塑料水杯注塑模具設計說明書

1、1塑件的成型工藝分析31.1 塑件的原材料分析 31.2 塑料件的尺寸分析31.3 塑件表面質量分析 31.4 塑件結構工藝性分析 41.5 成形工藝參數(shù)、工藝卡 l1.5.1 塑件的體積及質量1.5.2 選用注射機/1.5.3 塑件注射成型工藝參數(shù) 52模具結構方案的確定62.1 型腔數(shù)目的確定62.2 分型面的選擇72.3 澆注系統(tǒng)的設計82.3.1 主流道的設計82.3.2 澆口的設計 92.4 側向抽芯系統(tǒng)設計 102.4.1 側向分型抽芯距的確定 102.4.2 側向分型抽芯力的計算 102.4.3 斜導柱的設計 112.4.4 斜導柱的材料及安裝配合 112.5 推出機構設計 12

2、2.5.1 設計原則 122.5.2 推桿材料 122.5.3 推桿的形式 122.5.4 推桿的導向 132.5.5 推桿的復位 132.6 標準模架的選擇 132.7 排氣溫控系統(tǒng)設計 143成型零件工作尺寸的計算 143.1 成型零部件的磨損 153.2 成型零部件的制造誤差 153.3 塑件的基本尺寸計算 153.3.2 型腔深度 153.3.3 型芯高度 153.3.4 壁厚 163.3.5 圓角 163.3.6 柄長 164注射機有關工藝參數(shù)的校核 174.1 注射量的校核 174.2 注射壓力的校核 174.3 鎖模力的校核 174.4 裝模部分有關尺寸的校核 184.4.1 模

3、具閉合高度的校核 184.4.2 模具安裝部分的校核 184.4.3 模具開模行程的校核 184.4.4 頂出部分的校核 1851、塑件的成型工藝分析1.1 塑件的原材料分析塑件原材料為PP中文名：聚丙烯表1.1 塑件的原材料分析品種結構特點使用溫度性能特點成型特點PP熱 塑料線型結構 半結晶型10 c120 c化學穩(wěn)定性較好，耐熱性較 差，光、氧作用卜容易降 解，機械性能比聚乙烯好。成型是收縮大，成型性能好， 易變形翹曲，尺寸穩(wěn)定性好，柔軟性好，有 錢鏈”特性。結論：干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。熔化溫度：220275C ,注意不要超過275C。模具溫度：4080C,建議使用50C

4、。結晶程度主要由模具溫度決定。注射壓力：可大到1800bar o注射速度：通常，使用高速注塑可以使內部壓力減小到最小。如果制品表 面出現(xiàn)了缺陷，那么應使用較高溫度下的低速注塑。流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是 47mm。建議使用通 體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍 是11.5mm ,但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口 深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。1.2 塑料件的尺寸分析塑件零彳圖圖1.2所示，根據(jù)零件圖，該塑件尺寸精度無特殊要求，所有 尺寸均為自由尺寸，可按MT5查

5、取公差（參見課程 附錄 一 模塑件尺寸公差 表”）。其主要尺寸公差標注如下（單位均為mm）:高度尺寸：80-0.86 78+0.86外形尺寸：？ 38-0.56? 60-0.74內形尺寸：？ 36+0.56 ?56+0.741.3 塑件表面質量分析塑件是日常使用的水杯，要求外表美觀、無斑點、無熔接痕，表面質量一 般要求較高，在Ra0.8匹以上。1.4 塑件結構工藝性分析聚丙烯(PP)水杯的收縮率按照前人經(jīng)驗取 20/1000。塑件水杯是薄壁回轉體，為利于脫模，塑件的外壁有2。的脫模斜度，此斜度在常用的脫模斜度范圍內，能保證順利脫模，故無需另行設計。熱塑性塑料的壁厚應該控制在1mm4mm之間。此

