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1、啤酒周转箱注射模设计 作者姓名：专业名称：材料成型及控制工程指导教师： 目录目录I1 塑料分析12 注射机的选择32.1注塑机的预选32.2 注塑机的校核52.2.1 型腔压力的估算52.2.2 锁模力的校核52.3 安装部分的尺寸校核52.4 开模行程的校核62.5 顶出行程的校核63 模具结构设计73.1 方案分析73.2 结构设计73.2.1 分型面的确定73.2.2 脱模斜度的确定83.2.3 凹模的结构设计93.2.4 凸模的结构设计93.2.5脱模机构的设计104 分析与计算114.1 浇注系统的设计114.1.1 主流道的设计114.1.2 分流道设计114.1.3 喷嘴的选择1
2、2-4.2 排气系统的设计134.3成型零部件工作尺寸计算134.3.1 型腔尺寸的计算144.3.2 型芯尺寸的计算154.4 成型型腔壁厚的计算164.4.1 型腔侧壁厚度计算164.4.2 型腔底板厚度计算174.5 脱模机构的设计计算184.5.1 初始脱模力的计算184.5.2 推出零件尺寸的确定195冷却系统的设计215.1 冷却水布置原则215.2 冷却水计算和优化22结论23-1 塑料分析图1-1 塑件三视图如图1-1所示为啤酒周转箱的零件尺寸图，该塑件采用材料为聚丙烯（PP），为中小型薄壁塑件，该塑件按照设计要求应设计为一模单腔。由零件图可得知该塑件结构较复杂，对侧面凹陷处，
3、底部四个角部分所需的空心抽芯距离长，且厚度较小，对塑件成形和顶件脱模形成困难，另外分隔栏部分的成型和其中部的孔的由于厚度很很小，尺寸为2mm的薄壁，所以在成型过程中必须注意考虑冷却的设计，否则可能会因为模具温度过高造成塑件变形、黏模的缺陷问题。该塑件采用材料聚丙烯（PP）在注塑过程中一般不用特别考虑干燥的问题。射速熔体温度选定为220。由于聚丙烯为结晶能力高得结晶形高聚合物，模具温度采用80，可以帮助结晶并减少制品填充不足的缺陷。所采用的为热流道模具设计，则流道的直径为47.5mm，注重减小流道的长度，并浇口的长度小于0.75mm。由于注射模中对塑件形状尺寸构成影响的因素很多，所以塑件无需较高
4、尺寸精度。根据标准SJ137278，改塑件尺寸精度选择7级公差。 根据上面的工艺分析，本注塑模具设计由于采用了热流道流道浇注系统可以不用采用三板式模具，采用单分型面的两板式注射模具即可。图1-2 塑件三围视图2 注射机的选择2.1注塑机的预选注射机主体为注射、合模、液压与电器控制三个布部分组成。注射部分主要将固态颗粒的塑料加热为塑料熔体，通过并向熔体施加一定的压力将塑料熔体以一定的速度注入闭合的模具型腔中。在注射成型中，注射模具由合模部分实现开模、合模锁紧、注塑完成后推出成型塑件。液压与电器控制部分保证了在整个注射过程中的工艺参数保持所设计的工艺范围之中。注塑机按注射成型能力分可分为柱塞式、往
5、复式、螺杆塑化柱塞式三种，按外形结果分为立式、卧式、角式、多模注射机四种。在设计模具时，要生产出合格的塑料制件，注射机的选择是极为重要的。注射机的选择主要包含的内容有2个方面：一、选择注射机的型号，以材料、制件、注射模具、注射工艺等设计需求的注射机的规格参数点，选择在额定参数大小之内能够达到所要求的规格参数点，并其额定参数范围最为合理的注塑机；二、调整注射机的技术参数至要求设计要求的数值。在确定注射机的型号时，必须使得在一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的2080之间。该塑件的容量大约为1816，所以选用的注射机的注射容量应在22709080之间。另外，根据HD
