塑料碗模具设计.docx

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塑料碗模具设计

毕业设计说明书

设计题目:

塑料碗的模具设计

专业:

模具设计与制造

班级:

05122

学生姓名:

谢立锋

学号：

32

指导教师:

陆茵

答辩时间:

20086月13日

摘要

前言

一、塑料的工艺性设计......................................................................................................7

（1）、注塑模工艺...........................................................................................................7

（2）、化学和物理特征...................................................................................................8

（3）、塑件的尺寸与公差................................................................................................7

1、塑件的尺寸与公差..................................................................................................8

2、塑件尺寸公差标准....................................................................................................8

3、塑料的表面质量........................................................................................................8

二、注射成型机的选择......................................................................................................9

三、型腔布局与分型面设计...............................................................................................9

（1）、型腔数目的确定.....................................................................................................8

（2）、型腔的布局.........................................................................................................10

（3）、分型面的设计.......................................................................................................10

四、浇注系统设计............................................................................................................11

（1）、主流道设计...........................................................................................................12

（2）、主流道衬套的固定...............................................................................................12

（3）、分流道的设计.......................................................................................................13

（4）、浇口的设计...........................................................................................................15

五、成型零件的设计..........................................................................................................18

（1）、成型零件的结构设计...........................................................................................18

1、凹模结构设计..........................................................................................................19

2、型芯结构设计..........................................................................................................19

（2）、成型零件工作尺寸计算.......................................................................................20

1、外型尺寸.................................................................................................................20

2、内腔尺寸..................................................................................................................22

六、合模导向机构设计.............................................................................................23

（1）、导柱结构........................................................................................................25

（2）、导套结构.......................................................................................................25

七、脱模机构的设计....................................................................................................26

（1）、脱模机构的设计的总体原则...........................................................................26

（2）、推杆设计...........................................................................................................26

1、推杆的形状.........................................................................................................27

2、推杆的位置与布局...........................................................................................27

（3）、推件板设计的要点...........................................................................................27

（4）、开模行程与推出机构的校核...........................................................................27

（5）、浇注系统凝料脱模机构...................................................................................28

八、塑料成型中缺陷的现象及解决方法........................................................................29

九、射出成型不良与对策................................................................................................36

总结............................................................................................................41

参考文献..................................................................................................................42

摘要

随着注射成型技术的不断发展，塑料制品已经深入到日常生活中的每一个角落。

由于塑料件具有重量轻，生产方便，价格便宜，大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采用塑料件生产。

根据塑件的结构、技术要求及企业生产的实际情况进行该塑料件的注射模设计。

分别对浇口形式、分模面的选取、抽芯机构、型芯的设计等进行了介绍。

在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。

许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。

目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。

其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

由于时间匆促，设计中难免错误，恳请希望老师批评指正。

关键词：

注射机模架浇注系统浇口型腔型芯导柱导套推板推杆

侧型芯斜导柱

前言

大学三年的生活就快要结束了，现在到了最后关键的时刻。

三年中所学的专业课,基础课等知识都将运用到以后的工作实践中。

毕业设计就是走向社会的一次小小锻炼，是对知识掌握水平的一次检验。

也是真正能培养和查看一个人独立思考问题，分析问题，解决问题的能力。

我要灵活的运用自己所学过的知识来清除面前毕业设计道路上的一切障碍。

达到学以致用的目的。

实践是认识的来源,实际出真知,离开人的实践活动,无论什么人都不可能或得对客观事物的正确认识..只从书上学习游泳的知识而不下水,终究还是不会游泳.毛主席说过:

”读书是学习,使用也学是习,而且是更重要的学习.”

总之,即要勇于实际,又要善于学习间接经验,只有这样才能丰富和发展我们的知识.

在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。

模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。

　　现代工业的发展，对模具技术的要求越来越高。

综观现代模具技术，正向如下的方向发展：

（1）高精度

　　现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级。

（2）长寿命

　　现代模具的寿命比传统模具的寿命要高出5～10倍。

如现代模具一般均可达到500万次以上，最高可达6亿次之多。

　　（3）高生产率

　　由于采用多工位的级进模、多能模、多腔注塑模和层叠注塑模等先进模具，可以极大地提高生产率，从而带来显著的经济效益。

如用四工位的注塑模生产塑料汽水瓶，每小时可生产8000件以上。

　　（4）结构复杂

　　随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用，对现代模具的结构形式和型腔要求也日益复杂。

若采用传统的模具制造方法，不仅成本高、生产率低，而且很难保证模具的质量要求。

　　传统模具设计制造技术，根本不能满足市场对模具的要求。

因此，研制和开发新的模具设计、制造技术势在必行。

模具CAD/CAM和RT（RapidTooling）技术正是在这种形势下被开发出来的，并在现代模具的生产中发挥了重要作用。

随着近代工业的发展，塑料生产及塑料成型的应用愈来愈广。

并且塑料已从代替部分金属，木材，皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，并跻身于金属，纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。

