一次性勺子塑料注塑模具設(shè)計【餐勺】【奶粉勺】2,餐勺,奶粉勺,一次性,勺子,塑料,注塑,模具設(shè)計,奶粉 畢業(yè)設(shè)計說明書( 論文) 作 者： XXX 學(xué) 號： XXXX 學(xué)院（系、部）： XXXX 專 業(yè)： XXX 題 目： 一次性餐勺注塑模具設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 201x 年 x 月 南 京 目 錄 目 錄 ...............................................................................................................2 ABSTRACT...........................................................................................................5 1 前言 ...............................................................................................................6 1.1 課題背景 ...........................................................................................................................................6 1.2 課題分析 ...........................................................................................................................................8 2 塑件分析 ........................................................................................................9 2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 ...................................................................................................................9 2.2 塑件材料的確定 .............................................................................................................................10 2.3 塑件材料的性能分析 .....................................................................................................................11 2.3.1 基本特性 ..................................................................................................................................11 2.3.2 成型性能 ..................................................................................................................................12 2.3.3 主要用途 ..................................................................................................................................13 3 成型布局及注塑機選擇 ................................................................................14 3.1 進膠方式選擇 .................................................................................................................................14 3.2 型腔的布局及成型尺寸 .................................................................................................................14 3.3 估算塑件體積質(zhì)量 .........................................................................................................................16 3.4 注塑機的選擇和校核 .....................................................................................................................16 3.4.1 注射膠量的計算 ......................................................................................................................16 3.4.2 鎖模力的計算 ..........................................................................................................................16 3.4.3 注塑機選擇確定 .....................................................................................................................17 表 HTF80XB 注塑機參數(shù) ...........................................................................................................18 4 注塑模具設(shè)計 ..............................................................................................19 4.1 模架的選用 .....................................................................................................................................19 4.1.1 模架基本類型 ..........................................................................................................................19 3 4.1.2 模架的選擇 ..............................................................................................................................19 4.1.3 導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................................................20 4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 .............................................................................................................................21 4.2.1 主流道設(shè)計 ..............................................................................................................................21 4.2.2 分流道的設(shè)計 ..........................................................................................................................22 4.2.3 澆口的設(shè)計 ..............................................................................................................................22 4.2.4 冷料穴的設(shè)計 ..........................................................................................................................23 4.3 分型面的設(shè)計 .................................................................................................................................23 4.4 成型零部件的設(shè)計 .........................................................................................................................24 4.