6、PE对注射压力的要求（70105）MPa，预选用SZY-2000注射机，其参数如下：螺杆直径(mm)120注射容量（或g）2500注射压力(N/) 7550锁模力(KN)6000最大注射面积()2600模具厚度(mm)最大800最小500模板行程/mm1550喷嘴球半径(mm)18孔直径(mm)10定位孔直径(mm)198推出中心孔径(mm) 200两侧孔径(mm)40孔距(mm)5602.2 注塑机的校核2.2.1 型腔压力的估算据示p=K取压力损耗系数K为0.4，并设注射机使用的注射压力=60MPa，则型腔压力pK0.460MPa=24MPa。2.2.2 锁模力的校核熔融的塑料熔体被注塑装
7、置压入型腔，在型腔被充满之时，注塑装置向塑料熔体施加的注塑压力会在型腔中形成高压，并在注射机轴向产生一个很大的胀模力。在注射过程中产生的胀模力为制件与浇注系统在模具开合方向所能看见的最大面积乘以型腔内塑料熔体的型腔压力，若注塑机的锁模装置在胀模力的作用下出现锁模不紧则会在注射成型过程中产生溢边跑料现象，产生的胀模力不得超过注射机额定的锁模力。已知预选用注塑机SZY-2000的额定最大锁模力为6000KN,制件与浇注系统在分型面沿着模具开合方向所能看见的最大面积S，型腔内塑料熔体的型腔压力p=24MPa，即得注塑过程中的胀模力:FSp=350270242268000N=2268KN6000KN故
8、SZY-2000注塑机的额定锁模力的满足要求。2.3 安装部分的尺寸校核只有当注射模具的尺寸在注射机额定范围之内时，注射模具才和正确的安装于注射机上并正常的工作运行得到合格的塑件。模具的设计形状尺寸也会因选择不同的注射机而不同，所以设计模具时需要校核模具与注射机的最大最小厚度、长度、宽度、喷嘴尺寸、定位圈尺寸等。注射机的额定模具最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板的最大与最小距离。为了在闭合后注塑机锁模装置能够提供注塑过程中足够锁模力，选定的注射机的额定模具最大与最小厚度范围应符合所设计的模具厚度。预选用注射机SZY-2000的额定模具最大厚度和最小厚度为800mm和50
9、0mm,所设计模具厚度为780mm，故预选用注塑机的额定模具最大厚度和最小厚度满足安装要求。为在装配中能保证模具主流道的轴心线与注射机喷嘴的轴心线重合，模具定模板上凸出的定位环与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合H11/h11。定位环的定位高度一般小体积模具为810mm，大体积模具为1015mm。现定位环的定位高度选择的是10mm，满足要求。注射机喷嘴头部的球面半径与模具主流道始端的球面半径吻合，比小1mm，可避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。2.4 开模行程的校核塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将塑件推出，要将塑件顺利快捷的推出，锁模装置的开模距离应该足够大。故模具设计时必
10、须进行注射机开模行程的校核。设计预选用的SZY-2000注射机所使用的锁模机构为液压机械合模机构，其开模后注塑机动定模板之间移动的距离不受模具厚度的影响，当模具厚度变化时可由其调模装置调整。该注射机的开模距离由肘杆机构的最大行程所决定的，故只需计算选用注射机肘杆机构的最大行程所能否满足模具所需的开模距离，即S式中注射机最大开模行程，mm; S 模具所需开模距离，mm. 在此，S6428610360mm755mm故预选用注塑机的开模行程满足设计要求。2.5 顶出行程的校核根据该塑件的结构特性，及较大的拔模斜度可根据经验进行选择其顶出行程，只要能满足顶出要求则可，在此设计其顶出形成为75mm，小于
