塑料盖模具设计项目新版说明书.docx

目录
1. 塑料工艺性分析……………………………………………………2
2. 选注射机规格………………………………………………………4
3. 分型面选择…………………………………………………………5
4. 浇注系统设计………………………………………………………7
4.1浇口套设计……………………………………………………7
4.2分流道设计……………………………………………………8
4.3浇口设计………………………………………………………9
4.4冷料穴设计……………………………………………………9
5.成形零部件设计……………………………………………………9
5.1成形零件结构设计……………………………………………9
5.2成形零件工作尺寸设计………………………………………9
5.3型腔壁厚计算……………………………………………… 10
6.模架确实定…………………………………………………………11
7．排气槽设计……………………………………………………… 13
8.脱模机构设计………………………………………………………13
9.导向和定位机构设计………………………………………………14
10.模具冷却系统设计和计算………………………………………17
11.参考文件……………………………………………………………19

1.塑件工艺性分析
1.1.1 塑件结构分析
由塑件零件图可见，该塑件为一圆形塑料盖。外形结构较为复杂，倒角较多，要求外表面连接光滑，瓶盖上部有通孔。
1.1.2 塑件零件图技术要求分析
由塑件零件图技术要求可见，此零件材料为PP（聚丙烯），能够批量生产，未注尺寸公差等级按聚丙烯高精度查取，查得公差等级为5级，各配合尺寸要求通常，所以制造模具精度取通常精度即可满足要求。因为塑件采取批量生产，所以型腔板和型芯硬度、耐磨性能要求比较高。
1.2 塑件材料成形特点和工艺参数
塑件材料为聚丙烯，其特点以下：
共聚物型PP材料有较低热变形温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，不过有更强抗冲击强度，PP冲击强度伴随乙烯含量增加而增大。PP维卡软化温度为150℃。因为结晶度较高，这种材料表面刚度和抗划痕特征很好。PP不存在环境应力开裂问题。
PP熔体质量流动速率（MFR）通常在1~100。低MFRPP材料抗冲击特征很好但延展强度较低。对于相同MFR材料，共聚型抗冲强度比均聚型要高。因为结晶，PP收缩率相当高，通常为1.6~2.0%。
聚丙烯关键成形特点：
（1）:结晶型材料，吸湿性小，可能发生溶体破裂，长久和热金属接触易发生分解。
（2）：流动性极好，溢边值为0.03mm左右。
（3）：冷却速度快，浇注系统及冷却系统散热应适度
（4）：成形收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；
（5）：注意控制成型温度，料温低时取向性显著；模具温度低于50度时，塑件无光泽；90度以上，易发生翘曲、变形
（6）：塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以预防应力集中。
表1 PP注射成型关键工艺参数
喷嘴温度（℃）
170200
后
料筒温度（℃） 中
前
180-190
220-240
220-230
注射压力（Mpa）
70-110

总周期
30-65
3-10
周期(S)
注射时间
保压时间
4-15
冷却时间
20-40

2.初选注射机规格
（1）塑料盖体积:

（2）零件质量: 查《塑料成型工艺和模具设计》常见热塑性塑料关键技术指标可知PP密度为0.9～0.91g/，这里取0.905g/，计算可得盒盖质量M=9.23×0.905g/≈8.35g.
模具所需塑料熔体注射量
=1.6×2×9.23=29.54
塑件和流道凝料在分型面上投影面积及所需锁模力

(3)选择注射机型号

锁模力
查《模具设计指导》表6—24，所以初选号为SZ-60/40,参数以下表2所表示：
表2 SZ-60/40型注射机技术数据
注射量/
60
模板最大行程/mm
250
螺杆直径/mm
30
模具最大厚度/mm
250
注射压力/Mpa
180
模具最小厚度/mm
150
注射时间/s
1
拉杆空间/mm
220×300
锁模力/kN
400
喷嘴球径/mm
10
注射行程/mm
--
喷嘴孔径/mm
3
（4）校核注射机技术参数
1）注射压力校核
PP所需注射压力70-110MPa，这里取110MPa，注射机公称压力180MPa，注射压力110<180,所以该注射机注射压力合格。
2）锁模力校核
锁模力是指注射机锁模机构对模具所施加最大夹紧力。当高压塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大胀型力。所以