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu) ......................................................................................................................25 4.4.2 成型零部件工作尺寸的計算 ..................................................................................................27 4.4.3 凹模寬度尺寸的計算 .............................................................................................................27 4.4.4 凹模長度尺寸的計算 .............................................................................................................28 4.4.5 凹模高度尺寸的計算 .............................................................................................................28 4.4.6 凸模寬度尺寸的計算 .............................................................................................................28 4.4.7 凸模長度的計算 .....................................................................................................................28 4.7.8 凸模高度尺寸的計算 .............................................................................................................28 4.4.9 模具強度與剛度校核 ..............................................................................................................29 4.6 脫模及推出機構(gòu) .............................................................................................................................29 4.6.1 脫模力 ......................................................................................................................................29 4.6.2 推出機構(gòu) ..................................................................................................................................30 4.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算 .................................................................................................................32 4.7.1 冷卻水道設(shè)計的要點 ..............................................................................................................33 4.7.2 冷卻水道在定模和動模中的位置 ..........................................................................................33 4.7.3 冷卻水道的計算 ......................................................................................................................34 4.8 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................................................................35 4.9 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 .................................................................................36 5 結(jié)語 .............................................................................................................37 致謝 ................................................................................................................38 附圖(2D/3D)裝配圖 .........................................................................................39 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................41 4 摘 要 根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等 技術(shù)要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，側(cè)澆口進料，注射機采 用 80XB 型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具 合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計 算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計。 關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；模具設(shè)計；CAD 繪制二維圖；UG 繪制 3D 圖。 5 ABStract To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a two sub gate feed injection machine adopts HTF160XB models, and set a cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design. Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two- dimensional map; UG draw 3D maps, injection machine selection. 6 1 前言 1.1 課題背景 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機、儀表、 電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形， 并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越 復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效 率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和 通用塑料與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也 在不斷地擴大，越來越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和 部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。作為 注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成 型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn) 品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度。 注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類 等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安 裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過 程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo) 向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與 抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。 由于模具的使用特點，決定了模具設(shè)計也區(qū)別與其他行業(yè)。模具設(shè)計要考 慮的要點如下: a．塑件的物理力學(xué)性能，如強度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對應(yīng) 力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長，在設(shè)計塑件時應(yīng)充分發(fā)揮其性能 上的優(yōu)點，避免或補償其缺點。 b．塑料的成型工藝性，如流動性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀 7 應(yīng)有利于成型時充模、排氣、補縮，同時能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻 冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。 c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機 構(gòu)和簡化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。 對于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕 性能等。 目前，我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大 型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。在塑料模具方面，能設(shè)計制造汽車保險杠及 整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計算機輔助分析(CAE) 技術(shù)對塑料注塑過程進行流動分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位 置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計方案進一步優(yōu)化， 也縮短了模具設(shè)計和制造周期采用模具先進加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力 大為提高。采用 CAE 技術(shù)，可以完全代替試模，CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計到 生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程 進行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分 布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早 發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不 僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提 高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。