漱口杯塑料模具设计CAD图纸全套注塑模具毕业资料综述.docx

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漱口杯塑料模具设计CAD图纸全套注塑模具毕业资料综述

塑料刷牙杯模具设计

前言

近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。

目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达50～70%。

目前，带嵌件模具发展也是相当的快。

现在最常见带嵌件模具是带金属嵌件的模具以及带树脂嵌件的模具。

结合Pro/E、Moldex3D等CAE分析软件一起对带嵌件模具进行模拟分析，从而来指导带嵌件模具设计及其工艺方案的优化，已经成为了当今社会的一个的重要研究手段。

但是总体说来，对带嵌件的模具设计仍然还不成熟。

塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面，它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代，不断优化的过程。

传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。

计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。

1塑件工艺性分析

1.1塑件的原材料分析

产品名称:

塑料刷牙杯

型腔数:

一模四腔

生产类型:

大批量

材料:

PP

图1-1

（1）塑件材料性能分析

PP塑料，化学名称：

聚丙烯  

英文名称:

Polypropylene（简称PP）

　比重:

0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:

1.0-2.5%成型温度：

160-220℃。

成分结构

　　PP为结晶型高聚物，常用塑料中PP最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。

通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100℃，能在沸水中煮。

PP有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。

PP的综合性能优于PE料。

PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。

PP的缺点：

尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。

成型特性

　　1）结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。

　　2）流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形。

　　3）冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。

料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形

　　4）塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。

PP与其它几种主要的通用塑料的性能比较

　　表1-1材料性能表

材料性能、种类

PP

PE

PVC

PS

ABS

密度

最小

小于水

较大

略高于水

略高于水

刚性　

较好

差

好

好

好

收缩率

差

一般

好

好

好

韧性

低温下差

好

差

差

好

强度

较高

低

较高

高

高

耐热性

好

一般

差

较差

较差

化学稳定性

好

好

好

好

好

耐候性

差

差

一般

一般

较差

毒性

无毒

无毒

可以无毒

无毒

无毒

粘合剂粘合

差

差

好

一般

一般

热合性

一般

好

一般

一般

一般

成型加工性

好

好

不易

好

好

（2）成型工艺性分析

　　PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：

其一：

PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：

分子取向程度高而呈现较大的收缩率。

PP的加工温度在200-300℃左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310℃），但高温下（270-300℃），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。

因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。

模温宜控制在30-50℃范围内。

PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。

PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。

PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。

1.2塑件结构分析

塑件的具体结构如图所示。

其中塑件外形结构大致圆柱形，带有拔模角度，注塑重点在于，注塑时不能出现浇不足，收缩均匀。

同时外观要求不能有熔接痕、脱模痕,不能有划伤、变形、飞边，必须符合GB/T2828.1、QC/T32-2006和GB/T3730.1-2001。

制品尺寸精度分析。

该塑件尺寸无特殊要求，尺寸精度按MT5查取公差。

该塑件内外尺寸均受到模具活动的影响，故为B类尺寸。

据国家标准塑件尺寸公差（GB/T144486-1993）查得，该零件主要尺寸如下所示：

表1-2

塑件标注尺寸

尺寸公差（MT5）

塑件标注尺寸

尺寸公差（MT5）

尺寸

18

18±0.3

尺寸

1

1±0.3

20

20±0.3

32

32±0.3

23

23±0.3

33

33±0.3

25

25±0.3

27

27±0.3

图1-2水杯三维图

2拟定模具结构形式

2.1分型面位置确定

在模具设计初期阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。

分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。

因此，分型面的选择是在注射模设计中的一个关键因素。

分型面的选择主要应遵循以下原则：

（1）分型面应选在塑件外形最大截面处。

（2）便于塑件顺利脱模，尽可能使塑件留在动模一侧。

（3）有利于保证塑件的精度要求。

（4）满足塑件的外观质量要求。

（5）有利于简化模具结构。

（6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。

（7）有利于排气。

综合上述的各原则，分型面可取在制件的最大投影面积处。

图2-1分型面

2.2型腔数量及排列方式确定

该塑件三维是ø54上×ø40下×66高mm，为中小型尺寸工件，采用一模四腔，大批量生产。

排列如图所示。

图2-2型腔排列

2.3注塑机选择和参数校核

2.3.1注射量计算

模具所需塑料熔体注射量m=nm1+m2（3-1）

式中：

m—一副模具所需塑料的质量或体积（g或cm3）;

n—初步选定的型腔数量；

m1—单个塑件的质量或体积（g或cm3）

m2—浇注系统的质量或体积（g或cm3）

其中m2是个未知值（注塑厂的统计资料），在做设计时以0.6nm1来估算，即

m=1.6nm1（3-2）

经proe分析，塑件质量m1=5.948

0.91=5.412g，所以注射量m=1.6nm1=1.6

4

5.4=34.56g

2.3.2投影面积及锁模力的计算

塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力为：

A=nA1+A2（3-3）

Fm=（nA1+A2）P型（3-4）

式中：

A—塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（mm2）;

