塑料盆注射模具設(shè)計(jì) 正文

1、塑料盆注射模具設(shè)計(jì)摘要：本課題主要是針對(duì)塑料盆的模具設(shè)計(jì),通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是盒蓋注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑料盆塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)塑料盆的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內(nèi)側(cè)有四個(gè)小凸臺(tái)，無法設(shè)置斜導(dǎo)柱，固采用活動(dòng)鑲件的結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化機(jī)

2、構(gòu)，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到塑料盆的質(zhì)量和加工工藝要求。關(guān)鍵詞：塑料件成型 材料性能 注塑機(jī) 模具的結(jié)構(gòu) 一、塑料的選材及性能分析這個(gè)塑料制品是日常生活所需，對(duì)外觀要求較為嚴(yán)格。主要尺寸如圖一 所示。其材料選用聚丙烯（PP），其材質(zhì)為PP。 圖一 塑料件 圖二 塑料盆的尺寸要求 1.塑件材料的性能分析聚丙烯密度小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE,可在100左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。 2.塑件材料的加工特性（1）結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可

3、能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期余熱金屬接觸已發(fā)生分解；（2）流動(dòng)性極好，溢邊值0.03mm左右；（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度；（4）成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng)；（5）注意控制成型溫度，料溫低時(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于50以下塑件無光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形；（6）塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。表一 塑件材料PP的物理性能、熱性能密度 g/cm30.900.91質(zhì)量體積 cm3/g1.101.11吸水率 24h0.010.03熔點(diǎn) 170176熔融指數(shù) g/10min230維卡針入度 14

4、0150熱變形溫度 102115線膨脹系數(shù) 10-59.8比熱容 J/(kg·K)1930熱導(dǎo)率 W/(m·K)0.126表二 塑件材料PP的成形條件注塑成型機(jī)類型螺桿式密度 （g/cm3）0.900.91計(jì)算收縮率 %1.02.5預(yù)熱溫度 （）80100時(shí)間 （h）12料筒溫度 （）后段160170中段220220前段180200模具溫度 （）8090注塑壓力 （MPa）70140成形時(shí)間 （s）注塑時(shí)間2060高壓時(shí)間03冷卻時(shí)間2090總周期50160螺桿轉(zhuǎn)速 （r/min）48后處理方法-溫度（）-時(shí)間（h）- 二、模具詳細(xì)設(shè)計(jì) 1.注射機(jī)的選取注射機(jī)的選取是至關(guān)重

5、要的，因?yàn)樽⑸錂C(jī)的眾多參數(shù)需要和模具的相互匹配，否則無法正常使用，這也是我們選擇注射機(jī)的重要依據(jù)。需要計(jì)算的參數(shù)很多，有注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離。下面通過對(duì)一些參數(shù)的計(jì)算來選取注射機(jī)的型號(hào)。（1）注射量的計(jì)算注射量是指注射機(jī)在對(duì)空注射的條件下，一次注射聚苯乙烯時(shí)所能達(dá)到的最大注射體積（或質(zhì)量）螺桿式注射機(jī)注射其他塑料時(shí)的注射量計(jì)算 nV+V 單個(gè)塑件的容積（cm） 澆注系統(tǒng)和飛邊所需要塑件的容積（cm） 注射機(jī)額定注射量（cm） 模具型腔數(shù) 對(duì)于規(guī)則的圖形可以通過相關(guān)的體積公式來實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于一些復(fù)雜或不規(guī)則的實(shí)體圖形我們可以

6、通過相關(guān)軟件（如UG、PRO/E）來實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。對(duì)于該制品來說屬于不規(guī)則實(shí)體，因此，不能通過體積公式來計(jì)算體積，必須要借助相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。這里，借助了PRO/E來實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。經(jīng)軟件計(jì)算得：686.41cm 暫取型腔數(shù)為1. =26cm所以V=（ 686.41+26）/0.8= 890.5cm（2）最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算最大注射壓力是指注射過程中位于柱塞或螺桿前端的熔融塑料的壓力，用P表示 。由于注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑料流動(dòng)特性、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和型腔的流動(dòng)阻力等影響因素，熔料進(jìn)入模腔時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于最大注射壓力。 有效注射壓力 ：K：壓力損失系數(shù)。一般取值范圍為 （1/4-1/2

