一模两腔点浇口碗顶板顶出塑料模具设计.docx

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一模两腔点浇口碗顶板顶出塑料模具设计

塑料模具设计课程设计

说明书

课题名称：

一模两腔点浇口顶板顶出塑料碗模具设计

专业班级：

高分子材料及工程01班

学生学号：

学生姓名：

学生成绩：

指导教师：

课题工作时间：

一、课程设计的任务或学年论文的基本要求

1、根据选定的塑料件，确定制品的原材料品种，及制品的尺寸精度要求。

2、小组讨论确定完成制品模具设计的程序，可以参照附件一。

3、小组讨论确定该制品模具的基本结构组成及时间进度安排，可以参照附件二。

4、电脑或手工绘制模具装配图，要求模具结构合理，功能完备。

（1）如果两视图不能表达清楚的，需附加三视图、局部剖视图等；

（2）模具装配图上应标注所有零件的件号、名称；

（3）模具装配图上应有明细表，内容：

件号、数量、材料、热处理状态、硬度、规格、备注等内容。

5、绘制非标准零件图，尺寸标注完全合理（包括配合尺寸）

6、撰写设计说明书，应书写本设计过程中设计结果及参数选用等内容

二、进度安排

12.27~12.28进行制品成型工艺分析

1、确定原材料品种（比较/材料加工条件）

2、了解塑料件的使用要求（外观、装配要求）

A、原材料的流动性、收缩率、透明性、尺寸精度等方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性

B、塑件结构修改

C、模具材料的选取

3、明确制品的生产批量

4、计算制品的体积

12.291、初步确定模腔数、浇注系统类型（主流道、分流道、浇口形式）

2、注射机选型（参数表）

12.301、制品分型面的确定

2、排气机构设计

3、型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置

4、标准模架的选择

12.31模具成型零件的设计

1、凸模结构设计

2、凹模结构设计

3、螺钉设计

4、结构尺寸计算

1.11、顶出机构的设计

2、合模导向机构、定位机构的设计

3、脱模机构设计

4、加热、冷却机构的设计

1.2完成模具总装配图

1.3完成非标准零件图的绘制

1.4-1.5写说明书

1.6答辩

三、参考资料或参考文献

[1]杨占尧主编.塑料模具标准件及设计应用手册.北京:

化工业出版社,2008

[2]张维合主编.注塑模具设计实用教程.北京:

化学工业出版社,2007

[3]孙玲主编.塑料成型工艺及模具设计.北京:

清华大学出版社,2008

[4]洪慎章主编.实用注塑成型及模具设计.北京.机械工业出版社；2006

[5]许洪斌范泽兴等《塑料注射成型工艺及模具》化学工业出版社

[6]许发樾主编.模具常用机构设计.北京;机械工业出版社2003

[7]李海梅主编.注塑成型及模具设计实用技术.北京:

化工业出版社,2002

[8]付宏生编著.注塑制品及注塑模具设计.北京:

化学工业出版社,2003

指导教师签字：

年月日

教研室主任签字：

年月日

四、课程设计（学年论文）摘要（中文）

本课题主要是针对塑料碗的注塑模具设计,该塑料碗材料为无毒PP材料，是日常生活中常见的一种塑件产品。

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。

该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。

针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。

五、课程设计（学年论文）摘要（英文）

Thistopicismainlyfocusedonplasticbowlinjectionmolddesign,theplasticbowlismadeupofnontoxicPPmaterial,whichisakindofplasticpartsindailylifeofcommonproducts.Throughtheplasticpartsforprocessanalysisandcomparison,thefinaldesignisapairofinjectionmold.Inthissubject,therearedetaileddesignsinthemoldgatingsystem,moldingpartofthestructure,theejectorsystem,coolingsystem,selectionofinjectionmoldingmachineandrelatedparametersofcheckingbyanalyzingtheproductstructurecraftandspecificdiestructure.Atthesametime,theprocessingtechnologyofthesimplepreparationofthemoldisdevised.Accordingtothespecificstructureofplasticparts,themoldispin-pointgatedoublepartingsurfaceinjectionmold.

