設計題目:冷水壺蓋註射模設計
設計師:李莉
專業:模具設計和制造
班級:2005級模具(三班)
設計時間:2007.12
教研室:模具教研室
指導老師:劉全信
鄂州大學機械系
“塑料成型技術與模具設計”課程設計任務書
項目設計名稱:冷水壺蓋註塑模具設計
塑料制圖:(模具課程設計指導-塑料制圖匯編:P68頁圖例3-18)
塑料件名稱PE-HD冷水鍋蓋厚度1工件精度5
設計內容:
1.編制成型工藝規範(即填寫“塑料件成型工藝卡”)
2.繪制塑料件註塑模具裝配圖(A3圖1)
3.畫壹套模具的凸模和凹模的零件圖(多張A3圖紙)。
4、編寫和完善模具設計說明書(按A4打印紙裝訂)
目錄
壹、塑料成型工藝卡的編制
二、塑料成型工藝分析與設計
1.塑料零件的原材料特性
2.塑料零件原材料的可成型性
3.塑料零件的結構、尺寸精度和表面質量分析
4.塑料成型方法的確定
三、塑料成型模具設計
5.空腔的數量和布置
6.選擇註塑機的型號及其參數
7.確定分型面
8.澆註系統的選擇和設計
9.模制零件的設計和計算10。
10.側向抽芯機構.........................................10
11.排氣系統設計.......................................11.
12.模架的確定和標準件的選擇(示意圖)............................11
13.溫度調節系統的設計..........................................................12
14.頂出機構(脫模).................................................................12
15.導向機構............................................................13
16.模具設計經驗.......................................................13
17.參考...................................................13
18.模具裝配圖和零件圖...........................................13
塑料成型工藝卡
塑料零件稱為高密度聚乙烯塑料零件草圖。
材料品牌編號PE-HD
單件重量為25.9克
造型設備型號XS-ZY-1000
每個模塊的模塊數量4
成型工藝參數
物料幹燥設備名稱烘箱
溫度/℃
時間/小時1~2
成型過程後期的料筒溫度/℃ 140~160
中段/℃ 180~200
前段/℃ 180~190
噴嘴/℃ 150~180
模具溫度30 ~ 60/℃
時間註入/秒0~5
保持壓力/s 15~60
冷卻/s 15~60
壓力註入/MPa 70~105
保持壓力/兆帕
後處理溫度/℃ _ _ _ _
時間/分鐘_ _ _
編制日期、審核日期
李李2007.12.4
設計計算和說明
1.塑料成型工藝的分析與設計
1的特點。高密度聚乙烯
(1)化學和物理屬性
PE-HD的高結晶度導致其高密度、拉伸強度、高溫變形溫度、粘度和化學穩定性。PE-HD比PE-LD具有更強的抗滲透性。PE-HD的沖擊強度低。PH-HD的特性主要由密度和分子量分布控制。適合註塑成型的PE-HD分子量分布很窄。密度為0.91- 0.925g/cm3，材料的流動特性非常好，MFR在0.1-28之間。分子量越高，PH-LD的流動特性越差，但沖擊強度越好。PE-LD為半結晶材料，成型後收縮率較高，為1.5%-4%。PE-HD容易發生環境應力開裂。通過使用具有非常低的流動特性的材料來降低內應力，可以減輕開裂現象。PE-HD在溫度高於60℃時易溶於烴類溶劑，但其抗溶解性優於PE-LD。
