畢業(yè)設(shè)計 開水瓶蓋塑料模具設(shè)計

1、邵 陽 學(xué) 院塑料模具課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 開水瓶蓋模具設(shè)計機械能源工程系： 模具專業(yè)班級：04模具本科學(xué)號：設(shè)計人：陳志勇指導(dǎo)老師： 何曉明、 羅玉梅完成日期 2007年10月8日開水瓶蓋塑料模具設(shè)計說明書一、 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1、塑件的成型工藝性分析該塑件屬于薄壁塑件，生產(chǎn)批量不大，材料選用聚已烯（PE ），成型工藝性好，可以采用注射成型。2、分型面的選擇根椐塑件的結(jié)構(gòu)形式（如下圖所示），分型面選在塑件的底平面。 3、確定型腔的數(shù)量和排列方式1）型腔數(shù)量的確定該塑件的精度要求不高，屬于中小批量生產(chǎn)，而且該塑件的體積比較大，再考慮到模具的制造成本，可以初定為一模兩腔的模具形式。2）型腔

2、排列形式的確定由于是一模兩腔的形式，因此本設(shè)計采用并排的形式。4、模具結(jié)構(gòu)形式的確定根據(jù)以上的分析可知，本設(shè)計采用一模兩腔的形式，并列排列的形式，由于該塑件的壁比較的薄，因此采用推件板推出的形式，流道采用平衡式，澆口采用點澆口的形式，動模部分需要一塊墊塊和一塊型芯固定板，因此可以初步的確定模具的結(jié)構(gòu)形式為型帶推件板的雙分型面模具。5、注射機型號的選定1）注射量的計算由該塑件圖可知，該塑件的體積1245310.2。因此該塑件的質(zhì)量為m141.2(g。由于流道凝料的質(zhì)量m2未知，根據(jù)經(jīng)驗，可以按照該塑件的質(zhì)量60%來進行計算，因此注射量為m=m1+m2=1.6nm=132g。2）塑件和流道在分型面

3、上的投影面積及所需的脫模力流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積2，在模具設(shè)計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析可得，2是每個塑件在分型面上的投影面積1的0.2-0.5倍，因此可以用0.35倍的1來進行估算，所以nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=21195m.脫模力×型=635.850KN其中，型30Pa3）注射機的選擇根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和所需要的鎖模力的計算值，可選用SZ-300/160臥式注射機，該注射機的有關(guān)參數(shù)見下表 4）注射機有關(guān)參數(shù)的校核1 由注射機的料筒的塑化能力來核模具的型腔的數(shù)量n 。n (kMt/3600-m2/m1=(0.8

4、5;82×3600×30×3600-0.6×2×41.2/41.2=46.42, 型腔數(shù)量校核合格。式中 k 注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;M注射機額定塑化量(82；T 成型周期，取30S 。2）注射壓力的校核塑料注射成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機的類型、噴嘴的形式、塑件的形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。對于粘度大的塑料以及形狀細薄、流程長的塑料，注射壓力應(yīng)取大一些。柱塞式注射機的壓力損失比螺桿式的損失要大一些，所以注射壓力也應(yīng)取大些。注射壓力的校核是校核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力，由于本設(shè)

5、計是是采用聚已烯為材料，螺桿式注射機，并且塑件的結(jié)構(gòu)比較的簡單，壓力損失較小，因此成型時所需的注射壓力取為1.3×100Pa=130Pa，而該注射機的額定注射壓力為150Pa ，注射壓力較核合格。3 鎖模力的較核該設(shè)計所需要的鎖模力為F=KAP型=1.2×635.8<1600,所以鎖模力較核合格。其它安裝尺寸的較核要待模架選定之后才能進行。二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計1、 主流道的設(shè)計1） 主流道尺寸的設(shè)計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因

6、此，必順使熔體的溫度降和壓力損失最小。在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直分型面，主流道通常設(shè)計在模具的澆口套中，但在本設(shè)計中，為了便于加工和安裝，就把主流道和澆口套設(shè)計成整體式，如下圖所示，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，錐度為2°-6°，在本設(shè)計中取3°，小端的直徑比注射機噴嘴的直徑大0.5-1 mm,因此小端的直徑取為5mm, 小端的前面是球面，其深度為3-5mm, 在本設(shè)計中深度取為4mm, 注射機噴嘴的球面在此與澆口套接觸并且貼合，因此要求澆口套上主流道前端面為球面，并且半徑比噴嘴的半徑要大1-2mm 。取為22mm, 材料采

