面巾紙塑料盒注塑模具的設(shè)計說明書

1、課程設(shè)計說明書計算及說明備注一、 設(shè)計任務(wù)書1. 塑料制品名稱：盒蓋2. 成型方法與設(shè)備：XS-ZY-125型注射機上成型3. 塑料原料: PE4. 收縮率： 1.025. 生產(chǎn)批量：30萬件6. 塑件圖:1 / 24二、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1、塑件的幾何形狀分析熟讀塑件的圖樣，在頭腦中建立塑件的三維形狀，塑件模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編書 “盒蓋”如圖2-1所示。2、塑件原材料的成型特性分析PE是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料。PE是不透明非結(jié)晶型聚合物，無毒、無味，密度為1.02-1.05g/cm。PE具有突出的力學(xué)性能，堅固、堅韌、堅硬；具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電

2、性能；具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機械加工，成型塑件表面有較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點是耐熱性差，連續(xù)工作溫度為70度左右，熱變形溫度為93度左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。PE可采用注射擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。圖2-1PE成型性能如下：l 易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時間預(yù)熱干燥。l 流動性中等，溢邊值為0.04mm左右。l 厚壁和熔料溫度對收縮率影響極小，塑件尺寸精度高。l 比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。l 表現(xiàn)黏度

3、對剪切速率的依賴性很強，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式。l 頂出力過大或機械加工塑件表面會留下白色痕跡，脫模斜度宜取2度以上。l 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。l 宜采用高料溫、高溫模、高注射壓力成型。在要求塑件精度時，模具溫度可控制在50-60；而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在60-80。3、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。（1）塑件的尺寸精度分析（2）塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件表面要求表面光亮無劃傷痕跡。（3）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（4）塑件的生產(chǎn)批量塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要的影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中

4、所占的比例較小，提高生產(chǎn)率注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度壽命高的模具。如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。該塑件產(chǎn)量達(dá)10萬件，生產(chǎn)類型屬于中批量生產(chǎn)，可以考慮采用一模多腔、快速脫模以及成型周期不宜太長的模具，同時模具造價適當(dāng)控制。（5）初選注射機i) 計算塑件體積和重量通過三維造型可獲得外殼的質(zhì)量10g。ii) 根據(jù)塑件本身的幾何尺寸形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目由于該塑件尺寸有一般精度要求，不宜采用太多型腔數(shù)目，所以考慮采用一模2腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，以方便澆口排列和模具的平衡。如圖iii) 確定注

5、射成型的工藝參數(shù)根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點和PE的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見表2-3。工藝參數(shù)內(nèi) 容工藝參數(shù)內(nèi) 容預(yù)熱和干燥溫度8090成型時間/s注射時間2090時間 2 h保壓時間05料筒溫度/后段150170冷卻時間20120中段165180總周期50220前段180200螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)30 r/min噴嘴溫度/170180后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/5080溫度/70注射壓力/MPa6001000時間/h24表2-3iv) 確定模具溫度及冷卻方式PE為非結(jié)晶型塑料，流動性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而

6、提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在60-80.v) 確定成型設(shè)備由于塑件采用注射成型加工，使用一模2腔，因此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為：W=2+=2×10+10×20%=22g.根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考塑料模具設(shè)計與制造P69表2-8，初選XS-ZY-125型柱塞式注射機。記錄下XS-ZY-125型螺桿式注射機的主要參數(shù)，見表2-4.序號主要技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值1額定注射量/cm1252注射壓力/MPa1203鎖模力/KN9004動、定模模板最大安裝尺

7、寸/(mm×mm)428×4585最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm2007最大開合模行程/mm3008噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm110表2-4三、分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計1、分型面的選擇不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計方法，都必須首先確定分型面，因為模具結(jié)構(gòu)很大程度取決于分型面的選擇。為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處。如圖3-1，這樣設(shè)計不但保證了塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也比較容易。 圖3-12.澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成?？紤]到塑件的外觀要求較

8、高，外表面不允許有成型斑點和熔接痕，以及一模兩腔的布置、PE對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用方便加工修整、凝料去除容易且不會再塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍之內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計如圖3-2所示。 (1)主流道和定位圈的設(shè)計主流道與注射機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計，如圖3-3所示。 查資料得到XS-ZY-125型柱塞式注射機與噴嘴有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑SR=12mm，噴嘴孔直徑d=4mm，定位圈直徑為110毫米。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接

9、觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR=SR+(1-2),d= d+0.5。因此，取主流道球面半徑SR=14mm(取標(biāo)準(zhǔn)值)，主流道的小端直徑d=4.5mm。 為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度2°4°，取2°，計算其大端直徑約為10mm;為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大的反壓力，配合段直徑D不宜過大，取D=25mm;同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計R2的圓弧過渡；為補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設(shè)計得比模板厚度短0.02mm;澆口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，取R=3mm,以免淬火開裂和應(yīng)力集。

10、 定位圈是安裝在模具時做定位用的，一般定位圈高出定模座板表面5-10mm.取8mm。（2）分流道的設(shè)計本案例采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現(xiàn)， 且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關(guān)經(jīng)驗表格得PE的分流道推薦直徑為 4.8-9.5mm,取5mm,據(jù)此，該模具的分流道設(shè)計如圖3-4所示。 （3）澆口的設(shè)計根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如圖3-5所示的側(cè)澆口。從塑件的底側(cè)中部進料，去除凝料時不會在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。L=2.03.0mm,取了L=2.5mm； L=(0.40.6)+b/2,取L=2mm； 澆口深度t=0.52.0mm,取t=

