面巾纸塑料盒注塑模具的设计说明书

1、课程设计说明书计算及说明备注一、 设计任务书1. 塑料制品名称：盒盖2. 成型方法与设备：XS-ZY-125型注射机上成型3. 塑料原料: PE4. 收缩率： 1.025. 生产批量：30万件6. 塑件图:1 / 24二、塑件的结构工艺性分析1、塑件的几何形状分析熟读塑件的图样，在头脑中建立塑件的三维形状，塑件模具设计指导与资料汇编书 “盒盖”如图2-1所示。2、塑件原材料的成型特性分析PE是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。PE是不透明非结晶型聚合物，无毒、无味，密度为1.02-1.05g/cm。PE具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电

2、性能；具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性差，连续工作温度为70度左右，热变形温度为93度左右，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。PE可采用注射挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。图2-1PE成型性能如下：l 易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。l 流动性中等，溢边值为0.04mm左右。l 厚壁和熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。l 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。l 表现黏度

3、对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。l 顶出力过大或机械加工塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2度以上。l 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。l 宜采用高料温、高温模、高注射压力成型。在要求塑件精度时，模具温度可控制在50-60；而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60-80。3、塑件的结构工艺性分析。（1）塑件的尺寸精度分析（2）塑件的表面质量分析 该塑件表面要求表面光亮无划伤痕迹。（3）塑件的结构工艺性分析（4）塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中

4、所占的比例较小，提高生产率注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件产量达10万件，生产类型属于中批量生产，可以考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价适当控制。（5）初选注射机i) 计算塑件体积和重量通过三维造型可获得外壳的质量10g。ii) 根据塑件本身的几何尺寸形状及生产批量确定型腔数目由于该塑件尺寸有一般精度要求，不宜采用太多型腔数目，所以考虑采用一模2腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便浇口排列和模具的平衡。如图iii) 确定注

5、射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和PE的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见表2-3。工艺参数内 容工艺参数内 容预热和干燥温度8090成型时间/s注射时间2090时间 2 h保压时间05料筒温度/后段150170冷却时间20120中段165180总周期50220前段180200螺杆转速/(r/min)30 r/min喷嘴温度/170180后处理方法红外线灯烘箱模具温度/5080温度/70注射压力/MPa6001000时间/h24表2-3iv) 确定模具温度及冷却方式PE为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而

6、提高生产率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在60-80.v) 确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，使用一模2腔，因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为：W=2+=2×10+10×20%=22g.根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考塑料模具设计与制造P69表2-8，初选XS-ZY-125型柱塞式注射机。记录下XS-ZY-125型螺杆式注射机的主要参数，见表2-4.序号主要技术参数项目参数数值1额定注射量/cm1252注射压力/MPa1203锁模力/KN9004动、定模模板最大安装尺

7、寸/(mm×mm)428×4585最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm2007最大开合模行程/mm3008喷嘴前端球面半径/mm129喷嘴孔直径/mm410定位圈直径/mm110表2-4三、分型面及浇注系统的设计1、分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大轮廓处。如图3-1，这样设计不但保证了塑件取出方便，且毛刺飞边的清除也比较容易。 图3-12.浇注系统的设计浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的外观要求较

8、高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置、PE对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会再塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围之内。浇注系统的设计如图3-2所示。 (1)主流道和定位圈的设计主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图3-3所示。 查资料得到XS-ZY-125型柱塞式注射机与喷嘴有关尺寸：喷嘴前端球面半径SR=12mm，喷嘴孔直径d=4mm，定位圈直径为110毫米。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接

9、触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：SR=SR+(1-2),d= d+0.5。因此，取主流道球面半径SR=14mm(取标准值)，主流道的小端直径d=4.5mm。 为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度2°4°，取2°，计算其大端直径约为10mm;为避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径D不宜过大，取D=25mm;同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm;浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm,以免淬火开裂和应力集。

10、 定位圈是安装在模具时做定位用的，一般定位圈高出定模座板表面5-10mm.取8mm。（2）分流道的设计本案例采用U形断面分流道，在一块模板上，切削加工容易实现， 且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。查有关经验表格得PE的分流道推荐直径为 4.8-9.5mm,取5mm,据此，该模具的分流道设计如图3-4所示。 （3）浇口的设计根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图3-5所示的侧浇口。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。L=2.03.0mm,取了L=2.5mm； L=(0.40.6)+b/2,取L=2mm； 浇口深度t=0.52.0mm,取t=

