瓶蓋注射模具設(shè)計【注塑模具】【一模兩腔】【說明書+CAD】

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聚苯乙烯無色透明、無毒無味。落地有清脆的金屬聲、密度為1.054g/cm。聚苯乙烯的力學(xué)性能與聚合方法、相對分子質(zhì)量大小、定向度和質(zhì)量有關(guān)，相對分子質(zhì)量越大機械強度越高。它有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學(xué)穩(wěn)定性。它能耐堿、硫酸、磷酸、10%-30%的鹽酸、稀醋酸及其他的有機酸。但不耐硝酸及氧化劑的作用，對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力。但耐熱性能低，熱變形溫度一般在70-80度，只能在不高的溫度下作用。 主要用途： 在工業(yè)中做儀表、燈罩、化學(xué)儀器、零件、透明模型等。在電器方面做良好的絕緣材料、接線盒電池盒等。在日用品方面廣泛的用于包裝材料、各種容器、玩具等。 成型特性： 1. 無定形料、吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。 2. 流動性能較好，溢邊值0.03mm左右。 3. 塑件壁后均勻，不宜有鑲件，缺口，尖角，各方面應(yīng)圓滑連接。 4. 可用螺桿或柱塞式注射機加工，噴嘴可用直通式或自鎖式。 5. 宜用高料溫、模溫、低注射壓力，延長注射時間有利降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔，變形，但是溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。 6. 可采用各種形式進料口、進料口與塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時損壞塑件；脫模斜度宜取2度以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂、變形、可用熱澆道系統(tǒng)。 綜合性能： 比熱容： 1340J/（kg.k） 熱變形溫度： 65-950oC 抗拉屈服強度: 35-63Mpa 拉伸彈性模量： 2.8-3.5%Gpa 抗彎強度： 61-98Mpa 抗壓強度： 80-112MPa 斷裂伸長率 ： 1.0% 抗拉強度： 35-63MPa PS的注射工藝參數(shù)： 注射機類型： 柱塞式 參見《塑料 ·橡膠成型 模具設(shè)計手冊》表1-2-2 P16 參見《塑 料成型工藝與模具設(shè)計》表3-1 P55 共 16 頁 第2頁 計 算 內(nèi) 容 說 明 螺桿轉(zhuǎn)速： 48（r/min） 噴嘴形式： 直通式 噴嘴溫度： 160-170 oC 料筒溫度：前段 170-190 oC 后段 140-160 oC 模具溫度： 20-60 oC 注射壓力： 60-100 Mpa 保壓力： 30-40 Mpa 注射時間： 0-3 S 保壓時間： 15-40 S 冷卻時間： 15-30 S 成型周期： 40-90 S 適用注射機類型： 螺桿、柱塞均可 第二部分 塑件的形狀尺寸 塑件圖如下所示： 塑件圖 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 共 16頁 第 3 頁 計 算 內(nèi) 容 說 明 塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù)ABS的性能可選擇其塑件的精度等級為3級精度（查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P67表3-9）。 得塑件的體積為：V塑=9.825cm3 塑件的質(zhì)量為：W塑 =V塑×r塑=12.56(g)。 第三部分 型腔數(shù)目的決定及排布 已知的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度較高，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模兩腔對稱性排布,分流道直徑可選1.5~9.5mm。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用側(cè)澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選1.4~1.8mm。排布圖如下圖示： 型腔數(shù)目及排布圖 第四部分 分型面的選擇 塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應(yīng)有利于塑件滯留在動模一側(cè)，以便于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 共 16頁 第 4 頁 計 算 內(nèi) 容 說 明 分型如下圖： 分型面圖 第五部分 澆注系統(tǒng)的初步估計 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計合理、盡量減少塑料的消耗。 根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復(fù)式點澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設(shè)在中間板上，在定模固定板上采用澆口套, 不設(shè)置冷料穴和拉料桿。 澆注系統(tǒng)圖 注射機型 號參見《塑 料成型工藝與模具設(shè)計》表4-1 P100 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 共 16頁 第 5 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 根據(jù)塑件的外形尺寸和質(zhì)量等決定影響因素，初步取值如下： d=4mm D=6mm R=15mm h=5mm d1=1mm H1=4.5mm l=60~70mm L=20mm a=4。 初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V澆=8~9cm3。 其質(zhì)量約為：W澆=V澆×r塑=7.5~8.5g。 S=(n×W塑+ W澆) /0.8=23~24g。 所以，選擇用注射機型號為：XS-Z-60。 第六部分 注射機的型號和規(guī)格 注射機的技術(shù)規(guī)格如下: 型號： SX-Z-60 額定注射量(cm3)： 60 柱塞直徑(mm)： 38 注射壓力 (MPa)： 122 注射行程（mm）： 170 注射時間（s）： 2.9 注射方式： 柱塞式 最大成型面積(cm3)： 130 合模力（kN）： 500 最大開（合）模行程（mm）： 180 模具最大厚度（mm）： 200 模具最小厚度（mm）： 70 模板最大距離（mm）： 380 動、定模固定板尺寸（mm）： 330×440 合模方式： 液壓-機械 電動機功率（kw）： 11 加熱功率（kw）： 2.7 機械外型尺寸（mm）： 3160×850×1550 噴嘴圓弧半徑（mm）： 12 噴嘴孔徑（mm）： 4 噴嘴移動距離（mm） 120 收縮率見《塑料成型工藝與 模具設(shè)計》 附錄B 計算參考 《塑料成型工藝與 模具設(shè)計》 第五章第三節(jié) P151 共 16 頁 第 6 頁 計 算 內(nèi) 容 說 明 第七部分 成型零部件的工作尺寸計算 1、產(chǎn)生偏差的原因： ①．