塑料碗模具設(shè)計

1、塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計塑料模具設(shè)計說明書項目名稱：塑料碗注射模具設(shè)計系另I：機電系專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化號:號:組長:組員:號:號:號:號:指導教師：OO九年四月塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計目錄一、塑料碗的零件圖31.塑料碗的3D模型（SolidWorks造型）3二、塑料碗制品的結(jié)構(gòu)特點4三、選擇的塑料及其性能、成型條件51 .選擇的塑料52 .PP塑料的性能53 .PP的成型條件5四、確定型腔數(shù)、排列方式和分型面61、型腔數(shù)目的確定62、型腔的排列方式63、分型面的設(shè)計7五、選擇注射機和注射機參數(shù)81 、注射機的組成82 .鎖模力的校核93 .注射量的校核104 .核膜機構(gòu)的尺寸的校

2、核10六、模具型腔和型芯尺寸計算101、型腔的內(nèi)形尺寸計算112、型腔的深度尺寸計算123、型芯的外形（外徑）尺寸124、型芯的高度尺寸計算13六、確定模架尺寸131、導柱的結(jié)構(gòu)132、導套的結(jié)構(gòu)14七、參考資料14塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計塑料碗的零件圖1.塑料碗的3D模型（SolidWorks造型）2.塑料碗的尺寸圖塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計:、塑料碗制品的結(jié)構(gòu)特點1 .餐具外觀酷似瓷器或象牙，不易脆裂又適宜機械洗滌。2 .剛性和強度比傳統(tǒng)的塑料制品好，制品不易變形。3 .耐高溫性能較好，可以能用作微波爐餐具但低溫脆性高。4 .在室溫下不固化，一般在130150c熱固化，加少量酸催化可提高

3、固化速度。5 .塑料碗采用凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計，凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件。其結(jié)構(gòu)特點：隨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變化。鑲拼的組合方式的優(yōu)點：對于形狀復雜的型腔，若采用整體式結(jié)構(gòu)，比較難加工。所以采用組合式的凹模結(jié)構(gòu)。同時可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一樣的材料不經(jīng)濟，由于凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報廢。組合式凹模簡化了復雜凹模的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計三、選擇的塑料及其性

4、能、成型條件1 .選擇的塑料：PP(聚丙烯)2 .PP塑料的性能：PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0c以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入14%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度(100C)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150Co由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在140o

5、低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當高，一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烽(如苯)溶劑、氯化燒(四氯化碳)溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。3 .PP的成型條件：塑料碗在注射成型時，要經(jīng)過三個階段的轉(zhuǎn)換：一是塑料未進入料筒時的顆粒狀態(tài)；二是塑料在料筒中的塑化流動而達到的熔融狀態(tài)；三是塑料通過注射模澆注系統(tǒng)

6、的沖模流動及冷卻定型。在每個階段中，都要有特定的工藝成型條件。3.1顆粒狀態(tài)(1)預(yù)熱干燥原料應(yīng)先進行預(yù)熱干燥處理，預(yù)熱時間為1.5-2min,料溫升至800°-100C0原因是原料中往往水分含量太高，如果直接放入料筒，會導致制品表面暗淡，色澤不均勻以及表面氣泡等故障。但是預(yù)熱時間要適當，溫度也不能過高。溫度太高會導致制品表面產(chǎn)生焦斑；預(yù)熱溫度太高或預(yù)熱時間太長會導致制品表面色澤不均勻。(2)加料計量進料量要準確。如果原料過多會造成制品飛邊多，清理困難；如果原料太少，會造成成型壓力不夠，制品不能完全固化等弊端。3.2 熔融狀態(tài)(1)控制成型溫度和壓力根據(jù)PP塑料的最佳成型條件要求，應(yīng)

7、將模具的成型溫度控制在150-220C°之間；初壓控制在70Mpa-90Mpa之間，加壓時間為1-5s。原料溫度太高，容易與致制品表面有焦斑及制品色澤不均勻；初壓時間太長，會導致制品表面疏松；成型溫度和壓力不適當，會導致塑料流動性能太差。(2)排氣在成型時會產(chǎn)生縮合水及揮發(fā)性氣體，所以應(yīng)當在成型時進行排氣以防止制品表面疏松。通常放氣的次數(shù)和時間長短憑經(jīng)驗確定，放氣動作力求迅速。只要卸除一下壓力，再立即恢復到原來的壓力，放氣動作就算完成了。我們的塑料碗結(jié)構(gòu)不復雜，所以不必從模具方面考慮排氣結(jié)構(gòu)。塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計3.3 沖模流動及冷卻定型（1）固化階段排氣后即刻合模升壓至70-

