塑料模具設計盒蓋課程設計

1、1塑料PE分析1.1 基本特性PE塑料名稱：聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產量最 1大品種。按聚合時采用的 壓力不同可分高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對分 子質量、結晶度和密度較高，所以低壓聚乙烯比較硬，耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣 性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對分子質量較低，且具有較好的 有軟性、耐沖擊性及透明性1.2 成型特性聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向的收縮差異較大。注射方向的收縮大 于垂直方向的收縮率，易產生變形，聚乙烯收縮率的絕對值較大成型收縮率也較大，易產生縮孔，冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻 ；質軟易脫 模，塑件有淺的側凹時可強行脫模1.

2、3 PE的注射工藝參數(shù)查文獻2表6-5得：塑化形式：螺桿式螺桿轉數(shù)/ (r/min)： 2040噴嘴形式：直通式噴嘴溫度/C： 220230料筒溫度/C：前段：230250 中段：240260后端：220240注射壓力/MPa： 80120保壓力/MPa： 4050注射時間/s： 05保壓時間/s： 2080冷卻時間/s： 2050成型周期/s： 50142塑料模的總體設計2.1 塑件的形狀尺寸塑件名稱：盒蓋材料：PE量：中等批量生產根據實物在PROE環(huán)境內進行三維造型圖2.1塑件PE能塑件的工作條件對精度要求一般，因為塑件圖中未注公差，所以根據 可選擇其塑件的精度等級為7級精度。2.2 型腔

3、數(shù)目的決定及排布已知的體積V塑或質量w塑，又因為此產品屬大批量生產的小型塑件， 但 制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，綜合考慮生產率和生產成本及產品質量等各 種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模二腔對稱性排布。 分流道直 徑可選1.59.5mm。本設計取值4mm。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素， 確定采用潛澆口，排布圖如下圖示：2.3 注射機的選擇由于采取的是一模二腔的方案，故其注射總體積及質量就是塑件的體積及質 量的二倍：假設：G廢8g ,由注射機最大注射量公式得：K利G-G件G廢（2.1）苴中.G公一注射機的公稱質量注射量；K一注射機最大注射量的利用系數(shù)，取 0.3;G件一塑件的

4、總質量；G廢一澆注系統(tǒng)廢料的質量。因此：0.3G公 2.67 4 7G 公 58.933g由塑料模具技術手冊查得注射機的型號為 XS-ZY-125國產注塑機，其 主要技術參數(shù)如下：結構型式：臥式理論注射容量：125cm3螺桿直徑：42mm注射壓力：150MPa注射速率：60g/S塑化能力：11.8g/s螺桿轉速：14200r/min鎖模力：900KN拉桿內間距：370 M20mm移模行程：270mm最大模具厚度：300mm最小模具厚度：200mm鎖模型式：雙曲肘式模具定位孔直徑：100mm2.4 分型面確定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝 性及精度、嵌件位置形

5、狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因 素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理 的方案13。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：(1)分型面應選在塑件外形最大輪廓處，不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處；(2)便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊；(3)保證塑件的精度要求，保證制件相關部位的同心度；(4)滿足塑件的外觀質量要求；(5)便于模具加工制造；(6)考慮對成型面積的影響；(7)考慮對排氣效果的影響；(8)考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模的方向上。其中最重要的是第2、第5和第8點。為了便于模具加工制造，應盡是選擇平

6、直分型面工易于加工的分型面。如下圖2,1所示，采用這樣一個平直的分型面， 由于制件的使用要求一般，精度要求不高，因此只設計一個分型面，即模具具有 唯2.5模架的選擇2.5,1型腔壁厚的計算tcr(P D 1) p2Pm(2.2)對小尺寸型腔，強度不足是主要問題，應按強度條件計算，得型腔側壁最小 厚度：其中:r凹模型腔內孔或凸型芯外圓的半徑;p 一材料許用應力；Pm一模腔壓力。成型零件材料選T12,淬火，低溫回火，硬度大于55HRC,其p為700Mpatc 20 (7001) 3,6643mm,700 2 1002.5,2凹模型腔底部高度p叱1.1th 1.1100 36214.97mm7002

