塑料盆模具设计说明书

1、题目：塑料盆注射模具设计 姓名 ：孙明路 学号 ： 0701500427 指导教师 ：黄晓华 日期： 2011-1-10 塑料盆模具设计说明书 1课题任务要求 本课题是塑料盆的注射模具设计。 采用 proe 三维设计软件实现模具的设计。 完成该注射模具装配图的设计和全部零件的设计，模具成型零件 proe 三维造型 设计 2塑料的选材及性能分析 这个塑料制品是日常生活所需， 对外观要求较为严格。 主要尺寸如图 1所示 其材料选用聚丙烯（ PP），其材质为 PP。 图 1 塑料盆的尺寸要求 21 塑件材料的性能分析 聚丙烯密度小，强度、刚性、硬度、耐热行均优于 HDPE可, 在 100左右使 用。

2、具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不 耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。 2 2 塑件材料的加工特性 1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已 发生分解； （2）流动性极好，溢边值 0.03mm左右； （3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度； （ 4）成型收缩范围大， 收缩率大， 已发生缩孔、 凹痕、变形，取向性强； （5）注意控制成型温度， 料温低时取向性明显， 尤其低温高压时更明显， 模具温度低于 50以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕； 90以上时易发 生翘曲、变形； （6）塑件应壁厚均匀， 避免缺口、

3、尖角，以防止应力集中。 塑件材料 PP的物理性能、热性能 密度 g/cm 3 0.90 0.91 质量体积 cm 3/g 1.10 1.11 吸水率 24h 0.01 0.03 熔点 170176 熔融指数 g/10min 230 维卡针入度 140150 热变形温度 102115 线膨胀系数 10 -5 9.8 比热容 J/(kg K) 1930 热导率 W/(m K) 0.126 塑件材料 PP的成形条件 注塑成型机类型 螺杆式 密度 g/cm 3 0.90 0.91 计算收缩率 % 1.0 2.5 预热 温度 80100 时间 h 12 料筒温 度 后段 160180 中段 180200

4、 前段 200220 模具温度 8090 注塑压力 MPa 70140 成形时间 s 注塑时间 2060 高压时间 03 冷却时间 2090 总周期 50160 螺杆转速 r/min 48 后处理 方法 - 温度 - 时间 h - 3 模具详细设计 3.1 注射机的选取 注射机的选取是至关重要的，因为注射机的众多参数需要和模具的相互匹 配，否则无法正常使用， 这也是我们选择注射机的重要依据。 需要计算的参数很 多，有注射量、锁模力、注射压力、 拉杆间距、最大和最小模具厚度、 推出形式、 推出位置、 推出行程、开模距离。 下面通过对一些参数的计算来选取注射机的型 号。 3.1.1 注射量的计算

5、注射量是指注射机在对空注射的条件下， 一次注射聚苯乙烯时所能达到的最 大注射体积（或质量） 螺杆式注射机注射其他塑料时的注射量计算 nVs +Vj0.8Vg Vs 单个塑件的容积（ cm3 ） Vj 浇注系统和飞边所需要塑件的容积（ cm3 ） Vg 注射机额定注射量（ cm3 ） n 模具型腔数 对于规则的图形可以通过相关的体积公式来实现， 而对于一些复杂或不规则 的实体图形我们可以通过相关软件（如 UG、PRO/E）来实现体积计算。对于该制 品来说属于不规则实体， 因此，不能通过体积公式来计算体积， 必须要借助相关 软件来实现体积计算。这里，借助了 PRO/E来实现体积计算。 经软件计算得