8、90Mpa,時間70s左右。在此階段，固化時間應(yīng)當充足，否則會導致制品表面暗淡。（2）出模完成固化之后，風冷制品，頂出機構(gòu)將制品頂出。（3）出模后的加工我們制作的是食品器具，所以制品出模后，應(yīng)入120C。以上的烘箱中加熱3060min,使之進一步固化。最后進行打磨飛邊，完成塑料碗的制作。四、確定型腔數(shù)、排列方式和分型面1、型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。根據(jù)注射機的最大鎖模力確定型腔數(shù)目n,即F鎖一fA廢nfA件式中F鎖一一注射機的額定鎖模力（N）2A廢一一模具上澆注系統(tǒng)及飛邊在分型面上的投影面積（m）2A

9、件一一塑件在分型面的投影面積（m）f一一單位面積所需的鎖模力（N/m2）大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過個，生產(chǎn)中如果交貨允許，我們根據(jù)上述公式估算，采用一模二腔。2、型腔的排列方式考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計，模具的型腔排列方式如下圖所示:塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計圖（1）3、分型面的設(shè)計分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質(zhì)量、便于塑件脫模及簡化模具的結(jié)構(gòu)，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較具體可以從

10、以下方面進行選擇。a）確保塑件尺寸精度，有同軸度要求的部分全部在動模部分成型，選分型面時，還應(yīng)考慮減小由脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。b）確保塑件表面要求，分型面盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位以及塑件外觀的要求，而且分型面處產(chǎn)生的飛邊應(yīng)容易修整加工。1c）考慮鎖模力，盡可能減少塑件在分型面上的投影面積d）考慮模板間距。塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計e）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模部分。f）考慮側(cè)抽芯機構(gòu)，應(yīng)盡量避免側(cè)抽芯機構(gòu)。g）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置。h）便于排溢。i） 便于嵌件的安放。j） 模具整體結(jié)構(gòu)簡化，盡量減少分型面的數(shù)目，盡量采用平直分型面k）考慮模具制造難易性。五

11、、選擇注射機和注射機參數(shù)1、注射機的組成注射機的全稱應(yīng)為塑料注射成型機。注射機主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機架等組成。工作時模具的動、定模分別安裝于注射機的移動模板和定模固定模扳上，由合模機構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射待融料在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機構(gòu)開模，最后由推出機構(gòu)將塑件推出1、鎖模油缸2、鎖模機構(gòu)3、移動模板4、頂出桿5、定模固定板6、控制臺7、料筒及加熱器8、料斗9、定量供料裝置10、注射油缸塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計衰4工常用國產(chǎn)注射機的技術(shù)規(guī)范型再加Z.3QXS-Z-fllXS-ZY-T5KS-ZV-XS-ZY-40D0tm*3060IOT0

12、41K)a爆桿（耳塞虐徑/nnn2»38S06585ISO注射壓力，MP9J19122121在射行程/mmIJU115IbU200注射酎間外L6螺桿轉(zhuǎn)謔（vrmc-1）鞏43.56,69,86*10125JL39.58,3。920,25，犯.3S4250163,81)2L27.35,，65,83)6.20,41；51.74注時方式鎖模力/kN杜塞柱塞螺桿式螺桿式蝙桿式最大更里面枳兒小模板般人行程/mm16050013018018D0Jt®模具厚度/mm般人300350量小702002<)0芥：懺空叫/m不23S190x300260x29044flx37035004泯蛾

13、祎式歙桿式100005U0700I100450300t5Wk4407001000650x5501IC50x950模板尺寸250x280330x44042gx450598x520700x8W鎖俁方式港江-機械液壓機械液壓-機幅法區(qū)機械液壓機械壓力"'5070.127(H),25.棧出式而：五Mr一一-1450.506-5也，14注塑機的選擇與參數(shù)校核根據(jù)課程設(shè)計實際要求我們選用型號為XS-Z-60的注射機，如圖其主要技術(shù)參數(shù)如下：最大注射容量為60cm3;注射壓力為122Mpa;鎖模力為500kN;最大注射面積為130cm2;最大模具厚度為200cm;最小模具厚度為70mm;噴