7、）。選注射機(jī)注射機(jī)的最大注射壓力為: P（模腔壓力）熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（20MP40MP）在此取30MP。（3）鎖模力的計(jì)算鎖模力是指注射過程中注射機(jī)能夠提供的防止模具打開的最大鎖緊力，用F表示 注射模從分型面漲開的力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力即 式中F注射機(jī)的額定鎖模力（N） A、A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積 （mm） P塑料熔體在模腔中的平均壓力（Mpa）在此取 30Mpa。 模具型腔數(shù) 為1。 （4）確定注射劑型號(hào)根據(jù)以上的參數(shù)選取注射機(jī)型號(hào)為：SZ-3200/8000表三 注射機(jī)參數(shù)型號(hào)SZ-3200/8000拉桿內(nèi)間距/mm970×970理論注射容積/cm33

8、200最大模具厚度/mm1050螺桿直徑/mm105最小模具厚度/mm450注射壓力/MPa165注射方式螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）1674模板最大開距/mm2025鎖模力/KN8000最大成型面積/cm23800注射質(zhì)量/g2855塑化能力 g/s75噴嘴球頭半徑/mmSR18模具定位孔直徑mm200H7定位孔直徑/mm250定位孔深度/mm50注射速率g/s600模板行程mm1000（5）注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核由于選取注射機(jī)型號(hào)是根據(jù)注射量，最大注射壓力和鎖模力三個(gè)參數(shù)來選取的。它們均滿足要求。下面分別對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行校核。 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑

9、機(jī)模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng)：模具長(zhǎng)×寬拉桿面積即 700×900970×970故滿足要求。 模具閉合厚度校核本模具的閉合高度為H=708mm，SZ-3200/8000型注射機(jī)所允許模具的最小閉合厚度為450mm，最大厚度為1050mm， 即模具滿足 的安裝條件。 開模行程校核注射機(jī)的開模行程應(yīng)滿足分開模具取出塑件的需要。所選注塑機(jī)為XS-ZY-1000型，其最大行程與模具厚度無關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式:（510）mm 式中 注塑機(jī)最大開模行程，。H推出距離，mm；由模架可知，大小為185mmH包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，大小為470mm； 因?yàn)镾1100m

10、mHH（510m<S故開模行程滿足要求。 2.確定分型面分型面的選擇關(guān)乎到整個(gè)模具的設(shè)計(jì)，所以需要慎重，由于此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要選擇一個(gè)分型面。在此選擇塑料盆最大的切面為分型面。分型面如下圖所示，紅色粗線部分為分型面。圖三 分型面示意圖 3.確定型腔數(shù)考慮到塑件的體積和注射機(jī)的鎖模力范圍，在這里選擇一模一腔結(jié)構(gòu)。 4.確定澆注系統(tǒng)注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔入口為止(不包括型腔)的塑料流動(dòng)通道。 鑒于產(chǎn)品外觀的要求，我們選擇主流道澆口形式。從塑料盆底進(jìn)料，雖然可能會(huì)產(chǎn)生痕跡，但是在盆底不影響正常使用。 主澆道的形狀 一般為圓錐形，并取

11、錐角 =2°5°。這個(gè)斜度比一般的脫模斜度大，主要是為了減少主澆道凝料的脫模阻力。這里取=4°。 主澆道入口直徑d1應(yīng)比噴咀孔徑d大些 。為了避免噴嘴與澆口套之間造成死角而積存冷料 ，影響澆注系統(tǒng)凝料脫出。在這里取d1=5mm，d2=6mm。 在主澆道出口處設(shè)置圓角，有利于熔料的平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)還可減小料流阻力。其取值范圍為：在這里取r1=2mm 。 為了保證注射機(jī)噴嘴頭部與澆注系統(tǒng)進(jìn)料處的良好吻合避免由于積存冷料而影響脫模，一般，要求澆口套凹球面半徑R比噴咀球面半徑r大12mm，即通過注射機(jī)的參數(shù)可知r=18mm，取R=20mm。 為了減少澆注系統(tǒng)的凝料消耗，減小

12、熔料的壓力損失，同時(shí)結(jié)構(gòu)上沒有特別需要，主澆道長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短些，一般mm，這里取 H=50mm。定位環(huán)尺寸由上面的注射機(jī)可知 ：定位孔直徑為250mm,定位孔深度為50mm，尺寸如下圖。 圖四 定位圈尺寸圖 5.成型零件設(shè)計(jì)（1）注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式： 整體式整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對(duì)較高，且不易變形，塑件上不會(huì)產(chǎn)生拼模縫痕跡。適用于形狀較為簡(jiǎn)單的中、小型模具。 整體組合式型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工。 局部組合式型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多用于