7、.5.3模架的選擇由前面對型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸:最小寬度為：20+3.6643=23.6643mm最小厚度為：36+14.79=50.79mm但是考慮到加工方便，采用組合式凹模，所以還要考慮導柱導套的安放位置,且查得標準值，再由于塑件采取推件板推出，因此選擇模架為基本類型中的A3的派生模架，為了方便分型時定位，增加了限位桿。設置推件板推出機構，它適 合于薄壁殼體型塑件，脫模力大以及塑件表面不允許留有頂出痕跡的注射成型模。選擇模架規(guī)格為：A3-200200-33-Z 2, GB/T12556-90具體尺寸如下如下：定模坐板厚度：A=43mm中間板厚度：B=24mm

8、模板：直徑=150mm推板：直徑=142.2mm ,高度=32mm型心固定板：高度=48mm動模座板：厚度=69mm模具閉合厚度：H=517導柱：d=20mm導套：d1=20mm限位桿：d=20mm3成型尺寸及澆注系統(tǒng)設計3.1型腔的內徑計算Lm0其中：Lz (1 S)ls X 0 z(3.1)m一型腔內形尺寸;L一塑件外徑基本尺寸;一塑件公差；s 一塑件的平均U縮率，取0.4%X一綜合修正系數(shù)，取x=0.50.75;z模具制造公差，取(1/31/6) o因為制件圖樣上未注公差尺寸的允許偏差，所以采用7級公差精度，查表得0.72, z 0.24322. 088；243所以：Lm(1 0.4)

9、22 30.72403.2 型腔的深度尺寸計算(3.2)Hmoz 1 sHs x 0Z其中：Hm 一型腔深度尺寸；H s -塑件高度其本尺寸；一塑件公差；s一塑料平均收縮率，取0.4%x一綜合修正系數(shù)，取x=0.50.75;z一模具成型尺寸設計公差m s/30查表得0.8 ,所以H=58mm3.3 型芯的外徑計算圖3.1型芯的結構圖(3.(3)(3.(4)l 01 s ls x 0zzl0,式中：z一型心外形尺寸；ls一塑件內徑基本尺寸；一塑件的公差;s一塑料平均收縮率0.4%x一綜合修正系數(shù)，取x=0.50.75;z一模具成型尺寸設計公差，取 m "3查表得：0.72, ls018

10、.072 00.24z3.4型芯的高度計算00hm1 s hs xzzh 0式中：hm z一凸模高度尺寸；hs一塑件內形深度基本尺寸；一塑件公差；S一塑料平均收縮率0.4%x一綜合修正系數(shù)，取x=0.50.75;z一模具成型尺寸設計公差，m s/3000查表得：0.8,所以 hm z 36.144 0.2673.5澆注系統(tǒng)的初步計算澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成140澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、 流程應盡量短、防止型芯變形、 整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、 盡量減少塑料的消耗。根據塑件的形狀采用推板推出。由于本塑件是

11、圓筒狀制品所以盡可能采取中 心進料，所以選擇潛澆口，單分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設在定 模板上，在澆道板上采用澆口套，設置冷料穴和拉料桿。. - cl圖3.2澆注系統(tǒng)的結構根據塑件的外形尺寸和質量等決定影響因素，初步取值如下：d=5mm , D=8mm , R=16mm , h=5mm , di=0.2mm , Hi=4mm , l=50mm , L=43mm , a=2 , a1= 10 , Li=36mm , Ra=0.63 叩主流道呈圓角半徑r=2mm ,以減小料流轉向時渡時的阻力。主流襯套選用45#制造，表面淬火大于55HRC。4導柱導向機構的設計4.1 導柱導向機構的作用