(2)典型應用範圍
冰箱容器、儲藏容器、家用廚具、密封蓋等。
(3)PE-HD註塑模具的工藝條件
幹燥:如果儲存得當，沒有必要幹燥。
熔化溫度:220-260℃。對於分子較大的材料，建議熔化溫度範圍在200-250℃之間。模具溫度:50-95℃。壁厚小於6mm的塑件應采用較高的模具溫度，壁厚大於6mm的塑件應采用較低的模具溫度。塑料零件的冷卻溫度應均勻，以減少收縮差異。為了獲得最佳的加工循環時間，冷卻通道的直徑應不小於8mm，且距模具表面的距離應在1.3d以內(“D”為冷卻通道的直徑)。
註射壓力:70-105 MPa；註射速度:采用高速註射。流道和澆口:流道直徑在7.5mm之間，流道長度盡量短。可以使用各種類型的澆口，澆口長度不要超過0.75 mm，聚乙烯成型時，流動方向和垂直方向的收縮量差別很大，註射方向的收縮量大於垂直方向的收縮量，容易變形，增加澆口周圍的脆性。成型收縮量大，容易產生縮孔；冷卻速度慢，壹定要充分冷卻，冷卻速度要均勻；柔軟易脫模，有淺側凹時可強行脫模。特別適合使用熱流道模具。
2.塑料零件原材料的可成型性
？結晶材料，低吸濕性
？流動性優異，溢流值約為0.02mm，流動性對壓力變化敏感。
？可能發生熔融開裂，與有機溶劑接觸可能發生開裂。
？加熱時間長會導致分解和灼傷。
？冷卻速度慢，必須充分冷卻。設置冷孔是合適的，模具要有冷卻系統。
？收縮率寬，收縮值大，方向性明顯，容易變形翹曲。模具的結晶度和冷卻條件對收縮率有很大影響。應該控制模具溫度以保持冷卻均勻和穩定。
？應采用高壓註射，料溫要均勻，充填速度要快，壓力要充分保持。
？不宜采用直澆口，這樣容易增加內應力，或造成收縮不均勻和明顯的方向性變形。要註意選擇進料口的位置，防止收縮變形。
？柔軟易脫模，塑件有淺側槽時可強行脫模。
3.塑料零件的結構、尺寸精度和表面質量分析。
？結構分析:根據零件圖，該零件有壹個圓邊，有六個4mm×22MM的矩形孔。設計模具時，必須設置側分型抽芯機構，並在零件口部設置小工作臺。
？尺寸精度:該塑件精度為7級，精度要求低。
？表面質量分析:
該零件的表面要求沒有缺陷和毛刺。因為冷水鍋蓋經常與人的手接觸，所以要求表面光滑，最好能自然形成圓角。
4.塑料零件成型方法的確定
綜上所述，該塑件結構簡單，壁厚均勻，成型工藝性好，可以通過註塑成型生產。
二、塑料成型模具設計
5.空腔的數量和排列
塑件精度要求不高，是壹種形狀簡單、批量生產的小型塑件。初步確定為壹模四腔的模具。型腔的排列采用勻稱的H型排列，其排列如下圖所示:為保證塑件的表面質量要求，選用點澆口成型，澆口位置布置在塑件的頂部。
模具采用雙分型面註射模(三板)。
6.選擇註塑機的型號及其參數。
(1)註射量的計算:通過Pro/E建模分析，塑件體積為27265㎜，塑件質量:此時的流道冷凝液體積未知，可估算為塑件質量的0.6倍，因此註射量為:
(2)鎖模力的計算:此時還不知道流道冷凝物(包括澆口)在分型面上的投影面積。根據經驗公式:(每個塑料零件在分型面上的投影面積)，由下式估算:
？
？公式
？檢查塑件所需註射壓力為70-105Mpa，型腔平均壓力為註射壓力的30%-65%。因為塑件是薄壁塑件，澆口是點澆口，壓力損失比較大，所以取大壹點的，然後
(3)註塑機的選擇:根據以上計算的註射量和鎖模力，可選擇國產XS-ZY-1000螺桿註塑機，其相關參數如下:
標稱註射量/
1000模板最大厚度/mm 700
螺釘直徑/毫米55模板的最小厚度/毫米300
夾緊力/N
模板尺寸690×790
註射壓力/MPa 121拉桿間距/mm 650×550
註射沖程/mm 280液壓機械，帶夾緊模式
螺桿轉速/(轉/毫米)0~47電機功率/千瓦22
模板的最大行程/mm 700定位環尺寸/mm 150
噴嘴球半徑/毫米18噴嘴孔直徑/毫米7.5
註射螺桿的最大成型面積/
1800
定位環尺寸/mm 150噴射時間/s 4
(4)檢查放炮機的相關參數
？檢查空腔的數量
根據註射機的額定註射量，檢查模具的型腔數量；
腔數合格。
式中，Vj註射系統凝固和閃蒸所需的體積。
Vz是每個塑料零件的體積。
Vg是註射機的額定註射量。
？註射壓力的檢查
註射壓力檢查合格。
其中k為註射壓力，安全系數壹般為1.25-1.4。
？夾緊力的驗證
夾緊力合格。
k為夾緊力的安全系數，壹般取1.1—1.2。
其他尺寸只有在模板選定，結構尺寸確定後才能校核。
7.確定分型面
這個塑料件要求外表面光滑，下端外緣無澆口痕跡。根據分型面的選擇原則，塑件的分型面應選擇如下圖A-A所示，使凹型腔整體加工成型，塑件外表面光滑，易於脫模。
8.澆註系統的選擇和設計
(1)主流道設計
？主通道尺寸
主槽小端直徑:；
主流道的球面半徑為:
主槽錐角:取；主通道長度:l = 70mm；
主通道大端直徑:
？主流道襯套的形式
由於主流道入口與註射機噴嘴反復接觸，容易損壞，對材料要求比較高。所以主流道設計為澆口套，T10A，熱處理50HRC-55HRC，如上圖所示:
配套定位環的結構如下圖所示:
(2)分流的設計。
？分流道的布置:為了保證分流道能滿足良好的傳壓要求，保持理想的充填狀態，並能使冷凝熔體盡快分布到各個型腔，因此采用了下圖所示的平衡分流道結構:
？分流器的形狀和橫截面尺寸:
由於聚乙烯的流動性好，所以選用了加工性好的半圓形流道，查表顯示d=10㎜。
？分流器的表面粗糙度:
轉輪表面粗糙度Ra不要求很低，壹般為0.8-1.6，這裏為1.6，如上圖所示。
(3)閘門的設計
因為塑料件的外觀和表面質量要求比較高，不能有明顯的燒傷痕跡，所以用右圖所示的點澆口查找表得到尺寸:
(4)檢查噴射沖程
檢查XS-ZY-1000的註射行程為280，澆註系統長度:
成立。
9.模具成型零件的設計與計算
通過分析塑料零件的結構，可以知道塑料零件在徑向上的公差等級為MT7 (GB4458.5-84)，精度對於這種塑料來說屬於中等。通過對塑件結構的分析可以看出，采用整體結構無法加工動模部分，因此采用組合型芯結構。
？圓柱形芯
肩部固定，其下底面由模芯壓緊。
尺寸計算。檢查其尺寸公差:
因為尺寸精度適中，制造偏差取為尺寸公差1/3，磨損偏差取為尺寸公差。
1/6，即:。
塑性收縮範圍:1.5-2.0%，則平均收縮率為:
。
因此，型腔型芯的尺寸為:(設計尺寸見零件圖)。
？動態模芯腔
組裝動模芯，用螺釘將其固定在動模板上，並檢查其尺寸公差:
空腔尺寸:
(設計尺寸見零件圖)
？定模芯腔
模芯組裝完畢，用螺釘固定在動模板上，檢查其尺寸公差:型腔尺寸:
(設計尺寸見零件圖)
？滑塊型芯
滑塊型芯設計為整體結構，共有四個* * *，對應的側孔尺寸如下:
10.9、側向抽芯機構
？側向抽芯機構的選擇
塑件側壁有六個方孔，與脫模方向垂直，防止成型後的塑件從模具中脫出。因此，成型時必須設置側向分型抽芯機構。經過分析，該模具采用斜柱抽芯機構。
確定抽芯距離:若該塑件側孔深度為1mm，則S = H+(2-3) = 4 mm。