6、： Vs 424cm3 暂取型腔数为 1. Vj =26cm3 所以 Vg=（ 424+26 ）/0.8= 562cm 3 3.1.2 最大注射压力与模腔压力的计算 最大注射压力是指注射过程中位于柱塞或螺杆前端的熔融塑料的压力， 用 P 表示 。由于注射机类型、喷嘴形式、塑料流动特性、浇注系统结构和型腔的流 动阻力等影响因素，熔料进入模腔时的压力远小于最大注射压力。 有效注射压力 ： PA K P K：压力损失系数。一般取值范围为 （1/4-1/2 ）。 选注射机注射机的最大注射压力为 : P PM/K PM （模腔压力） 熔融型料在型腔内的压力 （20MP40MP）在此取 30MP。 P P

7、M /K 30 /（1 / 3） 90MP 3.1.3 锁模力的计算 锁模力是指注射过程中注射机能够提供的防止模具打开的最大锁紧力， 用 F 表示 注射模从分型面涨开的力应小于注射机的额定锁模力即 F Pm（nAs Aj ） 式中 F注射机的额定锁模力（ N） As、Aj 塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积 （mm2 ） Pm 塑料熔体在模腔中的平均压力( Mpa)在此取 30Mpa。 n 模具型腔数 为 1。 22 As Aj As (569/2)2 ?3.14 254152mm2 F Pm (nAs Aj ) 30 ? 254152 7624.6( KN ) 3.1.4 确定注射剂型号

8、 根据以上的参数选取注射机型号为： SZ-3200/8000 注射机参数 型号 SZ-3200/8000 拉杆内间距 /mm 970 970 3 理论注射容积 /cm 3200 最大模具厚度 /mm 1050 螺杆直径 /mm 105 最小模具厚度 /mm 450 注射压力 / MPa 165 注射方式 螺杆式 螺杆转速 / （ r/min ） 1674 模板最大开距 /mm 2025 锁模力 /KN 8000 最大成型面积 /mm2 3800 注射质量 /g 2855 塑化能力 g/s 75 喷嘴球头半径 /mm SR18 模具定位孔直径 mm 200H7 定位孔直径 /mm 250 定位孔

9、深度 /mm 50 注射速率 g/s 600 模板行程 mm 1000 3.1.5 注射机有关工艺参数的校核 由于选取注射机型号是根据注射量， 最大注射压力和锁模力三个参数来选取 的。它们均满足要求。下面分别对其他参数进行校核。 （1）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适应： 模具长宽拉杆面积 即 700 900 970 970 故满足要求 （2）模具闭合厚度校核 本模具的闭合高度为 H=708m，mSZ-3200/8000 型注射机所允许模具的最小闭 合厚度为 450mm，最大厚度为 1050mm， 即模具满足 H min H H max 的

10、安装条件 （3）开模行程校核 注射机的开模行程应满 足分开模具取出塑件 的需要。所选注塑机为 SZ-3200/8000 型，其最大行程与模具厚度无关，故注塑机的开模行程应满足下 式 S H1 H 2 （510）mm 式中S 注塑机最大开模行程， mm 。 H1 推出距离， mm；由模架可知，大小为 185mm H2 包括浇注系统在内的塑件高度，大小为 470mm； 因为 S 1100mm H1H2 （510mS 故开模行程满足要求。 3.2 确定分型面 分型面的选择关乎到整个模具的设计， 所以需要慎重，由于此产品结构简单， 只需要选择一个分型面。在此选择塑料盆最大的切

11、面为分型面。 分型面如下图所示，红色粗线部分为分型面 图为 分型面示意图 3.3 确定型腔数 考虑到塑件的体积和注射机的锁模力范围， 在这里选择一模一腔结构 3.4 确定浇注系统 注射模的浇注系统是指塑料从注射机喷嘴进入模具开始到型腔入口为止( 不 包括型腔 ) 的塑料流动通道。 鉴于产品外观的要求， 我们选择主流道浇口形式。 从塑料盆底进料， 虽然可 能会产生痕迹，但是在盆底不影响正常使用。 主浇道的形状 一般为圆锥形， 并取锥角 =2 5。这个斜度比一般 的脱模斜度大，主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。这里取 =4。 d1 (0.51) ，影响浇注系统凝料脱出 主浇道入口直径 d1 应比