塑料工业的发展经历了初创阶段，发展阶段，飞跃发展阶段，稳定增长阶段。

在飞跃发展阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技术更趋完善。

而在稳定增长阶段，塑料工业向着生产工艺自动化，连续化，产品系列化，以及不断开拓功能性塑料的新领域发展。

塑料作为一种新的工程材料，由于其不断被开发与应用，加之成型工艺不断成熟与完善，极大地促进了塑料成型模具的开发与制造。

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。

模具设计水平的高低，加工设备的好坏，制造力量的强弱，模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

塑料制件应用的日益广泛和大型塑料制件的不断开发，对塑料成型模具设计和制造提出的要求越来越高。

传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品不断开发和及时更新换代与提高质量的要求，为了适应这些变化，CAD/CAM/CAE技术越来越被广泛的应用。

可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。

一、塑料的工艺性设计

（1）、注塑模工艺

干燥处理：

如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：

220~275℃，注意不要超过275℃。

模具温度：

40~80℃，建议使用50℃。

结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：

可大到1800bar。

注射速度：

通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口：

对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用热流道系统。

成型时间：

注射时间20s~60s

高压时间0s~3s

冷却时间20s~90s

总周期50s~160s

（2）、化学和物理特性

PP是一种半结晶性材料。

它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。

由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。

共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度。

PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。

PP的维卡软化温度为150℃。

由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。

PP不存在环境应力开裂问题。

通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。

PP的流动率MFR范围在1~40。

低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。

对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。

由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。

并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。

加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。

均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。

然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。

PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

（3）、塑件的尺寸与公差

1、塑件的尺寸

塑件尺寸的大小受制于以下因素：

a）取决于用户的使用要求。

b）受制于塑件的流动性。

c）受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。

2、塑件尺寸公差标准

a）影响塑件尺寸精度的因素主要有：

塑料材料的收缩率及其波动。

b）塑件结构的复杂程度。

c）模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。

d）成型工艺因素（模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）。

e）成型设备的控制精度等。

其中，塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。

题中没有公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取MT5。

3、塑件的表面质量

塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。

模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。

二、注射成型机的选择

估算V塑=58.5g

制品的正面投影面积S=103.81cm2

V公=82cm3

注射机为上海橡塑机厂的XS-ZY-500卧式注塑机。

查表注射压力为104MPa，合模力为350×104N，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为18mm，喷嘴口直径为7.5mm（一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。

中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。

所以我们不必过多的考虑注射机型号。

具体到这套模具）。

三、型腔布局与分型面设计

（1）、型腔数目的确定

型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。

根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n，即

n

式中F——注射机额定锁模力（N）

P——型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）

A1、A2——分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）

大多数小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许，我们根据上述公式估算，采用一模二腔。

（2）、型腔的布局

考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：

图

（1）

（3）、分型面的设计

分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。

a）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

b）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

c）保证塑件的精度要求。

d）满足塑件的外观质量要求。

e）便于模具加工制造。

f）对成型面积的影响。

g）对排气效果的影响。

h）对侧向抽芯的影响。

图

（2）

四、浇注系统设计

（1）、主流道设计

主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。

形状结构如图（3）所示，其设计要点：

图（3）

a）主流道设计成圆锥形，其锥角可取2°~6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工时应沿道轴向抛光。

b）主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径R1大1~2mm；球面凹坑深度3~5mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.5~1mm；一般d=2.5~5mm。

c）主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=1~3mm。

d）主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。

e）主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度53~57HRC。

（2）、主流道衬套的固定

因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。

定位圈也是标准件，外径为Φ150mm，内径Φ31.5mm。

具体固定形式如图（4）所示：

图（4）

（3）、分流道的设计

a）分流道是脱浇板下水平的流道。

为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：

（式1）

（式2）

式中B―梯形大底边的宽度（mm）

m―塑件的重量（g）

L―分流道的长度（mm）

H―梯形的高度（mm）

质量大约58.5g，分流道的长度预计设计成190mm长，且有2个型腔，

所以

取B为15mm

=10取H为10mm

根据实践经验，PP塑料分流道截面直径为4.8~9.5。

所以我们可以选择截面直径为9.5mm，H=6.3mm。

梯形小底边宽度取8mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成7°。

另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板），分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。

b）分流道长度

分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。

将分流道设计成直的，总长190mm。

c）