水杯模具設(shè)計(jì)說明書1

1、本設(shè)計(jì)實(shí)例為一塑料水杯，如圖（1）所示。材料為PP，塑件為傾斜壁不需脫模斜度；塑件的質(zhì)量要求是不允許有裂紋和變形缺陷，大批量生產(chǎn)。 圖（1）塑料水杯 1、 塑件的分析（1） 外形的尺寸該塑件為圓形，壁厚為3mm，無孔，結(jié)構(gòu)較簡單，適合于注射成型。（2） 精度等級(jí)零件圖中重要的尺寸有80±0.5、74±0.5、125±1、110±1、12±0.2、60±0.5、54±0.5、5±0.2、R100、R103，對(duì)照附表C、附表B（GB/T144861993），知道這些尺寸的公差等級(jí)在2級(jí)以上，為高精度等級(jí)，圓角R1、R2

2、屬一般精度等級(jí)。2、PP的性能分析（1） 使用性能密度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆,不耐磨易老化. 適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件、盆、桶、家具、薄膜、編織袋、瓶蓋、汽車保險(xiǎn)杠等。（2） 成型性能1） 結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解。2）流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形。3） 冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低方向方向性明顯.低溫高壓時(shí)尤其明顯,模具溫度低于50度時(shí),塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,留痕,90度以上易

3、發(fā)生翹曲變形。4） 塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中。3、 初步選定注射機(jī)（1） 注射量的計(jì)算通過計(jì)算得塑件體積：V塑=81.125cm3（2）本模采用一模四腔結(jié)構(gòu)，如圖（2）所示。為了保證四個(gè)型腔同時(shí)進(jìn)料，考慮采用平衡式的澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)的凝料可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來估算，這里取0.2倍，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和塑件體積之和）為 V總=V塑（1+0.2）×4=81.125×1.2×4cm3=389.4cm3 圖（2） 型腔布置形式(3) 選擇注射機(jī)每一次注入模具型腔的塑料總體積V總=389.4cm3,注射機(jī)

4、V機(jī)=V總/0.8=389.4/0.8=486.75cm3，查表2.24初選定注射機(jī)型號(hào)為XSZY1000，其主要技術(shù)參數(shù)見表1.1. 表1.1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射量/cm31000最大模具厚度/mm700螺桿直徑/mm85最小模具厚度/mm300注射壓力/MPa121模具定位孔直徑/mm150鎖模力/KN4500噴嘴球半徑/mm18拉桿內(nèi)間距/mm650×550噴嘴口孔徑/mm7.5最大開模行程/mm700（4） 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核1） 注射壓力校核一般塑件的成型壓力在70150MPa范圍內(nèi)，該注射機(jī)的公稱注射壓力P公=121MPa，所以注射壓力合格。2） 鎖模力校核如圖

5、（3）所示，分型面選擇在端蓋截面積最大且有利于開模取出塑件的頂平面上。 圖（3） 分型面選擇塑件在分型面上的投影面積A塑為：A塑=/4×802mm2=5024mm2該澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，包括流道凝料和澆口在分型面上的投影面積，通常A澆取每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍，這里取A澆=0.2塑，則塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的面積A總為：A總=n（A塑+A澆）=n（A塑+0.2A塑）=4×1.2A塑=4×1.2×5024mm2=24115.2mm2模具型腔內(nèi)的脹型力F脹為：F脹=A總P模=12057.6×30N=723.

6、456kNP模通常取2540MPa。對(duì)于粘度較大的塑件取較大值，PP屬于較小粘度，故P模取30MPa。因?yàn)镕脹<F鎖，所以注射機(jī)鎖模力合格。4、 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1） 主流道設(shè)計(jì)根據(jù)XSZY250注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，得：主流道小端直徑 D=d+0.5mm=7.5+0.5=8mm；主流道球面半徑 SR=r+1mm=18+1=19mm；球面的配合高度 h=3mm；主流道長度一般盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取33mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐度取4°，經(jīng)換算得主流道大端直徑D10mm；為了使熔融塑料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=3mm的

7、圓弧過渡。主流道澆口套的結(jié)構(gòu)如圖（4）所示。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸易磨損，為了便于拆卸更換，將主流道澆口套與定位圈分開來設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用碳素工具鋼（T8A)或（T10A），熱處理淬火表面硬度為5055HRC。 圖（4）主流道澆口套（2） 分流道設(shè)計(jì)分流道長度 因?yàn)橹破返男螤畈凰闾珡?fù)雜，熔融塑料填充型腔比較容易，為了減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，減小分流道的容積，分流道長度盡量短，現(xiàn)單邊長度取155mm，如圖（2）所示。1） 分流道當(dāng)量直徑塑件的質(zhì)量m塑=V塑=0.905×81.125cm3=73.418g<200g，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式D分=0.2654