12、(1)定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的 形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整15。(2)導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_ 閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。(3)承受一定的側向壓力。4.2 導柱導套的選擇一般在注射模中，動、定模之間的導柱既可設置在動模一側， 也可設置在定 模一側，視具體情況而定，通常設置在型芯凸出分型面最長的那一側。因為限位桿已經設置在定模上，所以導柱應該設置在動模上，而且這樣還可以保護型心不 受損傷。"JZ1圖4.1導柱導套的結構定端與模板間用H7/m6或H7/k6的過渡配合

13、，導向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。根據 動作的彈簧應布置4個, 面的四周，以保持分型時模具結構的要求，與導柱同 并盡可能對稱布置于A分型 彈力均勻，中間板不被卡死。圖4.2導柱分布5脫由機構設計5.1 推出機構的組成推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件 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16。5.2 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。5.3脫模力的計算因為塑件壁厚與其內孔直徑之比0.02小于0.05,所

14、以本塑件屬于薄壁殼體塑件，具脫模力計算公式為:2 E tL cos f tgQ 10B N1 u Ki(5.1)其中：E塑料的拉伸模量，MPa；一塑料成型平均收縮率，%t 一塑件的平均壁厚，mm；L一塑件包容型芯的長度，mm；u一塑件的泊松比；一脫模斜度(塑件側面與脫模方向之夾角)f一塑料與鋼材之間摩擦系數(shù)；r型芯大小端平均半徑，mm；B一塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積, 通孔時，10B項應視為零；2mm ,當塑件底部上有Ki一由f和決定的無因次數(shù)；經過計算得Q=11912.59N因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大,隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如

15、推出機構本身運動時的摩擦阻力、 塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等, 的影響較困難，而且也只能是個近似值。因此要考慮到所有因素用推件板推出機構中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留 0.200.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。5.4推板脫出機構計算其中:(1)頂件行程：&頁h凸eS頂一所需頂出行程；h凸一型芯成型高度；e 一頂出行程富裕量；36 8 44mm(5.2)(2)開模行程(5.3) H H1H2 a 10mm其中：a 一中間板與定模分開的距離，mm；Hi一塑件推出距離(也可作為凸模高度)，mm ；H2包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度

16、，mm ；注射大行S-機移動板最程，mm ；H程,mm o所需開模行 匚S開 36 36 16尋 10 98.5mmj圖5.1推板圖5.2頂桿5.5脫模機構設計5.5.1簡單脫模(1)脫模機構結構設計注塑成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯中脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱頂出機構或脫模裝置17。從塑件本身結構和模具盡可能的簡單兩方面考慮，在此采用彈簧和鉤擺凸塊順序分型脫模機 構。圖5.3推桿如圖所示推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用H8/f7H8/f8的間隙配合，推桿與推桿孔的配合長度視推桿直徑的大小而定，當 d<5mm時. 配合長度可取1215m

17、m ;當d>5mm時配合長度可取(23)d。推桿工作端配合 部分的粗糙度Ra一股取0.8儼。推桿的材料常用T8A, T10A等碳素工具鋼或 5Mn彈簧鋼等，前者熱處理要求5054HRC。具固定方式如圖所示：圖5.4推桿固定形式(2)脫模機構運動分析、強度設計由于此塑件屬于殼形制品，所以采用推桿和內型芯推出。另外設有復位桿，開模時在推板的作用下，推桿與內型芯一起將塑件從主型芯上推出。 合模時通過 復位機構回到閉合位置。推桿的尺寸推桿不宜過細，推桿應設在脫件阻力大的地 方，端面裝配后應比型腔或鑲件平面高 0.050.1mm ,進料口處理盡量不設推桿，盡量避開側抽芯，推桿與推桿孔之間的雙邊間隙

18、保證不凝料， 保證不溢料有能排 氣，推桿形狀為標準的圓形截面推桿 JI85108-1964,推桿的材料選取T8A鋼, E=21000000N/cm 2。推桿的直徑：d=642 l2Ft)(5.4)式中：d圓形推桿直徑，mm；一推桿長度系數(shù)，0.7;l一推桿長度，85mm；n一推桿數(shù)量；E一推桿材料的彈性模量，21000000 N/cm 2。由 Ft=43152N,解得：d=0.32cm=3.2mm ,取 d=4mm推桿的應力校核：4 Q=2 =20Mpa=旗n d其中：一般中炭鋼 5s =32000 N/cm 2 ;合金結構鋼 5s=42000N/cm5.5.2側向抽芯機構設計該塑件外形有一凹

