3258 瓶蓋注射模 （2）,瓶蓋,注射 1湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計題目 瓶蓋塑模設(shè)計說明書 模具制造與設(shè)計 專業(yè) 模具一 班學生姓名 楚 洪 江 指導教師（簽名） 2006 年 5 月 2湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 1 頁 計 算 內(nèi) 容 說 明目 錄一、 塑件的分析 …………………………………………… (1) 二、 塑件的形狀尺寸………………………………………… (2)三、 形腔數(shù)目的決定及排布………………………………… (3)四、 分型面的選擇…………………………………………… (4)五、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計………………………………………… (5)六、 注射機的型號和規(guī)格校核…………………………… (6)七、 成型零部件的工作尺寸計算…………………………… (7)八、 導柱導向機構(gòu)的設(shè)計………………………………… (11)九、 推出機構(gòu)的設(shè)計 …………………………………… (13)十、 溫控系統(tǒng)的設(shè)計 ………………………………… (14)十一、設(shè)計小結(jié) ………………………………………… (16)十二、參考文獻 ………………………………………… (16)3湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 2 頁 計 算 內(nèi) 容 說 明第一部分 塑料 PSPS：聚苯乙烯一、基本特性：聚苯乙烯無色透明、無毒無味。落地有清脆的金屬聲、密度為 1.054g/cm。聚苯乙烯的力學性能與聚合方法、相對分子質(zhì)量大小、定向度和質(zhì)量有關(guān)，相對分子質(zhì)量越大機械強度越高。它有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學穩(wěn)定性。它能耐堿、硫酸、磷酸、10%-30%的鹽酸、稀醋酸及其他的有機酸。但不耐硝酸及氧化劑的作用，對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力。但耐熱性能低，熱變形溫度一般在 70-80 度，只能在不高的溫度下作用。主要用途：在工業(yè)中做儀表、燈罩、化學儀器、零件、透明模型等。在電器方面做良好的絕緣材料、接線盒電池盒等。在日用品方面廣泛的用于包裝材料、各種容器、玩具等。成型特性：1. 無定形料、吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生應力開裂。2. 流動性能較好，溢邊值 0.03mm 左右。3. 塑件壁后均勻，不宜有鑲件，缺口，尖角，各方面應圓滑連接。4. 可用螺桿或柱塞式注射機加工，噴嘴可用直通式或自鎖式。5. 宜用高料溫、模溫、低注射壓力，延長注射時間有利降低內(nèi)應力，防止縮孔，變形，但是溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。6. 可采用各種形式進料口、進料口與塑件應圓弧連接，防止去除澆口時損壞塑件；脫模斜度宜取 2 度以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂、變形、可用熱澆道系統(tǒng)。綜合性能：比熱容： 1340J/（kg.k ）熱變形溫度： 65-950oC抗拉屈服強度: 35-63Mpa拉伸彈性模量： 2.8-3.5%Gpa抗彎強度： 61-98Mpa 抗壓強度： 80-112MPa斷裂伸長率 ： 1.0%抗拉強度： 35-63MPaPS 的注射工藝參數(shù)：注射機類型： 柱塞式參見《塑料·橡膠成型模具設(shè)計手冊》表1-2-2 P16參見《塑料成型工藝與模具設(shè)計》表3-1 P554湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 3 頁計 算 內(nèi) 容 說 明螺桿轉(zhuǎn)速： 48（r/min）噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 160-170 oC料筒溫度：前段 170-190 oC后段 140-160 oC模具溫度： 20-60 oC注射壓力： 60-100 Mpa保壓力： 30-40 Mpa注射時間： 0-3 S保壓時間： 15-40 S冷卻時間： 15-30 S成型周期： 40-90 S適用注射機類型： 螺桿、柱塞均可第二部分 塑件的形狀尺寸塑件圖如下所示：塑件圖5湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 共 16 頁 第 4 頁計 算 內(nèi) 容 說 明塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù) ABS 的性能可選擇其塑件的精度等級為 3 級精度（查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P 67 表 3-9） 。得塑件的體積為：V 塑 =9.825cm3塑件的質(zhì)量為：W 塑 =V 塑 ×r 塑 =12.56(g)。第三部分 型腔數(shù)目的決定及排布已知的體積 V 塑 或質(zhì)量 W 塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度較高，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模兩腔對稱性排布,分流道直徑可選 1.5~9.5mm。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用側(cè)澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選1.4~1.8mm。排布圖如下圖示： 型腔數(shù)目及排布圖第四部分 分型面的選擇塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側(cè)，以便于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。6湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 5 頁計 算 內(nèi) 容 說 明分型如下圖：分型面圖第五部分 澆注系統(tǒng)的初步估計澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計合理、盡量減少塑料的消耗。根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復式點澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設(shè)在中間板上，在定模固定板上采用澆口套, 不設(shè)置冷料穴和拉料桿。澆注系統(tǒng)圖 注射機型號參見《塑料成型工藝與模具設(shè)計》表4-1P1007湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 6 頁計 算 內(nèi) 容 說 明根據(jù)塑件的外形尺寸和質(zhì)量等決定影響因素，初步取值如下：d=4mm D=6mm R=15mm h=5mm d1=1mmH1=4.5mm l=60~70mm L=20mm a=4。 初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V 澆 =8~9cm3。其質(zhì)量約為：W 澆 =V 澆 ×r 塑 =7.5~8.5g。