注塑模课程设计说明书

目录摘要 21前言 32塑件的工艺分析 32.1塑件原材料分析 32.2塑件构造、尺寸精度及表面质量分析 42.3塑件的体积与重量 52.4塑件注塑工艺参数的拟定 53拟定成型方案 63.1分型面的选择 63.2拟定型腔布置 73.3浇注系统的设计 83.3.1主流道的设计 83.3.2浇口设计 84.模具成型零件的设计与计算 94.1凸模、凹模、型芯设计与计算 94.2型腔侧壁厚度和底板的计算 105.脱模机构的设计与计算 125.1脱模机构的设计原则 125.2脱模力的计算 126.合模导向机构设计 137.注塑机的选定与有关参数的校核 147.1注塑机初步的选定 147.2注塑机有关参数的校核 148.设计小结 15参考文献 15塑料饭盒注塑模设计1前言随着中国现在的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”标语的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；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，因而引发了各国的高度重视和赞赏。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。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《有关现在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快速，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，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，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饭盒注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产塑料盒塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体构造，通过本次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、原则、期刊等，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、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，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。2塑件的工艺分析2.1塑件原材料分析本塑件及塑料饭盒为日常生活中所常见的塑料制品，重要用于盛装食品。根据其使用的特殊性，综合分析多个塑料的性能，聚丙烯（pp）为最佳材料。PP的重要特点以下：①成白色蜡状，无毒，透明；②有着极低的密度（0.89～0.92），固质量很轻，是大品种塑料中最轻的一种；③化学稳定性好，在室温下溶剂不能溶解，且有着优良的耐化学药品性和耐；④耐热性好，其最高使用温度达150ºC，最低使用温度达-15ºC；⑤电性能优秀，耐高频电绝缘性好，在潮湿环境中也含有良好的电绝缘性；⑥有着优秀的力学性能，涉及拉伸强度、压缩强度和硬度，突出的刚性和耐弯曲疲劳性能；⑦PP比PE容易发生热、光氧化，耐气候老化性差，必须添加抗氧剂或紫外线吸取剂；⑧耐抗冲击性能较差，特别是低温冲击性差，对缺口十分敏感；⑨PP的结晶性能造成制品的不透明性。另外，聚丙烯的屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度等都高于聚乙烯，其拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，绝缘性能好，能耐弱酸、弱碱。但是，聚丙烯在氧、热、光的作用下极易降解老化，因此必须加入防老化剂。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别高。聚丙烯成型加工时收缩率较大，易造成成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺点。2.2塑件构造、尺寸精度及表面质量分析（1）塑件构造分析：塑件整体高度为74.5mm，厚度为3mm，盒体底部有一种截面半径为1.5mm的半圆环的凸台。饭盒的内径为150mm，外径为156mm，盒口有厚度为3mm、宽4mm、半径82mm的方形截面的圆环型凸边。（2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料为PP,此塑件上有两个尺寸有精度规定，分别是Φ150-0.30+0.55和Φ164-0.34+0.50，属于（3）塑件表面质量分析：饭盒表面精度规定不高，采用点浇口流道的双分型面型腔注射模能够确保其表面精度。2.3塑件的体积与重量塑件重要尺寸及构造由见图3，近似计算的塑件体积V=4590.20mm3，查手册聚丙烯密度m=0.91g／cm3，故塑件质量m=2.4塑件注塑工艺参数的拟定根据状况，PP的成型工艺参数可作以下选择，在试模时可根据实际状况作适宜的调节。注射温度涉及料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：前段温度为中断温度为后段温度为喷嘴：喷嘴选用直通式，喷嘴温度为注射压力：选用注射时间：选用保压时间：选用保压压力：选用冷却时间：选用成型周期：3拟定成型方案3.1分型面的选择分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一种或两个以上的分型面，分型面能够是垂直于合模方向，也能够与合模方向平行或倾斜。如何拟定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的构造工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出办法、模具的制造、排气、操作工艺等多个因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几个方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时普通应遵照下列几项原则：a）、便于塑件脱模：Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内Ⅱ、应有助于侧面分型和抽芯Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；b）、考虑和确保塑件的外观不遭损坏c）、极力确保塑件尺寸的精度规定（犹如心度等）d）、有助于排气e）、尽量使模具加工方便

