塑料盆注射模具設(shè)計(jì)正文

1、塑料盆注射模具設(shè)計(jì)摘要：本課題主要是針對(duì)塑料盆的模具設(shè)計(jì) , 通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較 , 最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。 該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性， 具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)， 對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、 都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)， 同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。 通過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。 根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是盒蓋注塑模具的設(shè)計(jì)。 也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)塑料盆塑件產(chǎn)品， 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。 針對(duì)塑料盆的具體結(jié)構(gòu)， 該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內(nèi)側(cè)有四個(gè)小凸臺(tái)， 無(wú)法設(shè)置斜導(dǎo)柱， 固采用活

2、動(dòng)鑲件的結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過(guò)模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到塑料盆的質(zhì)量和加工工藝要求。關(guān)鍵詞：塑料件成型材料性能注塑機(jī)模具的結(jié)構(gòu)一、塑料的選材及性能分析這個(gè)塑料制品是日常生活所需， 對(duì)外觀要求較為嚴(yán)格。 主要尺寸如圖一 所示。其材料選用聚丙烯（ PP），其材質(zhì)為 PP。圖一塑料件圖二塑料盆的尺寸要求1. 塑件材料的性能分析聚丙烯密度小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE,可在100左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。2. 塑件材料的加工特性（

3、1）結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期余熱金屬接觸已發(fā)生分解；（ 2）流動(dòng)性極好，溢邊值 0.03mm 左右；（ 3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度；（ 4）成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng)；（ 5）注意控制成型溫度，料溫低時(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于 50以下塑件無(wú)光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕； 90以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形；（ 6）塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。表一塑件材料 PP的物理性能、熱性能密度g/cm30.90 0.91質(zhì)量體積cm3/g1.10 1.11吸水率24h0.01 0.03熔點(diǎn)170 176

4、熔融指數(shù)g/10min230維卡針入度140 150熱變形溫度102 115線膨脹系數(shù) 10-5 9.8比熱容J/(kg· K)1930熱導(dǎo)率W/(m· K)0.126表二塑件材料 PP 的成形條件注塑成型機(jī)類(lèi)型螺桿式密度（ g/cm3）0.90 0.91計(jì)算收縮率%1.0 2.5預(yù)熱溫度 （）80 100時(shí)間 （h）1 2后段160 170料筒溫度（）中段220 220前段180 200模具溫度（）80 90注塑壓力（ MPa）70 140注塑時(shí)間20 60成形時(shí)間（ s）高壓時(shí)間0 3冷卻時(shí)間20 90總周期50 160螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min）48方法-后處理溫度（）-

5、時(shí)間（ h）-二、模具詳細(xì)設(shè)計(jì)1. 注射機(jī)的選取注射機(jī)的選取是至關(guān)重要的， 因?yàn)樽⑸錂C(jī)的眾多參數(shù)需要和模具的相互匹配，否則無(wú)法正常使用，這也是我們選擇注射機(jī)的重要依據(jù)。需要計(jì)算的參數(shù)很多，有注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離。下面通過(guò)對(duì)一些參數(shù)的計(jì)算來(lái)選取注射機(jī)的型號(hào)。（ 1）注射量的計(jì)算注射量是指注射機(jī)在對(duì)空注射的條件下， 一次注射聚苯乙烯時(shí)所能達(dá)到的最大注射體積（或質(zhì)量）螺桿式注射機(jī)注射其他塑料時(shí)的注射量計(jì)算nV s +Vj 0.8VgVs 單個(gè)塑件的容積（ cm3 ）V j澆注系統(tǒng)和飛邊所需要塑件的容積（ cm3 ）Vg注射機(jī)額