6、塑料件最大壁厚為4.0mm,最小壁厚為1.2mm,壁厚均勻，在推薦值之間。易于成型。1.5成形工藝參數(shù)、工藝卡1.5.1 塑件的體積及質量根據(jù)圖樣尺寸，利用畫圖軟件建立塑件三維模型，經(jīng)分析得：塑件體積：V塑=26880mm3塑件質量：M塑=p V塑= 1.04cm/g x 26.88cm=27.96g塑件與澆注系統(tǒng)的總質量：M = M 塑 + M 凝=54 (g)1.5.2 選用注射機根據(jù)塑件的形狀，取一模一件的模具結構，初步選取螺桿式注射成型機: G54-S200/400,表1.2為該注射機的技術參數(shù)。表1.2注射機 G54-S200/400的技術參數(shù)額定注射量/cm3200400螺桿直徑/

7、mm55注射壓力/Mpa109模具最大厚度/mm406模具最小厚度/mm165拉桿空間/mm290X368注射行程/mm160注射方式螺桿式鎖模力/KN2540最大成型面積/cm2645模板取J行程/mm260頂出形式動模板設有頂板，開模是通過動 模板與頂板相碰，機械頂出塑件合模方式液壓-機械液壓泵流量/ ( L/min)170、 12動、定模固定板尺寸/mm532X634液壓泵壓力/Mpa6.5噴嘴弧半徑/mm18孔半徑/mm4機器外形尺寸/mm4700X 1400X 18001.5.3 塑件注射成型工藝參數(shù)PP塑件注射成型工藝參數(shù)如表1.2所示，(參見附錄H),試模時，可根據(jù) 實際情況作適

8、當調整；模塑成型工藝卡如表 1.3所示。表1.2 ABS塑料的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格工藝參數(shù)規(guī)格預熱和干燥溫度：80100 0c成型時間S注射時間：2060保壓時間：03 冷卻時間：2090總周期：50160時間：46h料筒溫度0c后段：160180中段：180200前段：200220螺桿轉速r/min48噴嘴溫度0c直通式：170190注射壓力Mpa70100模具溫度0c8090保壓壓力Mpa5060對 于一個中山火炬職業(yè)技術學院水杯注射上2卡片資料編號車 間模具教研室共 頁第頁零件名稱水杯材料牌號PP設備型號G54 -S200/400裝配圖號材料定額每模件數(shù)1零件圖號單件質量28g工

9、裝號材 料 干設備G54 -S200/400溫度0c80100 0c時間h46h餌.料 筒后段0c1601801j1麓;. T中段0c180200L溫 度紂二 1J前段0c200220噴嘴0c170190模具溫度0c8090時間注射S2060保壓S03冷卻S2090壓力注射70100背壓后處理 一溫度0c時間定額輔助min時間h單件min檢驗控制校對審核組長車間主任檢驗組長主管工程師塑 件 的 模 具 設 計 的 第步 驟 就 是 型 腔 數(shù) 目 的 確止 單 型 腔 模具的2.1型腔數(shù)目的確定優(yōu)點是：塑件精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結構簡單；模具制造成本低， 周期短。缺點是：塑件成型的生產

10、率低、成本高。單型腔模具適用于塑件較大, 精度要求較高或者小批量及試生產。多型腔模具的優(yōu)點是：塑件成型的生產率高，成本低。缺點是：塑件精度 低；工藝參數(shù)難以控制。模具結構復雜；模具制造成本高，周期長。多型腔模具適用于大批量、長期生產的小塑件7根據(jù)塑件的精度：根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，塑件的尺寸精度 就要降低4%。確定型腔數(shù)目的方法：考慮到塑件的技術要求，本設計采用根據(jù)注射量方法確定型腔數(shù)目。即：n = （0.8G -m2） /mi式中：G注塑機的最大注射量（g）,取200gmi 一單個塑件的重量（g）取200gm2 澆注系統(tǒng)的重量（g）取14.9g但根據(jù)產品結構和尺寸形狀來看不起，由于

11、該塑件尺寸形狀很大，只能為 一模一腔。根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向, 中心分布。2.2分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副 模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向, 也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向平行和垂直。模具分型面的選擇原則：1、分型面應選在塑件最大截面處。2、不影響塑件外觀質量，尤其是對外觀質量有明確要求的塑件更應注意。3、有利于保證塑件的精度要求。4、有利于模具的加工，特別是型腔的加工。（盡可能使模具結構簡便）5、有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設置。6、便于塑

