瓶盖注塑模具设计

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1、1 塑件成型分析1.1设计概述 随着中国目前的经济形势的高速发展,在“实现中华民族的伟大复兴”标语的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一种国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能增进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度注重和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”,德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接:“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。国内对模具工业的发展也十分注重,早在99年3月颁布的有关目前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来,塑料模具的产量和水平发展十分

2、迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下,通过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内,塑料在其中固化成型。 本次课程设计的重要任务是塑料圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品,以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体构造,通过本次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的结识;同步，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、原则等,结合教材上的知识也对注塑模具的构成构造(成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的结识

3、,拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完毕模具设计积累了一定的经验。 1. 塑件成型工艺性分析121 塑件分析塑件模型如图1-1所示(为计算需要仅标注几种重要尺寸本图见型中图） 图1- 塑料盖子 1.2塑件的构造及成型工艺性分析 构造分析：该塑件为瓶子罐盖子,其构造应尽量的简朴且维度和钢管应满足需要,塑件的顶部没有两个对称的孔，用于安装提手，内部有简朴的螺纹，用于和罐子连接紧密。 线性工艺性分析: 1精度级别：采用一班精度级 2.脱模斜度：改塑件件壁厚1.5m，其脱模斜度查表得到塑件材料为聚丙烯p，其型腔脱横斜度为：55其型蕊脱横斜度为:2045由于该塑件没有狭小部位，因此脱横斜度取1。.3 热

4、塑型塑料(PP)能注射成型过程及工艺参数 注射成型工艺进程涉及：成型前的精确、注射成型过程以及塑件的最后解决三个阶段。 成型前的精确1 分析检查成型物料质量:根据塑料工艺性能规定，检查其性能多种指标,如含水量等，对于该塑件材料p查表-6-的聚丙烯p吸水率0.3%,容许水含量为.050.20%，由于该塑料不易吸水,故可以不进行干燥解决。 料筒的清洗在注射成型过程中,当变化产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。一般，柱塞式料筒可拆卸清洗,而螺杆式料筒可采用对空注射清洗。 构造分析：该塑件为瓶子罐盖子,其构造应尽量的简朴且维度和钢管应满足需要,塑件的顶部没有两个对称的孔,用于安装提手,内部有简朴的螺纹

5、,用于和罐子连接紧密。 线性工艺性分析: 1.精度级别：采用一班精度4级 (1) 脱模斜度:改塑件件壁厚1.m，其脱模斜度查表得到塑件材料为聚丙烯pp 其型腔脱横斜度为：25.其型蕊脱横斜度为:20.由于该塑件没有狭小部位，因此脱横斜度取1。 注射成型过程。注射成型工艺进程涉及：成型前的精确、注射成型过程以及塑件的最后解决三个阶段。 （2)成型前的精确1分析检查成型物料质量：根据塑料工艺性能规定,检查其性能多种指标,如含水量等，对于该塑件材料p 查表6-的聚丙烯pp吸水率03%,容许水含量为0.050.0%,由于该塑料不易吸水，故可以不进行干燥解决。 2 料筒的清洗在注射成型过程中,当变化产品

6、、更换原料及颜色时均需清洗料筒。一般,柱塞式料筒可拆卸清洗,而螺杆式料筒可采用对空注射清洗。 () 注射过程。注射过程是塑料转变为塑件的重要阶段。它涉及加料、塑化、注射、保压、冷却定型、脱模等环节。 () 塑件后的解决。塑件经注射成型后出去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行合适的后解决借以改善和提高塑件的性能,塑件的后解决重要指退火和调湿解决。通过查阅参照文献1得该塑件不需要任何后解决。 (5) 聚丙烯(P）的注射工艺参数 料筒温度:如图-所示 括号内的温度作为基本设定值。表-料筒温度喂料区35(50）区1160180（1)区2800（90)区300220（05)区2120(21