7、用T10A ，淬火后的表面硬度達到53HRC 以上。 2） 主流道凝料的體積q 主=24n d L =258( 4042+=1326.65=1.333cm 4 主流道剪切速率的校核由經(jīng)驗公式可得 33.3v q R=3.32×310在5×210-5×310之間，剪切速率合格。式中 v q =q q q +分主塑件=1.33+1.13+2×45.3=93.062、 分流道的設(shè)計1）分流道的作用是改變?nèi)垠w的流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到每個型腔，設(shè)計時應(yīng)盡量減少流動過程中的熱量和壓力損失，并且分流道應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。因此采用平衡式

8、分流道，為了便于模具的加工和安裝，分流道的形狀采用U 型截面分流道，由于聚已烯的流動性比較好，因些U 型截面分流道的寬度取為6，半徑R=0.5×b=0.5×6=3,濃度h=1.25R=1.25×3=3.75,斜角取6°。2）分流道的長度：為了減少熱量和壓力損失，分流道的長度盡可能短且少彎折，因此在本設(shè)計中一級分流道的長度取L1=1.5D=1.5×100=150。二級分流道L2=10。如下圖所示： 3）分流道剪切速率的校核 也可采用經(jīng)驗公式33.3v q R =0.0892, 也在區(qū)間0.05,0.005之間，剪切速率校核合格。4）分流道的表面粗

9、糙度分流道的表面粗糙度并不要求很高，一般而言取0.8-1.6即可，在本設(shè)計中，取1.6m 。3、澆口的設(shè)計根據(jù)塑件的外部結(jié)構(gòu)，要求表面質(zhì)量比較高，應(yīng)看不到明顯的澆口痕跡，為了便模具的結(jié)構(gòu)簡化，又要滿足塑件外部表面質(zhì)量的要求，因此本設(shè)計選用點澆口的形式。1）點澆口尺寸的確定點澆口的直徑可由經(jīng)驗公式算得：(0.14 d A =1.2mm, 式中 為塑件在澆口位置的厚度，A為型腔的表面積；2）澆口剪切速率的校核由經(jīng)驗公式33.3vq R=0.0682在區(qū)間0.005,0.05之間，剪切速率校核合格，式中 v q 為單個塑件的體積； R為澆口的直徑；三、 成型零件的設(shè)計模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度

10、的零件稱為成型零件。在本設(shè)計中成型零件指的是成型瓶蓋外表面的凹模，成型內(nèi)表面的凸模。 1、 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）型腔由于塑件的結(jié)構(gòu)比較簡單，因此凹模型腔的結(jié)構(gòu)也比較的簡單，為了便于安裝，因此此凹模采用整體式模具。2）型芯該型芯是一個帶有臺階的軸類零件，并且在頂部倒有圓角，如下圖如示： 2、 成型零件鋼材的選用由于瓶蓋是中小批量的生產(chǎn)，成型零件所選的鋼的材耐磨性和抗疲勞強度性能應(yīng)該要求比較良好，機械加工性能應(yīng)該比較良好，因此構(gòu)成型腔的凹模選用模具鋼SM1。定模板構(gòu)成瓶蓋頂部的花紋、文字部分，成型時有料流的沖刷，但沒有脫模時的塑件的磨擦，因此采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。凸模要求有比較高的耐磨性，因此要求

11、凸模要有比較高的硬度，所以凸模采用T10A 鋼材，并且淬火后的硬度要求達到58HRC-62HRC 。 3、成型零件的工作尺寸的計算塑件的公差按國標IT6級查取如下圖所示：塑件圖 1）型腔的徑向尺寸0. 300(1 101.86z M s L s L x +=+-= 式中 s 塑件的平均收縮率取0.025; s L 塑件的外徑尺寸； X 修正系數(shù)（取0.5）； 塑件的公差值（1.48）z 模具的制造公差 (取5；2）型芯的徑向尺寸0000. 3(1 101. 20z z s d s d x -=+= 式中 s d 塑件內(nèi)徑的基本尺寸； 3）型腔的深度0.26000(1 74.20z z s H

