塑料饭盒盒盖射模具设计.docx

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塑料饭盒盒盖射模具设计

塑料乐扣饭盒盒盖注塑模具设计

专业：

机械设计与制造学号：

学生：

石凌风指导教师：

唐毅

摘要：

这次设计主若是以塑料饭盒盒盖为研究对象，介绍塑料饭盒盒盖的设计思路和加工进程，并对塑件的结构、材料进行全面分析，合理的进行模具的工艺性设计。

通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。

模具结构将紧凑，工作靠得住，操作方便，塑料质量高，生产效率高。

本文将详细介绍注塑成型工艺进程、型腔布置、分型面选择、浇注系统、顶出机构、脱模机构、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核和要紧零部件的设计进程。

关键词：

注塑模；饭盒；成型工艺

Plasticlebucklelunchboxlidinjectionmolddesign

Specialty:

MachineryDesignandManufactureStudentNumber:

3111

Student:

LiuZhenSupervisor:

FengWei

Abstract:

Thisdesignismainlybyplasticlunchboxlidastheresearchobject,thispaperintroducesthedesignideaofplasticlunchboxlidandmachiningprocessandtoplasticpartsofthestructure,materialforcomprehensiveanalysis,thereasonableforthetechnologyofmoulddesign.Throughtotheplasticpartsforprocessanalysisandcomparison,thefinaldesignoutapairofinjectionmold.Themouldstructurecompactwill,reliable,easytooperate,theplastichighquality,andhighproductionefficiency.Thispaperwillintroducedetailedinjectionmoldingprocessprocess,partingsurfacecavitylayout,selection,pouringsystem,ejectorinstitutions,demouldingmechanism,coolingsystem,theinjectionmoldingmachineandtheselectionoftherelatedparametersofmaincomponentsofcheckinganddesignprocess.

Keywords:

injectionmold;Lunchbox;Moldingprocess

3注塑模的结构设计10

4注塑模的校核计算27

第一章绪论

国内外模具的进展状况及进展趋势

随着中国当前的经济形势的日趋好转，中国的制造业也日趋蓬勃进展；而模具技术已成为衡量一个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进展和质量提高，并能取得极大的经济效益，因此引发了各国的高度重视和赞赏。

这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增加速度快速进展，年模具生产总量仅次于日、美以后位居世界第三位。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其各类模具约占11%。

最近几年来，塑料模具维持25%以上速度进展。

在以后的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将进一步提高，其进展速度将高于其他模具。

尽管我国模具的产销增速很高，但国内模具的产出整体上仍不能知足市场需求，国产模具对本国市场的知足度每一年都不足80%，2005年为%。

中国模具自产自配比例在50%以上，而国外70%以上是商品模具。

国内模具总量中属周密、大型、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右，还不能知足国内进展的需要，尚需从国外大量入口，而国外其比例在50%以上。

但是我国部份中低档模具却有些供过于求。

我国模具在精度、寿命、型腔表面粗糙度、模具的复杂程度、生产周期等方面，与国际水平和工业先进国家相较尚有较大差距。

欧洲模具设计和生产的时刻要别离比中国快44％和61％左右，但中国模具设计和生产的本钱却只有欧洲同行的91％，但咱们的模具寿命值相当于工业先进国家的1/5到1/3。

另外，模具的标准化、专业化、商品化程度也比国外低，模具配料及模具相关技术还比较掉队。

我国每一年消耗模具钢6到10万吨左右，入口模块一万多吨，模具钢的消耗量与日本大致相当，但日本的产品却高出我国几十倍。

CAD／CAM／CAE一体化技术、三维设计技术、ERP和IM3等信息治理技术和高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术已在许多企业取得应用，但要取得推行和普及还需要很长一段时刻。

国内外模具竞争程度也不相同，欧洲及世界各国之间的模具竞争相应加重，像德国近两年半内的模具整体价钱就下降了25％左右。

前些年全世界58％的模具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到1％，但尔后东欧国家的模具将会有较大幅度的增加，而亚洲国家的生产比例将提高至22％左右。

而我国的生产比例将有更一步的提升。

当前全世界制造业转移的规模不断加大，速度也不断加速，并正向深度和广度延伸，而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地。

加上“十一五”期间，国家将继续大力支持我国模具工业的进展，又鉴于中国廉价劳动力本钱的优势和整体经济持续快速进展的良好势头，在多重有利条件下，中国模具进展的前景将十分广漠。

我国以后的走向将是模具日趋大型化，模具精度将大幅度提高，多功能复合模具进一步进展。

塑料模具的比例会慢慢增大，热流道、气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大进展，而且热流道模具在塑料模具中的比重将慢慢提高。

