塑料盒蓋模具設(shè)計(jì)說明書

1、塑料盒蓋注射模具設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)書塑件名稱：盒蓋 材 料：ps 生產(chǎn)批量：大批量 d1=60 d2=24 h=22 =1.5 ra=6 rb=7技術(shù)要求：1、d1為配合尺寸，公差按；2、配合尺寸要求深度大于10mm。二、塑料成型工藝性分析1、塑件的分析（1）外形尺寸 該塑件的外形基本上為回轉(zhuǎn)體，外圓圓角較大，利于脫模，厚度為1.5mm，高度為22mm，外圓直徑為60mm，外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合注射成型。（2）精度等級(jí) 此塑件表面沒有特殊要求，表面粗糙度0.8um，除了外，其他尺寸均未標(biāo)注公差，為自由尺寸，可按mt5公差等級(jí)計(jì)算。（3）脫模斜度 ps收縮率比較小（0.5%0.8%

2、），成型收縮率比較小，參考表2-10選擇該塑件型芯和型腔的統(tǒng)一脫模斜度為1º。2、ps的性能分析（1）使用性能 化學(xué)性能好，透明性好，電性能好，抗拉、抗彎強(qiáng)度高，但耐磨性差，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，適合制造裝飾制品、儀表殼、燈罩、絕緣零件、容器、泡沫塑料、日用品等。（2）成型性能 成型性能好，可用于注射、擠出及吹塑等成型工藝加工。吸濕性不大，不必加熱干燥，但預(yù)備干燥較為安全，7085為宜。為消除內(nèi)應(yīng)力，成型塑件加以退火為宜，80溫度，24h為宜。（3）ps主要性能指標(biāo) 其性能指標(biāo)見表項(xiàng) 目性能參數(shù)項(xiàng) 目性能參數(shù)密度/(g/cm )1.041.06屈服強(qiáng)度/mpa3563拉伸強(qiáng)度/mpa3

3、563吸水率（%）0.030.05拉伸彈性模量/mpa2.83.5熔點(diǎn)/131165拉彎強(qiáng)度/mpa2.83.5計(jì)算收縮率(%)0.50.6比熱容/j.（kg.）1340比體積/cm .g 0.030.05ps主要性能指標(biāo)3、ps注射成型過程及工藝參數(shù)（1）注射成型過程成型準(zhǔn)備 對ps的色澤、均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)。原則上ps的吸水性很小，成型前可不必干燥，為了保險(xiǎn)起見，成型前最好進(jìn)行干燥。注射過程 塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)加熱塑化后達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，過程為充模，壓實(shí)，保壓，倒流，冷卻五個(gè)階段。塑料的后處理 成型后的塑料產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)加以退火為宜，80，24h為宜（2）注射工藝

4、參數(shù) 查表3-1可得到項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)干燥處理溫度/7080注射壓力/mpa80150時(shí)間/h12時(shí)間/s13料筒溫度后部/140160保壓壓力/mpa3040前部/170190時(shí)間/s1540噴嘴結(jié)構(gòu)直通式降溫固化時(shí)間/s1530噴嘴溫度/160170成型周期/s4090模具溫度/4070注射機(jī)類型柱塞式/螺桿式ps注射工藝參數(shù)三、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1、分型面位置的確定 該盒蓋的表面質(zhì)量要求自由，比較低，在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件外觀質(zhì)量，便于消除毛刺飛邊，有利于排除模具型腔的氣體，分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，便于取出塑件。分型面應(yīng)該選擇在外形尺寸最大處，如下圖所示。2

5、、型腔數(shù)量的排列方式的確定（1）型腔數(shù)量的確定 該塑件為大批量生產(chǎn)，可采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件的尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及模具制造費(fèi)用和各種成本等因素，初步選定一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。（2）型腔排列形式的確定 多型腔模具最好采用平衡式分布，且要求緊湊，并且與澆口開設(shè)的部位對稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模兩腔，則可以采用直線對稱排列的方式，如下圖。型腔數(shù)量排列（3）模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從以上的分析，此模具設(shè)計(jì)是一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)可以采用脫模板推出塑件。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流到也要采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口。澆口位置如上圖所示。由此，可以確定，次模具要

6、采用兩板模，利用脫模板脫出塑件和凝料。3、注射機(jī)型號(hào)的確定（1）注射量的計(jì)算 通過三維軟件分析，得到塑件的體積約為v10620mm³=10.62cm³塑件的質(zhì)量根據(jù)m=v，查相關(guān)資料得到ps的密度=（1.041.06g）/cm³,現(xiàn)取=1.05g/cm³,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到:m=1.05×10×10620=11.15g(2)澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在模具結(jié)構(gòu)沒有確定之前是無法確定的，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按塑件體積0.21倍來估算，取0.6倍計(jì)算。因此，一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為：v=v(1+0.6)×2=