六、指导教师评分

评价内容

具体要求

权重

得分

调查论证

能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。

10

实践能力

独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）

15

分析解决问题能力

能运用所学知识和技能去发现及解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。

15

工作量、工作态度

按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。

10

质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。

40

外语和计算机应用能力

在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。

5

创新

工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。

5

综合评语

指导教师签字：

年月日

七、答辩记录

记录人（签字）：

年月日

答辩意见及答辩成绩

答辩小组教师（签字）：

年月日

第一章、制品成型工艺分析

1.1材料选择

制作塑料碗要考虑的因素主要有:

是否符合食品卫生标准，是否环保，耐高温性，塑料的韧性，耐候性，经济性。

查阅资料，可选材料有PET，GPPS，AS，ABS,PP等，现分析如下

PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）

　　PET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。

在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。

PET的优点

①有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3~5倍，耐折性好。

②耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂。

③具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。

④气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。

⑤透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。

⑥无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。

GPPS（通用级聚苯乙烯）

通用级聚苯乙烯，可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装饰品、果盘、光学零件（如三棱镜、透镜）透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件，电频电容器薄膜，高频绝缘材料、电视机等集装箱、波导管，化工容器等。

悬浮聚合树脂可制成不同密度的泡沫塑料，用作绝热、隔音、防震、漂浮、包装材料，软木代用品，预发泡体可作水过滤介质及制备轻质混凝土，低发泡塑料可制成合成木材做家具等经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等

AS（苯乙烯-丙烯腈共聚物）

SAN（AS）具有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性。

SAN（AS）中加入玻璃纤维添加剂可以增加强度和抗热变形能力，减小热膨胀系数。

SAN（AS）的维卡软化温度约为110℃。

载荷下挠曲变形温度约为100℃。

SAN（AS）的收缩率约为0.3-0.7%。

SAN（AS）是一种坚硬、透明的材料。

苯乙烯成份使SAN（AS）坚硬、透明并易于加工；丙烯腈成份使SAN（AS）具有化学稳定性和热稳定性。

电气（插座、壳体等），日用商品（厨房器械，冰箱装置，电视机底座，卡带盒等）,汽车工业（车头灯盒、反光境、仪表盘等），家庭用品（餐具、食品刀具等），化装品包装等。

广泛用于制作耐油、耐热、耐化学药品的工业制品，以及仪表板、仪表框、罩壳、电池盒、接线盒、多种开关及按规等。

　　常见问题：

溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良、模具严重腐蚀。

ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）

ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是AcrylonitrileButadieneStyrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。

随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：

1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。

化学和物理性质

　　ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06g／cm3。

它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。

　　ABS树脂可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。

因此它可以被用于家电﹑玩具等日常用品。

常见的乐高积木就是ABS制品。

ABS树脂可及多种树脂配混成共混物，如PC／ABS、ABS/PVC、PA／ABS、PBT／ABS等，产生新性能和新的应用领域，如：

将ABS树脂和PMMA混合，可制造出透明ABS树脂。

PP（聚丙烯）

主要应用于汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：

挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。

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。

综述

PP材料成本低，易成型，且无毒无味（PP料还有一种叫食品级的，本身就是做食品用的容器的）。

而且PP还有许多优良的特性，比如耐高温，耐气候性能优秀，韧性好等。

PP是非极性化合物，对极性溶剂十分稳定，如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸都不会使其溶胀。

故拟定本次设计采用PP（聚丙烯）生产塑料碗。

1.2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

1.3PP的化学和物理特性

①PP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。

②PP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。

③PP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%。

④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。

1.4塑件的尺寸选择

（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。

根据日常需要，取碗的碗口内径为90mm，外径为100mm，壁厚为5mm，碗底半径为20mm，碗高50mm。

（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、表面光泽性及表面粗糙度，其及模塑成型工艺、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。