11、1.0mm;浇口宽度b=mm，取b=3mm。 四、模具设计方案论证1.型腔的布置对于一模2件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本此设计的模具采用一模2腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。如图4-1所示。 2.成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材料为PE工程塑件，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备50-55HRC的硬度。（1）凹模（型腔）设计采用整体嵌入式凹模，放在定模板

12、一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑的。注意：凹模镶块的尺寸大小设计除了要考虑壁厚的刚度和强度校核外，还要留下足够的冷却水道位置。（2）凸模（型芯）的设计型芯结构设计也应采用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件内壁的大型芯也装在定模板上。3.导向定位机构设计由于塑件对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。注意：导柱要比主型芯高出6-8mm.4.推出机构设计根据矩形上壳罩的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，

13、推出平稳可靠，虽难推出时在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。6.冷却系统设计采用冷却水冷却，凹模冷却水道采用环绕型腔布置的两层式冷却回路，大型芯冷却采用隔板式管道，在型芯上开设两孔，孔内插上纵向隔板，与开在动模支承板上的横向管路形成循环冷却回路。如图4-2图4-2 冷却通道的设计五、主要零部件的设计计算1、成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关尺寸手册得PE的收缩率为0.3%-0.8%，故平均收缩率S=（0.3+0.8）%/2=0.55%=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3,成型零件尺寸计算见表5-1. 类 别模具

14、零件名称塑件尺寸计 算 公 式工作尺寸型腔计算凹模51.6L= （1+S）L-0.75 +z51.6 类 别模具零件名称塑件尺寸计 算 公 式工作尺寸型腔计算凹模70.6L= （1+S）L-0.75 +z70.6 类 别模具零件名称塑件尺寸计 算 公 式工作尺寸型芯计算凸模46.8L= （1+S）L-0.75 +z46.8 类 别模具零件名称塑件尺寸计 算 公 式工作尺寸型芯计算凸模55.4L= （1+S）L-0.75 +z55.4 表5-12.模具型腔壁厚的确定塑料模具型腔过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔

15、侧壁厚度S和型腔底板厚度T，l-型腔长度，取值为105mm; b-型腔宽度，取值为105mm; h-型腔深度，取值为15mm; T-型腔底板厚度，mm;S-型腔侧壁厚度，mm; L-模板长度，mm; B-模板宽度，mm（1）型腔侧壁厚度S的计算按强度条件计算S=22.386mm式中p-型腔内最大熔体压力，取p=30MPa;h-型腔深度，h=15mm;W-抗弯截面系数，由h/l决定，查P123页表3-18得W=0.108；-型腔的边长比，=b/l=105/105=1; =300MPa；（-模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160MPa,预硬化塑料模具钢=300MPa.）(2)型腔底板厚度T的计算

16、强度条件计算T=2.6mm式中-由型腔长度与型腔宽度之比l/b所决定的系数，查课本P123页表3-19得=0.3078；p-型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%50%，p取30MPa ;b-型腔宽度，b=15mm;-模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160MPa,预硬化塑料模具钢=300MPa.根据以上刚度、强度的计算和其他模具零件布局避免干涉（冷却水布局，螺丝布局等），取标准值，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度S=30mm；型腔底板厚度T=8mm。3.动模固定板的尺寸计算：查塑料模具设计与制造表3-21固定板的侧壁厚、底板厚度取均30mm。所以固定板的长度L=300mm固定板的宽度

17、B=250mml 4.模架的选择：l 根据动模固定板的尺寸，选取标准模架，查塑料模具设计指导与资料汇编表8-26，选用标记为：33-35系列六、成型设备的校核计算1、 锁模力的校核锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射机锁模力的校核关系式为：F>kpA式中 F注射机锁模力，查塑料模设计手册附录表得XS-ZY-125型螺杆式注射机的锁模力为900KN； k压力损耗系数，一般取1.11.2； p型腔内熔体的压力，本塑件p=30MPa； A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，本模具A=0.57×10-2m2。故代入公式得：kpA=1.2×30

18、5;106×0.57×10-2=205.2KN<F=900KN,故注射机的锁模力足够，满足锁模要求。2、 安装尺寸的校核本模具采用的是型号为25-30系列的标准模架，模具的外形尺寸为250×300,模具闭合高度为H=50+A+B+C=50+30+20+100+100=300,查资料得XS-ZY-125型注射机动、定模模板最大安装尺寸为428×458，允许模具的最小厚度Hmin=200，最大厚度Hmax=400，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，模具闭合高度满足HminHHmax的安装条件，故该模具满足XS-ZY-125型螺杆式注射机的安装要求。三、开模行程的校核注射机的开模行程是有限的，取出制件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本模具为单分型面注射模具，XS-Z