水杯塑料模具课程设计说明书.docx

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水杯塑料模具课程设计说明书

*********学院

课程设计说明书

题目：

连接座注塑模模具设计

学院：

机电工程学院

专业：

模具设计与制造

班级：

**********

姓名：

**********

学号：

**********

指导老师：

**********

时间：

****年*月*日

摘要

摘要：

本课题主要是针对水杯的注塑模具设计,该水杯材料为PP，是工业生产中常见的一种塑料产品。

通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。

该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。

通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。

根据题目设计的主要任务是水杯注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的注射模具。

关键词：

水杯；注塑模；点浇口

ABSTRACT

Abstract:

Themaintopiccoveredforacupofinjectionmolddesign,thematerialsforthecupisPP,iscommonlyfoundinindustrialproduction.Throughtheprocessofplasticpartsforanalysisandcomparison,thefinaldesignofaninjectionmold.Theproductmixfromtechnologyissues,andspecificmoldstructureofthecastingmoldsystem,moldformingpartofthestructure,topofthesystem,coolingsystem,thechoiceofinjectionmoldingmachineandrelatedcalibrationparametersaredetaileddesign,atthesametimeanddevelopedasimpleprocessdies.Throughtheentiredesignprocessthatthemoldcanbeachievedbytheplasticpartsprocessingrequirements.Designedinaccordancewiththesubject'smaintaskistobuildaroundplasticinjectionmolddesign,thatis,thedesignofaninjectionmoldtoproduceplasticproductsinordertoachieveautomationtoincreaseproduction.Themoldfortheplasticpartsoftheconcretestructure,pointgateoftheinjectionmold.

KeyWords:

Cup;Injectionmold;Pointgate

第一章塑件分析……………………………………………………

1.1塑件描述及设计要求….……………………………………………………

1.2塑件批量……………….……………………………………………………

1.3塑件体积和质量计算…………………………………………………………

第二章注塑机的确定.……………………………………………

第三章模具设计有关计算…………………………………………

3.1凹模工作尺寸计算…………………………………………………………

3.2凸模工作尺寸计算…….……………………………………………………

第四章模具结构设计………………………………………………

4.1模具结构设计………….……………………………………………………

4.1模具工作过程描述……………………………………………………………

第五章注塑机参数校核…………………………………………….……

5.1最大注塑量校核……………….……………………………………………

5.2锁模力校核……….…………………………………………………………

5.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核………………………………………

5.2开模行程校核…………………………………………………………………

5.2型腔壁厚、底板厚度校核……………………………………………………

5.2模具冷却系统设计……………………………………………………………

参考文献……………………………………………………………

致谢…………………………………………………………………

第一章塑件分析

1.1塑件描述及设计要求

本次设计制品的用途是饮水，结构简单，对称分布，对精度无太大要求，强度要求适中。

1.2塑件批量

本制品为大规模生产，为缩短生产周期、节约成本，采用一模两腔。

1.3塑件体积和质量计算

由分析，可得塑件的体积为40.575cm3

查手册聚丙烯密度ρ=0.91g／

，故塑件质量m=ρV=36.92g。

第二章注塑机的确定

前面已计算的出塑件体积V=40.575

，且该塑件采用一模两腔制造。

根据计算的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。

为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，最大注塑量为101.4375

，查手册初步选定选定XS-ZY-125型注塑机。

表1注射机成型规格

理论注射容积（cm3）

125

螺杆直径（mm）

42

注射压力（MPa）

120

螺杆转速（r/min）

0~200

锁模力（kN）

900

模具最大厚度（mm）

300

移模行程（mm）

300

喷嘴球半径（mm）

SR12

模具最小厚度（mm）

200

锁模形式

液压-机械

喷嘴口空孔径（mm）

4

模板尺寸（mm）

428*458

第三章模具设计有关计算

3.1凹模工作尺寸计算

制品原料为PP，收缩率为1.0%~2.5%，则：

；根据塑件轴向尺寸70mm，精度等级MT5，查表7-2得模具制造公差为IT-11，查标准公差GB1800-79得模具制造误差

。

凹模深度：

根据塑件直径86mm，精度等级MT5，查表7-2得模具制造公差为IT-11，查标准公差GB1800-79得模具制造误差

。

凹模径向尺寸：

3.2凸模工作尺寸计算

根据塑件轴向尺寸60mm，精度等级MT5，查表7-2得模具制造公差为IT-11，查标准公差GB1800-79得模具制造误差

。

凸模高度：

根据塑件直径82mm，精度等级MT5，查表7-2得模具制造公差为IT-11，查标准公差GB1800-79得模具制造误差

。

凸模径向尺寸：

第四章模具结构设计

4.1模具结构设计

注射模结构设计主要包括:

分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、侧抽芯机构的设计、模具结构零件设计等内容。

1、分型面的选择

该塑件表面质量没有什么高的要求,只要求外径没有明显的斑点及熔接痕.在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件,分型方案如下：

2、型腔数目的确定及型腔的排列

由于该塑件采用一模两腔成型,所以,型腔布置在模具的中间.这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。