式中—型腔平均压力
—锁模力安全系数，通常取=1.25-1.4
则 =1.4×4326×25=118.97 kN 故满足要求。

3分型面选择
分型面选择标准：
1.为便于塑件成形后脱模，分型面应使塑件在开模时留在有脱模机构一边，通常是在冬末一侧；
2．当塑件内有嵌件时，因为嵌件极少收缩会造成塑件在这一位置粘附在型腔内，所以型腔应设计在动模部分而不应该在定模部分；
3.为了便于模具加工，应考虑斜分型面要比直分型面型腔部分轻易加工；
4.选择分型面时，应尽可能只采取一个和开模方向垂直分型面，并尽可能避免侧向抽芯和侧向分型，假如塑件有侧凹或侧孔必需采取侧向分型或抽芯时，应使侧抽芯型芯尽可能安放在动模上，而避免定模部分抽芯；
5．对于有同轴度要求塑件，模具设计时尽可能将型腔设计在同一个型面上；
6．选择分型面时，应选在不影响塑件外观和塑件飞边轻易修整部位，一确保塑件质量；
7.分型面选择应有利于预防溢料，当塑件在分型面上投影面积靠近于注射机最大注射面积时，就有可能产生溢料；
8.分型面选择应有利于排气，即分型面应尽可能设在塑件流动末端，以利于排气；
9.对于塑件较高，脱模斜度又小塑件，分型面宜选在中间部位，尽管型腔设在动、定模两侧，但易于脱模且不产生飞边。
因为分型面受到塑件在模具中成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及精度、嵌件位置形状和推出方法、模具制造、排气、操作工艺等多个原因影响，所以在选择分型面时应综合分析比较，考虑到要确保塑料制品能够脱模，使型腔深度最浅，使塑件外形美观，轻易清理和有利于排气等问题。总而言之，最终确定分型面以下所表示。

4.浇注系统设计
4.1 浇口套设计
主流道小端入口处和注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严格，所以模具主流道部分常设计成可拆卸更换浇口套，方便有效选择优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套通常采取碳素工具钢(T8、T10A)材料制造。浇口套是标准件，浇口套和模板间配合采取H7/m6过渡配合。浇口套以下所表示

4.2 分流道设计
（1）分流道截面形状：梯形
（2）分流道截面尺寸：

（3）分流道长度：通常取主流道直径1-2.5倍，故10mm。
（4）分流道部署形式：分流道应能满足良好压力传输和保持理想填充状态，使塑料熔体立即地经分流道均衡分配到各个型腔，所以，采取平衡式分流道。
（5）分流道表面粗糙度
分流道表面粗糙度Ra要求不低，通常取0.81.6即可。
4.3浇口设计
本设计要求用内环形浇口。

4.4冷料穴设计
本设计采取带钩形头(Z字形头)拉料杆冷料穴。

5 成形零部件设计
5.1成形零件结构设计
（1）凹模结构设计
整体式凹模
（2）凸模结构设计
整体式凸模
5.2成形零件工作尺寸计算
（1）平均收缩率
（2）型腔和型芯尺寸

5.3型腔壁厚计算
（1）型腔壁厚
从刚度见解出发，型腔最小壁厚为

从强度见解出发，型腔最小壁厚为

模具材料为SM1，E=2.1×105,
(2) 型腔底板厚度
从刚度见解出发，型腔底板最小厚度为

从强度见解出发厚度，型腔底板最小厚度为

（3）动模垫板厚度
式中，F是动模垫板受得总压力（N），A是塑件及浇注系统在分型面上投影面积；B是动模垫板宽度（mm）；p是型腔压力；K是修正系数，取0.6-0.75。
有上述得 h=15.8mm。

6.模架确实定
依据型腔最小壁厚，考虑到导柱导套及连接螺钉部署应占有位置和采取二次推出等各方面问题，确定选择模架序号为5，B×L=200×250,模架结构为A4形式，图所表示。
各模板尺寸确实定。
1. A板尺寸
A板是定模型腔板，塑件高度28mm，在模板上还要开设冷
却水道，冷却水道离型腔应有一定距离，所以A板厚度取80mm。
2. B板尺寸
B板是凸模固板，B板取20mm。
3．C板尺寸
垫块=推出行程+推杆固定板厚度+(5-10)=16+10+16=42mm
则C取50mm。
上述尺寸确定以后，就能够确定模架序号为5号，板面尺寸为200*250，模架结构形式为A4标准模架。
从选定模架可知，模架外形尺寸：长×宽×高=200×250×236
模具平面尺寸200×250<220×300（拉杆间距），合格；模具开模所需行程=33+28+10=71<250（注射机开模行程），合格；模具高度242，<242<300，合格；其它参数前面已校核，
所以本模具所选注射机完全满足使用要求。