11、1.0mm;澆口寬度b=mm，取b=3mm。 四、模具設(shè)計方案論證1.型腔的布置對于一模2件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。本此設(shè)計的模具采用一模2腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)。如圖4-1所示。 2.成型零件的結(jié)構(gòu)確定成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。該塑件的材料為PE工程塑件，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進行熱處理以使其具備50-55HRC的硬度。（1）凹模（型腔）設(shè)計采用整體嵌入式凹模，放在定模板

12、一側(cè)，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮的。注意：凹模鑲塊的尺寸大小設(shè)計除了要考慮壁厚的剛度和強度校核外，還要留下足夠的冷卻水道位置。（2）凸模（型芯）的設(shè)計型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)采用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內(nèi)壁的大型芯也裝在定模板上。3.導(dǎo)向定位機構(gòu)設(shè)計由于塑件對稱且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。注意：導(dǎo)柱要比主型芯高出6-8mm.4.推出機構(gòu)設(shè)計根據(jù)矩形上殼罩的形狀特點，其推出機構(gòu)可采用推件板推出或推桿推出。其中推件板推出結(jié)構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，

13、推出平穩(wěn)可靠，雖難推出時在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機構(gòu)。6.冷卻系統(tǒng)設(shè)計采用冷卻水冷卻，凹模冷卻水道采用環(huán)繞型腔布置的兩層式冷卻回路，大型芯冷卻采用隔板式管道，在型芯上開設(shè)兩孔，孔內(nèi)插上縱向隔板，與開在動模支承板上的橫向管路形成循環(huán)冷卻回路。如圖4-2圖4-2 冷卻通道的設(shè)計五、主要零部件的設(shè)計計算1、成型零件的成型尺寸該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)尺寸手冊得PE的收縮率為0.3%-0.8%，故平均收縮率S=（0.3+0.8）%/2=0.55%=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3,成型零件尺寸計算見表5-1. 類 別模具

14、零件名稱塑件尺寸計 算 公 式工作尺寸型腔計算凹模51.6L= （1+S）L-0.75 +z51.6 類 別模具零件名稱塑件尺寸計 算 公 式工作尺寸型腔計算凹模70.6L= （1+S）L-0.75 +z70.6 類 別模具零件名稱塑件尺寸計 算 公 式工作尺寸型芯計算凸模46.8L= （1+S）L-0.75 +z46.8 類 別模具零件名稱塑件尺寸計 算 公 式工作尺寸型芯計算凸模55.4L= （1+S）L-0.75 +z55.4 表5-12.模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體式，因此可用整體式矩形型腔壁厚計算公式來確定型腔

15、側(cè)壁厚度S和型腔底板厚度T，l-型腔長度，取值為105mm; b-型腔寬度，取值為105mm; h-型腔深度，取值為15mm; T-型腔底板厚度，mm;S-型腔側(cè)壁厚度，mm; L-模板長度，mm; B-模板寬度，mm（1）型腔側(cè)壁厚度S的計算按強度條件計算S=22.386mm式中p-型腔內(nèi)最大熔體壓力，取p=30MPa;h-型腔深度，h=15mm;W-抗彎截面系數(shù)，由h/l決定，查P123頁表3-18得W=0.108；-型腔的邊長比，=b/l=105/105=1; =300MPa；（-模具強度計算許用應(yīng)力，一般中碳鋼=160MPa,預(yù)硬化塑料模具鋼=300MPa.）(2)型腔底板厚度T的計算

16、強度條件計算T=2.6mm式中-由型腔長度與型腔寬度之比l/b所決定的系數(shù)，查課本P123頁表3-19得=0.3078；p-型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取30MPa ;b-型腔寬度，b=15mm;-模具強度計算許用應(yīng)力，一般中碳鋼=160MPa,預(yù)硬化塑料模具鋼=300MPa.根據(jù)以上剛度、強度的計算和其他模具零件布局避免干涉（冷卻水布局，螺絲布局等），取標(biāo)準(zhǔn)值，得出型腔的壁厚要求為：型腔側(cè)壁厚度S=30mm；型腔底板厚度T=8mm。3.動模固定板的尺寸計算：查塑料模具設(shè)計與制造表3-21固定板的側(cè)壁厚、底板厚度取均30mm。所以固定板的長度L=300mm固定板的寬度

17、B=250mml 4.模架的選擇：l 根據(jù)動模固定板的尺寸，選取標(biāo)準(zhǔn)模架，查塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編表8-26，選用標(biāo)記為：33-35系列六、成型設(shè)備的校核計算1、 鎖模力的校核鎖模力是指注射機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力。注射機鎖模力的校核關(guān)系式為：F>kpA式中 F注射機鎖模力，查塑料模設(shè)計手冊附錄表得XS-ZY-125型螺桿式注射機的鎖模力為900KN； k壓力損耗系數(shù)，一般取1.11.2； p型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件p=30MPa； A塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A=0.57×10-2m2。故代入公式得：kpA=1.2×30

18、5;106×0.57×10-2=205.2KN<F=900KN,故注射機的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。2、 安裝尺寸的校核本模具采用的是型號為25-30系列的標(biāo)準(zhǔn)模架，模具的外形尺寸為250×300,模具閉合高度為H=50+A+B+C=50+30+20+100+100=300,查資料得XS-ZY-125型注射機動、定模模板最大安裝尺寸為428×458，允許模具的最小厚度Hmin=200，最大厚度Hmax=400，即模具的外形尺寸不超過注射機動、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足HminHHmax的安裝條件，故該模具滿足XS-ZY-125型螺桿式注射機的安裝要求。三、開模行程的校核注射機的開模行程是有限的，取出制件所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，本模具為單分型面注射模具，XS-Z