，方便取出制件，周界尺寸250mm × 250mm ，上、下模板的厚度分别为40mm 、50 mm ，

18、垫板厚度为 40mm 。.页脚 .塑料注射模具技术要求塑料注射模具应优先按GB/T12555.1 90 和 GB4169.1 11 选用标准模架和标准件。模具成形零件材料和热处理要求，优先按下表2-8 容选用：表 2-5 模具成形零件优先选用材料和热处理硬度模具材料热处理硬度零件名称牌号标准号HBSHRC45GB69921626040454CrGB30772162604045型腔、型芯40CrNiMOAGB30772162604045定模镶件、预硬状态动模镶件、3Cr2MoGB12993545活动镶件4Cr 5MoSiV1GB129924628045553Cr13GB1220246280455

19、5.页脚 .3 选择成形设备3.1 注塑机的初选择注射机有关技术参数如下：注射量根据图 1-1 和图 2-3 所示计算浇注系统和塑件质量：浇注系统的体积为： V浇7.3cm3浇注系统质量： M 浇V浇7.56 g塑件单件体积： V件18.94cm3塑件单件质量： M 件V件19.89 g3浇注系统和塑件总体积：V塑V浇V件22.42cm3浇注系统和塑件总质量：M 塑M 浇M 件47.35cm注射量须满足：V机V塑0.80式中V机 额定注射量（cm3 ）;V塑 塑件与浇注系统凝料体积和（cm3 ）V机22.4228cm3 125 cm30.80故：满足 V机V塑0.80注射压力查资料得 ABS

20、成型时得注射压力P成型70 90 MPa ，注射机的注射压力P 须满足：.页脚 .P注P成型90MPa锁模力注射机的锁模力须满足 :P锁模力 PF式中P 塑料成型时型腔压力，ABS 塑料的型腔压力P=30MPaF 塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和（cm 2 ）各型腔及浇注系统在分型面上的投影面积为F=2764（ cm2 ）故 PF =30×2764=82920N=83 （KN）根据以上分析计算，查参考文献得初选注射机的型号为：XS-ZY-125注射机 XS-ZY-125 有关技术参数如下：额定注塑量 V ： 125 cm 3注塑压力： 120MPa最大注射面积： 320 cm2喷

21、嘴球面半径： SR12mm注塑机拉杆空间： 260mm × 290mm锁模力： 900KN注射方式：螺杆式模具最大厚度： 300mm模具最小厚度： 200 mm模板最大行程： 300mm喷嘴孔径：4 mm.页脚 .动定模板尺寸 :428mm ×458mm3.2 注射机的校核注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和设计模架时是根据注射量、锁模力、注射压力、磨具厚度等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度已符合所选注射机的要求，不必进行校核。开模行程的校核我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度无关，故注塑机的开模行程应满足下式：H2h件h浇5 10m

22、m式中h件 塑件制品的高度（mm ） ;h浇 浇注系统的高度（mm ）2h件h浇5 1023260 （5 10） 129 134mm300mm 满足要求。.页脚 .4 模具结构尺寸的设计计算为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，采用较低的尺寸精度。塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。表 4-1精度等级与公差数值基本尺精度等级寸12345678/mm公差数值 /mm-30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566-100.

23、060.080.100.160.200.320.400.6410-140.070.090.120.180.220.360.440.7214-180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721.0040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.465-800.140.19

24、0.260.380.520.761.041.6080-1000.160.220.300.440.600.881.201.80.页脚 .100-120.180.250.340.500.681.001.362.000120-14-0.280.380.560.761.121.522.200表 4-2硬聚氯乙烯建议采用精度等级表建议采用精度等级塑料品种高精度一般精度低精度硬聚氯乙烯456由塑件的工作环境知道工件的精度要求不高，所以精度等级选择一般精度。4.1 型腔尺寸计算计算 ABS 的平均收缩率 0.55% 。公差按照表4-1 和表 4-2 中所查的公差进行计算。模具制造公差，统一取塑件尺寸公差的1

25、/3 。型腔径向尺寸计算3LMLS 1s40式中Ls塑件形状尺寸s 塑件的平均收缩率塑件的尺寸公差 模具制造公差对于塑件44 0 0. 36 mm塑件尺寸公差取 0.36L1M44(130.360.0055)4010.363.页脚 .44.2420.120.27 043.97200.12 mm对于塑件 3400. 34 mm塑件尺寸公差取 0.34130.343L2 M34 (10.340.0055)4034.1870.1130.255 033.93200 .113 mm型腔深度尺寸计算H M3HS1 S40式中式中 H s塑件高度方向形状尺寸s 塑件的平均收缩率塑件的尺寸公差 模具制造公差对