7.排气槽设计
因为该零件为小型零件，一模两腔，所以利用分模面及推杆之间间隙排气即可，无须单独考虑排气方法。

8.脱模机构设计

1.脱模力计算

2.二次脱模机构设计
本设计采取弹簧式二次推出机构。具体见装配图。

3.关键推出零件设计
1）推杆形式:直通型圆形推杆
2）推杆尺寸：
推杆是标准件，选择推杆d=12mm,H=6mm,D=17mm,配合孔长度L=20mm.
3)推杆部署：均匀部署，每个塑件4根推杆。

9导向和定位机构设计
7.1 导向机构作用
注射模导向机构用于动、定模之间开合模导向和脱模机构运动导向。按作用分为模外定位和模内定模外定位是经过定位圈使模具浇口套能和注射机喷嘴正确定位；而模内定位机构则经过导柱导套进行合模定位，锥面定位则用于动、定模之间正确定位。因为本塑件为小型塑件，大批量生产，所以采取有导柱导套配合要求导柱导向机构。
导柱材料选择低碳钢（20钢），渗碳淬火，硬度为50～55HRC,具体配合见装配图。

7.2 导柱导套设计标准
（1）导柱应合理均布在模具分型面四面，导柱中心至模具外缘应有足够距离，以确保模具强度。
（2）导柱通常设在有型芯一边，能够保护型芯不受损害；导柱设在定模一边，便于塑件脱模。
（3）为使导柱顺利进入导套，导柱底部应做成锥形或半球形，导套前端应倒角。
（4）导柱导套应有足够耐磨度，采取20低碳钢经渗碳热处理，其硬度为48-55HRC，也可采取T8或T10碳素工具钢。导柱和导套配合部分表面粗糙度为Ra0.8.
（5）导柱直径按模具尺寸选择,选择时参考注射模架标准数据。
（6）导柱长度应比凸模端面高度高出6-8mm，以确保在导柱伸入导套后型芯才进入型腔，从而避免型芯和型腔相碰而损坏；对于脱模机构为推件板模具，导柱长度应大于推件板推出距离，以确保推件板在顶出过程中一直处于被导向状态。

10.模具冷却系统设计和计算
冷却系统计算很麻烦，在此只进行简单计算，在单位时间内塑料熔体凝固时所放出热量应等于冷却水所带走热量，模具温度设为40度。
1. 冷却水体积流量

式中W—单位质量塑件在凝固时所放出热量；
—冷却水密度（1000kg/m3）
—冷却水比热容（4.187Kj/(Kg∙℃)）
—冷却水出口温度（28）
—冷却水入口温度（22）
2. 冷却管道直径
为使冷却水处于湍流状态，查资料取d=8mm。
3. 冷却水在管道内流速
大于最低流速1.66，达成湍流状态，所选管道直径合理。
4. 冷却管道孔壁和冷却水之间热传膜系数
查相关资料得，水温为25℃时，f=6.48

5. 冷却管道总传热面积

6. 模具开设冷却水孔数

从计算结果上看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，但一条冷却水道对模具来说是不可取。
依据经验，型芯必需冷却，型芯纵向分两排部署，采取两条进出水道。在定模部分流道凝料也应得到冷却，可开设一条往返水道，水道流量可依据注射时具体工艺情况进行调整，水道开设见装配图。

11.参考文件
〖1〗史铁梁.模具设计指导.机械工业出版社，
〖2〗齐晓杰主编.塑料成型工艺和模具设计.机械工业出版社，
〖3〗申开主智编.塑料成型模具设计.中国轻工业出版社，
〖4〗伍先明等.塑料模具设计指导.国防工业出版社.
〖5〗王孝培主编.塑料成型工艺和模具简明手册.机械工业出版社,