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1、成型技术与模具课程设计说明书肥皂盒注射成型模具的设计学生姓名学生班级06机本（4）班指导教师2009年12月17日II目 录1 绪论11.1 塑料注射模具简介11.2 我国塑料注射模具现状12 塑件成型的工艺性分析22.1 塑件的分析22.2 PP的性能分析22.3 PP的注射成型过程及工艺参数32.3.1注射成型过程32.3.2注塑工艺参数33 拟定模具的结构形式43.1 分型面位置的确定43.2 型腔数量和排列方式的确定43.3 注射机型号的确定43.3.1 注射量的计算43.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算43.3.3 选择注塑机43.3.4 注塑机的相关参数的校核54 浇注系统的设计
2、64.1 主流道的设计64.1.1 主流道尺寸64.1.2 主流道的凝料体积64.1.3 主流道当量半径64.1.4 主流道浇口套的形式64.2 浇口的设计64.3 校核主流道的剪切速率74.3.1 计算主流道的体积流量74.3.2 计算主流道的剪切速率74.4 冷料穴的设计及计算75 成型零件的结构设计及计算85.1 成型零件的结构设计85.2 成型零件钢材的选用85.3 成型零件工作尺寸的计算85.3.1 凹模宽度尺寸的计算85.3.2 凹模长度尺寸的计算85.3.3 凹模高度尺寸的计算95.3.4 凸模宽度尺寸的计算95.3.5 凸模长度的计算95.3.6凸模高度尺寸的计算95.4 成型
3、零件尺寸及动模垫板厚度的计算105.4.1 凹模侧壁厚度的计算105.4.2 凹模底板厚度的计算105.4.3 动模垫板厚度的计算106 模架的确定与导向结构设计116.1 各模板尺寸的确定116.2 模架各尺寸的校核116.3 导向与定位结构的设计117 脱模推出机构的设计127.1 脱模机构设计原则127.2 推出方式的确定127.3 脱模力的计算127.4 推杆的直径计算及强度校核137.4.1 推杆的直径计算137.4.2 强度校核137.5 推出机构的复位138.1 冷却系统的设计原则148.2 冷却系统的简单计算14结论16参考文献171 绪论1.1 塑料注射模具简介塑料制品已在工
4、业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。注塑成型是生产塑料制件最常用的制造方法之一，采用这种方法既可以生产小巧的电子器件和医疗用品，也可以生产大型的汽车配件和建筑构件，生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。随着塑料材料技术和注塑成型加工技术的不断进步，塑料注塑加工行业得以持续发展。塑料加工是将原材料变为制品的关键环节，只有迅速的发展塑料加工业，才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的制品，在国民经济的各领域发挥作用。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往
5、是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”，模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具
6、技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。1.2 我国塑料注射模具现状我国塑料注射模具的发展迅速。塑料注射模具的设计、制造技术、CAD 技术、CAPP 技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool 软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。2 塑件成型
7、的工艺性分析2.1 塑件的分析（1）外形尺寸 该模具壁厚1.5mm，塑件的尺寸不大，塑料的熔体流程不太长，适合于注射成型。（2） 精度分析 每个尺寸的公差不一样。有的属于一般的精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。（3） 脱模斜度 PP属于无定型塑料，成型收缩率较大，参考教材表2-10选择该塑件上型芯和凹模斜度为。2.2 PP的性能分析（1）使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好，易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般的机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。（2）成型性能1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应
8、按品种来确定成型方法及成型条件。2）吸湿性极弱。含水量小于0.3%（质量），所以无需进行干燥。3）流动性中等。溢边料0.03mm左右。4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。（3）PP的主要性能指标 见下表2-1表2-1 PP的性能指标密度/gcm-30.8510.935屈服强度/Mpa40比体积/ cm3g-11.0691.175拉伸强度/Mpa9.39-36.7吸水性/%0.02%拉伸弹性模量/Mpa694-1980熔点/164170抗弯强度/Mpa30计算收缩率(%)1.02.5抗压强度/Mpa45比热容/kg1900弯曲弹性模量
9、/Mpa694-19802.3 PP的注射成型过程及工艺参数2.3.1注射成型过程1） 成型前的准备。对PP的色泽、粒度和均匀度等进行检测，由于PP吸水性极小，成型前无需进行干燥。2） 注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3） 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6070，处理时间为1620s。2.3.2注塑工艺参数1） 注塑机：螺杆式，螺杆转速为30r/min。2） 料筒温度（）：后段150170； 中段165180； 前段180200。3） 喷嘴温度（）：170180。4）
10、模具温度（）：5080。5） 注射压力（MPa）：60100。6） 成型时间（S）：24.6（注射时间取1.6，冷却时间15，辅助时间8）。3 拟定模具的结构形式3.1 分型面位置的确定通过对塑件的结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上。3.2 型腔数量和排列方式的确定型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在23级之间，且为小批量生产，可采取一模一腔的结构形式。3.3 注射机型号的确定3.3.1 注射量的计算通过三维软件建模设计分析计算得注塑体积：V塑=49.2cm3塑件质量：m塑=V塑 =49.20.9=44.28g，公式中密度参考教材表4-44可取。3.3.2
11、 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不是能准确的数值，但是可以根据经验按塑件体积的0.21倍来估算。由于采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=V塑（1+0.2）=59.04cm33.3.3 选择注塑机根据第二步计算出来的一次注入模具型腔的塑料总质量V总 =59.04 cm3，并结合教材公式V公=V总/0.8得V公=73.8 cm3.。根据以上的计算，初步选定公称注射量为104 cm3 ，注射机型号为SZ-104/100卧式注射机，其主要技术参数见下表3-1表3-1 注射机主要技术参数理论注射容量/ cm
12、3104移模行程/mm300螺杆柱塞直径/mm30最大模具厚度/mm300V注射压力/Mpa150最小模具厚度/mm200注射速率/gs-154锁模形式双曲肘塑化能力/gs-142模具定位孔直径/mm100螺杆转速/rmin-110喷嘴球半径/mm12锁模力/kN900喷嘴口孔径/mm4拉杆内间距/mm260X3603.3.4 注塑机的相关参数的校核1）注射压力校核。查课本表4-1可知，PP所需要的注射压力为70100Mpa，这里取P0=80Mpa，该注塑机的公称注射压力P公=150Mpa，注射压力安全系数k1=1.11.3，这里取1.2，则：k1 P0 =1.280=96P公，所以，注塑机注
13、射压力合格。2）锁模力校核塑件在分型面上的投影面积A塑，则 A塑=70142=9940mm2（忽略倒角投影面积）浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照单型腔模的统计分析来确定。A浇是塑件在分型面上的投影面积A浇的0.10.3倍。这里取A浇=0.2 A塑 。塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总，则A总= A塑+ A浇=1.2 A塑=11928 mm2模具型腔内的膨胀力F胀 P模为型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PP属于中等
14、粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取30Mpa F胀=A总P模=3011928=357840N=357.84kN查表1-2可得该注塑机的公称锁模力F锁=900kN，锁模力的安全系数为k2 =1.11.2这里取1.2，则k2F胀=1.2 F胀=1.2357.84=429.408F锁，所以该注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。4 浇注系统的设计4.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝体的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。4.1.1 主流道尺寸1） 主流道的长度：小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取27mm进行设计。2） 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=（4+1）mm=5mm3） 主流道大端直径：d=d+2L主tan(/2)6.9mm，式中=44） 主流道球面