7、33.99 cm³（3）選擇注射機(jī) 根據(jù)v= v/0.8,，v為注射機(jī)公稱注射量，v為模具型腔內(nèi)熔體體積。由此可得注射機(jī)公稱注射量：v=33.99÷0.8=42.49 cm³由此數(shù)據(jù)，初步選定公稱注射量為60 cm³,注射機(jī)型號(hào)為xs-zy-104注射機(jī)。其主要技術(shù)要求參數(shù)見下表。理論注射容量/cm³104最大模具厚度/mm300螺桿直徑/mm30最小模具厚度/mm200注射壓力/npa150鎖模形式液壓-機(jī)械鎖模力/kn900模具定位孔直徑mm100拉桿內(nèi)間距/260×360噴嘴球半徑/mm12移模行程/mm300噴嘴口孔徑/mm4

8、注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)（4）注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核注射壓力校核 查表4-1，ps中等壁厚注射所需要的壓力為100120mpa，取p=110mpa, 要求注射機(jī)的公稱壓力大于ps所需的注射壓力，即pp由于p=150mpap=110mp,所以所選注射機(jī)符合注射壓力要求。鎖模力校核 a 塑件在分型面上的投影面積a，則a=×（+）=3.142×(60÷2+1.5) =3118mmb 澆注系統(tǒng)在分型面的投影a，也就是流道在分型面上的投影面積a數(shù)值，a是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積a的0.20.5倍。由于本塑件不大，分流道比較短，投影面積可以適當(dāng)取小些。取a=0.2 a。c 塑件

9、和澆注系統(tǒng)在分型面的總投影面積a，則a=n(a+ a)=n(a+0.2a)=2×1.2 a=2×1.2×3118=7483.2 mm d 模具型腔內(nèi)的脹型力f，則f= ap，式中p是型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力值，一般為注射壓力的0.30.65倍，現(xiàn)取0.5倍，由于注射壓力取p=110mpa，則p=0.5 p=0.5×110=55mpa，f= ap=7483.2×55=411.56kn上表所示注射機(jī)公稱鎖模力f=900kn，由于ff，所以注射機(jī)鎖模力符合要求。其他安裝尺寸的校核要等到模架選定之后才可以進(jìn)行。四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、主流道的設(shè)計(jì)主流道一般

10、情況下位于模具中心塑料熔體入口處，將熔體導(dǎo)入分流道中，形狀為圓錐形，以便凝料的拔出和熔體的流動(dòng)。主流道的尺寸直接影響熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)的噴嘴反復(fù)接觸，所以設(shè)計(jì)中將其設(shè)計(jì)成可拆換的澆口套，如下圖。澆口套參數(shù)1、澆口套 2、定模座板 3、注射機(jī)噴嘴（1）主流道尺寸主流道的長度 此模具初步選l=67mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。主流道小端直徑 d=d+（0.51），取1，d為注射機(jī)噴嘴口孔直徑為4mm。則d=d+1=4+1=5mm主流道大直徑 d=d+2ltan12.02mm, 式中為主流道的角度，一般取2º4º，現(xiàn)取3º，為了方便計(jì)算，主流道直徑取

11、d=12mm主流道球面半徑 sr= sr0+（12），取1， sr0為注射機(jī)噴嘴球半徑12mm，則sr= sr0+1=12+1=13mm球面的配合高度：h取3mm主流道大端圓角：主流道大端設(shè)計(jì)成圓角過渡可以減小熔體流動(dòng)阻力，半徑r=13mm，取r=2mm（2）主流道的凝料體積v= l（r+r+rr）=×50×6²+2.5²+6×2.5)=40148.8mm ³(3)主流道當(dāng)量半徑 r=4.25mm（3）主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件，可選購，不必加工，減少成本。主流道小端入口處跟注射機(jī)的噴嘴反復(fù)接觸，容易磨損。所以對材料的要求

12、比較嚴(yán)格。為方便更換澆口套，定位圈和澆口套不整體加工，分開選標(biāo)準(zhǔn)件。常用碳素工具鋼t8a或t10a，熱處理淬火表面硬度5055hrc2、分流道的設(shè)計(jì)（1）分流道的布置形式 分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量減少熔體在流道上的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)已經(jīng)型腔的分布，采用平衡式分流道。（2）分流道的長度 根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取單邊分流道長度l=35mm。（3）分流道的界面形狀 常用分流道界面形狀有圓形，半圓形，梯形，u形等。為了便于加工，本設(shè)計(jì)采用半圓形分流道。（4）分流道截面尺寸 初步選取截面半徑r=2.5mm，根據(jù)面積相等原則求出當(dāng)量半