8、m1/2L1/4得分流道的當(dāng)量直徑D分=0.2654×73.4181/2×1551/4mm=8.02mm。2） 分流道截面形狀分流道截面形狀采用梯形截面，其加工工藝性好，便于凝料的脫模，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力均不大。3）設(shè)梯形的下底寬度為x，底面圓角的半徑R=1mm，并根據(jù)表2.5設(shè)置梯形的高H=5mm，分流道的斜度取8°，則該梯形的截面積為 A分=（x+x+2×5tan8°)h/2=(x+5tan8°)×5再根據(jù)該面積與當(dāng)量直徑為8.02mm的圓面積相等，可得（x+5an8°)×5=D²

9、;分=3.14×8.02²/4得，x7.58，則上底約為8mm，根據(jù)表2.5采用標(biāo)準(zhǔn)分流道截面尺寸上底B=8mm，高H=5mm如圖（5）所示。 圖（5） 分流道截面形狀（3） 澆口設(shè)計(jì)根據(jù)制品的成型要求及型腔的布置方式，選用點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口的直徑 根據(jù)點(diǎn)澆口的直徑d的計(jì)算公式2.2得d=n（t²A)1/4=（0.140.20）×(3²×5356.3951)1/4mm=2.072.96mm，取d=2.5mm.。點(diǎn)澆口的長度 點(diǎn)澆口的長度L澆一般選用0.5mm2.0mm,這里取L澆=2mm.即點(diǎn)澆口的尺寸：直徑×長=2.5mm&#

10、215;2mm.(4) 冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴結(jié)構(gòu)為球頭形拉料桿冷料穴，開模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。5、 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算（1） 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該塑件的型芯有一個(gè)，成型零件底部內(nèi)表面，考慮加工難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，采用整體鑲嵌式結(jié)構(gòu)。如圖（6）所示。 圖（6）凸模、凹模裝配結(jié)構(gòu)（2） 成型零件工作尺寸的計(jì)算根據(jù)塑料平均收縮率計(jì)算凹模、型芯的工作尺寸，PP塑料平均收縮率取為2%，z取值（1/31/6），取z=1/5。主要成型零件工作尺寸見表1.2。 表1.2 型腔、型芯主要工作尺寸計(jì)算類別制件原尺寸制件轉(zhuǎn)換計(jì)算公式凹?；蛐托镜墓ぷ鞒叽绨寄５挠?jì)算徑向尺寸6

11、0±0.560.5-10LM=Ls+LsS-3/4+z060.96+0.2080±0.580.5-1081.36+0.20高度尺寸125±1126-20HM=Hs+HsS-2/3+z0126.19+0.20型芯的計(jì)算徑向尺寸74±0.573.5+10lM=ls+lsS+3/4-z076.47-0.4054±0.554.5+1057.09-0.40高度尺寸5±0.24.8+0.40hM=hs+hsS+2/3-z06.23-0.08012±0.211.8+0.4012.303-0.080110±1109+20112.5

12、13-0.40(4) 成型零件圖尺寸標(biāo)注后的凹模及型芯如圖（7）、（8）所示。 圖（7）凹模尺寸標(biāo)注 圖（8）凸模尺寸標(biāo)注6、 成型零件側(cè)壁厚度及動(dòng)模墊板厚度計(jì)算（1） 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布置，模架初選500×500mm人標(biāo)準(zhǔn)模架，其厚度由剛度公式計(jì)算得 S=(3PH4/2Ep）1/3=3×30×1254/（2×2.1×105×0.04）1/3mm=50.76mm式中，p是型腔壓力，取30（MPa），E是材料彈性模量，常取2.1×105（MPa），H是型腔深度，p是模具剛

13、度計(jì)算許用變形量，可查表得，此處取0.04。凹模是鑲嵌體，為結(jié)構(gòu)緊湊，單邊厚度選30mm。由于型腔采用直線、對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置，故兩個(gè)型腔之間壁厚滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以了，型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺寸來確定，根據(jù)估算模模板平面尺寸選用560×560mm，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全滿足強(qiáng)度和剛度要求。圖(9)所示為凹模板結(jié)構(gòu)圖。 圖（9） 凹模板（2） 動(dòng)模墊板的厚度的計(jì)算 動(dòng)模墊板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在560×560這個(gè)范圍之內(nèi)，墊塊之間的跨度大約為560mm-100mm-100mm=360mm。那么，根據(jù)型腔布置及型芯