11、注塑机上提供的最大顶出行程125mm，故顶出行程符合要求。 3 模具结构设计3.1 方案分析初步拟定模具的结构方案有如下两种：1采用机械四面抽芯机构，推板推件。该设计采用了瓣合模的理念，推板在推件过程的同时也在进行滑块上成型部分的抽芯运动，但推出距离要远大于成型滑块所需的抽芯距离，不影响成型面的质量，而且该结构可行性好，便于加工和模具维修，制造成本也较低，与该制品的质量要求相符。具体设计看图纸。2采用油缸进行抽芯，推板推件。该设计结构简单，但考虑到该制件的特殊性，其抽芯距离较短，采用油缸抽芯则成本太高，而且采用该结构对注塑机的要求也要提高，除了有液压装置外，还需要有检测油缸运动到位信号的反馈装
12、置，故降低了该模具的生产通用性。经过上述分析比较，为了降低其模具设计和制造成本，提高其所用设备的通用性，在此选用方案1。3.2 结构设计3.2.1 分型面的确定该注塑模具选用但分型面注射模具结构。其开模后由拉料杆及冷却中塑件尺寸收缩导致抱紧型芯，塑件会留在动模上，开模后由动模上的推出机构推出。模具结构设计应首先选择合理的分型面以使塑件能够正确的成形。选择分型面总的原则是保证塑件的品质同时，使脱模过程能顺利有效率的进行，模具设计的结构需简便。分型面的方向尽量采用与注塑机开模垂直方向，形状有平面、斜面、曲面，此模具的分型面设在靠近底面的台阶处，即满足分型面取在最大轮廓处，又满足以下要求：1、分型面
13、选择应利于制品的脱模和简化模具结构，在开模后制品能留在动模板上。2、分型面应尽可能选择在不影响外观的部位和带圆弧的转角处，并使其产生的溢料边易于消除或修整。3、分型面的选择应保证塑件尺寸精度。4、分型面选择应考虑排气系统的设计。5、分型面选择应减小模具加工制造的难度。6、分型面选择应符合注射机的技术规格。 3.2.2 脱模斜度的确定塑料制品固化冷却后，由于冷却塑件尺寸收缩，开模后塑件可能夹压在凸模或型芯上，或者因为冷却中塑料对表面的粘附作用，塑件会粘贴在凹模型腔内。在设计时应考虑于塑件表面沿脱模方向设计一定合理的脱模斜度，以便于塑料制品固化冷却后能顺利将塑件脱模，并避免因脱模过程中产生刮擦而损
14、伤制件表面。注塑材料的性质、收缩率、摩擦因素与塑件壁厚、形状，会对塑件的脱模过程产生影响，所以在模具设计中为了保证塑件的质量需确定合理的脱模斜度。因为该注塑模设计开幕后塑件留在凸模上，所以选择较小的脱模斜度。且在脱模时热塑性塑料因为有较大的弹性，其对脱模斜度的要求不高，在脱模角度不大的情况下也可以成功脱模。为了避免损伤塑件，一般应考虑减小脱模阻力，所以在一般情况下，模具设计选用的脱模斜度为2作为标准斜度。脱模斜度的取得规律：凹模以大端为准，斜度由小端取得。凸模以小端为准，斜度由大端取得。在此根据塑料模设计手册表21查得，塑件所采用的聚丙烯（PP）的塑件脱模斜度为301。由于该塑件高度较大，尺寸较大，应选用较小斜度，而当塑件壁厚较大时，凝固制件体积收缩值更高，应选择设计使用较大的脱模斜度，结合上述两种情况分析，在此选用45的脱模斜度。3.2.3 凹模的结构设计由于该模具的特殊性，我们不能严格地区分出凹模，在此我们把定模上的成型部分和动模上的四面抽芯机构合称为凹模。定模部分采用整体式，降低模具的结构复杂性，直接采用电火花加工出型腔，上面用线切割加工出镶块孔。而四面抽芯机构中的四个滑块则直接铣削加工即可，加工难度小，加工成本低。3.2.4 凸模的结构设计凸模是成型塑件内形的成型零件，在此主要是成型塑件上中空部