压铸模的比例也将不断提高，而且对压铸模的寿命和复杂程度要求亦愈来愈高。

快速经济模具前景十分广漠，模具的标准化和模具标准件将普遍运用，模具技术含量会不断提高，中高级模具比例将不断增大。

优质模具材料及先进表面处置技术会取得更多的重视。

国内外饭盒材料的进展现状及进展趋势

国内外利用的塑料饭盒材料主若是聚丙烯（PP），耐必然高温，可经微波炉短时刻加热，在特定条件下分解，其方式有:

生物降解法、光/生物降解法、氧化/生物降解法、填埋法、燃烧法、循环再生法、超临界水降解和回收利用等。

可是生物降解法效率太低，完全被微生物同化降解需要200～400年；填满法简单可是花费土地；燃烧法虽完全可是会产生大量有毒气体，污染大气；循环再生法和回收法因处置本钱的经济问题宝贵以推行运用。

美国推出了tritan（Eastman公司开发的新一代共聚酯）塑料饭盒，在清洗耐久性、韧性、防污垢、防异味性都比PP塑料强。

从原料到生产可不能产生BPA,可不能危害人体健康。

美国开发出一种化学名称为“聚乳酸树脂”的可降解生物塑料，其要紧成份为乳酸，系人体内的固有物质，对人体无害，也便降解。

美国还开成功开发一种全新生物降解塑料——玉米塑料，将玉米加工取得朊（一种呈象牙色的蛋白质物质），再加工成可降解塑料。

玉米朊塑料对人体无害，在水和细菌的作用下会专门快分解成含氮物质，可作为上好肥料。

日本在塑料回收方面着手，成功将PE、PP等废旧塑料转化为石化原料。

中国也在做一些实验，试图让塑料饭盒更健康、更环保。

如在PP塑料饭盒制造进程中保证经生物活性剂及稀土配合物复合光敏剂表面处置过的复合无机粉体填充量为30%，那么其利用性能取得提高，又具有良好的光/生物降解性能，燃烧时有害气体减少。

针对塑料制品而言，对环境的无污染性，对人体的无害性慢慢成了各国研究的主题，以可降解性的“生物塑料”前景最为广漠。

但塑料的多途径循环运用亦不可小觑。

选题目的与意义

塑料饭盒因产品颜色洁白、质地均匀、手感好、强度高，盒轻易携带，利用寿命长，耐侵蚀老化，制作方便，价钱又低廉而受广大消费者的喜爱。

合理的选择材料即保证其优越性，又保证其对人体无害性，对环境无污染性成了一个极为重要的话题。

究其生产本钱罢了，最大限度的提高生产效率、降低次品率、降低生产本钱是极为重要的，而合理的进行塑料模具的开发与设计具有重要的现实意义。

通过本次毕业设计，学会对手册、标准、期刊等相关资料的搜集和整理，在自己所学知识的基础上，使自己综合利用专业知识，并在此基础上更进一步明白得塑料模具的设计步骤、要点和工艺技术特点及塑料成型制件的结构工艺性，从而培育自己实际动手能力和分析解决问题的能力，并对塑料饭盒的加工工艺进程做一个全面的分析和了解。

再者，用三维软件来成立各个零件的三维模型，然后依照零部件的位置特点成立模具的三维模型、分模等，最后做到对一款三维软件的把握和熟练运用。

要紧研究内容

这次设计将完成塑料乐扣饭盒盒盖的造型设计，从而完成模具型腔的设计。

型腔采纳一模，塑件的成型工艺参数能够通过利用运算机辅助分析功能完成对塑件注塑工艺参数的分析。

一腔的设计。

设计进程注重分型线的选择与分型面的选择，浇注系统、导向、推出机构、排气系统等的设计。

完成模架的选型与设计。

除结构的设计问题，在整个模具的制造进程中，塑件的成型工艺参数能够通过利用运算机辅助分析功能完成对塑件注塑工艺参数的分析。

设计思路线路

这次设计的思路线路图见附录。

第二章塑料塑件的工艺性分析及注射机初选

塑件的原材料及其性能分析

本塑件饭盒为日常生活中所常见的塑料制品，要紧用于盛装食物。

考虑其利用的特殊性，综合分析各类塑料的性能，选用材料为聚丙烯（PP）。

聚丙烯（PP塑料）是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。

未着色时呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。

透明度也较聚乙烯好。

另外，聚丙烯的密度小，比重为~克/立方厘米，屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度都高于聚乙烯。

其成型温度为160~220℃，可在100度左右利用，而且具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度阻碍。

