保鲜盒体注射模的设计.docx
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保鲜盒体注射模的设计
徐州师范大学社区学院毕业设计（论文）任务书1
摘要2
绪论4
第一章保鲜盒体外塑件的工艺分析6
1.1塑件成形工艺分析.6
1.2塑件成形工艺参数确定8
第二章结构设计及模架选择10
2.1确定成形方法10
2.2型腔布置10
2.3分型面设计10
2.4注射机的选定11
2.5浇注系统的设计12
2.6模具结构形式16
第三章模架结构选择17
第四章模具结构尺寸的设计计算19
4.1模具结构设计计算19
4.2模具的导向结构21
4.3推出机构的设计22
第五章相关校核的计算24
5.1注射工艺参数相关校核24
第六章模具加热、冷却系统计算27
6.1模具加热27
6.2模具冷却27
第七章致谢30
参考文献31
徐州师范大学社区学院毕业设计（论文）任务书
专业数控技术应用班级07自动化姓名徐辉
一、设计题目：
保鲜盒的注塑模具设计
二、设计任务要求及主要原始资料：
（1）塑料制品名称：
保鲜盒；
（2）成型方法与设备：
在选用XS-ZY-350型注射机注塑成型;
（3）塑料原料：
聚丙烯（代号：
pp）；
（4）收缩率：
1.0%---3.0%
（5）生产批量：
（6）塑料图：
、设计时间：
2011年2月22日至2011年5月6日0年6月1日
摘要
注射成型是将颗粒状或粉状塑料，从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融，塑化成粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴，注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后，可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得塑料制品。
本次设计的是“保鲜盒体”，主要介绍了塑料保鲜盒体的设计思路和设计方法，主要设计的是保鲜盒体的注塑模的设计，塑料保鲜盒体具有重量轻、易清洁、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长，制作方便、价格低廉等特点，是值得人们信赖、喜欢用的产品，它具有非常大的发展前途。
塑料制品具有原料来源丰富，性能优良等
特点，应用极其广泛。
注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。
聚丙烯这种材料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。
它的力学性能如屈服强度、抗张强度、抗压强度及硬度等，均优于低压聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性较好。
可在100OC以上使用.若不受外力，则温度升到1500C也不变形.基本上不吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硅酸、浓硝酸外，几乎都很稳定.高频电性能优良，且不受温度影响，成形容易•缺点是耐磨性不够高，成形收缩率较大，低温呈脆性，热变形温度亦较低。
【关键词】：
注射模具，保鲜盒体,聚丙烯
Summary
Injectionmoldingplasticisgranulatedorpowdered,takenfromthe
injectionmachinehopperheatingbarrel,afterthemeltingandplasticsmelt
intoaviscousfluidintheinjectionmachineofhighpressureplungerorascrewdriventoitlargeflowratethroughthenozzleintothemoldcavity,aftersometimepackingcoolingisformed,itcanbemaintainedgiventheshapeofthemoldcavity,andthengetplasticmoldtypeproducts.
Thisdesignis"crisperbody",introducesTupperwarebodydesignideasanddesignmethods,themaindesigniscrisperbodyinjectionmolddesign,plasticFoodContainerbodywithlightweight,easytoclean,resistantfromcorrosion,highstrength,Iongservicelife,makingconvenient,lowpriceandisworthyoftrust,liketousetheproduct,ithasaverybigdevelopmentprospects.Plasticproductshavearichsourceofrawmaterials,excellentperformaneecharacteristicssuchasverywideapplication.Piecesofmolding
thermoplasticinjectionmoldingisthemainmethod,soawiderangeofapplications.
Polypropyleneisacommonlyusedthismaterialhasgoodmechanicalpropertiesofengineeringmaterials.Itsmechanicalpropertiessuchasyieldstrength,tensilestrength,compressivestrengthandhardness,arebetterthanthelow-pressurepolyethylene,andaveryprominentrigidity,goodheatresistanee.Canbeusedintheabove.Ifnotexternal,thenthetemperature
risetonodistortion.Essentiallynon-absorbent,andhasgoodchemicalstability,inadditiontoconcentratedacid,concentratednitricacid,the
almostverystable.Highfrequencyexcellentperformanee,andisnot
temperature,formingeasy.drawbackisthatwearresistaneeisnothighenough,formingalargershrinkagerate,lowtemperaturebrittle,heatdistortiontemperatureisrelativelylow.
