塑料勺子注塑模具设计说明书.docx
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塑料勺子注塑模具设计说明书
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塑料勺子注塑模具设计说明书
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注塑模具课程设计
摘要
本文以塑料勺为对象，详细介绍其注射模设计过程。
设计中主要运用UG和AUTOCAD软件，根据制件的零件图进行零件的三维造型，并对该模型进行工艺分析，该塑件为壳体，浇注系统设计过程中，采取一模一腔侧浇口设计，并对成型零件进行了必要的计算和结构设计。
采用龙记大水口标准模架，提高了设计效率。
最后通过Autocad完成工程图的制作，设计中综合考虑了各方面的因素。
关键词：
塑料勺，注射模，UG，侧浇口
InjectionmouldDesign
ABSTRACT
Thedesignofasetofblanking,punchingmold.throughaccesstoinformation,thefirstpartstotheprocessanalysis,throughprocessanalysisandcomparison,theuseofblanking,punchingprocess,throughtheblankingforce,thetoppiece,andintermsofdischargepowertodeterminethemodelpress.Furtheranalysisofthestampingdiesforprocessingtheapplicationtoselectthedesiredtypeofmolddesign.Themoldwillbedesignedtodrawuponthetypeofmoldpartsoftheworkexpressedinthedesignprocess.
Keywords：
Plasticspoon,Injectionmould,UG,Sidegate
摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc435953474"1塑料成型工艺性分析PAGEREF_Toc435953474\h1
HYPERLINK\l"_Toc435953475"1.1塑件分析PAGEREF_Toc435953475\h1
HYPERLINK\l"_Toc435953476"1.2注射成型过程及工艺参数PAGEREF_Toc435953476\h2
HYPERLINK\l"_Toc435953477"1.3PC的性能分析PAGEREF_Toc435953477\h2
HYPERLINK\l"_Toc435953478"2拟定模具结构形式PAGEREF_Toc435953478\h4
HYPERLINK\l"_Toc435953479"2.1分型面位置的确定PAGEREF_Toc435953479\h4
HYPERLINK\l"_Toc435953480"2.2确定型腔数量和排列方式PAGEREF_Toc435953480\h4
HYPERLINK\l"_Toc435953481"2.3模具结构形式的确定PAGEREF_Toc435953481\h5
HYPERLINK\l"_Toc435953482"3注射机型号的确定PAGEREF_Toc435953482\h6
HYPERLINK\l"_Toc435953483"3.1所需注射量的计算PAGEREF_Toc435953483\h6
HYPERLINK\l"_Toc435953484"3.2注射机型号的选定PAGEREF_Toc435953484\h6
HYPERLINK\l"_Toc435953485"3.3型腔数量及注射机有关工艺参数校核PAGEREF_Toc435953485\h7
HYPERLINK\l"_Toc435953486"4浇注系统的形式和浇口的设计PAGEREF_Toc435953486\h10
HYPERLINK\l"_Toc435953487"4.1主流道的设计PAGEREF_Toc435953487\h10
HYPERLINK\l"_Toc435953488"4.2冷料穴的设计PAGEREF_Toc435953488\h12
HYPERLINK\l"_Toc435953490"4.3浇口的设计PAGEREF_Toc435953490\h12
HYPERLINK\l"_Toc435953491"4.4浇注系统的平衡PAGEREF_Toc435953491\h13
HYPERLINK\l"_Toc435953492"4.5浇注系统凝料体积的计算PAGEREF_Toc435953492\h13
HYPERLINK\l"_Toc435953493"4.6浇注系统各截面流过熔体的体积计算PAGEREF_Toc435953493\h13
HYPERLINK\l"_Toc435953494"4.7普通浇注系统截面尺寸的计算与校核PAGEREF_Toc435953494\h14
HYPERLINK\l"_Toc435953495"5成型零件的结构设计和计算PAGEREF_Toc435953495\h16
HYPERLINK\l"_Toc435953496"5.1定模部分的型芯与型腔PAGEREF_Toc435953496\h16
HYPERLINK\l"_Toc435953497"5.2动模部分的型芯PAGEREF_Toc435953497\h17
HYPERLINK\l"_Toc435953498"5.3成型零件的强度及支撑板厚度校核PAGEREF_Toc435953498\h18
HYPERLINK\l"_Toc435953499"6模架的确定和标准件的选用PAGEREF_Toc435953499\h20
HYPERLINK\l"_Toc435953500"7导向机构的设计PAGEREF_Toc435953500\h21
HYPERLINK\l"_Toc435953501"8脱模推出机构的设计PAGEREF_Toc435953501\h23
HYPERLINK\l"_Toc435953502"9排气系统的设计PAGEREF_Toc435953502\h25
HYPERLINK\l"_Toc435953503"10温度调节系统的设计PAGEREF_Toc435953503\h26
HYPERLINK\l"_Toc435953504"10.1冷却系统PAGEREF_Toc435953504\h26
HYPERLINK\l"_Toc435953505"10.2加热系统PAGEREF_Toc435953505\h27
HYPERLINK\l"_Toc435953506"设计总结PAGEREF_Toc435953506\h28
HYPERLINK\l"_Toc435953507"参考文献PAGEREF_Toc435953507\h29
1塑料成型工艺性分析
1.1塑件分析
该塑件为勺子，如图1.1所示，
