注塑模課程設(shè)計(jì)說明書

目錄摘要21前言32塑件的工藝分析32.1塑件原材料分析32.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及外表質(zhì)量分析42.3塑件的體積與重量52.4塑件注塑工藝參數(shù)確實(shí)定53擬定成型方案63.1分型面的選擇63.2確定型腔布置73.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)83.3.1主流道的設(shè)計(jì)83.3.2澆口設(shè)計(jì)84.模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算94.1凸模、凹模、型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算94.2型腔側(cè)壁厚度和底板的計(jì)算105.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算125.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原那么125.2脫模力的計(jì)算126.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)137.注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核147.1注塑機(jī)初步的選定147.2注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核148.設(shè)計(jì)小結(jié)15參考文獻(xiàn)15塑料飯盒注塑模設(shè)計(jì)1前言隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號(hào)的倡引下，中國(guó)的制造業(yè)也日趨蓬勃開展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的開展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國(guó)的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國(guó)那么冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞那么更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的開展也十分重視，早在1989年3月公布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的開展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。

近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平開展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長(zhǎng)壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。

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)過程中，通過查閱大量資料、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)向局部、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，綜合分析各種塑料的性能，聚丙烯〔pp〕為最正確材料。PP的主要特點(diǎn)如下：①成白色蠟狀，無毒，透明；②有著極低的密度〔0.89～0.92〕，固質(zhì)量很輕，是大品種塑料中最輕的一種；③化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫下溶劑不能溶解，且有著優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和耐；④耐熱性好，其最高使用溫度達(dá)150oC，最低使用溫度達(dá)-15oC；⑤電性能優(yōu)異，耐高頻電絕緣性好，在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性；⑥有著優(yōu)異的力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和硬度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能；⑦PP比PE容易發(fā)生熱、光氧化，耐氣候老化性差，必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑；⑧耐抗沖擊性能較差，尤其是低溫沖擊性差，對(duì)缺口十分敏感；⑨PP的結(jié)晶性能導(dǎo)致制品的不透明性。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。但是，聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易降解老化，所以必須參加防老化劑。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)致成型加工出來的制件出現(xiàn)變形、縮孔等缺陷。2.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及外表質(zhì)量分析〔1〕塑件結(jié)構(gòu)分析：塑件整體高度為74.5mm，厚度為3mm，盒體底部有一個(gè)截面半徑為1.5mm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?！?〕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Φ150-0.30+0.55和Φ164-0.34+0.50，屬于〔3〕塑件外表質(zhì)量分析：飯盒外表精度要求不高，采用點(diǎn)澆口流道的雙分型面型腔注射?？梢员ＷC其外表精度。2.3塑件的體積與重量塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)由見圖3，近似計(jì)算的塑件體積V=4590.20mm3，查手冊(cè)聚丙烯密度m=0.91g／cm3，故塑件質(zhì)量m=2.4塑件注塑工藝參數(shù)確實(shí)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分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可別離的接觸外表。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。如何確定分型面，需要考慮的因素比擬復(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)綜合分析比擬，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)原那么：a〕、便于塑件脫模：Ⅰ、在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi)Ⅱ、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯Ⅲ、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位；b〕、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞c〕、盡力保證塑件尺寸的精度要求〔如同心度等〕d〕、有利于排氣e〕、盡量使模具加工方便綜上所述，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。中選定一個(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正確第一分型面。3.2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。根據(jù)設(shè)計(jì)說明書的設(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)所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。我們?cè)谶@里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四局部組成。3.3.1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)模具的局部，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。主流道其主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：⑴主流道圓錐角α=2o～6o，對(duì)流動(dòng)性差的塑件可取3o～6o，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63μm。⑵主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。⑶在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過長(zhǎng)那么會(huì)影響熔體的順利充型。⑷對(duì)小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合。⑸主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC。本塑件所用澆口套形式及其固定形式見圖4和圖5。圖4澆口套形式圖5澆口套固定形式3.3.2澆口設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵局部。澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道截面積的3%～9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長(zhǎng)度為0.5～2mm，外表粗糙度Ra不低于0.4μm。澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。澆口的位置及尺寸要求比擬嚴(yán)格，合理選擇澆口的開設(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。澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題，所以我們?cè)陂_設(shè)澆口時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置。②澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。③澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。④澆口的位置應(yīng)選擇在能防止制品產(chǎn)生熔合紋的部位。⑤對(duì)于帶細(xì)長(zhǎng)型芯的模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以防止型芯受沖擊變形。⑥澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。⑦不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。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)澆口較為適宜。具體形式見圖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，那么精度要求較高。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)算凸模亦稱型芯，是成型塑件內(nèi)外表的零件，成型其主體局部?jī)?nèi)外表的零件稱為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內(nèi)螺紋的稱為螺紋型芯。凹模亦稱型腔，是成型塑件外外表的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱螺紋型環(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進(jìn)行計(jì)算，查表取PP的成型收縮率為0.015，模具制造公差取z=Δ/3?？紤]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：(Ls1)-?0=164.5-1.80mm和(L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：(Lm2=LS2(1+SHm1=Hs1(1+S(4.2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)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過大會(huì)導(dǎo)致溢料。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；那么壁厚S=r[σσ-2ρ-1],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5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原那么〔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)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(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，盡量防止推力點(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?！?〕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，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模?！?〕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預(yù)。推出機(jī)構(gòu)的種類按動(dòng)力來源可分為手動(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)。5.2脫模力的計(jì)算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)底部無孔的筒、殼類的塑料制件，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0.1～0.3。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)主要用來保證動(dòng)模和定模兩大局部或模內(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，并防止模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干預(yù)。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%，最大注塑量，查手冊(cè)初步選定選定XS-Z-60型注塑機(jī)。該型號(hào)注塑的規(guī)格和性能見下表。工程

單位參數(shù)螺桿直徑38額定注射容量60注射壓力122噴嘴孔直徑4鎖模力500拉桿間距190最大開模行程180模具最小厚度70模具最大厚度200噴嘴球半徑12液壓泵電動(dòng)機(jī)功率11加熱功率2.7外形尺寸316085015507.2注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核〔1〕注塑壓力的校核查手冊(cè)可得到用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力〔選擇的注塑機(jī)實(shí)際注射壓力)，符合要求?！?〕鎖模力的校核鎖模力是指當(dāng)高壓熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個(gè)面上的力應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力F。由注塑機(jī)的規(guī)格和性能表可知注射壓力，由圖3可算得塑件投影面積，因?yàn)闉辄c(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)，故澆注系統(tǒng)投影面積。故注射時(shí)所需合模力〔為塑料熔體對(duì)型腔成型的壓力，其大小一般為注射壓力的〕。故，所以鎖模力符合要求。8設(shè)計(jì)小結(jié)塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上最快的工業(yè)門類之一，對(duì)于我國(guó)而言，它在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā)揮了越來越大的作用。我們大學(xué)生對(duì)于塑料工業(yè)的認(rèn)識(shí)還