塑料的成型收縮　　　成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預(yù)定收縮率（設(shè)計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。 σs=(Smax-Smin)×制品尺寸 σs ——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。 Smax、Smin——分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 ②.成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。 ③．成型零部件的磨損 ２、本產(chǎn)品為LDPE制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預(yù)定的收縮率的最大值和最小值分別取0.4%和0.8％。平均收縮率sˉ 為0.6%,此產(chǎn)品采用6級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關(guān)計算具體如下： 圖一 (LM1 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM1s - 0.5×Δ]0+δz 　　　　 =[ (1+0.6%)×60- 0.5×0.48]0 +0.48/4 = 60.640+0.12mm 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 共 16 頁 第 7 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 (HM) 0+δz =[ (1+ sˉ )HMS-0.5×Δ] 0+δz =[ (1+0.6%)×25-0.5×0.4]0+0.4/4 =25.3750+0.1 mm (C1)±δz/2 =(1+ sˉ )C1S±δz/2 =(1+0.6%)×5±0.32/2 =5.07±0.16 mm 圖二 (hQ1) 0-δz =[(1+ sˉ )hQ1s+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.6%)×18-0.5×0.32] 0-0.32/4 =18.19 0-0.08 (lQ1) 0+δz =[ (1+ sˉ )LQ1s - 0.5×Δ]0+δz =[ (1+0.6%)×18-0.5×0.32]+0.32/40 =18.19+0.080 共 16 頁 第 8 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 (lM1) 0-δz =[ (1+ sˉ )lM1S+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.6%)×56+0.5×0.48]0-0.48/4 =56.850-0.12 計算螺紋型芯的工作尺寸： （1）螺紋型芯大徑： (dM大)0-δz=[(1+ sˉ )ds大+Δ中] 0-δz 螺紋型芯中徑： (dM中)0-δz=[(1+ sˉ )ds中+Δ中] 0-δz 螺紋型芯小徑： (dM小)0-δz=[(1+ sˉ )ds小+Δ中] 0-δz dM大, dM中, dM小——— 分別為螺紋型芯的大，中，小徑； ds大， ds中，ds小——— 分別為塑件內(nèi)螺紋大，中，小徑基本尺寸； Δ中———塑件螺紋中徑公差； δz———螺紋型芯的中徑制造公差，其值取Δ/5。 則 (dM大)0-δz =[(1+0.6%)×56+0.03]0-0.03/5 =56.580-0.006 計算參考 《塑料成型工藝與 模具設(shè)計》 第五章第三節(jié) P153 共 16 頁 第 9 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 (dM中)0-δz =[(1+0.6%)×55.401+0.03]0-0.03/5 =55.7490-0.006 (dM小)0-δz =[(1+0.6%)×54.135+0.03]0-0.03/5 =54.5610-0.006 3、成型零件的強度、剛度計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個模具失效或無法達到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。 一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計時只能對它們進行強度校核。 因在設(shè)計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計算參考公式如下： 側(cè)壁： 按強度計算： 按剛度計算： 底部： 按強度計算： 按剛度計算： 共 16 頁 第 10 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 凸模、型芯計算公式： 按強度計算： 按剛度計算： 由公式分別計算出相應(yīng)的值為： 按強度計算得：tc=4.93mm th=4.38mm r=8.52mm 按剛度計算得：tc=0.93mm th=1.91mm r=3.97mm 參數(shù)符號的意義和單位： Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍50~70； E 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105； σp 材料的許用應(yīng)力（MPa）查得176.5； u 材料的泊松比 查表得0.025； δp 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05； 采用材料為3Gr2W8V，淬火中溫回火，≥ 46HRC。 第八部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。 一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用： 1、 定位件用：模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。 共 16 頁 第 11 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 2、 導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模或上下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3、 承受一定的側(cè)向壓力。 二、 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇： 一般在注射模中，動、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。