12、件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一側。7、盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小所需鎖模力。8、便于嵌件的安裝。9、長型芯應置于開模方向。分型面的開設如下圖：2.3澆注系統(tǒng)的設計流道設計包括主流道、澆口的設計2.3.1 主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔 體導入分流道或是型腔。由于主流道要與高溫塑料熔體及注塑機噴嘴反復接觸, 所以在注塑模中主流道部分常設計成可以拆卸更換的主流道襯套。在臥式或立 式注塑機上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面為了使塑料 熔體按順序的向 前流動，開模時 塑料凝料能從主 流道中順利的拔 出，需將主流道 設計成圓錐形，

13、 具有24的錐 角，內壁有向凹凸面，使主流道凝料難以拔出。同時澆 圖2.2澆口套與注塑機噴Ra0.8 以下的 表面粗糙度，拋 光時應沿軸向進 行。若沿圓周進 行拋光，產生側嘴關系口套與注塑機噴嘴接觸平凡，為防止撞傷，應采取淬火處理使其具有較高 的硬度(48HRC52HRC )。熱塑性塑料的主流道襯套與注塑機噴嘴的尺寸：主流道始端直徑 小B同A+ (0.51) mm,球面凹坑半徑 R=X+(25)mm ,半錐 角a為204,盡可能縮短長度L (小于60mm為佳)。如圖2.2所示。本套模具主流道設計要點是：為便于凝料從主流道中拉出，主流道設計成圓錐形，其錐角a=3。，內壁粗糙度為Ra=0.63m

14、,整個主流道都在襯套中，并未采取分段組合形式。主流道大端處是根據(jù)注塑機的噴嘴頭來設計的，呈圓角，其半徑R=21mm ,以減小料流在轉向時過渡的阻力。為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道和注塑機的噴嘴緊密接觸，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑 R= X +(25)mm, X=18mm ,取 R=21mm。其主澆道小端直徑 di= d2 +( 0.51 ) mm,取 di=4mm。流道應保持光滑的表面，避免留有影響塑料流動和脫模的尖角毛刺等。 本套產品澆口套如圖2.3。2.3.2 澆口的設計澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵組成部 分。澆口的形狀、位置和

15、尺寸對制品的質量影響很大。澆口的截面積通常為分流道的截面面積的 0.03%0.09%。澆口截面積通 常有矩形和圓形兩種。澆口長度約為 0.52mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù) 經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。在注塑模具中常用的澆口形式有直接澆口、點澆口、潛伏式澆口、側澆口、 重疊式澆口、圓環(huán)形澆口、護耳澆口等，澆口開設的位置對制品的質量影響很 大，在確定澆口的位置時應注意以下幾點：1 .澆口應設在能使型腔各個角落都可以同時填滿的位置。2 .澆口應設置在制品壁厚較厚的部位，使熔體從厚斷面流向薄斷面，以利 于補料。3 .澆口的部位應選在易于排除型腔內空氣的位置。4 .澆口的位置應選在能避

16、免制品表面產生熔合紋的部位。當無法避免產生 熔合紋的產生時，澆口位置的選擇應考慮到熔合紋產生的部位是否合適。5 .澆口的設置應避免引起熔體斷裂的現(xiàn)象。6 .澆口應設置在不影響制品外觀的部位。7 .不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設置澆口，一般制品澆口附近的強度較差。由于設計零件是表面要求較高的塑件，又因為該模具因其結構復雜為3板模機構，故選擇點澆口為佳。并且表面網(wǎng)格的孔上。2.4 側向抽芯系統(tǒng)設計抽芯形式其結構如圖2.5所示，此側向抽芯機構是由（15）斜導柱等構成。 側向抽芯的實現(xiàn)是在開模時定模底座帶動斜導柱運動，而斜導柱又帶動（2）定模板運動分開，從而實現(xiàn)側抽芯。圖2.4抽芯形式其結