14、對(duì)動(dòng)模墊板的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模墊板的厚度，即H=0.54L(PA/EL1P)1/3=0.54×360×30×20096/(2.1×105×560×0.04)1/3mm=45.5mm式中，L是墊塊的跨度，L1是動(dòng)模墊板的長度，A是四個(gè)型芯投影到動(dòng)模墊板上的面積。模具如果增加2根支承柱來進(jìn)行支撐，動(dòng)模墊板厚度可以再小些，故動(dòng)模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取50mm。7、 模架的確定根據(jù)模具型腔布局在中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸為400mm×400mm，又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套有布置等，查表2.23可確定選

15、用模架序號(hào)為18號(hào)（W×L=560mm×560mm）,模架結(jié)構(gòu)為P9型。（1） 各模板尺寸的確定1） A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度為125mm，又考慮在模板上還要開設(shè)冷卻管道，還需留出足夠的距離，故A板厚度為160mm。2） B板尺寸 B板是型芯的固定板按模架架板厚取50。3） C板（支承板）尺寸 支承板=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(510)mm=（110+40+25+510）=180185mm，初步選定C板尺寸為180mm。經(jīng)上述尺寸的計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定為模架序號(hào)18號(hào)，板面為560×560mm，模架結(jié)構(gòu)形式為A4型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其尺寸：寬&

16、#215;長×高=560mm×560mm×615mm,如圖（10）所示。 圖（10） H9型的標(biāo)準(zhǔn)模架（2） 注射機(jī)與模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。1） 模具平面尺寸400mm×400<650mm×550mm(拉桿內(nèi)間距），校核合格。2） 模具高度尺寸615mm，由于300mm<615mm<700mm（700mm是最大模具厚度,300mm是最小模具厚度），校核合格。3） 模具的開的開模行程S=H1+H2+a+(510)mm=110mm+125mm+25mm+(510)=265mm270mm<700m

17、m,開模行程校核合格。XSZY1000型注射機(jī)滿足使用要求，故可采用。8、 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)該塑件由于采用點(diǎn)澆口進(jìn)料，其配合間隙可作為氣體排出的方式，不會(huì)在頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象，而底部的氣體會(huì)沿著推桿的配合間隙、分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排氣，不用專門設(shè)計(jì)排氣槽。9、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于塑件壁薄，尺寸大，型腔深，故采用推管和脫模板的綜合推出方式。10、 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向?？紤]本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不是很高，因此采用模架本身所帶的導(dǎo)柱導(dǎo)套定位機(jī)構(gòu)定位。11、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放

18、出的熱量等于冷卻水所帶走的熱量，進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（1） PP的成型溫度為160°C260°C及模具溫度為40°C60°C取50°C，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。1） 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W塑件的體積 V=V主+V分+nV塑=（1.487+22.621+4×81.125）cm3=348.608cm3塑件的質(zhì)量 m=V=348.608cm3×0.905/cm3=315.49g=0.31549查表2.21得，當(dāng)塑件壁厚為3mm時(shí)，得t冷=25.5s。設(shè)注射時(shí)間t注=5s，脫模時(shí)間t脫=10s，則注射周期：t=t注

19、+t冷+t脫=（5+25.5+10）s=40.5s,由此得每小時(shí)注射次數(shù)：N=（3600/40.5）次=88次單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：W=Nm=88×0.31549kg/h=27.76kg/h2) 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量Q1查表4.12，知PP的單位熱流量Q1的值的范圍在5.9×10²kJ/kg。3）計(jì)算冷卻水的體積流量qv設(shè)冷卻水道入水口的水溫為2=22°C,出水口的水溫1=25°C，根據(jù)公式2.19得：qv=WQ1/(60C(1-2)=27.76×590/(60×1000×4.1

20、87×(25-22)m3/min=0.02173m3/min4) 確定冷卻水孔的直徑d當(dāng)qv=0.02173m3/min=21.73×10-3m3/min時(shí)，查表2.19可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=35mm。5） 冷卻水在管內(nèi)的流速v根據(jù)公式2.22得：V=4qv/（60d2)=4×0.02173/(60×3.14×0.035²)m/s=0.3766m/s6) 求冷卻管壁與水交界的膜傳熱系數(shù)h根據(jù)公式2.21：因?yàn)槠骄疁貫?3.5°C，查表2.22可得f=6.47，則有：h=4.187f（v)0.8/d0.2=4.187×6.47×(1000×0.3766)0.8/0.0350.2kJ/(m²*h*°C)=6.091×10³kJ/(m²*h*°C)7) 計(jì)算冷卻水道的導(dǎo)熱總面積AA=WQ1/(h)=27.76×590/6.091×10³×50-（22+25）/2m²=0.01015m²8、 計(jì)算