洗面奶瓶蓋注射模設(shè)計(jì)
洗面奶瓶蓋注射模設(shè)計(jì),洗面奶,瓶蓋,注射,設(shè)計(jì)
湖南大學(xué)衡陽分校
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
課 題 洗面奶瓶蓋注射模
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí) 2003級(jí)模具二班
學(xué)生姓名 喻佳亮
指導(dǎo)老師 李良喜
2006年05月25日
湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計(jì)
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
目 錄
一擬定模具的結(jié)構(gòu)型式
二 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
三 成型零件的設(shè)計(jì)
四 模架的確定
五 排氣槽的設(shè)計(jì)
六 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
七 定距拉板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
八 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
九 導(dǎo)向定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
十 心得體會(huì)
十一參考文獻(xiàn)
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塑料殼體設(shè)計(jì)
一、擬定模具的結(jié)構(gòu)型式
1. 塑件成型工藝性分析
該塑件是一塑料殼體，如圖1所示， 塑件壁件
屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大。
材料為PC（聚碳酸脂）：突出的沖擊強(qiáng)度，較高
的彈性模量和尺寸穩(wěn)定性。無色透明，著色性和電絕
緣性優(yōu)良，透光性好，耐寒性好，使用性能好。但粘性大，
流動(dòng)性較差，耐磨性差。力學(xué)性能一般，易產(chǎn)生應(yīng)力碎裂，適用于制造絕緣
透件，透明件等。本塑件為透明件。 圖1
2. 分型面位置的確定
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)型式，為便于塑件脫模和自動(dòng)落料，塑件留在動(dòng)模，并考慮和保證塑件的外觀不遭到損壞，應(yīng)選擇三板雙分型面。1、在定模座板與定模板之間2、在殼體的底平面。
3. 確定型腔數(shù)量和排列方式
1）型腔數(shù)目的確定
該塑件精度要求不高，又是大批大量生產(chǎn)，采用一模兩腔的形式。
考慮到模具制造費(fèi)用低一點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用小一點(diǎn)，
初定為一模兩腔的模具型式?！ ?
2）型腔排列形式的確定
為了確保塑件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定，盡量使型腔排列
緊湊，便于減小模具的外型尺寸，本設(shè)計(jì)的型腔的排列方 式采用單列直排。圖2所示。
為了保證塑件的外型尺寸和精度，此本設(shè)計(jì)采用脫模板 推出脫模的方法。
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4. 模具結(jié)構(gòu)型式的確定
從上面分析中可知，本模具擬采用一模兩腔，單列直排，推板推出，流道采用平衡式，澆口采用點(diǎn) 澆口，定模需要設(shè)置分型面以便自動(dòng)落料，動(dòng)模部分需要一塊脫模板，因此基本上可確定模具結(jié)構(gòu)型式為雙分型面注射模。 圖 2
5. 注射機(jī)型號(hào)的選定
1）注射量的計(jì)算
通過計(jì)算或Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m1為109g，塑件體積流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.4倍來估算。從上述分析中確定為一模二腔，所以注射量為：
m=1.4nm1=1.5×2×109=348.8g
2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未
值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的
0.2～0.5倍，因此可用0.4nA1來進(jìn)行估算，所以
A=nA1+A2=nA1+0.4nA1=1.4nA1=式中
Fm=A =3.3640=1344KN
式中為型腔壓力，取40MPa（查表得到）。
3）選擇注射機(jī)
根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用SZ－500/200臥式注射機(jī)（上海塑料機(jī)械廠），技術(shù)參數(shù)如表1所列：
表1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量/
500
鎖模力 /KN
2000
螺桿直徑／mm
55
拉桿內(nèi)間距/mm
570570
注射壓力 MPa
150
移模行程/mm
500
注射速率(g/s)
173
最大模厚/mm
500
塑化能力(g/s)
110
最小模厚/mm
280
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
0~180
定位孔直徑/mm
φ160
噴嘴球半徑
SR20
噴嘴孔直徑/mm
φ4
鎖模方式
雙曲軸
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4）注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