12、喷咀孔径 d 大些 。d2 为了避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 在这里取 d1=5mm， d2=6mm。 在主浇道出口处设置圆角，有利于熔料的平稳转向，同时还可减小料流 阻力。其取值范围为： r1 (0.5 3)mm 在这里取 r1=2mm 。 为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷 料而影响脱模，一般，要求浇口套凹球面半径 R 比喷咀球面半径 r 大 12mm， 即 R r (1 2) 通过注射机的参数可知 r=18mm，取 R=20m。m 为了减少浇注系统的凝料消耗， 减小熔料的压力损失， 同时结构上没有特 别需要，主浇道长度应尽可能短些，一般 H 60mm

13、，这里取 H=50mm。 定位环尺寸由上面的注射机可知 ：定位孔直径为 250mm定, 位孔深度为 50mm，尺寸如下图。 图为 定位圈尺寸图 3.5 成型零件设计 3.5.1 注射模具型腔的结构设计 型腔大体有以下几种结构形式： a) 整体式 整体式型腔由整块材料加工而成的型腔。 它的优点是： 强度和刚度都相对较 高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹。适用于形状较为简单的中、小型 模具。 b）整体组合式 型腔由整块材料制成， 用台肩或螺栓固定在模板上。 它的主要优点是便于加 工。 c）局部组合式 型腔由整块材料制成， 但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。 局部组合式 型腔多用于型腔较深或

14、形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模 具。 d）完全组合式 完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。 它的特点是， 便于机加工便 于抛光研磨和局部热处理。 节约优质钢材。 这种形式多用于不容易加工的型腔或 成型大面积塑件的大型型腔上。 由于本模具结构简单，总体考虑选用整体式结构。 型腔的成型尺寸计算 计算公式如下： D d最大（1 k 平） x 参数确定 K 平成形尺寸计算中所用的材料为 PP，查参考文献得 PP的收缩率为 S 1.0 2.0 ，故平均收缩率 Scp （ 1.0 2.0 ） /2 1.5 ，即 K平=0.015 ；x 由参考文献查得修正系数为 x=1/2 3/4

15、，取 x=0.5 ； 由参考文献查得模具的制造公差=（ 1/6 1/4 ） （），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： D438 438（1 0.015） 0.5 4 0.2 4 442.570 H138 138(1 0.015) 0.5 1.7 0.2 1.7 139.220 0.34 3.5.2 注射模具型芯的结构设计 型芯是用来形成制品的内表面。结合制品内部结构，采用整体式型芯结构。 型芯尺寸计算 计算公式如下： D d最大（1 k平） x 参数确定 K 平成形尺寸计算中所用的材料为 PP，查参考文献得 PP的收缩率为 S 1.0 2.0 ，故平均收缩率

16、Scp （ 1.0 2.0 ） /2 1.5 ，即 K平=0.015 ；x 由参考文献查得修正系数为 x=1/2 3/4 ，取 x=0.5 ； 由参考文献查得模具的制造公差=（ 1/6 1/4 ） （），取 =0.2 ； d最大 塑件外形基本尺寸 型芯的工作尺寸按公式得： D418 418（1 0.015） 0.5 4 0.2 4 426.27 0.8 ; H150 150（1 0.015） 0.5 1.7 0.21.7 153.1 0.34; 3.6 导向与定位机构设计 注射模的导向机构用于动定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。 定 位机构分模外定位和模内定位。 模内定位是通过定位圈使

17、模具易于在注射机上安 装以及模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位。 而模内定位则通过锥面定位机构 用于动、定模之间的精密对中定位。 3.6.1 导向机构的设计 导柱导向机构是利用导柱和导套之间的配合来保证模具的对合精度。 导向机构的作用： 1）导向； 2 ）定位 ；3）承受一定的侧向压力； 4）承 载作用； 5）保持机构运动平稳； 10 3.6.2 导柱设计 导柱是与安装在另一半上的导套相配合， 用以确定动、 定模的相对位置， 保 证模具运动导向精确的圆柱形零件。 导柱有两种形式， 一种是带头导柱， 另一种 是带肩导柱。 带肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。 装在模 具另一边的导