26、于塑件高度 2.2000.40 mm 尺寸模具设计，塑件尺寸公差取 0.4013( ) 0.403H 1M2.2010.400.0055402. 212 0.3 00.131.912 0 0.13 mm对于塑件高度 32.3800.76 mm 尺寸模具设计，塑件尺寸公差取 0.763(1) 0.763H 2M32.3810.760.00554032.5580.57 00.2531.9880 0.25 mm.页脚 .4.2 型芯的尺寸计算型芯径向尺寸计算对于300 0.22 mm 尺寸的模具设计，塑件尺寸公差取0.220L M3LS1 S4式中LS 大塑件形径向的最小尺寸30LM30 10.00

27、550.2241( ) 0.22330.1650.165 00.07330.3300.073 mm型芯深度尺寸计算03HMHS1S4式中H S 大塑件腔的深度最小尺寸对于塑件 29.7500.50mm 尺寸的模具设计，塑件尺寸公差取 0.5030H M29.750.501 0.00554(1) 0.50329.910.37500.16730.2850 0.167 mm4.3 模具冷却系统设计由于制件壁厚为2mm ，制件尺寸又较小，确定水孔直径为8mm 。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影响模具的热量向冷却水道传递，精确计算比较困难。实际生产中，.页

28、脚 .通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。模具在定模型腔板上对应塑件两侧，开设两条外接直通式冷却水道，外接软管形成水冷回路。图 4-1 冷却回路排布图.页脚 .5 模具的工作原理A A 为第一分型面 ,B B 为第二分型面 ,模具打开时 ,注射机开合模系统带动动模部分后移，模具先将A A 第一分型面打开 ,中间板 10 随动模后移，与拉料板 11 做定距分离 ,供操作工人取出浇注系统凝料。当动模部分继续后移， 为第二分型面 BB 打开 ,塑件包紧在型芯14 上，这时浇注系统凝料再浇口处自行拉断，然后在 A A 分型面之间自行脱落。动模继续后移，当注射机的推杆接触推

29、板2 时，推出机构开始工作，推杆4 及推件板将塑件从型芯14 上推出，塑件在BB 分型面自行落下。模具的组成：成形零部件，型芯14 中间板 10浇注系统，浇口套 17 、中间板 10导向部分，导柱20 、导套 19 、中间板 10 、拉料板 11 上的导向孔、拉料杆13推出部分，推板2、推杆固定板 3、推杆 4、推件板 8二次分型部分，拉杆4、限位螺钉 13结构零部件，动模座板1、支承板 22、型芯固定板 7、定模座板 12.页脚 .图 5-1 模具装配图.页脚 .6 模具的装配、试模6.1 模具的安装试模装模装模前的检查：塑料注射模具在安装到注射机之前，应按设计图样对模具进行检查，发现问题及

30、时排除，减少安装过程的反复。对模具的固定部分进行分开检查时，要注意模具上的方向标记号，以免合拢时混淆。模具的安装：固定塑料注射模具应尽量采用整体式安装，吊装时要注意安全。当模具的定位台肩装入注射机定模板的定位孔后，极慢的合模速度，用动模板将模具压紧，在撤去掉模用的螺钉，并把模具固定在注射机的动定模板上。用压板固定，装上压板后通过调整螺钉调整，使压板与模具的安装基面平面。模具的调整：主要是调整模具的开模距离、顶出距离等。开模距离与制件高度有关，一般开模距离要大于制件高度510 ，使制件能自由脱模；顶出距离是调整注射机顶出杆长度。调节时，启动设备以开启模具，使动模板达到停止位置后，调节注射机顶出杆长度，使模具上的顶板和顶出杆之间距离小于5 ，以免顶坏模具。试模物料塑化程度的判断：在正式开机试模前，要根据ABS 的工艺温度对注射机料筒、喷嘴进行加热，将料筒、喷嘴和浇口主流道脱开，用低压、低速注射，使料流从喷嘴中慢慢流出，以观察料流情况。如果没有气泡、银丝、变色且料流光滑、明亮即认为料筒和喷嘴温度合适，便可开机试模。.页脚 .试模注射压力、注射时间、注射温度的调整：开始注射时对注射压力、注射时间、注射温度的调整顺序为先选择较低注射压力、较低温度和较长时间进行注