7、）区5210220(2)喷喷0(0） 熔料温度：22250 料筒恒温：220 模具温度：800 注射压力:PP具有较好的流动性能，避免采用过高的注射压力,一般在80MPa140MPa之间;某些薄壁包装容器除可达到1Ma 保压压力:避免制品产生缩壁,需要较长时间对制品进行保压（约为循环时间的30);约为注射压力的3%60% 背压:MPa5MP 注射速度：对薄壁包装容器需要高的注射速度;中速比较合用其他 螺杆转速：高螺杆转速（线速度为13m/s)是容许的，只要满足冷却时间结束前完毕塑化过程就可以。 计量行程:0.4D;D失误计量行程为熔料提供足够长的驻留时间。模具构造形式的拟定2.1分型面位置的拟

8、定 通过对塑件构造形式的分析,分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上,其位置如图2-所示图-1分型面标示图2.2型腔数量和排列方式的拟定 此塑体为的子罐是子，因此需要与其他塑体进行组合,尺寸频度规定高,并且具有侧抽芯机构,故述用单型腔模具2.3模具构造型式的拟定 此塑体模具为单型腔，在定模带有抽芯滑块,因此是用单型腔的分型面模具，由于塑体外观质量,对精度规定高而采用点洗D时，或带有抽芯且滑块在定模时可采用此构造.3 注射机型号的拟定.1模具所需塑料熔体注射量，注射压力 （3-1） 式中 m 一副模具所需塑料的质量或体积（y或）； N一初步选定的型腔数量； 一单个塑体的质量成体积

9、(或）; 一 浇注系统的质量或体积(y或）。一方面是个未知量,在设计时以0.6n作为预测估算即m=.6n,用V软件绘测塑件图分析后得,体积为33 即：m=1.6*338.2塑体和流道凝科涉及浇口在分型面上的投影面积及所需锁模力 （-2) P型 (3) 式中 一 塑体及频道凝料在分型面上的投影面积（)； 一 单个塑体在分型面上的投影面积()； 一 流道凝料涉及浇口在分型面上的投影面积； 一 模具所需的锁模为(N）； P型 一塑料熔体对型腔的平均压力(M P)。 一方面在模具设计前是未知值,根据多型腔模的记录分析,大体是每个塑体在分型面上投影面积的02倍倍,因此可用0.3nA来估算,P型可查表得到

10、为2.5MP。 3.3选择注射机型号 根据m与F值来选择注射机，注射机最大注射量(额定注射量G)应满足:。 查塑料成型加工与模具书中附录6可选用XS-ZY-2型热塑性塑料注射机。 表-1 XS-ZY-125型热塑性塑料注射机重要技术规格项目参数项目参数螺杆(柱塞）直径/mm42模板行程mm30注射容量/（cm3或g)125喷嘴mm球半径1注射压力/1190孔直径4锁模力/090定位孔直径/mm100+005最大注射面积/0推出/mm中心孔径模具厚度/mm最大300两侧孔径22最小0孔距230.校核注射机技术参数 (1) 注射压力的校核 校核所选注塑机的额定压力p能否满足塑件成型时所需要的注射压

11、力p0，设计中规定：式中-注射压力安全系数，常取=1.5 (-） 即注射压力适合。 (2) 锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。因此，注射机的锁模力必须不小于该模的胀型力。即型 式中 型腔的平均计算压力 锁模力安全系数一般取=111.2 型= （35）即锁模力合适。（3) 注射机安装模具部分有关尺寸的校核由于模具模架未拟定,构造尺寸尚未波及,因此，对于其她安装尺寸的校核要等到模架选定，构造尺寸拟定后方可进行。 浇注系统的设计 浇注系统的作用,是将塑料熔体顺利地布满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴构成。

12、4.1主流道的设计 主流道一般位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。此外,由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 (1)主流道的尺寸 主流道的长度。一般由模具构造拟定，对于小型模具应尽量不不小于60mm，本次设计中初取5mm进行计算。 主流道小端直径。d=注射机喷嘴尺寸+(051)m5mm。 (41) 主流道大端直径。=d+L主tan=,式中=。 (-2） 主流道球面半径。SR注射机喷嘴球头半径(2