19、槽，在成型凹槽時需要設置側向分型抽芯機構。本節(jié)主要 討論塑件左端面凹槽的成型情況，在確定向分型抽芯機構時選擇斜導柱側向分型 與抽芯機構和彎銷側向分型與抽芯機構兩種方案進行比較。斜導柱和彎銷側向分型與抽芯機構的工作原理相似，都有側向滑塊的導滑、 注射時側向型芯的鎖緊和側抽芯結束時側滑塊的定位三大設計要素180但是彎銷側向抽芯機構的彎銷是矩形截面，其抗彎截面系數(shù)比圓形截面的斜導柱要大， 因 此可采用比斜導柱教大的傾斜角 a,所以在開模距相同的情況下可獲得較大的抽 芯距，且具有較大的起始抽芯力。本設計中兩種結構都能滿足成型工藝要求， 模 具復雜程度相似。本設計選用斜導柱抽芯機構進行設計。(1)斜頂一

20、般采用T8A鋼，淬硬到HRC5055。(2)斜頂?shù)某叽邕x擇按表所選。表5.1斜銷的尺寸直徑洞寸I直徑d極限偏差(kG)rH與斜銷配合孔的極限偏差HT121710+O.01801520-K>.013020地.65yHL 0022515KLQ21Q263015-K>.021030W.QlbVKLOOZ3520+O.021035K>.013-h?.0024020如+O.C18W.0024525+0,0250選擇直徑 d=12mm , D=17mm , H=10mm推板導向的組合形式：根據需要將推板導柱放于推板的三個角處，采用三根導柱導向，以提高導向精度 和導向的平穩(wěn)性，以免在推出塑

21、件時對塑件質量造成影響。(3)斜導柱的組合形式：斜導柱與導柱孔應保持 0.51mm的間隙。(4)抽芯距的計算一般抽芯距S等于側孔或側凹深度加上23mm的余量。即：S= Si+ (23) mm=2+(23)mm=45mm(5)斜頂?shù)慕嵌刃表數(shù)慕嵌?與開模所需的力，斜頂所受的彎曲力，實際能得到的抽拔力及開模行程有關。大時，所需的抽拔力應增大，因而斜頂所受的彎曲力也應增大，故希望角度小些為好。但角度小則使斜頂工作部分及開模行程加大，所以角 度 的確定需要適當兼顧脫模距及斜導柱所受的彎曲力19。根據實際經驗證明， 斜度值一般不得大于25° ,通常采用1520。，由于此零件抽芯距較小，所以取=

22、15°。(6)抽拔力的計算抽拔力的計算與脫模力相同，由于影響抽拔力的因素很多，如塑件的壁厚， 塑件包容截面形狀的大小，塑件的性能，成型工藝參數(shù)等。如要全面考慮這些 因素較困難。在實際生產中只考慮主要因素，因此，可按簡化公式計算：R=CLq ( cos sin )(5.5)式中：Pi斜導柱的抽拔力，N;C 一側型芯被包緊的截面周長，43mm。L 一型芯被包緊部分的長度，1.25mm。一摩擦系數(shù)，一般為0.10.2;一側抽芯的脫模斜度；q一單位面積的積壓力，一般為812MPa。所以：P1=CLq ( cos sin ) =43 M.25M2X0.2 =161.25N(7)斜頂長度圖5.5