17、構2.4.1 側向分型抽芯距的確定一般情況下，側向抽芯距通常比塑件上的側孔、側凹的深度或側凹凸臺的 高度大23mm。塑件上側凹深38mm,定抽芯距最少為（38 + 2） mm即 40mm o2.4.2 側向分型抽芯力的計算Fc chp（ cos sin ）其中：Fc一抽芯力（N）c一側型芯成形部分的截面平均周長。h一側型芯成形部分的高度。p一塑件對側抽芯的收縮力（包緊力），模內冷卻的塑件，p= （0.81.2） xi0Pa。取廓= 1.0 xi07Pa。以一塑件在熱關態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)，一般 0.150.2,取0.18a一側抽芯的脫模斜度或傾余角，取20 0代入上式得：Fc 238.64 10

18、 6 100 1.0 107 0.5 119.32KN2.4.3 斜導柱的設計2.4.3.1 斜導柱形狀采用圓形截面的余導柱，其圖如2.52.4.3.2 .斜導柱傾角一般在設計時a不大于25,最常用為12。a 22,通常抽芯距短時a取小 些，抽芯距長時a取大些;抽芯力大時a可取小些，抽芯力小時可取大些。另外， 斜導柱在對稱布置時，抽芯力可相互抵消，a可取大些，而斜導柱非對稱布置時，抽芯力無法抵消，a要取小些。綜上所述，因模具的斜導柱為對稱布置，且抽芯距較小，抽芯力也不大， 取 a= 200。2.4.3.3 斜導柱的直徑計算由抽芯力Fc,傾角a= 20,查表得最大彎曲力Fw、Hw,根據(jù)Fw和Hw

19、以及 a,查表得斜導柱直徑為25mm。2.4.3.4 斜導柱的長度計算粗略計算：L3=S%sina,取L為118mm。2.4.4 斜導柱的材料及安裝配合斜導柱的材料多為T8,T10等碳素工具鋼，也可以用45鋼滲碳處理。此斜導 柱的材料選45鋼。由于斜導柱經(jīng)常滑動摩擦，熱處理要求硬度HRO55 o表面粗糙度Ra 0.8斜導柱與其固定的模板之間采用過度配合 H7/m6。為了運動的靈活，滑塊上斜導孔與斜導柱之間可以采用較松的間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.51mm的間距。其斜導柱壓板圖如 2.6示。圖2.6斜導柱壓板2.5 推出機構設計推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的

20、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。2.5.1 設計原則1 .推出機構應盡量設在動模一側；2 .保證塑件不因推出而變形損壞；3 .機構簡單動作可靠；4 .合模時的正確復位。5 .5.2推桿材料推桿的材料多為45鋼、T8或T10碳素工具鋼，推桿頭部需淬火處理，硬度 大于50HRC,表面粗糙度在Ra1.6pm以下，較好的表面質量可防止推桿與孔咬 死，并延長使用壽命。在存放推桿時，為防止有害氣體及介質的侵蝕，應涂上 二硫化鋁。6 .5.3推桿的形式推桿是注塑模中使用最多的一種推出零件。推桿的形式很多，最常用的是 圓形截面推桿。對

21、于此塑料制品，是采用 14根圓形截面的推桿。如圖2.7所示T-r-i也.,柒7圖2.7 推桿1.1.4 推桿的導向對于含有數(shù)量較多并且頂出較細小的頂管頂出機構，以及大面積的推板頂 出機構來講，防止頂出機構的歪斜和扭曲是非常重要的，不然會造成細小頂管 的變形甚至折斷，推板與型芯間的磨損擦傷，為了避免以上現(xiàn)象的發(fā)生，要求 在脫模機構導向的同時還起到支撐中間墊板的作用，防止中間墊板的彎曲。由 于本模具中的頂出桿比較多，必須設計導向系統(tǒng)，即有導柱和導套。1.1.5 推桿的復位使用推桿作為推出零件的脫模機構，在完成一次脫模動作，開始下一次注 射工作循環(huán)時，與制品接觸的推桿必須回復到初始位置。因此，必須設

