模具畢業(yè)設(shè)計(jì)72塑料飯盒注塑模設(shè)計(jì)

1、 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc202199064 1前 言1 HYPERLINK l _Toc202199065 2塑件的工藝分析1 HYPERLINK l _Toc202199066 塑件原材料分析1 HYPERLINK l _Toc202199067 塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析1 HYPERLINK l _Toc202199068 塑件的體積與重量2 HYPERLINK l _Toc202199069 塑件注塑工藝參數(shù)的確定3 HYPERLINK l _Toc202199070 3擬定成型方案3 HYPERLINK l _Toc202199

2、071 分型面的選擇3 HYPERLINK l _Toc202199072 確定型腔布置5 HYPERLINK l _Toc202199073 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l _Toc202199074 3.3.1主流道的設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l _Toc202199075 3.3.2澆口設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l _Toc202199076 4.模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算6 HYPERLINK l _Toc202199077 凸模、凹模、型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算6 HYPERLINK l _Toc202199078 型腔側(cè)壁厚度和底板的計(jì)算7 HYPERLINK l _Toc2

3、02199079 5.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算9 HYPERLINK l _Toc202199080 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則9 HYPERLINK l _Toc202199081 脫模力的計(jì)算10 HYPERLINK l _Toc202199082 6.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l _Toc202199084 7.注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核11 HYPERLINK l _Toc202199085 注塑機(jī)初步的選定11 HYPERLINK l _Toc202199086 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核12 HYPERLINK l _Toc202199087 8.設(shè)計(jì)小結(jié)13 塑料飯盒注塑模設(shè)計(jì)學(xué)

4、 生：指導(dǎo)老師：1 前言 本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料飯盒注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)塑料盒塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)盒蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我對(duì)點(diǎn)澆口雙分型面模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。2 塑件的工藝分析2.1 塑件原材料分析 本塑件及塑料飯盒為日常生活中所常見(jiàn)的塑料制品，主要用于盛裝食品。根據(jù)其使用的特殊性，綜合分析各

5、種塑料的性能，聚丙烯（pp）為最佳材料。聚丙烯密度低，無(wú)色，無(wú)味，無(wú)毒，透明度較聚乙烯高，透氣性低。此外，聚丙烯的屈服強(qiáng)度、彈性、硬度及抗拉、抗壓強(qiáng)度等都高于聚乙烯，其拉伸強(qiáng)度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，絕緣性能好，能耐弱酸、弱堿。聚丙烯在100C以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌，熔點(diǎn)為164170C，其最高使用溫度達(dá)150C，最低使用溫度達(dá)-15C。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易降解老化，所以必須加入防老化劑。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強(qiáng)度特別高。聚丙烯成型加工時(shí)收縮率較大，易導(dǎo)致成型加工出來(lái)的制件出現(xiàn)變形、縮孔等缺陷。 塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析（1）塑件結(jié)構(gòu)分析

6、：塑件整體高度為，厚度為3mm，盒體底部有一個(gè)截面半徑為的半圓環(huán)的凸臺(tái)。飯盒的內(nèi)徑為150mm，外徑為156mm，盒口有厚度為3mm、寬4mm、半徑82mm的方形截面的圓環(huán)型凸邊。另外，盒口對(duì)分布有一對(duì)凸臺(tái)，長(zhǎng)度為34mm，兩凸臺(tái)外緣距離為174mm。（具體尺寸見(jiàn)塑件三視圖）（2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料為PP,此塑件上有兩個(gè)尺寸有精度要求，分別是和，均為MT3級(jí)塑料精度，屬于中等精度等級(jí)，在模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中要嚴(yán)格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無(wú)精度要求為自由尺寸，可按MT5級(jí)精度查取公差值。（3）塑件表面質(zhì)量分析：飯盒表面精度要求不高，采用點(diǎn)澆口流道的雙分型面型腔注射模可以保證其

7、表面精度。 塑件的體積與重量塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)由見(jiàn)圖1，近似計(jì)算的塑件體積，查手冊(cè)聚丙烯密度，故塑件質(zhì)量。圖 1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖 塑件注塑工藝參數(shù)的確定根據(jù)情況，PP的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：前段溫度為 中斷溫度為 后段溫度為噴 嘴：噴嘴選用直通式，噴嘴溫度為注射壓力：選用注射時(shí)間：選用保壓時(shí)間：選用 保壓壓力：選用冷卻時(shí)間：選用成型周期：3 擬定成型方案3.1 分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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

8、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(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：（1）保證塑料制品能夠脫模 這是一個(gè)首要原則，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個(gè)原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個(gè)平面上，而且此平面與開(kāi)模方向垂直。分型的整個(gè)廓形應(yīng)呈縮小趨勢(shì)，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 （2）使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對(duì)模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時(shí)間越長(zhǎng)，影響模具生產(chǎn)周期，同時(shí)增加生產(chǎn)成本。 模具

9、型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動(dòng)、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機(jī)對(duì)模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過(guò)大。 型腔深度越深，在相同起模斜度時(shí)，同一尺寸上下兩端實(shí)際尺寸差值越大，如圖2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導(dǎo)致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使型腔深度最淺。（3）使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會(huì)留有一圈毛邊，我們稱(chēng)之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會(huì)在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑表面上，如圖3的分型面a位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡

10、；圖3的分型面b處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來(lái)不明顯，故應(yīng)選擇后者.（4）盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因?yàn)閭?cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時(shí)耗財(cái)，制造成本顯著增加，故在萬(wàn)不得己的情況下才能使用.（5）使分型面容易加工 分型面精度是整個(gè)模具精度的重要部分，力求平面度和動(dòng)、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。（6）使側(cè)向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動(dòng)的距離越短，一方面能減少動(dòng)、定