(1) 由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n
k──注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M──注射機(jī)的額定塑化量(110g/s)；
t──成型周期，取40s。
其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進(jìn)行。
二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1. 主流道設(shè)計(jì)
1）主流道尺寸：
根據(jù)所選注塑機(jī)參數(shù)可得主流道小端尺寸為：
d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5~1)=4+1=5mm
主流道球面半徑：
SR=噴嘴球面半徑＋(1~2)=20+2=22mm
2）主流道襯套形式
本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但為了便于加工和縮 短主流道長(zhǎng)度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長(zhǎng)度取32等于定模板的厚度（見模架的確 圖3
定和裝配圖）。襯套如圖3所示， 材料采用T10A
鋼，熱處理淬火后表面硬度為53~57HRC。
3）主流道凝料體積為：
2. 分流道設(shè)計(jì)
1） 分流道布置形式
為了滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道。
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2） 分流道長(zhǎng)度
L1=77.5mm， L2=8mm；
圖4為分流道的布置。
3） 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積
（1） 形狀及截面尺寸
為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)
的分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè)，截面
形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。
梯形截面對(duì)塑料熔體的流動(dòng)阻力不大，但
由于材料的流動(dòng)性能差，壁厚為4，所以
一般不采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來確定截面尺寸：
而根據(jù)資料PC可取推薦最大值13
所以取 D=10
d=8
一級(jí)分流道L截面形狀圖5所示。
二級(jí)分流道的尺寸為：D=8 H=8 d=4
（2） 凝料體積
分流道長(zhǎng)度：L1=77.52=155mm，
L2=82=16mm； 圖5
分流道截面積：A1=
A2=
凝料體積：
5） 分流道的表面粗糙度
分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取0.8μm~1.6μm
可，在此取1.6μm，如圖5所示。
注射機(jī)型
號(hào)參見《塑
料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-1
P100
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3 流道校核
1）主流道剪切速率校核
由經(jīng)驗(yàn)公式
式中
主流道剪切速率偏大，主要是注射量大，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。
2） 分流道剪切速率校核 圖5
采用經(jīng)驗(yàn)公式S 在5之間，剪切速率校核合理。
式中
t──注射時(shí)間 取1s
C──梯形周長(zhǎng)（C=3.6cm）。
4. 澆口的設(shè)計(jì)
由于塑件是高度較大的平板件，故采用點(diǎn)澆口。由于材料的流動(dòng)性能差，所以要采用寬澆口。塑料熔體以較低的流速、呈平行狀態(tài)、平穩(wěn)均勻地流人型腔，可降低塑件的內(nèi)應(yīng)力，減小翹曲變形，排氣良好。澆口對(duì)稱分布，塑件取出后要用另外去除，有微小痕跡。
1）點(diǎn)口尺寸的確定
綜上述，由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：
澆口截面形狀如圖6所示，試模時(shí)根據(jù)填充情況再進(jìn)行調(diào)整。
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2） 澆口剪切速率的校核
之間，剪切速率合適。
4. 冷料穴的設(shè)計(jì)
1） 主流道冷料穴
如圖7所示，采用半球形形式，并采用球形頭拉料桿，該拉料桿固定在動(dòng)模固定板上，開模時(shí)利用凝料對(duì)球頭的包緊力，使主流道凝料從主流道襯套中脫出。
2） 分流道冷料穴 圖7
冷料穴 在分流道端部加長(zhǎng)10mm(約1.5倍dn)作分流道冷料穴。
三、 成型零件的設(shè)計(jì)
模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。在本設(shè)計(jì)中成型零件就是成形殼體外表面的凹模，成型內(nèi)表面的凸模，由于塑件材料為透明材料故各成型表面均為鏡面。
1. 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1） 凹模（型腔）
殼體型腔不是很深，故凹模可制成 整體式，先用洗削加工方法進(jìn)行粗加工，然后進(jìn)行電火花精加工，而鏡面由人工拋光。雖整體模板都要用價(jià)格較貴重的模具鋼，但只是小型模具，還是可以承受的。 圖8
因此，凹模采用整體式。如圖8所示，尺
寸由所選模架決定。而型腔厚度取60mm.