23、斜導柱尺寸L=L1+L2+L3+L4(5.6)20201=20 ty15 (510)cos15sin152=39+11.6+1.6+ (510)式中：L斜頂?shù)目傞L度；D斜頂固定部分大端直徑；S一抽拔距；h一斜頂固定板厚度；d一斜頂傾斜角。所以L取為58mm。6注射機與模具型腔型芯強度校核6.1 注射機的校核(1)最大注射量校核：由K利G公G件G度得：0.8 70.5 21.432 7,符合要求。(2)注射壓力的校核：由巳 150Mpa 凄100Mpa,符合要求。(3)注射速率的校核：由V公 V注，可以用螺桿轉速來校核14r / min 28r / min 200r / min(4)鎖模力的校核

24、由F鎖 K損P主A分，取 k=1.11.2,得 P注 20Mpa即 150 1.2 100 152384 3657KN,符合要求。(5)模具閉合厚度校核：由 Hmin<H#Imax,得 150 磴91 <300符合要求。(6)開模行程的校核：由L開4max ,符合要求。6.2 型腔型芯的強度校核13.3(7.1)(7.2)型腔實際側壁厚：12 tc 5.863 型腔底部實際厚度：15 tc因此符合要求。7模具的裝配、試模與維修7.1 模具的裝配裝配順序：因為塑件的結構形狀不能使型芯、型腔在合模后找正相對位置， 所以要通過導柱、導套來確定。為準確安裝，必須先安裝導拄導套，以找型芯、

25、型腔相對位置2307.2 模具裝配的主要內容7.2.1 型芯裝配將型芯壓入固定板，在壓入過程中，要注意校正型芯的垂直度和防止型芯切 壞孔壁心及使固定板變形。壓入后要在平面磨床上用等高墊鐵支撐磨平底面。7.2.2 型腔的裝配加工拼塊的拼合面在熱處理后要進行磨削加工，保證拼合后緊密無縫隙。拼塊兩 端留余量，裝配后同模板一起在平面磨床上磨平。拼塊型腔在裝配壓入過程中， 為防止拼塊在壓入方向上相互錯位，可在壓入端墊一塊平墊板。通過平墊板將各 拼塊一起壓入模板中。7.2.3 導柱、導套的裝配為保證型芯與型腔的正確位置，以及其導向作用，動定模的導柱、導套孔的 孔距精度應控制在0.01mm以內。必須用坐標鍵

26、床對動定模型板鏈孔。將導柱、 導套壓入動、定模板后，要求保持導柱的垂直度，并使用啟模和合模時導柱、導 套間滑動自如。7.2.4 頂桿裝配加工一股頂桿在模具中只起頂出塑件的作用，所以頂桿的到導向部分要確保頂桿h7 弋 h8動作靈活，防止頂桿活動間隙過大而滲料。導向部分的配合一般采用而彘。頂桿與頂桿固定板的裝配間隙為 0.5mm所以頂桿固定孔可采用引鉆孔的方法進行 加工。7.2.5 澆口套的裝配加工澆口套與定模板的裝配，采用基孔制配合，澆口套和模板孔的定位臺肩應緊密貼實。裝配后澆口套要高出模板平面0.02mm。（為了達到以上要求，澆口套的壓入外表面不允許設置導入斜度。）壓入端要磨成小圓角，以免壓入

27、時壞模板孔 壁。同時壓入的軸向尺寸應留有去圓角的修磨余量 Ho7.3 裝配順序裝配前按圖檢驗主要工作零件及其他零件的尺寸；加工導柱、導套孔，用螺釘將澆道板、型腔板疊合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊，鏈導柱、導套孔， 在孔內壓入定位銷后，加工側面的垂直基準。再加工定模和推板，壓入導柱、導 套。裝配型芯；通過型芯引鉆型芯固定板的推孔；再通過型芯固定板引鉆推桿周 定板上加工限位鑲釘孔；組裝動模固定板和支撐板 2407.4 試模試模前，必須對冷卻水路進行檢查，并按規(guī)定保養(yǎng)設備，作好開機的準備。 原料應合格。在開始試模時，原則上是選擇低壓、低溫和較長時間條件下成型， 然后按壓力、時間、溫度先后變動。但不應同變動二個或三個工藝條件。注射成 型時根據