注塑模具设计说明书

塑料模课程设计水杯盖注塑模具设计学院机电与建筑工程学院专业材料成型及控制工程姓名李瑞朝学号200906104104指导老师杨俊杰余五新目录1前言...............................................12设计任务书.........................................13塑件的结构工艺性分析...............................14分型面及浇注系统的设计.............................5模具设计方案论证...................................16主要零部件的设计计算...............................17成型设备的校核计算.................................18设计小结.....................................19参考文献...........................................11前言水杯盖在我们生活中随处可见，几乎每家每户都会用到。市场上也有各种各样的杯盖，有时候一个灵巧鲜艳的造型便能吸引消费者的眼球，为生产厂家创造利润。所以一个貌似简单的盖子也蕴含着无尽的商机，引人深思。本次设计的顶盖结构非常简单，主要展现出一个最普通的生活用品的注塑成型过程，希望能有助于人们对身边事物的了解。2设计任务书（1）塑料制品名称：水杯盖。（2）成型方法：注塑成型。（3）塑料原料：ABS。（4）收缩率：0.4%~0.7%。（5）生产批量：10万件。3塑件的结构工艺性分析3.1塑件的几何形状分析本塑件为圆形的顶盖，尺寸中等，结构简单。考虑到该制件精度要求较低，结合其材料性能，故选一般精度等级为：MT5。3.2塑件原材料的成型特性分析ABS是目前产量最大，应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶型聚合物，无毒，无味，密度为1.02~1.05g/cm3。ABS具有突出的力学性能，坚韧，坚固；易于成型和机械加工，成型塑料油较好的光泽，经过调色可配成任何颜色。ABS可采取注射，挤塑，吹塑，真空成型机表面涂饰等多种成型加工方法。ABS成型性能如下:(1)易吸水，成型加工前需进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件需长时间预热干燥。(2)比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。(3)顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2°以上。(4)易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。(5)宜采用高料温，高模温，高注射压力成型。3.3、塑件的结构工艺性分析(1)塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸均为未标注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差。下表所列为塑件的主要尺寸的公差要求。(2)塑件的表面质量分析该塑件要求外观光洁、色彩艳丽，颜色可调，型斑点和熔接痕，而内表面无特殊要求。(3)塑件的结构工艺性分析3工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥80~90℃成型时间/s注射时间3~52h保压时间15~30料筒温度/℃后段180~200冷却时间15~30中段210~230总周期40~70前段200~210螺杆转速30~60喷嘴温度/℃180~190后处理方法红外线灯烘箱模具温度/℃60~80温度/℃70注射压力/Mpa70~90时间/h2~4①从图纸上看，该塑件外形为圆形盖，圆角过渡且无尖角存在，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。②塑件型腔中等。③该塑件为方便开模分型，取分型面与盖下边缘平齐。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。3.4塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件产量达10万件，生产类型属于中批量生产，可以适合考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。3.5初选注射机(1)计算塑件体积或重量通过三维造型可获得椭圆下壳的体积V=24.9cm³。(2)用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便浇口排列和模具的平衡。(3)确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见下表。塑件的注射成型工艺参数(4)确定模具温度及冷却方式4序号主要技术参数项目参数数值1最大注塑量/cm³1732注射压力/MPa1503锁模力/kN10004动、定模模板最大安装尺寸/(mm×mm)365×3455最大模具厚度/mm3256最小模具厚度/mm1507最大开模行程/mm1008喷嘴前端球面直径/mm159喷嘴伸出量/mm4510定位孔直径/mm12511定位孔深度/mm15ABS流动性中等，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率，所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在60~80℃。(5)确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，是有一模两腔分布，由此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为：W=2w+w：=2×25.6+25.6×20%=56.8g。根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选FM100型螺杆式注射机。记录下FM100型螺杆式注射机的主要技术参数，见下表。FM100型注射机的主要技术参数4分型面及浇注系统的设计4.1分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大轮廓处。