13、徑，r= ，得3.14×r=（3.14×2.5²）÷2 所以，r=1.77mm（5）分流道的凝料體積 v= la，式中l(wèi)為分流道的長度，a為分流道的橫截面積v=35×3.14×2.5²÷2=340mm²=0.34 cm²(6)校核剪切速率 確定注射時(shí)間 查表4-8，取注射時(shí)間t=1.8s計(jì)算體積流量 q=(0.34+10.62) ÷1.8=6.09cm ³s剪切速率 =3.3×6.09×10³÷（3.14×1.77³

14、）=1153.9s該分流道的剪切速率處于主流道與分流道的最佳剪切速率5×10²5×10³s，所以分流道內(nèi)的熔體的剪切速率合格。3、澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)型腔的分布排列形式以及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用矩形側(cè)澆口。（1）澆口尺寸的確定澆口的高度 查表4-9取澆口高度h=0.8mm澆口的寬度 查表4-9澆口的寬度b=(310)h=2.48mm，取b=2.4mm澆口的長度 查表4-9澆口的長度l=0.72mm，取l=1mm，計(jì)算當(dāng)量半徑 根據(jù)面積相等計(jì)算當(dāng)量半徑r= bh得r=0.78mm（2）側(cè)澆口剪切速率的校核 確定注射時(shí)間 查表4-8取t=1.8s計(jì)算澆口的體積

15、流量 q=5.9cm ³/s計(jì)算澆口剪切速率 =3.3×5.9×10³÷（3.14×0.78³）=13066.2 s該矩形澆口的剪切速率處于澆口最佳剪切速率1010s之間，所以，澆口的剪切速率合格。4、校核主流道的剪切速率（1）計(jì)算體積流量q=,式中n為型腔數(shù)2，t為注射時(shí)間1.8s,則q=（4.0148+2×0.34+2×10.62）÷1.8=14.4cm³/s(2)計(jì)算流道剪切速率=3.3×14.4×10³÷（3.14×4.25&#

16、179;）=1.97×10³s主流道的剪切速率處于主流道與分流道的最佳剪切速率5×10²5×10³s，所以分流道內(nèi)的熔體的剪切速率合格。5、冷料穴的設(shè)計(jì)五、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算1、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）凹模的結(jié)構(gòu)深 凹模成型塑件外表面，根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，外形比較簡單，可采用整體式凹模。（2）凸模型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯的結(jié)構(gòu)也比較簡單，但是，由于型芯要求的材料比較嚴(yán)格，價(jià)格高。為了節(jié)約成本，采用鑲嵌式型芯。2、成型零件鋼材的選用成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)也要考慮到機(jī)械加工性能和拋光性能。本設(shè)計(jì)中的

17、塑件為大批量生產(chǎn)，對于型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼cr12mov。凹模采用p20，加工性能好3、成型零件的尺寸計(jì)算采用表4-15的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按mt5級(jí)公差計(jì)算。(1)型腔尺寸計(jì)算型腔徑向尺寸的計(jì)算塑件尺寸按mt5級(jí)公差轉(zhuǎn)換后，塑件徑向尺寸d3=63=63mm,塑件制造公差3=0.74mm,d2=24=24mm，塑件制造公差2=0.50mmd3= 1+sd3x3= (1+0.0065) ×630.6×0.74 =62.97mmd2= 1+sd2x2= (1+0.0065) ×240.6×0.5m

18、m式中s是塑件的平均收縮率，查表1-2可知ps收縮率為0.50.8%，所以平均收縮率s=0.0065，x是系數(shù)，一般取0.50.8，這里取0.63、2塑件上的尺寸公差（下同），、為相應(yīng)的尺寸制造公差，對于中小型塑件，取=（下同）。 型腔軸向尺寸的計(jì)算 塑件尺寸轉(zhuǎn)換后，h=22=22mm，相應(yīng)的=0.44mm，h=1.2=1.2,相應(yīng)的=0.2mmh= 1+shx= 1+0.0065×220.6×0.44=22.4mmh= 1+shx =1+0.0065×1.20.6×0.2 =1.09mm此處x系數(shù)一般取0.50.7，這里取0.6。型腔尺寸（2）型芯尺寸