A1—单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）；

A2—流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（mm2）;

Fm—模具所需的锁模力（N）；

P型—塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）。

表5-1常用塑料注射成型时型腔平均压力单位：

MPa

塑件特点

P型

举例

容易成型塑件

25

PE、PP、PS等壁厚均匀的日用品，

一般塑件

30

容器类

中等黏度塑件及有精度要求塑件

35

在模温较高的情况下，成型薄壁容器类

高黏度塑料及高精度、难充模塑料

40

ABS、POM等有精度要求的零件，如壳类等高精度的机械零件，如齿轮、凸轮等

流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍到0.5倍，因此可用0.45nA1来估算，另外部分塑料注射压力P可查相关数据。

经过moldex3D的计算，总投影面积为：

9156mm2。

所以：

A=4（3.14*27*27）=9156mm2

Fm=AP型=9156×40=366.24kN

2.3.3选择注射机

根据上面计算得到的m和Fm值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力F满足

G≥m/α（3-5）

式中α—注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75。

F>Fm（3-6）

则：

G≥m/α→G≥34.56g/0.85=40.66g

生产原料密度为1.76g/cm3注射容量为23.1cm3

一般注塑机浇注塑料原料时,其每次注射量仅达标准注射量的75%。

为了提高制件质量及尺寸稳定,表面光泽、色调的均匀,要求注射量为标定注射量的50%为宜，即46.2cm3。

根据注射机的注射容量需大于46.2cm3、锁模力需大于366.24kN，

又由于《模具设计与制造简明手册》表2-40选择注射机XS-ZY-1000螺杆式注射机，其参数如下：

额定注射量：

1000

螺杆直径：

85mm

注射压力：

178Mpa

锁模力：

4500KN

模板行程：

700-mm

模具最大厚度：

700mm

模具最小厚度：

300mm

模板尺寸：

700×850mm

拉杆空间：

650×550mm

定位孔直径：

150mm

合模方式：

液压—机械

2.3.4注射机有关参数的校核

（1）最大注塑量校核

模具成型塑料制品和流道凝料总质量应小于注塑机的额定注塑量的80%，所以额定注塑量Ｍ≥138.24g÷80%=172.8g，选定的注塑机额定注塑量为1000cm3×1.76g/cm3=1760g，注塑量校核合格。

（2）锁模力校核

F≥kAp型=1.2*366.24KN=439.482KN，所选注塑机的锁模力为4500KN，锁模力校核合格。

（3）注射压力的校核

注射机的最大压力应大于塑件成型所需的压力，即

（3-7）

式中：

——注射机最大注射压力（Mpa）；

——塑件成型所需的注射压力（Mpa）；

采用柱塞式注塑机PPA注射压力为140～180MPa，螺杆式注塑机则取120～140MPa为宜，因此选定的注塑机的注射压力：

178Mpa，满足要求。

3成型零件有关尺寸的计算

（1）型芯设计

图3-1型芯

型芯的尺寸计算

型芯的尺寸按以下公式计算

D

=〈〔1+

〕d

+xΔ〉

式中D

—型芯外径尺寸

d

—塑件内形尺寸

Δ—塑件公差

—塑料平均收缩率

—成形零件制造公差,取Δ/2。

（2）型腔设计

图3-2型腔

1）型腔径向尺寸按以下公式计算

D

=〈〔1+

〕d

－xΔ〉

式中D

—型腔的内形尺寸

d

—塑件外形基本尺寸

Δ—塑件公差

—塑料平均收缩率

—成形零件制造公差,取Δ/2。

2）型腔深度尺寸按以下公式计算

=

式中

—型腔深度

—塑件外形高度尺寸

Δ—塑件公差

—塑料平均收缩率

—成形零件制造公差,取

（3）由于该产品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需那么高。

一般取Ra1.6,在机床上加工就可以直接投入使用，不需要经过其它的特殊加工。

考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。

而型腔则取大值，型腔的表面粗糟将决定产品的外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取Ra0.8～0.4。

在本次设计中，型腔取Ra0.8。

（4）X——综合修正系数（考虑塑料收缩率的偏差和波动，成型零件的磨损等因素），塑件精度低、批量较小时，X取1/2；塑件精度高、批量比较大