12、s H x +=+-= 式中 s H 塑件的高度；塑件的高度尺寸公差（1.28）； 4）型芯的高度000. 26(1 72. 4z z s h s h x -=+= s h 塑件內(nèi)表面的深度；4、成型零件的強度及支承板厚度的計算1）型腔側(cè)壁的厚度113353073p ph S h E = 式中 p 型腔的壓力；h 塑件的高度E 材料的彈性模量；p 根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計算許用變形量； p =25i=25×0.82=20.5m =0.02mm 15W 型腔的半徑； 2）支承板的厚度支承板的厚度和所選模架兩塊墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，以及塑件的高度，還有型芯的高度，模

13、架應(yīng)該選在355×355范圍內(nèi)，兩墊塊之間的跨度大約為200mm根據(jù)型腔的布置及型芯對支承板的壓力，就可計算出支承板的厚度，即112310.54( 45.32p pl l T L EL =式中 L 兩墊塊之間的距離； 1L 支承板的長度（取355）； 12l l 2個型芯投影到支承板的面積； 取標準厚度為T=50。四、 模架的確定根據(jù)型腔的布置、型腔的側(cè)壁的厚度，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置就站的位置和采用推件板推出等問題，可以初步的確定模架序號為10號（355×355），模架結(jié)構(gòu)為A4形式，即動模定模均為兩板式模具。1、各模板尺寸的確定 1）A 板的尺寸A 板是定模型

14、腔板，塑件的高度為73，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此A 板的厚度取為80。2）B 板的尺寸B 板是凸模（型芯）固定板， B板取標準厚度為80。 3）C 墊塊的尺寸由公式：墊塊=推出行程+推板的厚度+推桿固定板的厚度+（5-10）=120，取標準厚度125；上述尺寸確定之后，就可以確定模架序號為10號模架，板面為355×355，模架結(jié)構(gòu)形式為A4形的標準模架。從選定的模架可知，模架外形尺寸：355×355×355; 2、注射機安裝尺寸的校核模具的平面尺寸355×355450×450（拉桿間距），合格； 模具的高度：

15、250355450，合格；模具開模所需的開模行程：L=型芯高度+塑件的高度+（510）=155.4380（注塑的開模行程）; 校核合格；所以此模具所選的模架完全符合使用要求。五、 排氣槽的設(shè)計瓶蓋的成型體積比較小，而且澆口開設(shè)在瓶蓋的頂部，塑料熔體先充滿型腔的頂部，然后充滿型腔周邊的下部，這樣的話，型腔的頂部不會造成憋氣的現(xiàn)象，氣體會沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向的間隙向外排出，六、 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計推件推出的機構(gòu)中，為了減少推件板與型芯之間的磨擦，常采用如圖所示的結(jié)構(gòu)，推件板與型芯之間的間隙常為0.20.25之間，在本設(shè)計中，采用0.2的間隙，并且采用錐面配合，錐角為10°，

16、用以防止推件板因偏心而導(dǎo)致板溢料。 七、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計冷卻系統(tǒng)的計算比較的麻煩，在此只進行簡單的計算，在單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)當?shù)扔诶鋮s水所帶走的熱量，查表得到模具要求的溫度為401、冷卻水的體積流量2313v WQ q m c =- 式中 W 單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，按每分鐘兩注射兩次，即 W =132×2=264/min g =0.264/min kg ;1Q 單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量，PE 為26.410/kj kg 冷卻水的比熱容（34.210/( kJ kg c 1冷卻水的出口的溫度（26.5）2冷卻水的進口的溫度（25）2

17、、冷卻管道直徑的計算為了讓冷卻水處于湍流狀態(tài)，查表得冷卻管道的直徑為d=8mm。3、冷卻水在管道內(nèi)的流速 由經(jīng)驗公式可得：22440.03v q v d =2.331.66(最低的流速 ，達到湍流狀態(tài)，的選和管道的合理，4、冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù) 查相關(guān)的資料得到f=7.22(水溫為30 ，因此v h f d = 5、冷卻管道的總傳熱面積22WQ A h =+- =157002mm 6、模具上應(yīng)開設(shè)冷卻水道的數(shù)量A n dL = 從計算的結(jié)果來看，冷卻水道的數(shù)量應(yīng)該取2，為了冷卻均勻，所以就采用循環(huán)布置，如下圖所示：八、 設(shè)計小結(jié) 塑料工業(yè)是當今世界上發(fā)展最快的工業(yè)門類之一，對于我國面言，它在整個 國民經(jīng)濟的各個部門發(fā)揮了越來越大的作用， 我們大學(xué)生對于塑料工業(yè)的認識還 是很膚淺的， 但是通過這次塑料模具課程設(shè)計，讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具 設(shè)計的基本知識， 更進一步掌握