S=(n×W 塑 + W 澆 ) /0.8=23~24g。所以，選擇用注射機型號為：XS-Z-60。第六部分 注射機的型號和規(guī)格注射機的技術(shù)規(guī)格如下:型號： SX-Z-60額定注射量(cm 3)： 60柱塞直徑(mm)： 38注射壓力 (MPa)： 122注射行程（mm）： 170注射時間（s）： 2.9注射方式： 柱塞式最大成型面積(cm 3)： 130 合模力（kN）： 500最大開（合）模行程（mm）： 180模具最大厚度（mm）： 200模具最小厚度（mm）： 70模板最大距離（mm）： 380動、定模固定板尺寸（mm）： 330×440合模方式： 液壓-機械電動機功率（kw）： 11加熱功率（kw）： 2.7機械外型尺寸（mm）： 3160×850×1550噴嘴圓弧半徑（mm）： 12噴嘴孔徑（mm）： 4噴嘴移動距離（mm） 120收縮率見《塑料成型工藝與模具設(shè)計》附錄 B計算參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》第五章第三節(jié) P1518湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 7 頁計 算 內(nèi) 容 說 明第七部分 成型零部件的工作尺寸計算1、產(chǎn)生偏差的原因：①．塑料的成型收縮　　　成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設(shè)計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。σ s=(Smax-Smin)×制品尺寸σ s ——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、S min——分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。②.成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。③．成型零部件的磨損２、本產(chǎn)品為 LDPE 制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取 0.4%和 0.8％。平均收縮率 為 0.6%,此產(chǎn)品采用 6 級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可在 0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 IT７～ IT８級，綜合參考，相關(guān)計算具體如下：圖一(LM1 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM1s - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.6%)×60- 0.5×0.48]0 +0.48/4= 60.640+0.12mm9湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 8 頁計 算 內(nèi) 容 說 明(HM) 0+δz =[ (1+ sˉ )HMS-0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.6%)×25-0.5×0.4]0+0.4/4=25.3750+0.1 mm(C1)±δz/2 =(1+ sˉ )C1S±δz/2=(1+0.6%)×5±0.32/2=5.07±0.16 mm圖二(hQ1) 0-δz =[(1+ sˉ )hQ1s+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.6%)×18-0.5×0.32] 0-0.32/4=18.19 0-0.08(lQ1) 0+δz =[ (1+ sˉ )LQ1s - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.6%)×18-0.5×0.32]+0.32/40=18.19+0.08010湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 9 頁 計 算 內(nèi) 容 說 明(lM1) 0-δz =[ (1+ sˉ )lM1S+0.5×Δ] 0-δz=[ (1+0.6%)×56+0.5×0.48]0-0.48/4=56.850-0.12計算螺紋型芯的工作尺寸：（1）螺紋型芯大徑： (dM 大 )0-δz =[(1+ sˉ )ds 大 +Δ 中 ] 0-δz螺紋型芯中徑： (dM 中 )0-δ z=[(1+ sˉ )ds 中 +Δ 中 ] 0-δz螺紋型芯小徑： (dM 小 )0-δz =[(1+ sˉ )ds 小 +Δ 中 ] 0-δzdM 大 , dM 中 , dM 小 ——— 分別為螺紋型芯的大，中，小徑；ds 大 ， ds 中 ，d s 小 ——— 分別為塑件內(nèi)螺紋大，中，小徑基本尺寸；Δ 中 ———塑件螺紋中徑公差；δz———螺紋型芯的中徑制造公差，其值取 Δ/5。則 (dM 大 )0-δz =[(1+0.6%)×56+0.03]0-0.03/5=56.580-0.006計算參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》第五章第三節(jié) P15311湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 10 頁計 算 內(nèi) 容 說 明(dM 中 )0-δz =[(1+0.6%)×55.401+0.03]0-0.03/5=55.7490-0.006(dM 小 )0-δz =[(1+0.6%)×54.135+0.03]0-0.03/5=54.5610-0.006 3、成型零件的強度、剛度計算注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計時只能對它們進行強度校核。因在設(shè)計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計算參考公式如下：側(cè)壁：按強度計算：按剛度計算： 底部： 按強度計算：按剛度計算：pmh rPt?43??3 41758.0phEt?)12(??mpcrt?)1((??urEtpc?12湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 11 頁計 算 內(nèi) 容 說 明凸模、型芯計算公式：按強度計算：按剛度計算：由公式分別計算出相應的值為：按強度計算得：t c=4.93mm th=4.38mm r=8.52mm按剛度計算得： tc=0.93mm th=1.91mm r=3.97mm參數(shù)符號的意義和單位：Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍 50~70；E 材料的彈性模量（MPa）查得 2.06×105；σ p 材料的許用應力（MPa）查得 176.5；u 材料的泊松比 查表得 0.025；δ p 成型零部件的許用變形量（mm）查得 0.05；采用材料為 3Gr2W8V，淬火中溫回火，≥ 46HRC。第八部分 導柱導向機構(gòu)的設(shè)計導柱導向機構(gòu)是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。一、 導柱導向機構(gòu)的作用：1、 定位件用：模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。pmPLr??2?34pmEr?13湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 12 頁計 算 內(nèi) 容 說 明2、 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3、 承受一定的側(cè)向壓力。