如下图所示，在满足该原则的三个方案中，方案A的塑件开模后留在定模一侧，塑件不易取出，顶出机构设计复杂；方案B分型后会产生影响塑件外观的飞边，且飞边不易清除；方案C既保证了塑件的外观，且毛刺飞边的清除也较容易，因此选择方案C。54.2浇注系统的设计浇注系统有主流道、分流道、浇口、冷料井四个部分组成。考虑到塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，浇口采用方便加工修整、凝料取出容易且不会再塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。浇注系统的设计如下图所示。(1)主流道和定位圈的设计主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如下图所示。查资料得到FM100型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径R=15mm，喷嘴6孔直径d=3mm，定位圈直径为φ125mm。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：SR=R+（1~2），d=d+0.5。因此取：主流道球面直径SR=16mm，主流道的小端直径d=3.5mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为2°~4°，计算其大端直径约为12mm；为避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径D不宜过大，取D=16mm；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得FM100型螺杆式注射机的定位圈直径为φ125mm，一般定位圈高出定模座表面5~10mm。1)分流道的设计本设计采用U型断面分流道，切削加工在一块模板上，加工容易实现，且表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。取ABS的分流道直径为5mm。2)浇口的设计根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如上浇注系统中图所示的侧浇口。从塑件的唇的底侧中部进料，去除凝料时不会再塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。3)冷料井的设计采用带Z形头拉料杆的冷料井，如图所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料井的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝料便可取出的作用。5模具设计方案论证5.1型腔布置对于一模多腔的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本设计方案的模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。5.2成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量。该塑件的材料为ABS工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备750~55HRC的硬度。(1)凹模（型腔）设计采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑的。注意：凹模镶块的尺寸大小设计出了要考虑壁厚的刚度和强度校核外，还要留有足够的冷却水道位置。(2)凸模（型芯）设计型芯结构设计也应采用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件内壁的大型芯装在动模板上，成型条形孔和圆孔的小型芯装在定模板上，方便型芯的制作安装、塑件的飞边去除以及塑件内部冷却水道的排布。5.3导向定位机构设计由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。注意：导柱要比主型芯高出至少6~8mm。5.4推出机构设计根据圆形顶盖的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。5.5冷却系统设计采用冷却水道冷却，凹模冷却水道采用环绕型腔布置的单层式冷却回路，水道开设时注意避开安装在定模上的内镶块；型芯冷却采用隔板式管道冷却，在型芯上开设两个孔，孔内插上纵向隔板，冷却通路的设计如下图所示。8类别模具零件名称塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔定模镶块80Lm=[(1+Scp)Ls-0.75△]00.2978.80012Lm=[(1+Scp)Ls-0.67△]00.1911.68064Lm=[(1+Scp)Ls+0.750△]065.000.153Lm=[(1+Scp)Ls-0.67△]00.132.750型芯动模型芯74Lm=[(1+Scp)Ls+0.750△]075.050.2966Lm=[(1+Scp)Ls-0.67△]00.2965.72010Lm=[(1+Scp)Ls-0.67△]00.169.7306主要零部件的设计计算6.1成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册的PVC的收缩率为0.4%~0.7%，故平均收缩率Scp=（0.4+0.7）%/2=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3，成型零件尺寸计算见下表。成型零件尺寸计算Lm=[(1+Scp)Ls+0.674]04.3200.156.2模具型腔壁厚的确定塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式圆型腔壁厚，根据经验计算公式S=r({[]([]2p)}-1)，计算得壁厚S=25.32mm，取30mm。6.3推出机构的设计采用推杆推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推杆的布置空间足够，所以无须用繁琐的计算方法确定推杆的尺寸大小，可以根据经验选取d=4mm的推杆，注意保证推出距离略大于型芯的突出长度2~3mm，即推出距离大于20mm。6.4标准模架的确定综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因