某些國外電加工機床 具有內(nèi)容豐富、實用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微 細(xì)加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的 監(jiān)測和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應(yīng)用 有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟模具制造技術(shù)、三 維掃描測量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機的發(fā)展與應(yīng)用，對模具制造能力的提高也起 到了很大作用。我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日 趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi) 模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集 團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。 8 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，模具設(shè)計與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。 特別是模具成型零件方面的軟件等，這些技術(shù)采用計算機輔助設(shè)計，進而將數(shù) 據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實現(xiàn)計算機輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計與制造連成一體實現(xiàn) 設(shè)計制造一體化。 1.2 課題分析 本課題內(nèi)容是對一次性餐勺進行測繪?；谏a(chǎn)實踐之上的對產(chǎn)品進行模 具設(shè)計，模具設(shè)計主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面 的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機構(gòu)設(shè)置、注塑機臺選擇及注塑工藝分析等。 根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等 技術(shù)要求，本模具采用一模二腔布局，側(cè)入式澆口進料，注射機采用 80XB 型 號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運用簡要的文 字，簡明的示意圖和和計算分析，從而作出合理的模具設(shè)計。選擇合理的加工 方法。模具方案確定后進行工藝分析。根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計的預(yù)期效果， 并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。 9 2 塑件分析 2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和 表面質(zhì)量要進行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具 結(jié)構(gòu)和模具精度。 課題目標(biāo)產(chǎn)品是一個生活中常見的一次性餐勺，其零件外形如圖所示。具 體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本， 成型容易，精度要求不高。 10 產(chǎn)品 2D/3D 視圖 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具 的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精 度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差 等級確定精度等級。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT5 級精度， 未注采用 MT8 級精度。 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能 避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制 品的表面粗糙度一般為 Ra 0.02～1.25 之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑m? 件的 1/2，即 Ra 0.01～0.63 。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗 糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為 Ra0.8 ，內(nèi)部為 Ra1.2m? 。m? 2.2 塑件材料的確定 11 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有 流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽纾⒃诔尚凸袒蟊３制浼?得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活， 它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高， 減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、 防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能。 此產(chǎn)品壁厚均勻，HDPE 性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求， 容易成型，對于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。 2.3 塑件材料的性能分析 2.3.1 基本特性 高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，簡稱為“HDPE”）， 是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài) HDPE 的外表呈乳白色，在微薄 截面呈一定程度的半透明狀。PE 具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特 性。 HDPE 是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。高密度聚乙烯為無毒、無味、 無臭的白色顆粒，熔點約為130℃，相對密度為0.941~0.960。它具有良好的耐 熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機械強度好。介電 性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。熔化溫度120~160℃。對于分子較大的材料， 建議熔化溫度范圍在200~250℃之間。高密度聚乙烯是種白色粉末顆粒狀產(chǎn)品， 無毒、無味，密度在0.940～0.976 g/cm3范圍內(nèi)；結(jié)晶度為80%～90%，軟化點 為125～135℃，使用溫度可達(dá)100℃；硬度、拉伸強度和蠕變性優(yōu)于低密度聚 乙烯；耐磨性、電絕緣性、韌性及耐寒性均較好，但與低密度絕緣性比較略差 些；化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫條件下，不溶于任何有機溶劑，耐酸、堿和各種鹽 類的腐蝕；薄膜對水蒸氣和空氣的滲透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐環(huán) 境開裂性不如低密度聚乙烯，特別是熱氧化作用會使其性能下降，所以，樹脂 需加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來提高改善這方面的不足。高密度聚乙烯薄膜 12 在受力情況下的熱變形溫度較低，這一點應(yīng)用時要注意。 2.3.2 成型性能 【英文全稱】High Density Polyethylene HDPE 材料 【英文縮寫】HDPE 【中文全稱】高密度聚乙烯 【常用俗稱】低壓乙烯 【組成單體】乙烯 【基本特性】高密度聚乙烯是一種不透明白色臘狀材料，比重比水輕，比 重為0.941~0.960，柔軟而且有韌性，但比 LDPE 略硬，也略能伸長，無毒，無 味。 【燃燒特性】易燃，離火后能繼續(xù)燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍(lán)色， 燃燒時會熔融，有液體滴落，無黑煙冒出，同時，發(fā)出石蠟燃燒時發(fā)出的氣味。 【主要優(yōu)點】耐酸堿，耐有機溶劑，電絕緣性優(yōu)良，低溫時，仍能保持一 定的韌性。表面硬度，拉伸強度，剛性等機械強度都高于 LDPE，接近于 HDPE，比 HDPE 韌，但表面光潔度不如 HDPE。 【主要缺點】機械性能差，透氣差，易變形，易老化，易發(fā)脆，脆性低于 HDPE，易應(yīng)力開裂，表面硬度低，易刮傷。難印刷，印刷時，需進行表面放電 處理，不能電鍍，表面無光澤。 【應(yīng)用場合】用于擠出包裝薄膜，繩索，編織袋，漁網(wǎng)，水管；注塑低檔 13 日用品及外殼，非承載荷構(gòu)件，膠箱，周轉(zhuǎn)箱；擠出吹塑容器，中空制品，瓶 子。 【注塑工藝】HDPE 有數(shù)不清的應(yīng)用，范圍從可重復(fù)使用的薄壁飲料杯到 5－gsl 罐，消費國內(nèi)生產(chǎn)的 HDPE 的1/5。注塑品級一般熔體指數(shù)5～10，有具 有韌性較低流動性品級和具有可加工性的較高流動性品級。用途包括日用品和 食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開裂應(yīng)用，如 小型發(fā)動機燃料箱和90－gal 垃圾罐。 一般的 HDPE 熔點為142℃，分解溫度為300℃；注塑溫度的可調(diào)區(qū)間較大。 注塑時，一般使用溫度為180℃--230℃；因是烯烴類塑料，它不吸水，生產(chǎn)時， 不需烘干，但為了產(chǎn)品質(zhì)量，可用60℃溫度烘干1hr，以排出浮水；聚乙烯的 熔體粘度大，流長比小，薄壁制品可能缺膠，因此，澆口和流道相對較大；制 品易帶靜電，表面易吸埃。收縮率為16‰；溢邊值為0.05mm。 2.3.3 主要用途 HDPE 在機械工業(yè)上用來制造殼體蓋、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接 件、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用 HDPE 制造汽車擋泥板、 扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用 HDPE 夾層板制小轎車車身。HDPE 還可用來 制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容 器，農(nóng)藥噴霧器及家具等。 14 3 成型布局及注塑機選擇 3.1 進膠方式選擇 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通 道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè) 計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、 澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好 的成型。常向的澆口形式有直接澆口，側(cè)澆口，點式澆口，扇形澆口，圓盤式 澆口，環(huán)形澆口等。 澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時，應(yīng)考慮以下幾 點： 1. 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時到達(dá)其最遠(yuǎn)端； 3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進料； 4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。 2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體 由于本設(shè)計中塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口在產(chǎn)品 端面處，成形后切除澆口, 零件組裝時澆口被遮擋起來。 3.2 型腔的布局及成型尺寸 因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并 從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模二腔，進行加 工生產(chǎn)。 15 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個型腔都通過 澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個 型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離 盡可能短，同時采用平衡流道。 成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計算確定，需考量成形封閉結(jié)合面大小，太大 造成模具尺寸過大，成本浪費，太小易導(dǎo)致成型時溢料飛邊，甚至型腔變形。 因模具是一模二腔，考量排布可得型腔長為 240mm，寬為 140mm。塑件的高度 為 15mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸 入高度加 20-40mm，因此得出成型型腔總體厚度為 40mm。型腔布局如圖。 型腔布局 16 3.3 估算塑件體積質(zhì)量 本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測量，在 UG 軟件中，使用塑模部 件驗證功能，可以測得塑件的體積為 12.831 ，HDPE 的密度為 0.9 ，3cm3/cmg 即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為 11.55g。 3.4 注塑機的選擇和校核 3.4.1 注射膠量的計算 模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機 額定注射量的 80%以內(nèi)。校核公式為： mn%8021?? 式中： --型腔數(shù)量n --單個塑件的重量（g）1m --澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）2 本設(shè)計中：n=2 11.55g =3.5g ?12m m≥（2x11.55+3.5）/0.8 即 m≥33.25g 因而預(yù)選注塑機額定注塑量最少為 33.25g 以上 3.4.2 鎖模力的計算 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要 分開而產(chǎn)生溢料。塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。 成型投影面積 =2An??21 式中 n --型腔數(shù)目 --單個塑件在模具分型面上的投影面積1A --澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2 17 n=2 =4261 =170 1A2mA2 本設(shè)計中 =2x4261+170=86922n? 鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計算公式確定： 10P??腔鎖 式中 —鎖模力，kN；P鎖 —型腔壓力，MPa ；腔 A —成型投影面積，mm 2； 一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達(dá) 60～80MPa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時型腔壓 力通常為 20-40MPa，這里取 30MPa。 計算： ×A/1000=30×8692/1000=260.76 kN (取整 260 P腔 kN) 得出預(yù)選注塑機額定注塑壓力為 260 kN 以上。 3.4.3 注塑機選擇確定 綜合考慮以上因素，選定注射機為 80XB。其相關(guān)性能符合成型方案要求， 以下相關(guān)參數(shù)： 型號 參數(shù) 單位 80×A 80×B 80×C 螺桿直徑 mm 34 36 40 理論注射容量 cm3 111 124 153 注射重量 PS g 101 113 139 注射壓力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 122 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~220 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 365×365 允許最大模具厚度 mm 360 18 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距(最大) mm 670 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 11 油箱容積 l 200 機器尺寸(長×寬×高) m 4.3×1.25×1.8 機器重量 t 3.22 最小模具尺寸(長×寬) mm 240×240 表 HTF80XB 注塑機參數(shù) 19 4 注塑模具設(shè)計 4.1 模架的選用 4.1.1 模架基本類型 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分 的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的 模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、 熱流道注射模。 4.1.2 模架的選擇 根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由 GB/T12556.1- 12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇 CI 型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如 圖所示： 模架結(jié)構(gòu)圖 CI 型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模 20 架，適合側(cè)澆口的注射成形模具。 由分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱 導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應(yīng)的模板的厚度以及 模具的外輪廓尺寸，以此分析計算： 模架的長 L=型腔長度（190）+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚 300mm? 模架的寬 W=型腔寬度（150）+導(dǎo)向桿的直徑+模板壁厚 250mm? 根據(jù)成型型腔的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo) 柱等零件對模架尺寸的影響，在設(shè)計中避免干涉。參考成型型腔厚度，考慮模 板強度要求，定模板厚度取 80mm，動模板厚度取 80mm。考慮頂出行程要求， 支撐板取 80mm 以滿足。 綜上所述所選擇的模架的型號為：CI-2530-A80-B80-C80。 4.1.3 導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)的作用：保證模具在進行開合模時，保證公母模之間一定的方向 和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機構(gòu)零件 包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。 1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計 （1） 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中 心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導(dǎo)柱 和導(dǎo)套后發(fā)生變形。 （2） 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要 2-4 個導(dǎo)柱。如果，模 具的凸模與凹模合模有方位要求時，則用兩個直徑不同的導(dǎo)柱，或 用兩個直徑相同，但錯開位置的導(dǎo)柱。 （3） 由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。 （4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽 （5） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行 （6） 合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進入模腔，損壞成 21 型零件。 2. 導(dǎo)柱的設(shè)計 （1） 有單節(jié)與臺階式之分 （2） 導(dǎo)柱的長度必須高出公模端面 6…8mm （3） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分 （4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 （5） 其表面應(yīng)熱處理，以保證耐磨。 3. 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔 （1） 無導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，直接開在模板上，模板較厚時，導(dǎo)向孔必須做成 盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。 （2） 導(dǎo)套有套筒式`臺階式`凸臺式 （3） 為了導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)套孔，在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角 r。 一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的 準(zhǔn)確對合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到 合模導(dǎo)向的作用. 4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系 統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計中采用普通側(cè) 澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。 澆注系統(tǒng)組成： 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。 