19、的計(jì)算 型芯徑向尺寸的計(jì)算塑件尺寸轉(zhuǎn)換后，d4=25.24=25.24mm，相應(yīng)的=0.5mm,d1=60=60,相應(yīng)的=0.3mm。d4= 1+sd4+x = 1+0.0065×25.24+0.6×0.5 =25.70mmd1= 1+sd1+x =1+0.0065×60+0.6×0.3 =60.57mm以上x系數(shù)一般在0.50.7，取0.6型芯軸向尺寸的計(jì)算塑件尺寸轉(zhuǎn)換后，h2=20.5=20.5mm，相應(yīng)的=0.44mm，h4=1.2=1.2mm，相應(yīng)的=0.2mm。h2= 1+sh2+x =1+0.0065×20.5+0.6×0

20、.44 =20.9mmh4= 1+sh4+x =1+0.0065×1.2+0.6×0.2 =1.33mm型芯尺寸4、成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算（1）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔的壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布置，模架初步選定180×250標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)表4-19的公式計(jì)算s=,p為型腔壓力，e為材料彈性模量，h=w，h=22.4mm，是模具剛度計(jì)算許用變形量，根據(jù)注射塑料品種。=25i=25×(0.45×22.4+0.001×22.4)=21.5um=0.021mms=17.3mm，取壁厚s=20mm根據(jù)型腔布置情

21、況，模板180mm×50mm,它比需要布置的尺寸大得多，完全能夠滿足強(qiáng)度要求。 （2）動(dòng)模墊板厚度計(jì)算動(dòng)模墊板厚度和所選擇的模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)當(dāng)前型腔的布置，兩個(gè)墊塊之間的跨度大約為l=1804040=100mm。根據(jù)公式得到墊板的厚度t=0.54l=0.54×100×=34.7mm取厚度t=35mm式中式動(dòng)模墊板的剛度計(jì)算許用變形量，l是墊板的長度，a是兩個(gè)型芯投影到動(dòng)模墊板上的面積。五、模架的確定根據(jù)型腔布局的中心距和凸模嵌件的尺寸，可以選模架序號(hào)4，模架結(jié)構(gòu)為p6型。1、各模板尺寸的確定，(1)a板尺寸 a板式定模板，塑件高度為22mm,還要

22、留足夠的空間開冷卻水道，所以取a板的厚度50mm(2)b板尺寸 b板是型芯固定板，取厚度25mm(3)c板尺寸 墊塊的高度=推板行程+推厚度+推板固定板厚度+（510），根據(jù)模架中推板厚度16，推板固定板厚度，推板行程等于塑件的內(nèi)腔高度20.5.。則c板厚度h=20.5+12.5+16+（510）=5459，根據(jù)模架中c板的尺寸，取h=63mm。(4)脫模板厚度取20mm(5)墊板厚度算得35mm(6)上下模座取25mm經(jīng)過計(jì)算，模架尺寸定為5號(hào)，板寬180mm×250mm，模架的結(jié)構(gòu)形式為p6型。2、模架各尺寸的校核。根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。（1）模具平面尺寸180mm

23、×250mm小于注射機(jī)拉桿尺寸間距260mm×360mm，校核合格（2）模具高度尺寸243mm 200mm<243mm<300mm(模具最小厚度和最大厚度)，校核合格。（3）模具的開模行程s=凹模板長度+型腔內(nèi)高度+（510）=50+20.5+（510）所以=50+20.5+（510）=75.580.5mm<300mm，校核合格。六，排氣槽設(shè)計(jì)此模具利用分型面還有配合間隙來排氣，不單獨(dú)設(shè)排氣槽，簡化設(shè)計(jì)，減少加工量。七|、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、推出方式的確定本塑件是圓的，采用脫模板的推出方式比較合適，不至于在塑件上產(chǎn)生推出痕跡，脫模板推出時(shí)為了減小脫模板與型芯

24、的摩擦，設(shè)計(jì)中在用脫模板與型芯之間留出0.2mm的間隙，采用錐面配合，如圖所示型芯與脫模板1凹模 2型芯 3脫模板 4型芯固定板2、脫模力的計(jì)算（1）因?yàn)?30÷1.5=2010，所以此塑件為薄壁塑件，脫模力f=,t為塑件厚度，l是被包型芯長度，u是塑料泊松比，是脫模斜度，f是塑料與剛才之間的摩擦系數(shù)，r是型芯的平均半徑，a是塑件在開模垂直方向上的投影面積。查表有e=28003500mpa，取3000mpa計(jì)算，s=0.20.8,取0.5計(jì)算，f=0.5，u=0.32, =1+fsincos則,代入數(shù)據(jù)得到f=817n3、校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓力推出面積a=579.33mm推出應(yīng)力=1.39mpa<90122mpa(抗壓強(qiáng)度)，故合格八、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩，在此只進(jìn)行簡單的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對流、輻射以及注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量等于冷卻