其吸水率比聚乙烯低，但易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解、老化。

流动性好，但成型收缩率为~%，收缩率大，易致使成型加工出来的制件缩孔、凹痕、变形等缺点。

聚丙烯因冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意操纵成型温度。

塑件壁厚要均匀，幸免缺胶，尖角，以防应力集中。

塑件成型工艺分析

塑件结构分析

查文献[1]表，取聚丙烯小型塑件壁厚推荐值为：

；饭盒大体尺寸设计为：

180mm×120mm×15mm；取饭盒盖内壁尺寸为：

107mm；内外壁之差那么为：

5mm；取外壁圆角为：

10mm，内壁圆角为：

10/3mm；盒盖的一角有一个半径为4mm的环形凸台。

因为塑件为薄壁容器，为了避免其刚度、强度不足而引发塑件变形，故塑件顶部设计为一个高5mm的弧形圆，如图2—1所示：

图2—1塑料饭盒盒盖的两面

塑件尺寸精度分析

饭盒盒盖的两个尺寸有精度要求，即尺寸107mm和120mm，精度要求为MT3，因塑件的外形尺寸受模具活动部份阻碍尺寸的公差（如飞边），故公差种类选为B级。

公差品级无要求的选为MT5，查文献[1]表得：

塑件如图2—2所示:

图2—2塑料饭盒俯视图和剖视图

塑件表面质量分析

饭盒盒盖表面精度要求不高，查文献[2]表4—3得表面粗糙度Ra为：

~，故保证其表面精度可采纳浇口流道的单分型面型腔注塑模。

塑件材料属性和体积与质量

在SolidWorks中查询PP塑料的材料属性如下表2—1所示：

表2—1塑件的材料属性

属性

数值

单位

弹性模量

0

N/

泊松比

不适应

密度

890

Kg/m3

张力强度

N/

X压缩强度

——

N/

屈服强度

——

N/

X热膨胀系数

——

/K

热导率

W/（m¤K）

比热

1881

J/（Kg¤K）

材料阻尼比热

——

不适用

利用SolidWorks软件计算出塑件的各项数据如表2—2所示：

表2—2塑件各项数据

数据名称

数值

单位

质量

g

体积

mm3

表面积

mm2

重心

X

mm

Y

mm

Z

mm

塑件成型工艺参数确信

在注塑成型进程中料筒温度、喷嘴温度会阻碍塑料的塑化和流动，模具温度会阻碍塑料的流动和冷却定型，注射成型进程中的压力将直接阻碍塑料的塑化和塑件质量。

生产中在保证塑件质量的情形下会尽力缩短塑件的成型周期，其中注射时刻和冷却时刻对塑件质量有决定性的阻碍。

查文献[1]表4—1，PP的成型工艺参数可做如下表2—3选择，在试模时可依如实际情形作适当的调整。

表2—3PP塑料注射工艺参数

参数项目

数值或类型

单位

注塑机类型

螺杆式

无

螺杆转速

30~60

r·min-1

预热温度

80~100

℃

料筒温度

前段温度

180~200

℃

中段温度

200~220

℃

后段温度

160~170

℃

喷嘴

形式

直通式

无

温度

170~190

℃

模具温度

40~80

℃

注射压力

70~120

MPa

保压压力

50~60

MPa

注射时间

0~5

s

保压时间

20~60

s

冷却时间

15~50

s

成型周期

40~120

s

设计时应考虑的问题：

1）适当利用稳固剂、润滑剂等保证PP塑料的工艺性能和塑件的利用性能。

2）设计时应避免缩孔、凹痕、变形等缺点的产生。

3）因冷却速度快，注意浇注系统及冷却系统的散热问题，并注意操纵成型温度。

模具温度低于50度时，塑件会不滑腻，将显现熔接不良，留痕等现象；大于90度时易发生翘曲变形等现象。

4）塑件壁厚须均匀，幸免应力集中。

初选注塑机的型号和规格

依照塑件的成型工艺参数查文献[1]表5—1，初步选择国产G54—S200/400型号的注塑机，其规格和性能如下表2—4所示：

表2—4国产G54—S200/400型号注塑机规格和性能

规格项目

数值或类型

单位

额定注射量

200~400

cm3

螺杆直径

55

cm

注射压力

109

MPa

注射行程

160

mm

注射方式

螺杆式

无

锁模力

2540

kN

最大开合模行程

260

mm

模具最大厚度

406

mm

模具最小厚度

165

mm

喷嘴圆弧半径

18

mm

喷嘴孔直径

4

mm

顶出形式

——

无

动定模固定板尺寸

532×634

mm

拉杆空间

290×368

mm

合模方式

液压-机械

无

液压泵流量

170,12

L·min-1

液压泵压力

PMa

电动机功率

KW

螺杆驱动功率

KW

加热功率

10

KW

机器外形尺寸

4700×1400×1800

mm

第三章注塑模的结构设计

分型面的确信

分型面的设计原那么

由于分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，其类型、形状及位置的选择与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，分型面的合理性将直接关系到模具结构的复杂性程度和塑件的成型质量，因此在选择分型面时应综合分析比较，在多种方案当选择最优的方案。