13、)mm=12+2=14m。 (4-3） 球面的配合高度。h=35mm，取h=3。 (4-4) 浇口套总长。=L主+=4+3=48mm。 （45) () 主流道的剪切速率的校核 主流道的凝料体积主L主(R主+r主2+主r主)/3=151897mm (4-6) 主流道当量半径 主流道的剪切速率 (47） 其中 主流道剪切速率,可在r=范畴内取较大值； 主流道平均半径(cm) 模具的体积流量 通过主流道熔体体积 最短注射时间(S)。(查表得t=1.6s） (4-8) (-9) 主流道的剪切速率处在浇口与分流道的最佳剪切速率50050之间因此,主流道的剪切速率合格。4.2 浇口的设计 浇口亦称进料口,

14、是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分,但却是浇柱系统中的核心部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。 本设计浇口采用点浇口，浇口长度为.5mm075m。浇口具体尺寸一般根据经验拟定，取其下限值，然后在测模时逐渐修正。 () 点浇口尺寸的拟定 浇口长度=mm0.7mm , 取l=.5m 取L=25mm 浇口直径 （0) 式中 d点浇口直径(mm）; n系数，依塑料种类来而异，此处取0.7； K依塑体壁厚而异的系数，由表得; A型腔一侧表面积,为2057（由V8.0计算而得）。 浇口截面尺寸根据经验公式计算所得成果及点浇口推荐尺寸,浇口直径先取1mm

15、,在试模式根据填充状况再进行调节。 () 点浇口剪切速率的校核 (4-1) 式中 q单位时间注射量(注射量/注射时间）(单位)； R点浇口半径（cm）。 点浇口的最大剪切速率 浇口体积流率 （42) 注射时间的计算 (4-3） 浇口剪切速率 （414）5成型零件的设计5.1成型零件的构造设计 ()凹模：凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模构造的不同可将其分为整体式、整体嵌入式组合式、镶拼式四种,根据塑体的构造分析,本设计中采用整体嵌入式凹模。 (2）凸模的构造设计(型芯):凸模是成型塑体内的表面的成型零件。一般可以分为整体式和组合式两种类型。由于该塑体的内部有简朴的螺纹因此选择组合式,因该

16、塑体的包紧力较大,因此设在该动模部分。成型零件工作尺寸的计算 (1) 型腔和型芯工作尺寸的计算 在型腔和型芯工作尺寸计算之前，对塑体各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转换，即塑体外形尺寸Ls和高度为最大尺寸，其公差为负值,制造公差为正值；塑体内腔尺寸s及深度尺寸hs为最小尺寸,其公差为正值,制造公差为负值；模具中心距和塑体中心距均为公称尺寸,其公差为正负。、和分别为塑料的最大收缩率、最小收缩率和平均收缩率。塑体平均收缩率为: （5-） (）型腔径向尺寸 塑体面中, 塑体面中， 塑体面中， ()型芯径向尺寸 塑体面中, 塑体面中， 塑体面中， （)型腔深度 塑体高度尺寸中, 塑体高度尺寸中

17、, (）型芯深度 塑体高度尺寸中， 塑体高度尺寸中， （）螺纹型芯 ，, , (1)成 型零件尺寸校核 型腔或型芯的径何尺寸 (）型腔校核(径何) 合格 (I)型腔校核（径何） 合格 型腔或型芯高度尺寸 （）型腔校核(高度） 合格 （I）型腔校核(高度) 合格5.模具型腔侧壁何底板厚度的计算 （1）凹模侧壁厚度的计算。凹模侧壁厚度与型腔内压强计凹模的深度有关,其厚度根据刚度计算公式计算: (5-2） 由于塑件最大尺寸为25mm,凹模侧壁厚度19m，因此初步估算模板平面尺寸选用。 (2) 动模垫板厚度的计算 （3）垫板厚度计算均指底板平面不与模板或定模板紧贴而用模脚支撑的状况,对于底板的地平面直

