学习情境12.

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1、油壶盖注射成型 模具设计实例 塑料成型工艺与注射模具设计 学习情境 1212 任务一 拟定成型工艺方案 、初选成型设备 任务任务 任务内容任务内容 油壶盖注射成型模具设计实例 任务学习任务学习 任务二 确定模具结构方案 任务三 绘制模具装配图、 模具零件图 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 u图12-1所示为油壶盖的零件 图，该塑件材料为低密度聚乙 烯（LDPE），生产批量为100 万件，试完成整套注射模具的 设计任务。 一、任务导入 图13-1 基座零件图 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 二

2、、塑件的尺寸精度与结构分析 u1.塑料制品的尺寸、精度和表面质量 u（1）塑件的尺寸精度分析 u该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有 尺寸均为自由尺寸，可按MT7级精度 查取公差。在标注塑件尺寸的公差时， 可把塑件的全部尺寸分为两大类，一类 为外形尺寸，另一类为内形尺寸。外形 尺寸可按照轴类零件的公差标注处理， 即上偏差为零，下偏差代表其公差数值 。内形尺寸可按照孔类零件的公差标注 处理，即下偏差为零，上偏差代表其公 差数值。其主要尺寸的公差要求，见表 12-1。 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟

3、定成型工艺方案、初选成型设备 1 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 u2.塑件的结构工艺分析 u如图12-1所示，该塑件的外形基本 上为回转体，圆周均匀分布12个R3的 半圆柱凸起旋钮花纹，该处设计脱模容 易，且容易去除飞边，设计合理；壁厚 相对均匀，且符合最小壁厚的要求；在 塑件内壁有M503的螺纹孔，查有关 表格可知螺纹牙型强度足够，在推荐选 用的范围内；低密度聚乙烯为软塑料， 螺纹可强制脱模成型，但要注意为了防 止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，螺纹 始末端应有0.20.8mm的台阶，始末 端的螺纹应渐渐开始和结束，有 l=0.8mm的过渡长

4、度，如图12-2所示 。该塑件端部已开有3mm的台阶，但 内腔底部台阶未留出，在设计型芯时应 注意该处的结构。 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 三、拟定塑件成型工艺方案 u低密度聚乙烯（LDPE）为支链型线 型分子结构的热塑性塑料。其结晶度 为55%65%.相对分子质量较小，密 度为0.910.94g/cm3,压缩比为 1.842.3，比热为2.30J/（g） 。低密度聚乙烯的化学稳定性较高， 能耐大多数酸，碱及盐的侵蚀，但不 耐强氧化酸的腐蚀；除苯及汽油外， 一般不溶于有机溶剂。低密度聚乙烯 耐 u低温性能好，在-60下仍具有较好的 力学性

5、能，但其使用温度不高（在800C 以下）。低密度聚乙烯在热，光及氧的作 用下会发生老化变脆，力学性能和电性能 下降。在成型时，氧化会引起熔体粘度下 降和变色，产生条纹，影响塑料质量。因 此，需添加抗氧化剂及紫外线吸收剂等。 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 （1 1）成型性好，可采用注射、挤）成型性好，可采用注射、挤 出及吹塑等成型加工方法。出及吹塑等成型加工方法。 （2 2）吸湿性小，成型前可不干燥）吸湿性小，成型前可不干燥 。 （3 3）熔体黏度小、流动性好，溢）熔体黏度小、流动性好，溢 边值为边值为0.02 mm;0.02 mm;流动性对

6、压力敏流动性对压力敏 感，宜采用较高的压力感，宜采用较高的压力 注射。注射。 （4 4）可能发生熔体破裂，与有机）可能发生熔体破裂，与有机 溶剂接触会发生开裂。溶剂接触会发生开裂。 （5 5）成型温度范围为）成型温度范围为160160 240240，熔融温度低且塑件质量轻，熔融温度低且塑件质量轻 ，塑件可采用柱塞式注射成，塑件可采用柱塞式注射成 型机型机 成型。应严格控制模具温度，一成型。应严格控制模具温度，一 般以般以35356565为宜，模具应采用为宜，模具应采用 调质处理。调质处理。 （6 6）冷却速度慢，必须充分冷却）冷却速度慢，必须充分冷却 ，模具设计时应该有冷却系统。，模具设计时应