11、模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。（7）有利于排氣 對(duì)中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時(shí)應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時(shí)熔融塑料最后到達(dá)的位置，而且不把型腔封閉 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對(duì)存在的問(wèn)題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面。對(duì)于本塑件，盒口凸邊的下緣面為最佳第一分型面。 確定型腔布置確定型腔的方法有：根據(jù)鎖模力確定；根據(jù)最大注射量確定；根據(jù)塑件精度確定和經(jīng)濟(jì)性確定等。

12、根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)要求、塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).1 主流道的設(shè)計(jì)主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。主流道通常設(shè)計(jì)在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為，流道表面粗糙度，小端直徑比注射機(jī)噴嘴直徑大?，F(xiàn)取錐角，小端直徑比噴嘴直徑大。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度。由于小端的前面是球面，其深度為(現(xiàn)取為)，注射機(jī)噴嘴的

13、球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大。澆口套與模板間配合采用的過(guò)渡配合。本塑件所用澆口套形式及其固定形式見(jiàn)圖4和圖5 。 圖4 澆口套形式 圖5 澆口套固定形式.2 澆口設(shè)計(jì)澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等。模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇

14、，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：(1）盡量縮短流動(dòng)距離。(2）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。(3）必須盡量減少熔接痕。(4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出。(5）考慮分子定向影響。(6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。(7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。(8）注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，聯(lián)系產(chǎn)品實(shí)際使用要求，本產(chǎn)品選用點(diǎn)澆口較為合適。具體形式見(jiàn)圖6。圖6 澆口形式由于采用點(diǎn)澆口，所以不設(shè)冷料井。4 模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異行零件的長(zhǎng)和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何

15、塑件制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算凸模亦稱(chēng)型芯，是成型塑件內(nèi)表面的零件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱(chēng)為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱(chēng)為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內(nèi)螺紋的稱(chēng)為螺紋型芯。凹模亦稱(chēng)型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱(chēng)螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式。本產(chǎn)品模具凹模、凹模的結(jié)構(gòu)均采用整體嵌入式，其形式如圖

16、7、圖8所示。本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，查表，模具制造公差取z=/3。考慮到實(shí)際的模具制造條件和工件的實(shí)際要求，成型零件是公差等級(jí)取級(jí)。 由圖1可知塑件只有兩處有精度要求：和，故只需計(jì)算型腔工作尺寸和型芯，其余尺寸均無(wú)精度要求，可按塑件尺寸近似取得。 圖8 凹模形式 圖9 凸模形式根據(jù)塑件尺寸可得出以下尺寸：;；;； 型腔側(cè)壁厚度和底板的計(jì)算 該塑件模具型腔壁結(jié)構(gòu)為組合式圓形側(cè)壁，其結(jié)構(gòu)及受力情況如圖9所示。（1）型腔壁厚計(jì)算 組合式圓形腔側(cè)壁可視為兩端開(kāi)口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當(dāng)型腔受到熔體的高壓作用時(shí)，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)

17、壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過(guò)大會(huì)導(dǎo)致溢料。側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為式中型腔單位面積熔體壓力，MPa； 型腔材料泊松比，碳鋼取0.25； 型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量?。?型腔外壁半徑； 型腔內(nèi)壁半徑；應(yīng)使，則壁厚，由前面的計(jì)算與分析可知，型腔內(nèi)壁半徑，取，經(jīng)計(jì)算整理并查表得：型腔壁厚，模套壁厚（2）型腔底板厚度計(jì)算 式中為模具材料許用應(yīng)力，碳鋼材料圖9 型腔結(jié)構(gòu)及受力狀況5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)

18、模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。（2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過(guò)程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。（4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝

19、飾面，對(duì)于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。（5）合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機(jī)構(gòu)的種類(lèi)按動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)推出，機(jī)動(dòng)推出，液壓氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。本塑件模具采用推件板推出機(jī)構(gòu)。 脫模力的計(jì)算圖10 型芯受力分析塑件注射成型后在模內(nèi)冷卻定形，由于體積收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件從模具中推出時(shí)，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)底部無(wú)孔的筒、殼類(lèi)的塑料制件，脫模推出時(shí)還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計(jì)脫模斜度。另外，塑件剛開(kāi)始脫模時(shí)所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅克服

20、了推出機(jī)構(gòu)的移動(dòng)摩擦力。 圖11所示為塑件脫模時(shí)型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件對(duì)型芯總壓力降低了，因此，推出時(shí)摩擦力式中脫模時(shí)型芯受到的摩擦阻力； 塑件對(duì)型芯的包緊力； 脫模力； 脫模斜度； 塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.10.3。根據(jù)力的平衡原理，可得：故有，因?qū)嶋H上摩擦系數(shù)較小，更小，也小于1，故可簡(jiǎn)化為，其中A為塑件包絡(luò)型芯的面積，p為塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p取；模內(nèi)冷卻的塑件，p取。本設(shè)計(jì)中的塑件采用模內(nèi)冷卻，取，脫模斜度，。由于塑件為底部無(wú)孔制件，脫模時(shí)還應(yīng)考慮克服大氣壓力，即6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在模具進(jìn)行裝配或成型時(shí)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來(lái)保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對(duì)合，確以保證塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐定位兩種形式。本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。圖11 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式7 注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核7.1 注塑機(jī)初步的選定 前面已計(jì)算的出塑件體積，且該塑件采用單型腔制造。根據(jù)計(jì)算的制品體積及質(zhì)量來(lái)確定注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，