18、接或动模板紧贴的状况其厚度仅需由经验决定即可。塑件高度共8m,动模垫板按原则度取45m。6脱模退出机构的设计61脱模力的计算 该塑件为圆筒塑件,并且，所该塑件视为薄壁无斜度薄壁圆筒塑件的脱膜 (6-1) 式中 塑料的线膨胀系数(11)； 在脱模湿度下塑料的抗拉弹性模量（a）; 塑料的软化温度（)102； 脱模是塑件温度(）5; 塑件的壁厚(mm).; 型芯脱模方向 的高度（mm）8； 型芯断面面积（）3200；0.1的单位(Map)。6. 推出方式的拟定 采用推杆推出(生产实践中,此类简朴非透明塑件，一般还是采用推杆推出) 推出面积。设mm的圆推杆设立根,那么推出面积为 （6-2） 推杆推出应

19、力。通过上述计算,应力合格,采用推杆推出。7 侧向分型与抽蕊,机构的设计7.1抽蕊距拟定与抽蕊力计算 抽蕊距。为了安全起见,侧向抽蕊距一般比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大2mm3mm。因此S取12m 抽蕊力计算。7. 抽蕊机构的拟定 斜导柱侧向分型与抽蕊机构是运用斜导柱等零件把开模力传送给侧型蕊或侧向成型块。使之产生侧向运功完毕抽蕊与分析运动。 根据以上计算的抽蕊距离与抽蕊力可以拟定抽蕊机构为斜导柱侧向分型与抽蕊机构。8模架的拟定和原则件的选用 根据对塑件的研究与分析拟定选用点浇口DA型模架，W=270m27m。81各模板尺寸的拟定 A板尺寸。A板是定模板型腔板，塑件高度为28mm

20、，考虑到模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故板的厚度取45m。 (1） B板尺寸。B板是动模型蕊板，按模架原则版厚度取40mm。 (2） C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+(1）mm28+20+15(510)=6873m,初步选定为70mm 经上述尺寸计算,模架尺寸已经拟定，标记如图8-1所示图-1 模架厚度尺寸.2模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 模具平面尺寸 ，校核合格。 模具高度尺寸20mm，20m20mm30mm，校核合格. 模具的开模,校核合格模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段,装配精度直接影响到模具的质量、寿命和

21、各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术规定和互相间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范畴内，模具的装配精度涉及有关零件的位置精度,有关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度规定得到保证,才干使模具的整体规定得到保证。塑料模的装配基准分为两种状况,一是以塑料模中和重要零件台定模,动模的型腔,型芯为装配基准。这种状况,定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好,然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚,动模和定模合模后用平行夹板夹紧,镗投影导柱和导套孔,最后安装动模和定模上的其

22、他零件,另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后,必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.05015毫米,由于该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中常常发目前分模面上浇口套周边浮现塑料飞边，就是由于没有间隙的因素。为了有效的避免飞边,可以接近塑件的有相对位移的面上锉一种三角形的槽,由于空气的压力的缘故可以更好的避免飞边。9.1 模具的装配顺序 (1) 拟定装配基准； (2） 装配前要对零件进行测量,合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； (3） 调节各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得不不小于%，间隙不得不不小于

23、溢料最小值，避免产生飞边。 （4)在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调节时检查; (5） 组装导向系统并保证开模合模动作灵活,无松动和卡滞现象;(6)组装冷却和加热系统,保证管路畅通,不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉,装配定位销。装配液压系统时容许使用密封填料或密封胶,但应避免进入系统中; () 试模合格后打上模具标记,涉及模具编号、合模标记及组装基面。9.模具的维护 模具在使用过程中，那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件,不会导致用过程中,会浮现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后

24、检查多种配件、附件待零件,保证模具装备齐全,此外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承容许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000。10温度调节系统的设计.1温度调节系统设计原理 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等,并且对生产效率起到决定性的作用,在注射过程中,冷却时间占注射成型周期的约80,然而,由于多种塑料的性能和成型工艺规定不同，模具温度的规定有尽相似，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定限度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高下

25、取决于塑料结晶性,塑件尺寸与构造、性能规定以及其他工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素诸多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件规定的顶出温度和模具温度,塑件和模具间的热循环交互作用等。（1） 低的模具温度可减少塑件的收缩率。(） 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可减少塑件的翘曲变形。（3）对结晶性聚合物,提高模具温度可使塑件尺寸稳定,避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（) 随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性减少，因此减少模具温度是有利的，但