3、浇注系统的设计

（1）主流道设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

根据手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸:

喷嘴球半径:

R=12mm

喷嘴孔直径:

d=4mm

a、主流道尺寸

主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角

为

，流道表面粗糙度

，小端直径

比注射机喷嘴直径大0.5～1mm。

现取锥角a=4mm，小端直径比喷嘴直径大

。

浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度50～55HRC。

由于小端的前面是球面，其深度为

（现取为

），注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大

。

浇口套与模板间配合采用

的过渡配合,主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。

主流道小端尺寸为5mm。

b、主流道衬套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。

常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种，由于注射机的喷嘴球半径为12mm，所以浇口套的为R13mm。

C、主流道衬套的固定

因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。

定位圈的外径为Φ150mm，内径Φ110mm。

（2）分流道的设计

分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。

该塑件的体积比较大但形状并不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用多点进料的方式,缩短分流道的长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证。

从便于加工的方面考虑,采用截面形状为半圆形的分流道.查有关的手册,选择R=4mm.由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

（3）浇口设计

浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。

我们将采用限制性浇口。

限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。

a.浇口形式的选择

本模具选择点浇口，点浇口是一种断面尺寸很小的浇口,当物料通过时产生很高的剪切速率,这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的。

点浇口在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序。

点浇口的另一个优点是,它很容易向模腔多点进料,浇口位置选择灵活,对于单腔模和多腔模均适用.因此点浇口能实现模具自动化生产,生产效率高。

b.浇口位置的选择

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。

总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

1.尽量缩短流动距离。

2.浇口应开设在塑件壁厚最大处。

3.必须尽量减少熔接痕。

4.应有利于型腔中气体排出。

5.考虑分子定向影响。

6.避免产生喷射和蠕动。

7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

8.注意对外观质量的影响。

根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，浇口位置选在水杯底部中心位置。

4、型芯、型腔结构的确定

型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构。

整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模,其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹。

当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。

整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式,再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用。

这种凹模结构的好处是:

a、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。

b、节省贵重钢材。

根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。

C、易于维修更换。

采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行。

d、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。

根据该塑件的外形分析,模具的动、定模都是由凸、凹模组成,由于塑件的大部分拐角都有圆弧过度,所以为便于模具的加工和减少熔接痕,把凸凹模作为整体式。

由于该塑件尺寸不大,形状虽不复杂,如采用整体式型腔,加工后,对于一块大的板来说热处理变形较大,且浪费贵重材料,所以采用整体嵌入式凹模。

而各小型芯采用镶拼式,并采用台阶固定方式安装在模具的各个部位上。

5、推件方式的选择

根据塑件的形状特点,模具的型芯在动模部分。

开模后,塑件留在动模的型芯内,其推出机构可选择推杆推出和推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难;推杆推出简单,推出平稳可靠,虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但作为饮水用的水杯表面质量没什么要求。

从以上分析得出:

该塑件可采用推杆推出机构。

4.2模具工作过程（动作原理）描述

开模时,注塑机推动推杆垫板使动定模板分开，在导柱导向的作用和止动螺栓的控制下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在顶杆的作用下顺利脱出。

闭合时，同样在导柱和导套的导向作用以及止动螺栓的控制下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。

以免顶杆碰到型腔，损坏模具。

第五章注塑机参数校核

5.1最大注塑量校核

前面已计算的出塑件体积V=40.575

，且该塑件采用一模两腔制造。

为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，最大注塑量为101.4375

注塑机的理论注射容积是125

，符合要求。

5.2锁模力校核

5.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

该模具的外形尺寸为:

XS-ZY-125型注射机模板最大安装尺寸为

故能满足模具的安装要求。

由于XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为

最大厚度

即模具闭合高度满足

的安装条件。

所以,XS-ZY-125型注射机满足模具安装要求。

5.4开模行程校核

5.5型腔壁厚、底板厚度校核

由侧壁厚计算公式：

由底板计算公式：

5.6模具冷却系统设计

1、定模镶件的冷却

在定模镶件产品的上方通2条直的冷却流道,便于产品底部的冷却，在产品周围，通2层冷却流道，上下距离协调合理，并用铜塞堵住不接水嘴的孔，这样均匀分布的冷却系统足够产品的冷却。

2、动模镶件的冷却

由于产品是开口产品，且壁薄，高度适中，所以动模镶件就不设计冷却系统。

参考文献

[1]许发樾.实用模具设计与制造手册[M].2000.北京:

机械工业出版社,2000.10

[2]张维和.注塑模具设计实用教程[M].2007.北京:

化学工业出版社，2007.9

[3]刘昌祺.塑料模具设计[M].1998.北京:

机械工业出版社,1998.10

[4]朱冬梅.画法几何及机械制图[M].2000.北京:

高等教育出版社,2000.12

致谢

通过对水杯塑料成型模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。

在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用CAD软件就是一例，新的工具的利用，大大提高了工作效率。

以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。

软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。

模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。

这次设计能顺利完成，还得感谢各位老师的精心指导。

但错误之处在所难免，望批评指正，非常感激！