2） 凸模(型芯)
型芯是一個(gè)嵌入式型芯，由于各成型表面均為鏡面，
磨損不是很大，但由于采用脫模板脫模，磨損量增大。以及失誤
操作的話，影響模具壽命，必須及時(shí)更換，故可設(shè)計(jì)成
嵌入式。如圖9所示。
2. 成型零件鋼材的選用
殼體是大批量生產(chǎn)、成型零件所選用鋼材耐磨性和
抗疲勞性能應(yīng)該良好。機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)
良好。因此構(gòu)成型腔凹模鋼材選用NAK80。（訂制其他材
料的材質(zhì)可和模架廠協(xié)商）。
型芯因?yàn)槭遣捎猛瓢迕撃＃c型芯磨損較大，采用硬 圖9
度較高的模具鋼STD，淬火后表面硬度為58~62HRC。
3. 成型零件工作尺寸的計(jì)算（其圖形見圖紙1~2號(hào)）
塑件尺寸公差按SJ1372－78標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)精度選取。
1） 型腔徑向尺寸
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式中 s── 塑件平均收縮率；
──塑件外徑尺寸；
──修正系數(shù)（取0.75）；
──塑件公差值（查塑件公差表）；
──制造公差 取。
2） 型芯徑向尺寸
式中 s── 塑件平均收縮率；
──塑件外徑尺寸；
──修正系數(shù)（取0.75）；
──塑件公差值（查塑件公差表）；
──制造公差 取。
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3） 型腔深度尺寸
式中 H s──塑件高度最大尺寸；
──修正系數(shù) 取0.6；
──塑件公差值（查塑件公差表）。
4） 型芯高度尺寸
式中 ──塑件孔深最小尺寸；
──修正系數(shù) 取0.6；
──塑件公差值（查塑件公差表）。
5）型芯或型孔之間的距離
4. 成型零件強(qiáng)度及支承板厚度計(jì)算
1） 型腔側(cè)壁厚度：
其具體尺寸由模架尺寸確定；
底板厚度：
取=25mm;
計(jì)算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計(jì)》
第五章第三節(jié) P153
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式中 ──型腔壓力，取40MPa；
──材料彈性模量，取2.1×105MPa；
──根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計(jì)算許用變形量。
查表4-13得：
——系數(shù) 查表4-15得：
查表 4-16得：
兩型腔之間受力是大小相等、方向相反、在合模狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生變形，因此兩型腔之間壁厚只要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件就可以了。所以完全滿足強(qiáng)度和剛度的要求。
壓力，就可計(jì)算得到支承板的厚度。
式中 ─—支承板剛度計(jì)算許用變形量
；
、W──兩墊塊之間的距離（約為215）；
──支承板長(zhǎng)度，取315；
──型芯投影到支承板上的面積。
型芯的面積
此支承板厚度計(jì)算尺寸為50，對(duì)于小型模具還可減小一點(diǎn)，可利用兩根推板導(dǎo)柱來對(duì)支承板進(jìn)行支撐，這樣支撐板厚度可近似為
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因此支承板厚度可取得稍薄一點(diǎn)，取標(biāo)準(zhǔn)厚度32。
四、模架的確定
根據(jù)型腔的布局可看出，型腔板尺寸為315×400，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為17.13mm，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及聯(lián)接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方面問題，確定選用模架序號(hào)為P4號(hào)（315×L=315×400），模架結(jié)構(gòu)為P4的型式，如圖10所示。 圖10
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45，在模板上還要開設(shè)一級(jí)和二級(jí)分流道，分流道有一定的厚度和長(zhǎng)度，因此A板厚度取63mm。
2. B板尺寸
B板是凸模（型芯固定）板，取40mm（包括型芯總高45mm）。
3. C墊塊尺寸
墊塊=推出行程+推桿板厚度+推桿固定板厚度+（5~10）=45+25+20+（5~10）=95~100
根據(jù)計(jì)算，墊塊厚度C取100。
根據(jù)上述尺寸，確定模架序號(hào)為5號(hào)，板面為315×400，模架結(jié)型
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式為P4的標(biāo)準(zhǔn)模架。
從選定模架可知，模架外形尺寸：
寬×長(zhǎng)×高＝315×400×311()合格。
模具平面尺寸400×400＜570×570(拉桿間距)，合格；
模具開模所需行程＝45(型芯高度)＋45(塑件高度)＋（5～10）
＝95~100<500(注射機(jī)開模行程)，合格；
其他各參數(shù)在前面校核均合格，所以本模具所選注射機(jī)滿足使用要求。
五、排氣槽的設(shè)計(jì)
殼體成型型腔體積約為90.44cm3，由表1可計(jì)算得注射時(shí) 圖11
間約為2s，采用的是點(diǎn)澆口由型腔頂部注射，熔體先充
滿型腔頂部，然后再充滿周邊下部，這樣型腔頂部不會(huì)造成
憋氣現(xiàn)象，氣體會(huì)沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向間隙向外排出，又有分型面設(shè)在澆注最后位置，這樣的小零件一般不會(huì)造成憋氣現(xiàn)象，故排氣裝置沒有必要設(shè)計(jì)。