6、定注射量（ cm3 ）n 模具型腔數(shù)對(duì)于規(guī)則的圖形可以通過(guò)相關(guān)的體積公式來(lái)實(shí)現(xiàn)， 而對(duì)于一些復(fù)雜或不規(guī)則的實(shí)體圖形我們可以通過(guò)相關(guān)軟件（如 UG、PRO/E）來(lái)實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。對(duì)于該制品來(lái)說(shuō)屬于不規(guī)則實(shí)體，因此，不能通過(guò)體積公式來(lái)計(jì)算體積，必須要借助相關(guān)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。這里，借助了 PRO/E 來(lái)實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。經(jīng)軟件計(jì)算得： Vs 686.41cm3暫取型腔數(shù)為 1.V j =26cm3所以 V g=（）890.5cm3686.41+26 /0.8=（ 2）最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算最大注射壓力是指注射過(guò)程中位于柱塞或螺桿前端的熔融塑料的壓力，用 P 表示 。由于注射機(jī)類(lèi)型、噴嘴形式、塑料

7、流動(dòng)特性、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和型腔的流動(dòng)阻力等影響因素， 熔料進(jìn)入模腔時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于最大注射壓力。有效注射壓力： PA K PK ：壓力損失系數(shù)。一般取值范圍為（1/4-1/2）。選注射機(jī)注射機(jī)的最大注射壓力為:PP /KMPM （模腔壓力）熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（20MP40MP）在此取 30MP。PPM / K30 /(1/ 3)90MP（ 3）鎖模力的計(jì)算鎖模力是指注射過(guò)程中注射機(jī)能夠提供的防止模具打開(kāi)的最大鎖緊力，用 F 表示注射模從分型面漲開(kāi)的力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力即FPm ( nAsAj )式中 F注射機(jī)的額定鎖模力（N）A s 、A j 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（ m

8、m 2 ）Pm 塑料熔體在模腔中的平均壓力（Mpa）在此取30Mpa。n 模具型腔數(shù) 為 1。AsAj As(569/ 2) 23.14254152mm2FPm (nAsAj ) 302541527624 .6( KN )（ 4）確定注射劑型號(hào)根據(jù)以上的參數(shù)選取注射機(jī)型號(hào)為： SZ-3200/8000表三注射機(jī)參數(shù)型號(hào)SZ-3200/8000拉桿內(nèi)間距 /mm970× 970理論注射容積 /cm 33200最大模具厚度 /mm1050螺桿直徑 /mm105最小模具厚度 /mm450注射壓力 /MPa165注射方式螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速 / （ r/min）16 74模板最大開(kāi)距 /mm202

9、5鎖模力 /KN8000最大成型面積 /cm23800注射質(zhì)量 /g2855塑化能力 g/s75噴嘴球頭半徑 /mmSR18模具定位孔直徑 mm 200H7定位孔直徑 /mm250定位孔深度 /mm50注射速率 g/s600模板行程 mm1000（ 5）注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核由于選取注射機(jī)型號(hào)是根據(jù)注射量， 最大注射壓力和鎖模力三個(gè)參數(shù)來(lái)選取的。它們均滿(mǎn)足要求。下面分別對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行校核。 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng)：模具長(zhǎng)×寬拉桿面積即700×900970×970故滿(mǎn)足要求。 模具閉合厚度校核本模具的

10、閉合高度為H=708mm，SZ-3200/8000 型注射機(jī)所允許模具的最小閉合厚度為450mm，最大厚度為 1050mm， 即模具滿(mǎn)足H minHH max 的安裝條件。 開(kāi)模行程校核注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿(mǎn)足分開(kāi)模具取出塑件的需要。所選注塑機(jī)為 XS-ZY-1000 型，其最大行程與模具厚度無(wú)關(guān)，故注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿(mǎn)足下式 :SH 1 H 2 （510）mm式中S 注塑機(jī)最大開(kāi)模行程， mm。H 1 推出距離， mm；由模架可知，大小為185mmH 2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，大小為470mm；因?yàn)?S1100mmH 1 H 2 （ 510m<S故開(kāi)模行程