分型面的大体形式有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面和瓣合分型面。

实际选择分型面时应考虑塑件的大体形状和塑件的脱模情形。

分型面的设计原那么如下：

1．分型面应选在塑件外形最大轮廓处这是最大体的原那么，分型面的目的确实是为了塑件能够从型腔中脱落出来。

2．分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模由于注塑机的顶出装置设置在动模一侧，因此分型面的选择应尽可能的使塑件在开模后能留在动模一侧，便于在动模部份设置推出机构，降低模具的复杂程度。

3．分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量及其利用要求同轴度要求高的塑件在选择分型面时最好把有同轴度要求的部份放置在模具的同一侧，与分型面有关的合模方向尺寸，其尺寸精度在注射进程中会有胀开的趋势而受到阻碍。

动、定模配合的分型面上稍有间隙，熔体就会在制品上产生飞边，因此。

在制品滑腻平整的表面或圆弧曲面上应尽可能幸免选择分型。

在注射成形进程中，制品上会产生一些很难以幸免的工艺缺点，如脱模斜度、飞边及推杆与浇口痕迹等，因此，在分型面设计时，应从利用角度考虑幸免这些工艺缺点阻碍制品的利用功能。

4．分型面的选择应有利于模具的加工、简化当安排制品在型腔中方位时，应尽可能幸免侧向分型或抽芯，专门硬幸免在定模一侧的侧向抽芯。

模具设计分型面的选择多为平面，在选择非平面分型时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便，并依照模具的实际情形合理的选择分型面。

5．尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，其目的是为了减小所需锁模力。

1．长型芯应置于开模方向当制品在彼此垂直的两个方向都需要设置型芯时，应将较短的型芯置入侧抽芯方向，以便减小抽拔距。

2．分型面的选择应有利于排气分型面的选择和浇注系统的设计应同时考虑型腔有良好的排气条件，分型面应尽可能的设置在塑料融体流动方向的结尾，以便气体能从分型面上的间隙逸出。

故综上所述，为了保证塑件的顺利脱模和塑件的技术要求及模具的制造简单，分型面选择为饭盒盒盖下表面。

如以下图3—1所示：

图3—1分型面示用意

型腔数量的确信和配置

确信型腔数量的方式有：

依照锁模力确信，依照最大注射量确信，依照塑件几何结构特点及尺寸精度确信，依照生产经济性确信。

而这次依照塑件设计说明书的设计要求、塑件的几何结构特点及尺寸精度要求和生产的经济性要求，确信采纳一模一腔。

浇注系统设计

浇注系统设计原那么

浇注系统是模具中由注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。

一般的浇注系统一样由主流道、分流道、浇口和冷料穴等组成。

这次设计采纳一般浇注系统，其设计原那么如下：

1）流程要短，目的是为了减少压力和热量损失及塑料消耗量，而且还缩短了充模时刻。

2）排气要良好，使料流平稳顺利的充满型腔。

3）避免型芯变形和嵌件位移，应幸免料流直冲较小的型芯和嵌件。

4）避免塑件翘曲变形和表面形成冷疤，冷斑等缺点。

应减轻浇口附件应力集中，合理选择冷料穴。

主流道设计

主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流到通道，是熔体最先流经模具的部份，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时刻都有较大阻碍，因此要求浇注系统对塑料的温度降和压力损失最少。

主流道的设计通常在模具浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计为圆锥形，锥角α为2o~6o，取α=3o。

流道的表面粗糙度Ra≤µm，主流道出口处为圆角过渡，以减小料流转向过渡时的阻力，圆角半径r=1~3mm，取为1mm。

主流道设计如以下图3—2所示。

图3—2主流道的设计

浇口套一样采纳碳素工具钢制造，热处置猝火硬度为53~57HRC。

浇口套的结构形式有两种，一是浇口套与定位圈设计成一个整体，用螺钉固定于定模座板上，二是浇口套与定位圈设计成两个零件，以台阶的形式固定在定模座板上。

现采纳第二种形式。

浇口套小端直径比喷嘴直径大~1mm，取为1mm。

由于小端的前面是球面，其深度为3~5mm，取为3mm。

由于注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，故要求主流道球面直径比喷嘴球面直径大1~2mm，取为2mm。