18、套安装孔， 可以和导柱安装孔以同一个尺寸一次加工而成， 易于保 证同轴度。导柱可以通过标准模架进行选取。设计要求大致如下图所示： 上图为 导柱尺寸图 尺寸为： d=63 00.006300 mm d 1 =80 00.002012 mm d2 80 00.006900 mmD 9000.2 mm S 10 00. 1 mm 3.6.3 导柱的校核 由参考资料得校核公式如下所示： 1.6 WL3 En p 1/4 式中 d 导柱导向段直径（ mm）；大小为 63mm W 型腔板重力（ N）； L 导柱导向段长度（ mm）；大小为 310mm n 导柱数目；大小为 3 5 f7 的公差 E 钢材的

19、弹性模量， E=2.1 105 MPa ； P 导柱允许的变形量，其值应不影响顺利合模为准，建议用 mm）。大小为 0.09 11 已知型腔模板的材料为 45钢，它的密度为 7.8g/cm 3,它的 B L=700 900为 40mm，则它的重力为 W=700 900 40 7.8 9.8 10-6=1926N，由式得： 1.6(2.1 1926 105 403)1/ 4 3 0.09) 10.9mm 63mm 故可以满足条件 3.6.4 导套设计 导套用于安装在另一半模上的导柱相配合， 用以确定动、定模相对位置， 保 证模具运动导向精度的圆套形零件。 导套分为两种， 一种是不带轴向定位台阶的

20、 导套，称为直导套，另一种是有轴向定位台阶的导套，称为带头导套。直导套多 用于较薄的模板，比较厚的模板采用带头导套。导套的壁厚在 310mm，视内孔 大小而定。 因为大型模架较多使用直导套。其尺寸如下图所示。 上图为 导套尺寸图 它的基本尺寸为 L为 200 21.00 mm，d为 6300.030 mm，d1为 80 00.003290 mmmm，d1与 模板的孔是采用过盈配合， d 与模板的孔采用的是间隙配合，该导套与导柱之间 采用的是间隙配合。 3.7 脱模推出机构得设计 脱模机构主要由推出零件、 推出零件固定板和推板、 脱模机构的导向和复位 部件等组成。 12 其设计原则包括： 保证制

21、件不因顶出而变形损坏及影响外观； 脱模机构应尽 量设置在动模一侧；机构简单动作可靠；合模时能正确复位。 脱模机构通常包括四种：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、 推块推出机构、联合推出机构及其他特殊推出机构。本制品为薄壁的容器塑件， 故采用推杆推出机构。 其中推杆推出机构具有脱模力大而均匀， 运动平稳， 无明 显的推出痕迹等特点， 且本制品为薄壁容器器件， 故采用推杆推出机构， 其推出 效果如下图所示。 图为 开模效果图 3.8 确定冷却和排气系统 由于 PP塑料成型时的模具温度为 8090 度，故模具不需要专门设置加热装 置，只要设置冷却冷却系统即可， 但注塑前要对模具进行预热， 使模具温度达到 80 度左右再注塑。因聚丙烯（ PP）料对温度较敏感，该产品成型在动模部分又 较少，所以模具定模部分将不考虑设冷却系统； 定模冷却系统设计为串联冷却方 式，利用铜管镶入模具冷却孔内串联冷却（如下图水线分布图所示） 。 13 图为 水线分布图 排气主要是通过分型面间隙排出，而不必再开设专门的排气。 模具温度是否合适、均匀与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产 效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。 同时本塑件本身壁厚较 薄，利用模具本身也有一定的冷却作用。 4.总结 本次大作业，历时三周，借阅图书二十余本