11、滿(mǎn)足要求。2. 確定分型面分型面的選擇關(guān)乎到整個(gè)模具的設(shè)計(jì)， 所以需要慎重， 由于此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要選擇一個(gè)分型面。 在此選擇塑料盆最大的切面為分型面。分型面如下圖所示，紅色粗線部分為分型面。圖三分型面示意圖3. 確定型腔數(shù)考慮到塑件的體積和注射機(jī)的鎖模力范圍， 在這里選擇一模一腔結(jié)構(gòu)。4. 確定澆注系統(tǒng)注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開(kāi)始到型腔入口為止 (不包括型腔 )的塑料流動(dòng)通道。鑒于產(chǎn)品外觀的要求， 我們選擇主流道澆口形式。 從塑料盆底進(jìn)料，雖然可能會(huì)產(chǎn)生痕跡，但是在盆底不影響正常使用。 主澆道的形狀 一般為圓錐形， 并取錐角 =2° 5°。這個(gè)斜度

12、比一般的脫模斜度大，主要是為了減少主澆道凝料的脫模阻力。這里取 =4°。 主澆道入口直徑d1 應(yīng)比噴咀孔徑 d 大些 。為了避免噴嘴與澆口套之間造成死角而積存冷料 ，影響澆注系統(tǒng)凝料脫出。在這里取 d1=5mm，d2=6mm。d2d1(0.5 1) 在主澆道出口處設(shè)置圓角，有利于熔料的平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)還可減小料流阻力。其取值范圍為：r1 ( 0.5 3)mm在這里取 r1=2mm 。 為了保證注射機(jī)噴嘴頭部與澆注系統(tǒng)進(jìn)料處的良好吻合避免Rr(1 2)由于積存冷料而影響脫模，一般，要求澆口套凹球面半徑球面半徑 r 大 12mm，即通過(guò)注射機(jī)的參數(shù)可知r=18mm，取 R=20mm。R 比

13、噴咀 為了減少澆注系統(tǒng)的凝料消耗，減小熔料的壓力損失，同時(shí)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有特別需要，主澆道長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短些，一般H60 mm，這里取H=50mm。定位環(huán)尺寸由上面的注射機(jī)可知：定位孔直徑為250mm,定位孔深度為 50mm，尺寸如下圖。圖四定位圈尺寸圖5. 成型零件設(shè)計(jì)（ 1）注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式： 整體式整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。 它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對(duì)較高，且不易變形，塑件上不會(huì)產(chǎn)生拼?？p痕跡。適用于形狀較為簡(jiǎn)單的中、小型模具。 整體組合式型腔由整塊材料制成， 用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。 它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工。 局部組合式型腔由整塊材料制成，但局部鑲

14、有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多用于型腔較深或形狀較為復(fù)雜， 整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。 它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工便于拋光研磨和局部熱處理。 節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。 這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。（ 1）由于本模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總體考慮選用整體式結(jié)構(gòu)。型腔的成型尺寸計(jì)算計(jì)算公式如下：Dd （1k ） x最大平參數(shù)確定K 平成形尺寸計(jì)算中所用的材料為 PP，查參考文獻(xiàn)得 PP 的收縮率為 S1.02.0，故平均收縮率 S cp （1.02.0）/21.5，即 K 平=0.015；x由參考文獻(xiàn)查得修正系數(shù)

15、為 x=1/2 3/4，取x=0.5；由參考文獻(xiàn)查得模具的制造公差=（1/61/4）（），取 =0.2 ；d最大 塑件外形基本尺寸型腔的工作尺寸按公式得：D396 396(10.015)0.54 0.2 4399.940 .8;0H 138138(10.015)0.51.7 0.2 1.70 .34139.220;（ 2）注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯是用來(lái)形成制品的內(nèi)表面。 結(jié)合制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 采用整體式型芯結(jié)構(gòu)。型芯尺寸計(jì)算計(jì)算公式如下：Dd最大（1 k平） x參數(shù)確定K 平成形尺寸計(jì)算中所用的材料為 PP，查參考文獻(xiàn)得 PP 的收縮率為 S1.02.0，故平均收縮率 S cp （1.02.0

