塑料水杯注塑模具設(shè)計說明書

1、目 錄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(zhì)量分析31.4 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析41.5 成形工藝參數(shù)、工藝卡41.5.1 塑件的體積及質(zhì)量41.5.2 選用注射機41.5.3 塑件注射成型工藝參數(shù)52 模具結(jié)構(gòu)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(shè)計82.3.1主流道的設(shè)計 82.3.2 澆口的設(shè)計92.4 側(cè)向抽芯系統(tǒng)設(shè)計102.4.1 側(cè)向分型抽芯距的確定102.4.2 側(cè)向分型抽芯力的計算102.4.3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計112.4.4 斜導(dǎo)柱的材料及安裝配合112.5 推出機構(gòu)設(shè)計122.5.1

2、設(shè)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(dǎo)向132.5.5 推桿的復(fù)位132.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇132.7 排氣溫控系統(tǒng)設(shè)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(guān)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(guān)尺寸的校核184.4.1 模具閉合高度的校核184.4.2 模具安裝部分

3、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181、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(jié)構(gòu)特點使用溫度性 能 特 點成 型 特 點PP熱塑性塑料線型結(jié)構(gòu)半結(jié)晶型10120化學(xué)穩(wěn)定性較好，耐熱性較差，光、氧作用下容易降解，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“鉸鏈”特性。結(jié)論：干燥處理：如果儲存適當(dāng)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。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。注射壓力：可大到1800

4、bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)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(yīng)為壁厚的一半；最小的澆口寬度應(yīng)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件圖圖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查取公差（參見課程“附錄 模塑件尺寸公差表” ）。其主要尺寸公差標(biāo)注如下

5、（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(nèi)形尺寸： 36+0.56 56+0.741.3 塑件表面質(zhì)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(zhì)量一般要求較高，在Ra0.8以上。1.4 塑件結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(nèi)，能保證順利脫模，故無需另行設(shè)計。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm4mm之間。此塑料件最大壁厚為4.0mm，最小壁厚為1.2mm，壁厚均勻，在推薦值之間。易于成型。1

6、.5 成形工藝參數(shù)、工藝卡1.5.1 塑件的體積及質(zhì)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(zhì)量：M塑V塑1.04cm/g26.88cm27.96g塑件與澆注系統(tǒng)的總質(zhì)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(jié)構(gòu)，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(shù)參數(shù)。表1.2 注射機G54-S200/400的技術(shù)參數(shù)額定注射量/cm3200400螺桿直徑/mm55注射壓力/Mpa109模具最大厚度/mm406模具最小厚度/mm165拉桿空間/mm290368注射

7、行程/mm160注射方式螺桿式鎖模力/KN2540最大成型面積/cm2645模板最大行程/mm260頂出形式動模板設(shè)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/mm532634液壓泵壓力/Mpa6.5噴嘴弧半徑/mm18孔半徑/mm4機器外形尺寸/mm4700140018001.5.3 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)實際情況作適當(dāng)調(diào)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(yù)熱和干燥溫度：801000C

8、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(zhuǎn)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中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院水杯注射工藝卡片資料編號車 間模具教研室共 頁第 頁零件名稱水杯材料牌號PP設(shè)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(zhì)量28g工裝號材料干燥設(shè)備G54-S200/400溫度0C801000C時間h46h料筒溫度后段0C160180中段0C180200前段0C200220噴嘴

9、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2.1 型腔數(shù)目的確定對于一個塑件的模具設(shè)計的第一步驟就是型腔數(shù)目的確定。單型腔模具的優(yōu)點是：塑件精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡單；模具制造成本低，周期短。缺點是：塑件成型的生產(chǎn)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(chǎn)。多型腔模具的優(yōu)點是：塑件成型的生產(chǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜；模具制造成本高，周期長。多型腔模具適用于大批量、長

10、期生產(chǎn)的小塑件。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(shù)要求，本設(shè)計采用根據(jù)注射量方法確定型腔數(shù)目。即：n =（0.8G-m2）/m1式中：G 注塑機的最大注射量（g），取200gm1 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(chǎn)品結(jié)構(gòu)和尺寸形狀來看不起，由于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