7、该有冷却系统。 （7 7）收缩率大而且波动范围大，）收缩率大而且波动范围大， 方向性明显（取向），不宜采用方向性明显（取向），不宜采用 直浇口直浇口; ;易翘曲，结晶度及易翘曲，结晶度及 模具冷模具冷 却条件对收缩率影响大，应控制却条件对收缩率影响大，应控制 模温，保证冷却均匀稳定。模温，保证冷却均匀稳定。 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 （8 8）易产生应力集中，应严格控制）易产生应力集中，应严格控制 成型条件，塑件成型后应进行退火成型条件，塑件成型后应进行退火 处理，以消除内应处理，以消除内应 力力; ;塑件壁厚宜小塑件壁厚宜小 ，应避免

8、有尖角，脱模斜度宜取，应避免有尖角，脱模斜度宜取11 33。 （9 9）质软易脱模，当塑件有较浅的）质软易脱模，当塑件有较浅的 侧凹或侧凸时，可强行脱模。该塑侧凹或侧凸时，可强行脱模。该塑 件的螺纹成型应采件的螺纹成型应采 用强行脱模方式用强行脱模方式 。 u综合来看，该塑件结构简单，无特 殊的结构要求和精度要求。在注射成 型生产时，只要 工艺参数控制合适 ，该塑件是比较容易成型的。 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 四、初选塑件成型设备、记录参数 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 u通过计算可

9、知塑件体积单个约 37.53cm3，查相关手册知低密度聚 乙烯（LDPE）的密度为0.92g/cm3, 故塑件单件重量为37.53 cm30.92g/cm3=34.5276g34.5 3g。 u本设计中的塑件的生产批量为大批 量生产，为尽量提高生产率，决定采 用一模两件的模具结构。2个塑件的总 质量为69.06g。考虑浇注系统的质量 ，按经验公式计算得出总的塑料质量 为1.669.06g=110.49g。 上一页下一页目录 拟定成型工艺方案、初选成型设备拟定成型工艺方案、初选成型设备 1 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 一、初拟模具结构方案 u通过分析，初步确定油壶盖的 模具结构为双分型

10、面注射模，一 模两腔，点浇口，推件板推出。 u型芯和型腔均采用镶拼结构， 均开设冷却水道。 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 二、讨论、确定模具结构方案 u该塑件为油壶盖，外形表面质 量要求较高。在选择分型面时， 根据分型面的选择原则，考虑不 影响塑件的外观质量、便于清除 毛刺及飞边、有利于排除模具型 腔内的气体、分模后塑件留在动 模一侧及便于取出塑件等因素， 分塑面应选择在塑件外形轮廓的 最大处，如图12-3所示。 1.分型面选择 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 u如果按图12-3(a）所示的分型面分 型，则塑件分别由两个模板成型，由 于合模误差的存在，会使塑件产生一 定的同轴度误

11、差，且不易清除飞边； 而按照图12-3(b）所示的分型面分型 ，则塑件整体由一个模板成型，消除 了由于合模误差使塑件产生同轴度误 差的可能。因此，决定采用如图12- 3(b)所示的分型面。 u另外，为了提高自动化程度和生产 率，减少低密度聚乙烯的取向变形以 及保证塑件表面质量，决定采用点浇 口；而模具采用了双分型面结构，一 个分型面用于成型塑件，另一个分型 面用于取出浇注系统凝料。 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 u由于塑件的外形是圆形，各方 向尺寸一致，且塑件结构简单， 不需要侧向分型，所以型腔的排 列方式只有一种，即左右对称分 布在模板两侧，如图12-4所示 2.型腔数量的确定与排列