1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道 5－澆口 6－型腔 7－冷料穴 4.2.1 主流道設(shè)計 所選用 80XB 型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下： 22 噴嘴前段孔徑 d0=3mm 噴嘴圓弧半徑 R0=12mm 為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小段直徑 d 應(yīng)稍大于噴嘴直徑。 d=d0+（0.5~1）=3.5mm 主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角@通常為 2~4°，過大的錐角會才產(chǎn)生湍流或 渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使沖模時熔體的流動阻力 過大，此處的錐角選用 1°，主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1~2mm。這里 取主流道球面半徑 R16mm，經(jīng)測量主流道長度 L 取 95mm。 4.2.2 分流道的設(shè)計 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道應(yīng) 能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其 以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔，分流道的長度應(yīng)該盡可能短，折彎少， 盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較 理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取 Ra 為 1.6 m，本設(shè)計選擇 矩形截面的分流道，d=5mm，采用流道布局如圖所示： 流道布局 23 4.2.3 澆口的設(shè)計 側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般開設(shè)在分型面上，一般塑 料熔體從外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形。側(cè)澆口的寬度和深度尺寸 作如下取值： 寬度 b=3 m 深度 t=0.8 mm 4.2.4 冷料穴的設(shè)計 主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因為最先流 入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流 入型腔會影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末 端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。 冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同 或略大一些，這里取為 6mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的 倒扣形式有多種，這里采用 Z 倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推 桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最 后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。如圖： 拉料針 4.3 分型面的設(shè)計 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開 24 時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面 稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種 選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條 件。 選擇分型面時，應(yīng)從以下幾個方面考慮： 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開模后留在動模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，采用平面分型面，并 選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側(cè)，如圖所示。 分型面的選擇 4.4 成型零部件的設(shè)計 25 模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部 件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑 料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度， 因此成型零部件的設(shè)計是注射模具的重要部分。 成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的 沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計其 結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的 表面質(zhì)量。 4.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、 裝配、使用、維修等角度加以考慮。 型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、 使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌 入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。 本設(shè)計中采用嵌入式型腔及型芯，如圖所示。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可 靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于 減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具 加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。 26 型腔 3D 圖 型芯 3D 圖 27 4.4.2 成型零部件工作尺寸的計算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主 要有型腔和型芯的徑向尺寸，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，以及中心距尺寸等。 在模具設(shè)計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及 精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的 制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素 也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。 由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一 定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑 經(jīng)驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。 塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起 尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定 HDPE 材料的平均收縮率為 0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： A=B+0.005B 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實際尺寸 4.4.3 凹模寬度尺寸的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：L S1=54.86±0.05=55.13-0.70MM,相應(yīng)的塑件制造公差 ， LM1=[(1хS CP) +LS1+ X1ХP 1]00.22=[(1Х0.005) +54.86+ 0.6Х0.1z?2z 1z?2z 7]00.22=55.1300.22mm 式中， 是塑件的平均收縮率，HDPE 的收縮率為 1%~2%,所以平均收縮率cpS ； 、 是系數(shù)， 一般在 0.5~0.8 之間，此05.264.???cp 1x2x 處取 ； 分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）； 是.01x21?、 21、 z? 28 塑件上相應(yīng)尺寸制造公差對于中小型零件取 （下同）。??61z? 4.4.4 凹模長度尺寸的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：L S1=134.2±0.05=136.351.20MM，相應(yīng)的塑件制造公差 Δ 3=1.2MM LM1=[(1+SCP) +LS1+ X3ХP 1]00.2=[(1+0.005) +134.2+ 0.5х1.2] 00.1z?2z 1z?2z 2=136.3500.2MM 式中， 是系數(shù)，一般在 0.5~0.8 之間，此處取 。21x、 6.,5.021?x 4.4.5 凹模高度尺寸的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：H S1=27±0.05=27.43-0.040MM，相應(yīng)的塑件制造公差 0.1mm HM1=[(1+SCP) +HS1+ X1ХP 1]=[(1+0.005) +27+ 0.7х0.4] 00.067=27.4300.067MM1z?2z 1z?2z 式中， 是系數(shù)，一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x、 5.,7.21?x 4.4.6 凸模寬度尺寸的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：L S=23.6±0.05=23.9800.7MM，相應(yīng)的塑件制造公差 0.7mm LM=[(1+SCP) +LS+ XХP]= [(1+0.005) +23.6+ 0.6х0.7] 0.1170 1z?2z 1z?2z =23.981170 MM 式中， 是系數(shù)，一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 6.0?x 4.4.7 凸模長度的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 LS=132.4±0.05=134.3201.02MM：，相應(yīng)的塑件制造公差 1.02mm LM=[(1+SCP) +LS+ XХP]= [(1+0.005) +132.4+ 0.65х1.02] -0.170 1z?2z 1z?2z =134.32-0.170 MM 式中， 是系數(shù)，知一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 65.0?x 4.7.8 凸模高度尺寸的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換