11、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(yīng)選在塑件最大截面處。2、不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對外觀質(zhì)量有明確要求的塑件更應(yīng)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(jié)構(gòu)簡便）5、有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置。6、便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一側(cè)。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(yīng)置于開模方向。分型面的開設(shè)如下圖:2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計流道設(shè)計包括主流道、澆口的設(shè)計。2.3.1主流道的設(shè)計

12、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(dǎo)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(fù)接觸，所以在注塑模中主流道部分常設(shè)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(shè)計成圓錐形，具有24的錐角，內(nèi)壁有Ra0.8以下的表面粗糙度，拋光時應(yīng)沿軸向進(jìn)行。若沿圓周進(jìn)行拋光，產(chǎn)生側(cè)向凹凸面，使主流道凝料難以拔出。同時澆圖 2.2 澆口套與注塑機噴嘴關(guān)系口套與注塑機噴嘴接觸平凡，為防止撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有較高的硬度（48HRC52H

13、RC）。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B=A+（0.51）mm，球面凹坑半徑R=X+(25)mm，半錐角a為2040，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(shè)計要點是：為便于凝料從主流道中拉出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角=3 ，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63m，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(shè)計的，呈圓角，其半徑R=21mm，以減小料流在轉(zhuǎn)向時過渡的阻力。為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道和注塑機的噴嘴緊密接觸，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，其半徑R= X +( 25 )mm，

14、X=18mm，取R=21mm。其主澆道小端直徑d1= d2 +( 0.51 ) mm,取d1=4mm。流道應(yīng)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(chǎn)品澆口套如圖2.3。圖2.3 澆口套2.3.2 澆口的設(shè)計澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質(zhì)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(cè)澆口、重疊式澆口

15、、圓環(huán)形澆口、護(hù)耳澆口等，澆口開設(shè)的位置對制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口的位置時應(yīng)注意以下幾點：1. 澆口應(yīng)設(shè)在能使型腔各個角落都可以同時填滿的位置。2. 澆口應(yīng)設(shè)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(yīng)選在易于排除型腔內(nèi)空氣的位置。4. 澆口的位置應(yīng)選在能避免制品表面產(chǎn)生熔合紋的部位。當(dāng)無法避免產(chǎn)生熔合紋的產(chǎn)生時，澆口位置的選擇應(yīng)考慮到熔合紋產(chǎn)生的部位是否合適。5. 澆口的設(shè)置應(yīng)避免引起熔體斷裂的現(xiàn)象。6. 澆口應(yīng)設(shè)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(shè)置澆口，一般制品澆口附近的強度較差。由于設(shè)計零件是表面要求較高的

16、塑件，又因為該模具因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜為3板模機構(gòu)，故選擇點澆口為佳。并且表面網(wǎng)格的孔上。2.4 側(cè)向抽芯系統(tǒng)設(shè)計抽芯形式其結(jié)構(gòu)如圖2.5所示，此側(cè)向抽芯機構(gòu)是由（15）斜導(dǎo)柱等構(gòu)成。側(cè)向抽芯的實現(xiàn)是在開模時定模底座帶動斜導(dǎo)柱運動，而斜導(dǎo)柱又帶動（2）定模板運動分開，從而實現(xiàn)側(cè)抽芯。 圖 2.4 抽芯形式其結(jié)構(gòu)2.4.1側(cè)向分型抽芯距的確定一般情況下，側(cè)向抽芯距通常比塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)凹凸臺的高度大23mm。塑件上側(cè)凹深38mm，定抽芯距最少為（382）mm即40mm。2.4.2 側(cè)向分型抽芯力的計算其中:Fc抽芯力（N）c側(cè)型芯成形部分的截面平均周長。h側(cè)型芯成形部分的高度。p塑件對側(cè)抽芯

17、的收縮力（包緊力），模內(nèi)冷卻的塑件，p（0.81.2）107 Pa。取p1.0 107 Pa。塑件在熱關(guān)態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)，一般0.150.2，取0.18。側(cè)抽芯的脫模斜度或傾余角，取20。代入上式得: 2.4.3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計2.4.3.1 斜導(dǎo)柱形狀采用圓形截面的斜導(dǎo)柱，其圖如2.5。圖2.5 斜導(dǎo)柱形狀2.4.3.2.斜導(dǎo)柱傾角一般在設(shè)計時不大于25，最常用為12 22，通常抽芯距短時取小些，抽芯距長時取大些;抽芯力大時可取小些，抽芯力小時可取大些。另外，斜導(dǎo)柱在對稱布置時，抽芯力可相互抵消，可取大些，而斜導(dǎo)柱非對稱布置時，抽芯力無法抵消，要取小些。綜上所述，因模具的斜導(dǎo)柱為對稱布置，且