26、对于高粘度的无定型聚合物,由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接有关,因此提高模具温度和充模,减少补料时间是有利的。(5) 提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的规定，注射到模具内的塑料温度为C左右，而从模具中取出塑件的温度约为0C，温度减少是由于模具通入冷却水,将温度带走了，一般的模具通入常温的水进行冷却,通过调节水的流量就可以调节模具的温度因外壳使用的塑料是PC，规定模温高,若模具温度过低则会影响塑料的流动性,增长剪切阻力,使塑件的内应力较大,甚至还浮现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时,为避免填充局限性，充入温

27、水或者模具加热。总之,要做到优质、高效率生产,模具必须进行温度调节。对温度调节系统的规定:（1） 拟定加热或是冷却；（2)模温均一，塑件各部分同步冷却;（3) 采用的模温，迅速且大量通冷却水； 温度调节系统应尽量构造简朴，加工容易，成本低谦。1.2冷却系统的简略计算 求塑体在固化是每分钟释放的热量： （101） 式中 每分钟注入模具中的塑料质量（），生产周期按每分钟注射.2次计算, - P单位质量放出的热量 求冷却水的体积流量: (102） 式中- 冷却水的密度，为； -冷却水的比热容为； 冷却水出口温度,取； - 冷却水进口温度,取。 求冷却管道直径d: 查表得,为很冷却水处在稳流状态，取d

28、=8mm. 求冷却水在管道内的流速： （-3） 改选6mm温差由调节为，此时基本上达到溢流状态满足冷却规定. 求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数： （10-4） 求冷却管道传热面积 （) 求模具上应开设的冷却管道的孔数 (1-6） 式中B - 模仁长度，但冷却水孔的长度达不到，实际只有150mm.103冷却装置的布置 虽然经上述理论计算,所需冷却水路仅一条,但在实际生产应用中这是不够的,将不能获得较好的冷却效果。 定模部分由于有流道德通过成型塑体的型腔在定模上，故采用串联式S形冷却水道用于定模仁上。 对于动模部分的冷却水路,动模仁布置两条纵向水道，动模型芯推杆布置较多，为避免干涉,采用两路

29、隔板式水道。 (） 模具开合模动作过程. 开模时弹簧力作用,中间板与定模板做定距离分开，取出流道内凝料，同步斜导柱侧向分型抽芯,当中间板运动一定距离后继续开模,实现动定模分型,继续运动推板与注射机顶杆接触后,推杆推动推体板将包装在型芯上的塑体脱出。设计小结本次综合课程设计任务题目为瓶盖的注塑模具设计,该塑件为瓶子罐盖子,其构造应尽量的简朴且维度和钢管应满足需要，塑件的顶部没有两个对称的孔,用于安装提手，内部有简朴的螺纹,用于和罐子连接紧密。在设计过程中，进行了塑件成型分析,模具构造形式，注塑机型号拟定浇注系统设计，成型零件的设计，脱模退出机构的设计,模架的拟定和原则件的选用模具的装配，温度调节

30、系统的设计。通过度析,选材,选件，计算等措施,完整的设计出了瓶盖注塑模具的完整设计方案。其中涉及塑件材料的选择，分型面位置拟定，浇注的浇道,交口的细节设计，尚有模架，模板的精确尺寸的计算。应用AtuCD等绘图软件绘制出了模具的总装配图以及型芯的零件图。为了模具的使用性能，本次课程设计提出了使用及维护方案,并合理的设计了温度调节系统。更好的延长了模具的使用寿命。参照文献1冯炳尧,韩泰荣.199.模具设计与制造简要手册. 上海:科学技术出版社王建华,徐佩弦.注射模具的热流道技术.北京: 机械工业出版社3 黄虹.塑料成型加工与模具. 北京：化学工业出版社.4伍先明.塑料模具设计指引 北京：国防工业出版社.5 陈志刚. 塑料模具设计.北京: 机械工业出版社.6 邓明199. 塑料模设计手册北京: 机械工业出版社.7 詹友刚.ro/NGIEER实例教程.北京：机械工业出版社.