16、）/21.5，即 K 平=0.015；x由參考文獻(xiàn)查得修正系數(shù)為 x=1/2 3/4，取x=0.5；由參考文獻(xiàn)查得模具的制造公差=（1/61/4）（），取 =0.2 ；d最大 塑件外形基本尺寸D 392392(10.015)0.54 0.24399.88 0.8 ;H 150150(10.015)0.51.70 .21.7153.10.34 ;6. 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。定位機(jī)構(gòu)分模外定位和模內(nèi)定位。 模內(nèi)定位是通過(guò)定位圈使模具易于在注射機(jī)上安裝以及模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位。而模內(nèi)定位則通過(guò)錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、 定模之間的精

17、密對(duì)中定位。（ 1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合來(lái)保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用： 1）導(dǎo)向； 2）定位 ；3）承受一定的側(cè)向壓力； 4）承載作用； 5）保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；（ 2）導(dǎo)柱設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一半上的導(dǎo)套相配合， 用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精確的圓柱形零件。導(dǎo)柱有兩種形式，一種是帶頭導(dǎo)柱， 另一種是帶肩導(dǎo)柱。 帶肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。 裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔， 可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一個(gè)尺寸一次加工而成， 易于保證同軸度。 導(dǎo)柱可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行選取。設(shè)計(jì)要求大致如下圖所示：圖五導(dǎo)柱尺寸圖0.030mm0

18、. 021mm0.060尺 寸 為 ： d=63 0.060d 1 =80 0.002d2 800.090 mmD 9000.2 mmS1000.1 mm（ 3）導(dǎo)柱的校核由參考資料得校核公式如下所示：1/ 4d 1.6 WL3 En p式中d 導(dǎo)柱導(dǎo)向段直徑（ mm）；大小為 63mmW 型腔板重力（ N）；L 導(dǎo)柱導(dǎo)向段長(zhǎng)度（ mm）；大小為 310mmn 導(dǎo)柱數(shù)目；大小為3E 鋼材的彈性模量， E=2.1 105MPa ；P 導(dǎo)柱允許的變形量， 其值應(yīng)不影響順利合模為準(zhǔn)， 建議用 f7的公差（ mm）。大小為 0.09已知型腔模板的材料為45 鋼，它的密度為7.8g/cm3,它的B L=

19、700900 為 40mm，則它的重力為W=700 900 40 7.8 9.8 10-6=1926N，由式得：d1.6(1926403)1/ 410.9mm 63mm2.110530.09故可以滿(mǎn)足條件。（ 4）導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套用于安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合， 用以確定動(dòng)、定模相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套分為兩種，一種是不帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套， 稱(chēng)為直導(dǎo)套， 另一種是有軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱(chēng)為帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的壁厚在 310mm，視內(nèi)孔大小而定。因?yàn)榇笮湍＜茌^多使用直導(dǎo)套。其尺寸如下圖所示。圖六導(dǎo)套尺寸圖L為2001 .00

20、.030mm ， d1它的基本尺寸為2.0mm， d 為 63 0為0 .03980 0.020mm mm，d1 與模板的孔是采用過(guò)盈配合，d 與模板的孔采用的是間隙配合，該導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間采用的是間隙配合。7. 脫模推出機(jī)構(gòu)得設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)主要由推出零件、 推出零件固定板和推板、 脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。其設(shè)計(jì)原則包括： 保證制件不因頂出而變形損壞及影響外觀； 脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)； 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠； 合模時(shí)能正確復(fù)位。脫模機(jī)構(gòu)通常包括四種：推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、 聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為薄壁的容器塑件， 故采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 其中推桿推出機(jī)構(gòu)具有脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的推出痕跡等特點(diǎn)，且本制品為薄壁容器器件，故采用推桿推出機(jī)構(gòu)，其推出效果如下圖所示。圖七開(kāi)模效果圖8. 確定冷卻和排氣系統(tǒng)由于 PP 塑料成型時(shí)的模具溫度為 8090 度，故模具不需要專(zhuān)門(mén)設(shè)置加熱裝置， 只要設(shè)置冷卻冷卻系統(tǒng)即可， 但注塑前要對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱，使模具溫度達(dá)到 80 度左右再注塑。因聚丙烯（ PP）料對(duì)溫度較敏感