確定斜導柱的傾斜角度:由於模具的抽芯距離比較短，所以傾斜角度可以小壹些，為12。
？確定傾斜導柱的尺寸:
，查表得到d=18mm。
經計算，標準斜導柱長度為100㎜。
11.模架的確定和標準件的選擇。
根據前腔的大布局和相互位置尺寸，結合模架標準框架的塑件尺寸，P4結構的標準模架，500×560模架尺寸即可滿足要求。
檢查與型腔零件相關的參數
？驗證I型邊緣之間的距離
檢查合格
對於腔體材料的許用應用，Cr12MoV的許用應力為245MPa。
p是空腔的平均壓力。
？檢查型腔底板的厚度
，檢查合格。
？模具的閉合高度。支票
計算模具的閉合高度，如下所示:
查xs-zy-1000，即模具符合要求。
的安裝要求。
？檢查模具的形狀；
該模具的外形尺寸為:XS-ZY-1000註塑機模板的最大安裝尺寸為，可以滿足模具的安裝要求。
？開模行程的檢查；
模具行程為XS-ZY-1000，最大開模行程為700 mm >: 183mm，能滿足註塑機開模要求。
12.排氣系統設計
這個塑料件是壹個很小的反向件，可以通過推桿、動芯、模板之間的間隙排出，間隙為。
13.11，溫控系統設計
查表可知，聚乙烯成型所需的模具溫度為30-60℃，該模具的溫度為40℃。
？冷卻水的體積流量
？冷卻水管直徑
為了使水保持湍流狀態，需要查表。
？冷卻水在管道中的流速
按公式
高於最小流量1.10m/s，達到紊流狀態，故合理選擇管徑。
？冷卻管孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數
查表f=7.22(當水溫為30℃時)，所以
？冷卻管總傳熱面積:
？模具上要開的冷卻水孔數量:
14.頂出機構(脫模)
？推出機構形式的確定:
此塑料零件由頂針推出，推桿設計在塑料零件的臺階處。每個塑料件由8根推桿推出，在臺階處呈圓形均勻分布，共有32根推桿。其結構如裝配圖所示。
？脫模力的計算:
脫模力系數塑料的線膨脹系數
塑料在脫模溫度、軟化溫度下的彈性拉伸模量。
塑料件脫模時的溫度和塑料件的厚度
脫模方向的型芯高度
？脫模力的驗證
檢查XS-ZY-1000的頂出力是否能滿足註射機的要求。
15.導向機構
導柱采用模架本身的規格，但其長度與開模行程有關，必須單獨設計選用。經計算，長導柱長度取為，導柱長度取為。
相關配合如裝配圖所示，配合模架的規格選擇相應的導套。
16.參考
1.吳賢明等？塑料模具設計指導？北京:國防工業出版社，2006？五
2.於東榮，程呢？塑料成型技術與模具設計？北京科學出版社2005。
3.中國機械工程學會，中國模具設計大典編委會？中國模具設計盛典。南昌:江西科學技術出版社，1998。
17.模具設計經驗
通過這次模具設計，我的專業知識更加系統完整。在設計中，我掌握了相關的技術標準和規範，學會了如何學習和利用前人積累的寶貴設計經驗和資料。也鍛煉了我綜合考慮結構、技術、經濟、標準化的能力，鞏固了我過去所學的專業課程知識。掌握了註塑模具設計的基本流程，也鍛煉了自己在工程技術方面的動手能力和嚴謹性。總之，通過這次模具設計，我的專業水平得到了進壹步的提高。
18.模具裝配圖和零件圖:(附工程圖)結果
這個塑料件的成型工藝好。
點澆口澆註采用三板結構，壹模四腔。
選擇XS-ZY-1000螺桿註塑成型。
分流是半圓形的，D=10。
毫米
采用組合芯結構
傾斜導柱的規格如下
其傾角為12。
選用P4標準模板，模板尺寸為500×560。
型腔零件檢查合格。
模具閉合高度合格。
模具形狀檢查合格。
開模行程檢查合格。
冷水管直徑:
開口的數量是2。
采用推桿推動機構。
脫模力合格。