图1.1塑件零件图
该塑件为勺子，所用材料为PC，无颜色要求，生产批量为中批量。
由塑件图分析可知,精度未注,采用一般经济级精度6级。
所用塑料为聚碳酸酯，该塑料流动性好，注射充型流动平稳，塑件外设置有脱模斜度，脱模斜度为30′-1°。
1.2注射成型过程及工艺参数
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。
PC高分子量树脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m，未填充牌号的热变形温度大约为130°C，玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C。
PC的弯曲模量可达2400MPa以上，树脂可加工制成大的刚性制品。
低于100°C时，在负载下的蠕变率很低。
PC耐水解性差，不能用于重复经受高压蒸汽的HYPERLINK"\t"制品。
PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。
和其他树脂一样，PC容易受某些有机溶剂的侵蚀。
密度：
1.18－1.22g/cm^3线膨胀率：
3.8×10^-5cm/°C热变形温度：
135°C低温-45°C
聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的HYPERLINK"\t"机械性能。
同性能接近HYPERLINK"\t"聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。
但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过HYPERLINK"\t"本体聚合的方法生产大型的器件。
表1-1PC注射工艺参数
1.3PC的性能分析
聚碳酸酯具有良好的HYPERLINK"\t"_blank"耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。
HYPERLINK"\t"_blank"脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。
对于聚碳酸酯玻璃化温度的报道值有一18qC,OqC,5℃等，这也是由于人们采用不同试样，其中所含晶相与无定形相的比例不同，使分子链中HYPERLINK"\t"_blank"无定形部分链长不同所致。
聚碳酸酯的HYPERLINK"\t"_blank"熔融温度比聚乙烯约提高40一50%，约为164一170℃,100%HYPERLINK"\t"_blank"等规度聚丙烯熔点为176℃。
聚碳酸酯的化学稳定性很好，除能被HYPERLINK"\t"_blank"浓硫酸、HYPERLINK"\t"_blank"浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定；但低分子量的HYPERLINK"\t"_blank"脂肪烃、HYPERLINK"\t"_blank"芳香烃和氯化烃等能使聚碳酸酯软化和HYPERLINK"\t"_blank"溶胀，同时它的化学稳定性随HYPERLINK"\t"_blank"结晶度的增加还有所提高，所以聚碳酸酯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。
它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品。
它的HYPERLINK"\t"_blank"击穿电压也很高，适合用作电气配件等。
抗电压、HYPERLINK"\t"_blank"耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。
2拟定模具结构形式
2.1分型面位置的确定
在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状数量，否则就无法用模具成型。
在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。
分型面选择是否合理，对塑件质量工艺，操作难易程度和模具设计制造有很大影响。
因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。
分型面的选择原则[1]：
分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模;
分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整;
分型面的选择应保证塑件尺寸精度;
分型面选择应有利于排气;
分型面选择应便于模具零件的加工;
分型面选择应考虑注射机的规格
分型面的选择方案
分型面选择方案。
分型面与开模方向垂直，
图2.1分型面示意图
2.2确定型腔数量和排列方式
该塑件为小型塑件，精度要求不高，又是中等批量生产，。
考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，初定为一模一腔的模具形式。
如图2.2所示。
图2.2型腔的排列
2.3模具结构形式的确定
从上面分析中可知，本模具拟采用一模一腔，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上确定模具结构形式为带推件板的单分型面注射模。
3注射机型号的确定
3.1所需注射量的计算
塑件质量、体积计算
对于该设计，提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型用建模分析得：
图3.1塑件体积
塑件体积
塑件质量
浇注系统凝料体积的初步估算
可按塑件体积的0.2倍估算，由于该模具采用一模一腔，所以浇注系统凝料体积为
该模具一次注射所需塑料
3.2注射机型号的选定
根据以上的计算初步选定型号为XS-Z-30注射成型机，查表[2]其主要技术参数见表3-1。
表3-1XS-Z-30型注射机主要技术参数
3.3型腔数量及注射机有关工艺参数校核
型腔数量的校核
按注射机的最大注射量校核型腔数量
式中K注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.8；
注射机允许的最大注射量，=30cm3；
浇注系统所需要的塑件体积，=7.4916cm3；
单个塑件的质量或体积，=7.4916g；
上式中左边=1;右边=，满足要求。
由注射机料筒塑化速率校核型腔数量
式中K注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.8；
M注射机的额定塑化量，该注射机为50kg/h=13.89g/s；
t成型周期，因塑件小，壁厚不大，取50s；
m1单个塑件的质量和体积，取；
m2浇注系统所需塑件质量和体积，取。
上式中左边=1;右边=，满足要求。
注射机工艺参数的校核
注射量的校核
注射量以容积表示，最大注射容积为
式中模具型腔和流道的最大容积；