六、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
采用推板推出過程中，為了減小推桿與型芯的
摩擦，采用圖11所示結(jié)構(gòu)，在型芯板與推桿之間可作為導(dǎo)柱
導(dǎo)套，可以起到定位導(dǎo)向的作用。
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七、定距拉板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
如右圖，模具開模時(shí)，由于彈簧的作用， 中間板與定模座板首先分開，以便取出兩板之間的澆注系統(tǒng)凝料。繼續(xù)開模時(shí)，由于定距拉板與固定在中間板上的限位釘接觸，使中間板停止運(yùn)動(dòng)，這樣隨著動(dòng)模的繼續(xù)移動(dòng)迫使模具沿第二分型面分開，進(jìn)而由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。
S=L+（3~5）=45+5=50
L———定模板厚度
八、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的計(jì)算比較麻煩，故在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單估測(cè)計(jì)算，在單位時(shí)間內(nèi)熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設(shè)為40℃。
1. 冷卻水的體積流量
式中 W──單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min），按每分鐘注射2次，即： W=
Q1──單位質(zhì)量的塑件制品在凝固時(shí)所放出的熱量，PS為2.1×102kJ/kg；
──冷卻水的密度（1000kg/m3）；
C1──冷卻水的比熱容(4.187kJ/kg℃)；
θ1──冷卻水出口溫度（取26.5℃）；
θ1──冷卻水入口溫度（取25℃）。
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2. 確定冷卻管道直徑d
為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取d=15mm，
而且由資料查處PC的Vmin=0.87。
3. 確定冷卻水在管道內(nèi)的流速v由
式
大于最低流速0.87m/s，所選管道直徑
合理。
4．求冷卻管道的總傳熱面積A
A=60W Q1/hΨ=0.001677316=1677.3
5.求冷卻水道的孔數(shù)n
所以，不需要設(shè)計(jì)冷卻水道。
九、導(dǎo)向定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
由于塑件、模具屬于小型，且注塑時(shí)間短，
圖12
可采用四導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向定位。但又由于塑件上有兩個(gè)孔，要求精度相對(duì)較
高，故采用四導(dǎo)柱定位！為了中間板在工作過程中的導(dǎo)向與支承，所以必
須在定模一側(cè)設(shè)置導(dǎo)柱。因此將原有模架的四根動(dòng)模導(dǎo)柱該成，對(duì)角導(dǎo)柱，
即，兩根在定模，兩根在動(dòng)模。布置如下圖
導(dǎo)柱直徑R=32， 導(dǎo)套直徑D=42； 。
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設(shè)計(jì)心得體會(huì)
在設(shè)計(jì)過程中，我把《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》和其他資料書仔仔
細(xì)細(xì)地閱讀了一遍，從中我學(xué)懂了許多以前不懂的地方，也學(xué)到了許多以前
沒有學(xué)過的方面。
在設(shè)計(jì)時(shí)，由于沒有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，以前學(xué)過的東西好象不知道該如何
應(yīng)用，在老師的指導(dǎo)下，我綜合比較了資料中各種模具的設(shè)計(jì)和其中應(yīng)該要
怎么做、以及要注意那些細(xì)節(jié)，終于我順利的將模具設(shè)計(jì)出來。而整個(gè)設(shè)計(jì)
的過程，使我更清楚地知道該如何將自己學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，并
將其完善。
對(duì)于我們不能不說是一種很好的鍛煉，相信這次的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)我以后
產(chǎn)生很大的幫助，
通過這次設(shè)計(jì)我深深體會(huì)到了書本與實(shí)際的區(qū)別，看懂與動(dòng)手的差
異！以前總認(rèn)為學(xué)校學(xué)到的知識(shí)到了實(shí)際中未必有用，通過這次的設(shè)計(jì)才知
道基礎(chǔ)對(duì)現(xiàn)實(shí)中的作用是非常巨大的。也讓我對(duì)過去學(xué)到的知識(shí)有了全新的
了解，并充分利用它來完善自己。
十一、參考文獻(xiàn)
1）《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 葉久新 王群 主編
2）《塑料模具設(shè)計(jì)》 劉昌祺 主編
3）《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)》 彭建生 主編
4）《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》 編委會(huì) 主編
5）《塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》 王文廣 等主編
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