14、嘴圓弧半徑R12mm;噴嘴孔半徑R2mm;中心頂出孔半徑R25mm;模板開模行程180mm。根據(jù)上述所選注射機進行參數(shù)校核。2 .鎖模力的校核按FKpA分公式校核鎖模力。其中，F(xiàn)為注射機的最大鎖模力；p為模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)熔體的平均壓力）；A分為所有制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和。K為壓力損耗系數(shù)，一般取1.1-1.2。由于制品材料為pp,屬于中等粘度塑料和有精度要求的制品，查相關(guān)資料得：p為29.6-34.4MPa,取p=30MPa進行校核。A分是分型面上的投影面積，經(jīng)計算（可利用軟件的分析功能進行計算），得到單個塑件的投影面積為4755mm2,澆注系統(tǒng)的投影面積約為80mm2,

15、則兩個制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和A分為9710mm2塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計因此：KpA分=1.1X30X106X9710X10-6N=321X103N=321kNF=500kN>321kN所以鎖模力足夠，滿足鎖模要求。3 .注射量的校核經(jīng)計算得到單個塑件的體積為15.86cm3,澆注系統(tǒng)的體積約為2cm3,因此，模具中塑件和澆注系統(tǒng)的總重量Gmax=2x15.86cm3+2cm3=33.72cm3.注射機的注射量G=60cm3,按校核公式GX0.8=60x0.8cm3=48cm3>33.72cm3,滿足注射成型的要求。4 .核膜機構(gòu)的尺寸的校核(1)模具厚度的校核

16、注射機允許安裝的模具最高厚度為200mm;注射機允許安裝的模具最小厚度為70mmo模具實際厚度H二定模座厚度+型腔板厚+型芯固定板厚+墊鐵厚+墊塊厚+動模座板厚=20mm+30mm+30mm+32mm+35mm+20mm=167mm顯然，注射機允許安裝的模具最小厚度w模具實際厚度HW注射機允許安裝的模具最大厚度，模具厚度滿足要求。(2)開模行程的校核按開模取件的最小開距進行校核。該模具的澆注系統(tǒng)為側(cè)澆口形式，單分型面注射模，可按下式校核：S>H1+H2(5-10)mm其中，注射機最大開模行程S為180mm;制品的推出距離H1為10mm:制品的總高度H2為50mm。H1+H2+(5-10)

17、mm=10mm+50mm+10mm=70mm顯然，注射機最大開模行程S>70mm,模具的開模行程足夠六、模具型腔和型芯尺寸計算下圖為我們所設(shè)計的塑料碗的結(jié)構(gòu)尺寸圖，我們根據(jù)圖示的尺寸大小計算出型腔和型芯的尺寸。第10頁塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計1、型腔的內(nèi)形尺寸計算碗口部分的型腔內(nèi)形尺寸:ds1ds1Qcpxs11.143上述計算中，塑件公差數(shù)x取3/4。碗底部分的型腔內(nèi)形尺寸:上述計算中，塑件公差數(shù)x取3/4。s1s11151152%)31.14+40116.44500.38取1.14mm,塑料平均收縮率Qcp取2%,綜合修正系555556.4500.25取0.74mm,dsQp32%

18、43由4s2rI0.74塑料平均收縮率00.743Qcp取2%,綜合修正系第11頁塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計2、型腔的深度尺寸計算碗口部分型腔深度尺寸:2H腔i=hsi+hsiQcp一一、si3上述計算中，塑件公差碗底部分型腔深度尺寸:257(12%)_0._3=57.65o'2500.74743Asi取0.74mm,塑料平均收縮率Qcp取2%,綜合修正系=hs22hs2Qcps2322%0.2030.203=2.9300.07上述計算中，塑件公差A(yù)s2取0.2mm,塑料平均收縮率Qcp取2%,綜合修正系數(shù)x取2/3。3、型芯的外形（外徑）尺寸碗口部分型芯的外形尺寸:d凸=#Dsi=I00I00simz0DsiQcp3-32%4i.0_i.03=i02.750.33上述計算中，塑件公差si取i.0mm,塑料平均收縮率Qcp取2%,綜合修正系數(shù)x取3/4。碗底部分型芯的外形尺寸+ADS2DS2QCPL03xs2mz第I2頁塑料模具設(shè)計與制造課程設(shè)計47(12%)40.64LJ0.64一3上述計算中，塑件公差=48.5800.21As2取0.64mm,塑料平均收縮率Qcp取2%,綜合修正系4、型芯的高度尺寸計算碗口部分型芯