V指定型号与规格的注射机注射量容积，该注射机为30cm3;
注射系数，取0.75~0.85，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75，该处取0.75。
倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑件在料筒中停留的时间就会过长。
所以最小注射容积。
故每次注射的实际注射容积应满足，而，符合要求。
锁模力的校核
当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力，其大小等于制件浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。
该推力应小于注射机额定的锁模力，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。
型腔内塑料熔体的推力：
式中型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力；
A塑料与浇注系统在分型面上积投影面积；
型腔内塑料熔体的平均压力，一般是注射压力的30%~50%，PE流动性好，所薄壁容器类，取型腔平均压力为50Mpa；
型腔内塑料熔体的压力；
注射压力；
K压力损失系数，可在0.2~0.4的范围内选取，此处选0.4。
上式左边=50A60A=右边，符合要求。
最大注射压力校核
注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力（见表3-1），应该大于注射成型是所需调用的注射压力，即
式中安全系数，常取。
注射成型是所需调用的注射压力
实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为70~120Mpa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,同时PP流动性好,因此注射压力选用70Mpa。
代值计算:
左边=119MPa右边=，符合要求。
安装尺寸校核
喷嘴尺寸
eq\o\ac（○,1）主流道的小端直径D大于注射机喷嘴，通常为
对于该模具，取，符合要求。
eq\o\ac（○,2）主流道入口的凹球面半径应大于注射机注射机喷嘴球半径SR，通常为
对于该模具SR=12mm，取，符合要求。
最大与最小模具厚度
模具厚度H应满足
式中，
而该套模具厚度，符合要求。
开模行程和推出机构的校核
开模行程的校核
式中H注射机动模板的开模行程，取150mm，见表3-1；
塑件推出行程，取22.5mm；
包括流道凝料在内的塑件高度为25mm
其值为，符合要求
推出机构的校核
该塑件的推出行程为22.5mm小于注射的机推出行程，符合要求。
4浇注系统的形式和浇口的设计
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对塑料质量影响很大。
它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。
该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴和浇口。
4.1主流道的设计
主流道置于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
主流道尺寸
主流道小端直径
主流道球面半径
球面配合高度
主流道长度
由标准模架结合该塑料制件的结构决定
取L=80mm
主流道大端直径
浇口套总长
主流道衬套的形式
主流道小端入口处与注射机反复接触，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即浇口套，以便有效的选用优质的钢材单独进行加工和热处理，采用碳素工具钢T10A热处理硬度为50HRC~55HRC，如图4.1所示。
图4.1主流道衬套
由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图4.2所示。
图4.2定位圈
主流道衬套的固定
主流道衬套的固定形式如图4.3所示。
图4.3主流道衬套的固定形式
4.2冷料穴的设计
冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。
冷料穴一般设置在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料穴。
同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。
本设计采用推板脱模机构，由于PP的弹性很强，故采用沟形头冷料穴，结构如图4.4所示。
图4.4冷料穴图
4.3浇口的设计
浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。
浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。
类型及位置的确定
该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在勺口底部的圆周上设置浇口比较合适。
类型选用常用的侧浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。
浇口结构尺寸的经验计算
矩形侧浇口的大小由其厚度，宽度和长度决定（参考文献[1]式6-5，6-6）
h=nt
b=
式中h侧浇口厚度（mm）
b侧浇口宽度（mm）
t塑件壁厚（mm）
n与塑料品种有关的系数，查文献[1]表6-4得n=0.7
A塑件外表面积（mm2）
代入数据得h=0.7×2.5=1.75mm。
浇口长度取L=1.0mm
4.4浇注系统的平衡
对于该模具，从主流道到各个型腔和分流道的长度相等，形状及截面尺寸相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。
4.5浇注系统凝料体积的计算
主流道与主流道冷料井凝料体积
浇口凝料体积
很小，可取为0。
浇注系统凝料体积
该值远小于前面对浇注系统凝料体积的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。
4.6浇注系统各截面流过熔体的体积计算
流过浇口的体积
流过主流道的体积
4.7普通浇注系统截面尺寸的计算与校核
确定适当的剪切速率
根据经验浇注系统各段的取以下值，所成型塑件质量较好。
主浇道
分浇道
浇口
其他浇口
确定体积流量
主浇道体积流量
主流道体积体积流率并不大，取
浇口体积流量
侧浇口用适当的剪切速率代入得
注射时间的计算
模具充模时间
单个型腔充模时间
注射时间
根据经验公式求得注射时间
根据文献[3]中表3.3-5可知注射机最短注射时间，所选时间合理。
校核各处剪切速率
浇口剪切速率
，基本合理。
主流道剪切速率
，基本合
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