二、 導柱導套的選擇：一般在注射模中，動、定模之間的導柱既可設(shè)置在動模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。根據(jù)我們所要進行的設(shè)計的 模具的要求我們所用的導柱導套如下圖所示： 模具結(jié)構(gòu)圖H——中間板的厚度（mm） 。s1=46.5mm s=49.5~51.5mm H=34.5mm L≥92mm定端與模板間用 H7/m6 或 H7/k6 的過渡配合,導向部分通常采用 H7/f7 或 H8/f7 的間隙配合。布局形式如圖示： 14湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 13 頁計 算 內(nèi) 容 說 明導柱排布圖第九部分 推出機構(gòu)的設(shè)計1、 推出機構(gòu)的組成推出機構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。2、 設(shè)計原則：a、 推出機構(gòu)應盡量設(shè)在動模一側(cè)；b、 保證塑件不因推出而變形損壞；c、 機構(gòu)簡單動作可靠；合模時的正確復位。3、脫模力的計算：根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：∑F x=0Ft+Fbsinα=FcosαFb 塑件對型芯的包緊力；F 脫模時型芯所受的摩擦力；Ft 脫模力；Α 型芯的脫模斜度。又： F=Fbμ于是 Ft=Fb(μcosα-sinα)而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：F b=Ap由此可得：F t=Ap(μcosα-sinα)15湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 14 頁計 算 內(nèi) 容 說 明式中： μ 為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.1~0.3；A 為塑件包容型芯的總面積；p 為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件 p 取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件 p 約取 0.8~1.2×107Pa。所以:經(jīng)計算，A=615.44mm 2 ,μ 取 0.25,p 取 1×107Pa,取 α=45 ′ 。Ft=615.44×10-6×1×107(0.25×cos45′ -sin45′ )=1457.91N。因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構(gòu)本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。4、 用推件板推出機構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm 的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。5、 零件：可以在推板上設(shè)置復位桿使能夠精確的復位。6、 排氣系統(tǒng)：當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為 0.03~0.05mm。第十部分 溫控系統(tǒng)設(shè)計基本原則：熔體熱量 95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時間占成型周期的 2/3。注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則：1.冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。2．冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm，常用 12~15mm.參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》第五章第七節(jié) P22616湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 15 頁計 算 內(nèi) 容 說 明3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4．冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計時應引起注意。冷卻水道的總長度的計算可公式：Lw=Aw/πLw——冷卻水道總長度 Aw——熱傳導面積 Dw——冷卻水道直徑根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求，冷卻水道長度5．冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設(shè)置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設(shè)置。冷卻水道的設(shè)計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm 左右，不小于 8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為 8mm 的冷卻水道。冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計：中等深度的塑件，采用點澆口進料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式17湖南大學衡陽分校畢業(yè)設(shè)計共 16 頁 第 16 頁計 算 內(nèi) 容 說 明第十一部分 設(shè)計總結(jié)通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計，我更進一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點，了解了注射模具設(shè)計的一般程序。進行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求經(jīng)濟合理，認真掌握各種注射模具的設(shè)計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計周期，提高模具設(shè)計的水平。參考資料：1. 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，19952. 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 3. 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組編著.塑料模設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.74. 李紹林，馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海：上海科學技術(shù)文獻出版社，2000.65. 王樹勛主編.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù).廣州：華南理工大學出版社，1996.16. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.918