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1、机械工程学院 塑料成型工艺与模具设计 课程设计说明书设 计 题 目： 水杯模具设计 专 业： 材料成型及其控制工程 班 级： 13材料 姓 名： 迟海亮 咸金东 曾庆鹤 徐蒙蒙 陈实 胡艳俊 牟启荣指 导 教 师： 李冬梅 2016年 12 月 24 日摘 要本次课程设计课题是PP水杯注塑模设计，本文详细介绍了注射模具模架、成型零部件、浇注系统和脱模系统等模具主要的设计过程，并对模具强度要求做了说明。设计中对注射机的相关参数进行了验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力等。校核合格后进行了成型零件加工工艺过程的制定，既保证了塑件的质量，又兼顾了经济性。 最后在设计过程
2、中运用Auto CAD软件进行注塑模结构设计与计算，并绘制出了模具总装图以及部分零件图，从而得出完整的理论设计结果,为今后工程设计打下了基础。 目 录前 言1一 概述21.1 设计目的21.2 模具设计的主要内容和任务2二 塑件成型工艺性分析42.1塑件的分析42.2 PP性能分析52.3 PP的注射成型过程及工艺参数5三 拟定模具的结构形式73.1分型面位置的确定73.2 型腔数量和排列方式的确定83.3注射机型号的确定8四 浇注系统和成型零件的设计114.1 浇注系统的设计114.2 成型零件的结构设计及计算16五 模架和推出机构的设计195.1 模架的确定195.2 脱模推出机构的设计2
3、15.3 导向和定位结构的设计226 总结22前 言本说明书为PP水杯注塑模设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。水杯在日常生活中比较常用，给人们带来了很大的方便。本说明书的内容包括：对塑件PP水杯性能的分析、注塑机的选用、浇注系统和成型零件的设计、模板的选用和推出机构的设计、冷却系统的设计、导柱和定位系统的设计等整个注塑模具各个部分的设计。一 、概述,明确了此次设计目的、任务及内容;二 、塑件成型工艺性分析,通过对设计外观尺寸及PP性能的分析,明确了设计过程中应注意的问题;三 、拟定模具的结构形式,对模具的结构形式进行了设计,并选定校核了注射机;四 、浇注系统和成型零部
4、件的设计,通过相关计算设定了浇注系统和成型零件尺寸;五 、模架和推出机构的设计,详细阐述了模架和脱模机构的设计过程.编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 28 一 概述1.1 设计目的通过该课程设计拟定一个塑料制品的成型工艺和整体模具结构设计，以达到以下目的：(1) 综合运用、巩固和扩大塑料成型模具等基础知识和专业知识；(2) 熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计的原则、步骤和方法；(3) 学会查阅有关技术文献、手册和资料；(4) 通过设计实践，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力
5、。1.2 模具设计的主要内容和任务1.2.1 塑料模具设计任务设计题目为设计一个较简单的注塑模具，塑件结构不要求复杂，但模具基本结构完整。塑料模具设计内容包括：(1) 绘制塑料制件图件 (2) 绘制模具总装配图 (3) 绘制成型零件图 (4) 编写塑料模具设计说明书 1.2.2 收集、分析、消化原始资料分析塑料件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑料件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑料件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。1、塑料件的形状和尺寸：塑料件的形状和
6、尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。2、塑料件的尺寸精度和外观要求：塑料件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。3、生产批量：生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。4、其它方面：在对塑料件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑料件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。1.2.3 确定成型方法根据对塑料零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求以及塑料的性能的分析结果，确定所需的模塑成型方案，采用注塑成型、挤塑成型、压塑成型或是吹塑成
7、型。二 塑件成型工艺性分析2.1塑件的分析2.1.1外形尺寸该塑件的具体尺寸如图2-1所示，塑件的壁厚5mm，塑件的整体尺寸不是很大，适合采用注塑成型。图2-1：塑件图2.1.2 精度等级每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。2.2 PP性能分析（1）使用性能密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化. 适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。（2）成型性能1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解；2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易
8、发生缩孔.凹痕,变形；3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形；4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。 2.3 PP的注射成型过程及工艺参数（1）、注射成型过程 成型前的准备。PP有多种品牌和品种，成型前应选择熔体流动速率（MFR）合适的材料，一般注射成型中选用MFR=110的材料。另外PP吸水性很小，成型前不需要干燥。注射过程。塑件在注塑机料筒内经过加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔内成型。其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个
9、阶段。 塑件的后处理。为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。（2）、注射工艺参数（见表2-2）表2-2 PP的注射工艺参数料筒温度喂料区3050（50）区1 160250（200）区2 200300（220）区3 220300（240）区4 220300（240）区5 220300（240）备注：括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35和65，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1熔料温度220280料筒恒温220模具温度2070注射压力具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80140 （8001400bar）； 一些薄壁包装容器除外可达到180MPa (1800
10、bar)保压压力避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压（约为循环时间的30）；约为注射压力的3060背压 520MPa（50200bar）注射速度对薄壁包装容器需要高的注射速度（带蓄能器）；中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品螺杆转速高螺杆转速（线速度为1.3m/s）可取，满足冷却时间结束前完成塑化即可计量行程0.54D（最小值最大值）；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量28mm，取决于计量行程和螺杆转速预烘干不需要；如果贮藏条件不好，在80的温度下烘干1h就可以回收率可达到100回收收缩率1.22.5；收缩程度高；24h后不会再收缩（成型后收缩）机器停工时段
11、无需用其它材料进行专门的清洗工作；PP耐温升料筒设备标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊（L：D25：1），直通喷嘴，止逆阀三 拟定模具的结构形式3.1分型面位置的确定为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具中取出，将模具适当的分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在截面积最大且有利于开模取件的中心平面，塑件从模具中取出时，一般只采用一个与注塑机开模运动方向相垂直的分型面，特殊情况下采用较多的分型面，因此这次我们采用的是单分型面。该塑件为圆柱型水杯，外形表面质量要求较高，在选择分型面时根据分
12、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，为了提高生产效率和塑件外形美观，采用瓶底注胶。分模过程为：两模板分模后 塑件被推件板顶出。分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处。分型面3.2 型腔数量和排列方式的确定1.型腔数量的确定该塑件的精度要求一般在2 -3 级之间，切为了大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本的费用，初步定为一模一腔结构形式。2.型腔排列形式的确定多模腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。3.模具结构形式的确定本模具设计为一模四腔，根据
13、塑件结构形式，推出结构采用推件板推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用主浇口，且开设在瓶底。3.3注射机型号的确定 1.注射量的计算通过三维软件建模设计分析计算得塑件体积：V=53.0143 塑件质量： m=55.1g2.浇注系统凝料体积初步计算浇注系统的凝料在设计之前不能准确计算的数值，但可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估算。由于本次采用的流道较简单并且较短，因此浇注系统凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔溶料的总体积为：3.选择注塑机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积V总=206.755 cm3，依公式（V公= V总/0.8）则有：V总/0.8=258.44cm3。根据以上计算，初步选定公称注射量为250cm3，注射机型号为XZY-300卧式注射机，其主要技术参数见3- 1表：表3-1 注射机主要技术参数理论注射量/ cm3320