浇口套的利用形式和参数如以下图3—3所示。

图3—3浇口套的利用形式极为参数

浇口套与模板间配合采纳H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈采纳H9/f9的配合，定位圈在模具安装调试时插入注射机固定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位，定位圈外径比注射机定模板上的定位孔小一下，取为。

浇口套的固定形式和定位圈尺寸如上图3—4所示。

图3—4浇口套的固定方式和定位圈的尺寸

分流道设计

分流道是指主流道结尾与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。

分流道的作用是改变熔体的流向，使其以平稳的流态均衡的分派到各个型腔中。

设计时应尽可能减少在流动进程中的热量与压力损失。

由于这次设计是一模一腔，分型面为盒盖底面，而浇口选择为点浇口直接式，故分流到没必要设计。

浇口设计

浇口是连接分流道与型腔的熔体通道。

浇口的设计与位置的选择适当与否，直接关系到塑件可否被完好高质量的注射成型。

这次设计，选择点浇口，浇口将是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，浇口由于前后两段存在较大的压力差，能较大地增大塑料熔体的剪切速度并产生较大的剪切热，使熔体的表面粘度下降，流动性增加，利于型腔的充填，接着浇口处塑料第一冷凝，封锁型腔，避免熔料倒流。

成形后浇口处凝料最薄，利于与塑件的分离。

以直径为d的圆锥形的小端直接与塑件相连接的直接式浇口或圆锥形的小端有一段直接为d，长为的

点浇口与塑件相连。

后者浇口的直径不能过小，浇口长度不能太长，不然脱模时浇口因浇口凝料断裂而堵塞。

这两种浇口制造方便，可是去除浇口时易损伤塑件，浇口也易磨损。

在圆锥形的小端有一段直径为d，长度有

的的基础上把小端变成带有半径为R的圆角。

其截面积相应增大，塑料冷却减慢，注射时型芯受到的冲击力要小些，可是加工不如上述两种方便。

在第二类点浇口的底部增加一个小凸台的形式的浇口，保证了脱模时浇口断裂在凸台小端处，使塑件表面不受损伤，可是塑件表面会遗留高起的凸台，阻碍其表面质量。

为了避免这种缺点，可让小凸台低于塑件的表面。

综上所述，考虑塑件的成型要求、浇口的加工方便与否和实际利用情形，故这次点浇口为直接式点浇口。

浇口的开设位置对塑件的成型性能和成型质量有专门大的阻碍，浇口的位置需要依照塑件的几何形状、结构特点，技术和质量要求及塑件原料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动性等来选择。

浇口的选择原那么如下：

1．尽可能缩短流动距离其能保证熔体迅速和均匀的填充模具型腔

2．幸免熔体破裂现象产生引发塑件缺点

3．浇口应开设在塑件壁厚处

4．考虑分子定向阻碍：

塑料熔体在流动方向上会显现聚合物分子和填料取向，垂直于流向的方位强度比平行于流向的低，易产生应力开裂。

5．减少熔接痕提高熔接强度。

考虑塑件的成型要求和模具的加工方便与否及实际的利用情形，故这次设计浇口的位置选为饭盒盖顶部中心。

点浇口直径一样为~，取为，角度α一样为6o~15o，取为14o。

浇口的设计如以下图3—5所示：

图3—5浇口的设计

冷料穴和拉料杆的设计

冷料穴是容纳浇注系统流道中料流先锋的冷料，幸免冷料进入型腔阻碍熔体充填速度和塑件成型质量，常设在主流道或分流道结尾。

拉料杆的作用是在开模时，将主流道凝料从定模中拉出。

因这次设计采纳的是一模一腔，点浇口直接式浇注，故冷料穴和拉料杆没必要设计。

成型零部件的设计

凹模、凸模结构的确信

整体式凸、凹模是直接在整块模板上别离加工出凹模、凸模。

其特点是牢固、不易变形，可不能使塑件产生拼接线痕迹。

可是其加工却困难，热处置不方便，而且消耗模具钢多、浪费材料等。

因此整体式凹、凸模结构经常使用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺实验模具。

组合式凹、吐模简化了复杂成型零件的加工工艺，减少了热处置变形，拼合处因有间隙又有利于排气，还便于模具的维修，很有经济效益。

可是其对镶块的尺寸、形位公差要求很高，机械加工工艺性要好，组合结构必需牢固。

镶拼组合的结构必需合理