总而言之，选择注射模分型面影响的因素诸多，总的规定是顺利脱模，确保塑件技术规定，模具构造简朴制造容易。当选定一种分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采用其它方法弥补，以选择靠近抱负的分型面。对于本塑件，盒口凸边的下缘面为最佳第一分型面。3.2拟定型腔布置拟定型腔的办法有：根据锁模力拟定；根据最大注射量拟定；根据塑件精度拟定和经济性拟定等。根据设计阐明书的设计规定、塑件的几何构造特点及尺寸精度规定，本制品采用一模一腔。3.3浇注系统的设计所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统普通可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它普通是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分构成。3.3.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。主流道其重要设计特点：⑴主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3o～6o，内壁粗糙度为Ra0.63μm。⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。⑶在模具构造允许的状况下，主流道应尽量短，普通不大于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数状况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合。⑸主流道衬套普通选用T8、T10制造，热解决强度为52～56HRC。本塑件所用浇口套形式及其固定形式见图4和图5。图4浇口套形式图5浇口套固定形式3.3.2浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的核心部分。浇口的抱负尺寸很难用理论公式计算，普通根据经验拟定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。普通浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。浇口的构造形式诸多，按照浇口的形状能够分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。浇口的位置及尺寸规定比较严格，合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具构造。总之要使塑件含有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，因此我们在开设浇口时应注意下列几点：①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。③浇口的位置选择应有助于型腔中气体的排除。④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设立浇口。根据浇口的成型规定及型腔的排列方式，联系产品实际使用规定，本产品选用点浇口较为适宜。具体形式见图6。图6浇口形式由于采用点浇口，因此不设冷料井。4模具成型零件的设计与计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，重要有型腔和型芯的径向尺寸（涉及矩形和异行零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的几何形状和尺寸的规定，如在使用中有配合规定的尺寸，则精度规定较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级拟定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相称复杂，这些影响因素应作为拟定成型零件工作尺寸的根据。4.1凸模、凹模、型芯设计与计算凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称为主型芯或凸模，而成型其它小孔的型芯称为小型芯或成型杆，成型塑件塑件上内螺纹的称为螺纹型芯。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的重要零件，其中成型塑件上外螺纹的称螺纹型环。凹、凸模按构造不同可分为整体式和组合式。本产品模具凹模、凹模的构造均采用整体嵌入式，其形式如图7、图8所示。本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，查表取PP的成型收缩率为0.015，模具制造公差取z=Δ/3。考虑到实际的模具制造条件和工件的实际规定，成型零件是公差等级取级。由图1可知塑件只有两处有精度规定：(Ls1)-∆0=164.5-1.80mm和(L图8凹模形式图9凸模形式根据塑件尺寸可得出下列尺寸：(Lm2=LS2(1+SHm1=Hs1(1+S(4.2型腔侧壁厚度和底板的计算该塑件模具型腔壁构造为组合式圆形侧壁，其构造及受力状况如图9所示。（1）型腔壁厚计算组合式圆形腔侧壁可视为两端开口、仅受均匀内压力的厚壁圆筒。当型腔受到熔体的高压作用时，其内半径增大，在侧壁与底板之间产生纵向间隙，间隙过大会造成溢料。式中——型腔单位面积熔体压力，MPa；——型腔材料泊松比，碳钢取0.25；——型腔材料拉伸弹性模量，钢弹性模量取；——型腔外壁半径；——型腔内壁半径；则壁厚S=r[σσ-2ρ-1],由前面的计算与分析可知，型腔内壁半径，取，，，，经计算整顿并查表得：型腔壁厚，模套壁厚（2）型腔底板厚度计算式中为模具材料许用应力，碳钢材料5脱模机构的设计与计算5.1脱模机构的设计原则（1）推出机构应尽量设立在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，因此普通状况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。（2）确保塑件不因推出而变形损坏为了确保塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应认真分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，避免制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。（3）机构简朴动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的多个力的作用，确保塑件顺利脱模。（4）良好的塑件外观推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件特别要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。（5）合模时的对的复位设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的对的复位，并确保不与其它模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。本塑件模具采用推件板推出机构。5.2脱模力的计算塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒、壳类的塑料制件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，普通均要设计脱模斜度。另外，塑件刚开始脱模时所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅克服了推出机构的移动摩擦力。图11所示为塑件脱模时型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件对型芯总压力减少了，因此，推出时摩擦力式中——脱模时型芯受到的摩擦阻力；——塑件对型芯的包紧力；——脱模力；——脱模斜度；——塑件对钢的摩擦系数，普通为0.1～0.3。根据力的平衡原理，可得：故有，因事实上摩擦系数较小，更小，也不大于1，故可简化为，其中A为塑件包络型芯的面积，p为塑件对型芯单位面积上的包紧力，普通状况下，模外冷却的塑件，p取；模内冷却的塑件，p取。本设计中的塑件采用模内冷却，，取，脱模斜度，。由于塑件为底部无孔制件，脱模时还应考虑克服大气压力，即6合模导向机构设计在模具进行装配或成型时，合模导向机构重要用来确保动模和定模两大部分或模内其它零件之间的精确对合，确以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免模内各零部件发生碰撞和干涉。合模导向机构重要有导柱导向和锥定位两种形式。本设计采用导柱导向机构，其构造如图12所示。图11导柱导向机构形式7注塑机的选定与有关参数的校核7.1注塑机初步的选定前面已计算的出塑件体积，且该塑件采用单型腔制造。根据计算的制品体积及质量来拟定注射机的型号和规格。为了确保注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，最大注塑量，查手册初步选定选定XS-Z-60型注塑机。该型号注塑的规格和性能见下表。项目

单位参数螺杆直径38额定注射容量60注射压力122喷嘴孔直径4锁模力500拉杆间距190最大开模行程180模具最小厚度70模具最大厚度200喷嘴球半径12液压泵电动机功率11加热功率2.7外形尺寸7.2注塑机有关参数的校核（1）注塑压力的校核查手册可得到用热塑性塑料注射成型工艺参数注射压力（选择的注塑机实际注射压力)，合乎规定。（2）锁模力的校核锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一种很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应不大于注塑机的额定锁模力F。由注塑机的规格和性能表可知注射压力，由图3可算得塑件投影面积，由于为点浇口浇注系统，故浇注系统投影面积。故注射时所需合模力（为塑料熔体对型腔成型的压力，其大小普通为注射压力的）。故，因此锁模力符合规定。8设计小结塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部