12、形式 u图12-4 型腔的排列方式 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 【主流道设计】 u由表12-3可知，XS -ZY -125型 注射成型机喷嘴的有关尺寸为:喷嘴 孔直径 d 0 =4 mm; 喷嘴前端球面 半径 R0 =12 mm。 根据模具主 流道与喷嘴的关系可知: 主流道进口 端球面半径 R=R0 +（12）=12+（12） mm，取 R =14 mm。 u主流道进口端孔直径 d=d0+0.5 mm，取 d =4.5 mm。 为了便于 将凝料从主流道中拔出，将主流道设 3.浇注系统设计 u计成圆锥形，其斜度取4;同时 为了使熔料顺利进入分流道，在 主流道出料端设计 r =5 mm的

13、圆 弧过渡。主流道衬套采用可拆卸 更 换的浇口套，浇口套的形状及 尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇 口套;为了能与注射成型机的 定 位部分相配合，采用外加定位圈 的方式，这样不仅减小了浇口套 的总体尺寸，还避免了浇 口套在 使用中的磨损。 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 【分流道设计 】 u该塑件的体积比较小，形状比较简 单，壁厚均匀，且塑料的流动性好， 可以采用单点进料的方式。为便于加 工，采用最为常用的截面形状为U形 的分流道。查分流道横截面及其尺寸 的有关资料，取U形分流道截面半径 R=3mm，h=3.75mm。分流道截 面形状及尺寸如图12-5所示。 3.浇注系统设计 u图12-5

14、分流道截面形状及尺寸 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 【点浇口设计 】 u由于该塑件外观质量要求较高，所 以浇口的位置和大小应以不影响塑件 的外观质量为前提，同时，也应尽量 使模具结构更简单。根据对该塑件结 构的分析，并结合已确定的分型面位 置，选择如图12-6所示的点浇口进 料方式。根据塑件外观质量的要求以 及型腔的安放方式，进料位置设置在 塑件顶部。点浇口的直径尺寸可以根 据不同塑料按塑件平均厚度查相关表 确定。 3.浇注系统设计 u图12-6 浇口的结构、位置及尺寸 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 【冷料穴设计 】 u低密度聚乙烯质软高弹的特点要求 采用带球头形拉料杆的冷料穴

15、，定模 板的分流道尽头钻小斜孔，一次分型 时斜孔内凝料使点浇口与塑件分离， 同时球头形拉料杆将主流道的凝料拔 出；而二次分型时凝料被定模板刮掉 落下来，实现浇注系统与塑件的自动 分离与脱出，自动化程度高，劳动强 度小。 3.浇注系统设计 【分流道设计 】 u由于制品尺寸较小，利用分型面和 推出机构间的配合间隙排气即可。 4. 排气和引气系统的设计 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 u模具的型腔采用整体式。整体式型 腔是直接加工在型腔板上的，有较高 的强度和刚度， 使用中不易发生变 形。由于该塑件尺寸较小，最大处也 只有 62 mm，且形状简单，型腔加 工容易实现，故可以采用整体式结构 。

16、模具的型芯采用整体镶嵌式。整 体镶嵌式型芯可节省贵重模具钢，便 于机加工和热处 理，修理更换方便 ，同时也有利于型芯冷却和排气。由 于该塑件内腔有螺纹，考虑到型芯加 工制造方便和降低模具成本，故采用 整体镶嵌式型芯。 1.成型零件的结构 u成型零件的成型尺寸计算 该塑件 的材料是一种收缩范围较大的塑料， 因此成型零件的尺寸均按平均值法计 算。 从书中附录（或其他设计资料 ）查得低密度聚乙烯的收缩率为 1.5%3.5%，故平均收缩率为 2.成型零件的成型尺寸计算 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 u据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取 Z= / 3 。 型腔的径向尺寸 （以尺寸 56 mm为例进行计算）为 2.成型零件的成型尺寸计算 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 初拟模具结构方案初拟模具结构方案 2 采用经验数据法，直接查阅设计手册 中的有关表格，得该型腔的推荐壁厚 为30mm。 （3）模具型腔壁厚的确定 该模具型腔直径为62mm，根 据确定