13、型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。（1）由于本模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總體考慮選用整體式結(jié)構(gòu)。型腔的成型尺寸計(jì)算計(jì)算公式如下： 參數(shù)確定K平成形尺寸計(jì)算中所用的材料為PP，查參考文獻(xiàn)得PP的收縮率為S1.02.0，故平均收縮率S（1.02.0）/21.5，即K平=0.015；x由參考文獻(xiàn)查得修正系數(shù)為x=1/23/4，取x=0.5；由參考文獻(xiàn)查得模具的制造公差=（1/61/4）（），取=0.2；塑件外形

14、基本尺寸型腔的工作尺寸按公式得：（2）注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯是用來形成制品的內(nèi)表面。結(jié)合制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用整體式型芯結(jié)構(gòu)。型芯尺寸計(jì)算計(jì)算公式如下： 參數(shù)確定K平成形尺寸計(jì)算中所用的材料為PP，查參考文獻(xiàn)得PP的收縮率為S1.02.0，故平均收縮率S（1.02.0）/21.5，即K平=0.015；x由參考文獻(xiàn)查得修正系數(shù)為x=1/23/4，取x=0.5；由參考文獻(xiàn)查得模具的制造公差=（1/61/4）（），取=0.2；塑件外形基本尺寸型芯的工作尺寸按公式得： 6.導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。定位機(jī)構(gòu)分模外定位和模內(nèi)定位。模內(nèi)定位是通過定位

15、圈使模具易于在注射機(jī)上安裝以及模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位。而模內(nèi)定位則通過錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。（1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合來保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）導(dǎo)向； 2）定位 ；3）承受一定的側(cè)向壓力；4）承載作用；5）保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；（2）導(dǎo)柱設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一半上的導(dǎo)套相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精確的圓柱形零件。導(dǎo)柱有兩種形式，一種是帶頭導(dǎo)柱，另一種是帶肩導(dǎo)柱。帶肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一個(gè)尺寸一次加工而成，易于保證同

16、軸度。導(dǎo)柱可以通過標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行選取。設(shè)計(jì)要求大致如下圖所示：圖五 導(dǎo)柱尺寸圖尺寸為：d=63mm d=80mm （3）導(dǎo)柱的校核 由參考資料得校核公式如下所示： 式中 導(dǎo)柱導(dǎo)向段直徑（mm）；大小為63mm型腔板重力（N）；導(dǎo)柱導(dǎo)向段長(zhǎng)度（mm）；大小為310mm導(dǎo)柱數(shù)目；大小為3鋼材的彈性模量，E=2.1105；導(dǎo)柱允許的變形量，其值應(yīng)不影響順利合模為準(zhǔn)，建議用f7的公差（mm）。大小為0.09已知型腔模板的材料為45鋼，它的密度為7.8g/cm3,它的 BL=700900為40mm，則它的重力為W=700900407.89.810-6=1926N，由式得：故可以滿足條件。（4）導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套

17、用于安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套分為兩種，一種是不帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱為直導(dǎo)套，另一種是有軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱為帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的壁厚在310mm，視內(nèi)孔大小而定。因?yàn)榇笮湍＜茌^多使用直導(dǎo)套。其尺寸如下圖所示。圖六 導(dǎo)套尺寸圖它的基本尺寸為L(zhǎng)為200mm，d為63mm，d1為80mm，d1與模板的孔是采用過盈配合，d與模板的孔采用的是間隙配合，該導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間采用的是間隙配合。 7.脫模推出機(jī)構(gòu)得設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成

18、。其設(shè)計(jì)原則包括：保證制件不因頂出而變形損壞及影響外觀；脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)；機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠；合模時(shí)能正確復(fù)位。脫模機(jī)構(gòu)通常包括四種：推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為薄壁的容器塑件，故采用推桿推出機(jī)構(gòu)。其中推桿推出機(jī)構(gòu)具有脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無明顯的推出痕跡等特點(diǎn)，且本制品為薄壁容器器件，故采用推桿推出機(jī)構(gòu)，其推出效果如下圖所示。圖七 開模效果圖 8.確定冷卻和排氣系統(tǒng) 由于PP塑料成型時(shí)的模具溫度為8090度，故模具不需要專門設(shè)置加熱裝置，只要設(shè)置冷卻冷卻系統(tǒng)即可，但注塑前要對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱，使模具溫度達(dá)到80度左右再注塑。因聚丙烯（PP）料對(duì)溫度較敏感，該產(chǎn)品成型在動(dòng)模部分又較少，所以模具定模部分將不考慮設(shè)冷卻系