根據(jù)我們所要進行的設(shè)計的 模具的要求我們所用的導(dǎo)柱導(dǎo)套如下圖所示： 模具結(jié)構(gòu)圖 H——中間板的厚度（mm）。 s1=46.5mm s=49.5~51.5mm H=34.5mm L≥92mm 定端與模板間用H7/m6或H7/k6的過渡配合,導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。 布局形式如圖示： 共 16 頁 第 12 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 導(dǎo)柱排布圖 第九部分 推出機構(gòu)的設(shè)計 1、 推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘。 2、 設(shè)計原則： a、 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)； b、 保證塑件不因推出而變形損壞； c、 機構(gòu)簡單動作可靠； 合模時的正確復(fù)位。 3、脫模力的計算： 根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式： ∑Fx=0 Ft+Fbsinα=Fcosα Fb 塑件對型芯的包緊力； F 脫模時型芯所受的摩擦力； Ft 脫模力； Α 型芯的脫模斜度。 又： F=Fbμ 于是 Ft=Fb(μcosα-sinα) 而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：Fb=Ap 由此可得：Ft=Ap(μcosα-sinα) 共 16 頁 第 13頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 式中： μ為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； A為塑件包容型芯的總面積； p為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。 所以:經(jīng)計算，A=615.44mm2 ,μ取0.25,p取1×107Pa,取α=45′。 Ft=615.44×10-6×1×107(0.25×cos45′-sin45′) =1457.91N。 因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構(gòu)本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。 4、 用推件板推出機構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 5、 零件： 可以在推板上設(shè)置復(fù)位桿使能夠精確的復(fù)位。 6、 排氣系統(tǒng)： 當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。 通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。 第十部分 溫控系統(tǒng)設(shè)計 基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。 注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則： 1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面 尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。 2．冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm，常用12~15mm. 參考《塑料成型工藝與 模具設(shè)計》 第五章第七節(jié) P226 共 16 頁 第 14 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。 4．冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計時應(yīng)引起注意。 冷卻水道的總長度的計算可公式：Lw=Aw/π Lw——冷卻水道總長度 Aw——熱傳導(dǎo)面積 Dw——冷卻水道直徑 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求，冷卻水道長度 5．冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 聚乙烯的收縮率大，水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。 冷卻水道的設(shè)計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為8mm的冷卻水道。 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 中等深度的塑件，采用點澆口進料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式 共 16 頁 第 15 頁 湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第十一部分 設(shè)計總結(jié) 通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計，我更進一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點，了解了注射模具設(shè)計的一般程序。 進行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計要求。對形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求經(jīng)濟合理，認真掌握各種注射模具的設(shè)計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計周期，提高模具設(shè)計的水平。 參考資料： 1. 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1995 2. 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 3. 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組編著.塑料模設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7 4. 李紹林，馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，2000.6 5. 王樹勛主編.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù).廣州：華南理工大學(xué)出版社，1996.1 6. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.9 共 16 頁 第 16 頁 18