22、有復位 裝置。本模具設置復位桿，復位桿用 45鋼，HRC4550。圖2.8所示。圖2.8 復位桿2.6 標準模架的選擇依據(jù)前面計算數(shù)據(jù)，確定選用2930型標準模架，擬用現(xiàn)在比較流行的 FUTABA標準，根據(jù)上述分析，此模具是含推件板、大水口類型的，所以選用FUTABA-SB35X 35 40 45 145”其中參數(shù)的含義是：圖2.9模架的結構2.7 排氣溫控系統(tǒng)設計當塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱 或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除 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，

23、體積縮小而產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生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時 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溢流 槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。當塑件熔體充填型腔時，必須排出型腔以、澆注系統(tǒng)內的空氣及塑件受熱 而產生的氣體。如果氣體不能被順序的排出，塑件由于填充不足而出現(xiàn)氣泡， 接縫或表面輪廓不清等缺陷；甚至因氣體受壓而產生高溫，使塑件焦化?？紤] 該塑件尺寸，屬于中小型簡單型腔模具，故可以利用推出機構與模板之間的配 合間隙進行排氣，間隙值為0.

24、03mm。3.成型零件工作尺寸的計算成型零部件的設計計算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計算。而19對于塑件尺寸精度的影響因素主要有以下方面:3.1 成型零部件的磨損其主要是塑料熔體在成型行腔中的流動以及脫模時塑件與型腔或型心的摩 擦，而一后者為主。為簡化設計計算，一般只考慮與塑件脫模方向平行的磨損量，對于垂直方向的不于考慮，而忽略不計。中小形塑件我們取6 c=1/623.2 成型零部件的制造誤差成型零部件的制造包括成型零部件的加工誤差和安裝、配合誤差兩個方面,設計時一般將成型零部件的制造誤差控制在塑件相應公差的1/3左右,6z=1/3A通常取IT6-IT9級精度。3.3 塑件的基本尺寸計

25、算3.整膛月仝徑向尺寸L 32(1 4.)m0L01 8比1281 816 1.354 0 0.65 3 S12 3 sL-S 10020.60.63.1004 s1 0(2.5%max5%n)(8zSote o.3等式成立)(2.5%1.5%)S800.6c1.70(3)慟兔:z cSL1.7 (1.80.6o80.25 mm0.6o80.25mm式成立）(1 L 校核：(Sm(2.52(1L4S min2S0L 0100 1.8 1C000) -76(1 )2 760.61.8 76.17mm0.6376.170 mm0ax.3I.66.661.81.8 (等式成立)IIT-21 sS H

26、 -S3 10001 10022.4 10030.80.8.4mm00.80.8o mm 22.5% 1.5%) 1000 82.22.4等等式成立)V0.80.40.410021 Sh S h-230.7 195 2.1298.3100mm0.7h 0.352.5% 1.5%:()95S2 2.1(等式成立)型芯高度:hM 1 Shs2V31009530.72 2.1098.3 0.7 mm校核: (SmaxS min )hm2.5% 1.5% 950.70.352 2.1（等式成立）壁厚: dmdm(1 (1S)dm S)dm3421 22 10020.127校核:100320438Q38

27、2.32500.127 mm0 9 Q*1272.325mm微: Smin)dm(Smax Smin)dm2.5% 1.5%2.5% 1.5%0.127 0.010.1570.1270.01 0.1570.38（.|8式成立）3135:圓角Rmi (1 S)Rmi 9V1 A 100校核:(SmaxSmJRm12.5% 1.5% 27 0.33 0.170.333 330.3327 - 126.790 mm400.77 1(等式成立)Rm 2(1 S)Rm2 3/41 二 1000.333100.337.410 mm校核 : (SmaxSmin)Rm12.5% 1.5% 80.330.17 0.581等式成立）3.3.6柄長柄長: lm2 (1 S)ls3V4(1 2)0.3330 3 10.3329.85omm校核:(SmaxSmin)ls(2.5% 1.5%) 30 0.330.170.8 1等式成立）4注射機有關工藝參數(shù)的校核注射機G54-S200/400的主要參數(shù)如下表所示：表4.1G54-S200/400注射機的主要參數(shù)標稱注射量400cm 2定位孔直徑125mm最大開模行程S260mm噴嘴球頭半徑18mm取大裝模同度 Hmax406mm噴嘴孔直徑4mm最小裝模高度Hmin16