第二章、注射成型机及标准模架的选择

2.1制品三视图

图1制品的三视图

2.2注射机的初步选型

估算出制品体积V=2×2×π（53-4.53）／3=141.90cm3

所需熔体PP塑料质量M=V*ρ=141.90×0.91=129.13g

制品的正面投影面积S=2πR2=2×π×52=157.08cm2

1）所需注射量£80%注射机最大注射量

注射量：

该塑料制件单件重

浇注系统重量的计算可根据浇注系统按塑件质量的20%来进行估算，

总体积

总重量

满足注射量

式中

——额定注射量（cm3）

——塑件及浇注系统凝料体积和（cm3）

2）注射压力

PP塑料成型时的注射压力

由注射量来选机型，相关注射机的参数见表1

表1相关注射机的参数

根据以上计算初步选定注塑机为XS—ZY—250/160，理论注射容积250cm3,注射压力为127MPa，合模力为1600kN，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为18mm，喷嘴口直径为4mm

其相关参数如下

最大开模行程350mm

模具最大厚度400mm

模具最小厚度200mm

2.3模架的初步选型

图2点浇口模架

图3点浇口模架的相关尺寸

宽100mm，高50mm一模两腔

W大于100mm，

L大于100×2+25×2=250mm

C板尺寸大于：

C-H5-H6≥45，H5=15mm，H6=20mm。

C≥80mm，

根据GB/T12555-2006，W≥230

表2相关模架的标准

初选DD2330-70*25*90

定模板厚度：

A=70mm

动模板厚度：

B=25mm

垫块厚度：

C=90mm

模具厚度：

H=H4+H3+A+H3+B+H2+C+H1=30+20+70+20+25+35+90+25=315mm

200<315<400，合理。

第三章、型腔布局及分型面设计

3.1型腔的数目

根据设计要求选择一模两腔

3.2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4型腔的布局

3.3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。

主要有以下几种分型面形式：

平面分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，互垂直分型面，为操作简单，节约经济，选用平面分型面。

图5分型面设计

第四章、浇注系统设计

4.1主流道设计

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

形状结构如图5所示，其设计要点：

图5主流道形状结构

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。

4.2主流道尺寸计算

根据选用的XS—ZY—500型号的注射机相关尺寸得：

喷嘴孔径

=4mm；喷嘴前端球面半径

=18mm；

根据模具主流道及喷嘴的关系：

R=

+（1～2）=18+（1～2）=19~20mm

d=

+（0.5～1）=4+（0.5～1）=4.5~5mm

取主流道球面半径R=20mm；主流道小端直径d=5mm，主流道长度为40mm。

4.3分流道的设计

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。

本次设计采用半圆形分流道，分流道直径7mm。

表3分流道直径推荐值

塑料名称

推荐直径/mm

塑料名称

推荐直径/mm

ABS、SAS

4.8~9.5

聚酰胺

1.6~9.5

聚苯乙烯

3.2~9.5

聚碳酸酯

4.8~9.5

聚乙烯

1.6~9.5

聚砜

6.4~9.5

聚丙烯

4.8~9.5

聚苯醚

6.4~9.5

醋酸纤维

4.8~9.5

软聚氯乙烯

3.2~9.5

改性有机玻璃

7.9~9.5

硬聚氯乙烯

6.4~9.5

（1）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160mm。

（2）分流道表面粗糙度

由于分流道中及模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而及中心部位熔体之间产生一定的速度差，保证熔体流动时有适宜的剪切速率和剪切热。

（3）分流道的布置

分流道在分型面上的布置及前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：

即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。

4.4浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道及型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。

（1）浇口的选用

它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口：

a）浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。

b）浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。

c）浇口之压力损失大，必须高之射出压力。

d）浇口部份易被固化之残余树脂堵胶。

它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。

（2）浇口位置的选用

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。

通常要考虑以下几项原则：

a）尽量缩短流动距离。

b）浇口应开设在塑件壁厚最大处。

c）必须尽量减少熔接痕。

d）应有利于型腔中气体排出。

e）考虑分子定向影响。

f）避免产生喷射和蠕动。

g）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

h）注意对外观质量的影响。

图6进浇点

（3）浇注系统的平衡

对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。

一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。

显然，我们设计的模具是平衡