18、抽芯距較小，抽芯力也不大，取200。2.4.3.3 斜導(dǎo)柱的直徑計算由抽芯力Fc，傾角20，查表得最大彎曲力Fw、Hw，根據(jù)Fw和Hw以及，查表得斜導(dǎo)柱直徑為25mm。2.4.3.4 斜導(dǎo)柱的長度計算粗略計算：L3=Ssin，取L為118mm。2.4.4 斜導(dǎo)柱的材料及安裝配合斜導(dǎo)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(dǎo)柱的材料選45鋼。由于斜導(dǎo)柱經(jīng)?；瑒幽Σ粒瑹崽幚硪笥捕菻RC55。表面粗糙度Ra0.8m。斜導(dǎo)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(dǎo)孔與斜導(dǎo)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

19、距。其斜導(dǎo)柱壓板圖如2.6示。圖2.6 斜導(dǎo)柱壓板2.5 推出機構(gòu)設(shè)計推出機構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)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(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘。2.5.1 設(shè)計原則1推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)；2保證塑件不因推出而變形損壞；3機構(gòu)簡單動作可靠；4合模時的正確復(fù)位。2.5.2 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Ra1.6m以下，較好的表面質(zhì)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(zhì)的侵蝕，應(yīng)涂上二硫化鉬。2.5.3

20、 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。對于此塑料制品，是采用14根圓形截面的推桿。如圖2.7所示。圖2.7 推桿2.5.4 推桿的導(dǎo)向?qū)τ诤袛?shù)量較多并且頂出較細(xì)小的頂管頂出機構(gòu)，以及大面積的推板頂出機構(gòu)來講，防止頂出機構(gòu)的歪斜和扭曲是非常重要的，不然會造成細(xì)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(gòu)導(dǎo)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(shè)計導(dǎo)向系統(tǒng)，即有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。2.5.5 推桿的復(fù)位使用推桿作為推出零件的脫模機構(gòu)，在完成一次脫模動作，開始下一次注

21、射工作循環(huán)時，與制品接觸的推桿必須回復(fù)到初始位置。因此，必須設(shè)有復(fù)位裝置。本模具設(shè)置復(fù)位桿，復(fù)位桿用45鋼，HRC4550。圖2.8所示。圖2.8 復(fù)位桿2.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇依據(jù)前面計算數(shù)據(jù),確定選用2930型標(biāo)準(zhǔn)模架，擬用現(xiàn)在比較流行的FUTABA標(biāo)準(zhǔn)，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-SB3535 40 45 145”其中參數(shù)的含義是：圖2.9 模架的結(jié)構(gòu)2.7 排氣溫控系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)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

22、面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)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(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。當(dāng)塑件熔體充填型腔時，必須排出型腔以、澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑件受熱而產(chǎn)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(chǎn)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(gòu)與模板之

23、間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為0.03mm。3. 成型零件工作尺寸的計算成型零部件的設(shè)計計算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計算。而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(shè)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?nèi)=1/6。3.2 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(shè)計時一般將成型零部件的制造誤差控制在塑件相應(yīng)公差的1/3左右 ，z=1/3 ,通常取IT6IT9級精度。3.3 塑件的基本尺寸計算3.3.1型腔徑向尺寸3.3.2 型腔深度3.3.3 型芯高度3.3.4 壁厚3.3.5 圓角3.3.6 柄長4 注射機有關(guān)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4.1 G54-S200/400注射機的主要參數(shù)標(biāo)稱注射量400cm2定位孔直徑125mm最大開模行程S260mm噴嘴球頭半徑18mm最大裝模高度Hmax406mm噴嘴孔直徑4mm最小裝模高度Hmin165mm中心頂桿直徑25mm模板最大安裝尺寸532634頂出行程01304.1注射量的校核如前所述，塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為V=52000