【Keywords】:
Injectionmold,FoodContainerbody,PP
绪论
模具的一般定义：
在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。
注塑过程说明：
模具是一种生产塑料制品的工具。
它由几组零件部分构成，这个组合内有成型模腔。
注塑时，模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔内冷却定型，然后上下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。
注塑模具1.何谓注塑成型
所谓注塑成型（InjectionMolding）是指，受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。
该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。
注射成型过程大致可分为以下6个阶段合模
注射保压冷却开模制品取出上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。
注塑成型机注塑成型机可分为合模装置与注射装置。
合模装置主要作用是实现模具开闭以及顶出制品。
合模装置可分为如图所示的连杆式和直接利用油
压实行合模的直压式。
注射装置是使树脂材料受热融化后射入模具内的装置。
如图所示从料头把树脂挤入料筒中，通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。
在那个过程中，在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热，在螺杆的剪切应力作用下使
树脂成为熔融状态，将相当于成型品及主流道，分流道的熔融树脂滞留于机筒
的前端（称之为计量），螺杆的不断向前将材料射入模腔。
当熔融树脂在
模具内流动时，须控制螺杆的移动速度（射出速度），并在树脂充满模腔后用压力（保压力）进行控制。
当螺杆位置，注射压力达到一定值时我们可以将速度控制切换成压力控制。
所谓模具（Mold）是指，树脂材料射入金属模型后得到具有一定形状的制品的装置。
虽然在图中没有标明，事实上为了控制模具的温度，在模具上还有使冷媒（温水或油）通过的冷却孔，加热器等装置。
已成为熔体的材料进入主流道，经分流道，浇口射入模腔内。
经过冷却阶段后打开模具，成型机上的顶出装置会把顶出杆顶出，将制品推出。
成形品成形品是由使熔融树脂流入的主流道，引导熔融树脂进入模腔的分流道及制品所构成的。
如果一次成型只可得到一个产品，生产效率不高。
若我们利用分流道将多个模腔连结在一起的话，则可以同时成型出数个产品。
此时，
若分流道到各模腔的长度不相等的话，树脂就不能在同一时间内射入模腔，导
致各制品的尺寸，外观，物性发生差异。
因此，我们通常将分流道的长度设计为相等的。
回料的使用成形品中的主流道和分流道并不是产品，有时会被丢弃或粉碎
后作为成型材料再度使用。
我们将它称之为回料。
回料一般不作为成型材料
被单独使用，通常是与新料混配后使用。
这是因为经过一次成型后，树脂的
机械性能，流动性，颜色等各种特性都会发生变化。
新料与回料的混合比例一般控制在30%以下，如果回料的使用比例过高，有可能使材料的固有特性下降，
即使回料的使用量控制在30%以下，我们也必须根据所求制品的品质要求，强
度，成型模具构造，成型品的形状等，来决定回料的正确使用量。
特别是填充
等级的材料，尤其要注意这一点
第一章保鲜盒体外塑件的工艺分析
1.1塑件成形工艺分析
产品名称：
保鲜盒体
产品材料:
聚丙烯（PP）
产品数量:
大量生产
产品尺寸：
如图所示
塑件材料特性：
聚丙烯的主要特点是密度小,约为°.9°~0-91g/cm3。
它的力学性能如屈服强度、抗张强度、抗压强度及硬度等，均优于低压聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性较好。
可在100°以上的温度下进行消毒灭菌。
若不受外力，则温度升到150°也不变形。
基本上不吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硅酸、浓硝酸外，几乎都很稳定。
高频电性能优良，且不受温度影响，成形容易。
缺点是耐磨性不够高，成形收缩率较大，低温呈脆性。
热变形温度亦较低。
塑件材料成形性能：
1•结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解。
2•流动性极好,溢边值0.03mm左右。
3•冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢。
4•成形收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强。
5•注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于
50°C以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕；9O0C以上时易发生翘曲、变形。
6•塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以避免应力集中。
塑件尺寸：
180X180X182X2mm（长轴短轴高度厚度）塑件颜色：
透明
查文献［3］可得：
塑件材料物理性能：
密度:
0.90~0-91g/cm3
收缩率：
2%〜2.5%
熔点：
170〜176
热变形温度：
15O0C
材料力学性能：
屈服强度：
37MPa
伸长率：
200
拉伸弹性模量:
1.1〜16GPa
弯曲强度：
67MPa
弯曲弹性模量：
1.45GPa
塑件质量：
3
该产品材料为聚丙烯（PP）,由上得知其密度为0.90〜0.92/cm,收缩率为
2%〜2.5%,计算出聚丙烯（PP）平均收缩率为2.25%。
可根据塑件形状进行人工几何计算得到保鲜盒体的体积。
通过计算得：
塑件的体积V塑902h1474cm3
塑件的重量
M塑V塑0.90514741333.9g
式中
塑料密度
塑件要求：
塑件外侧表面光滑，不允许有较大的浇口痕迹，边沿无飞边或较少易清理。
1.2塑件成形工艺参数确定
1.2.1聚丙烯成形的工艺参数
查文献［2］表1-3得：
模具温度:
40~80C
喷嘴温度:
170~190°C
料筒温度:
前段温度:
180~20°°C
中段温度:
200〜220°C
后段温度:
160〜1700C
注射压力：
70〜120MPa
保压压力:
50~60MPa
塑化形式：
螺杆式
喷嘴形式：
直通式
注射时间：
0〜5S
保压时间：
20〜60S
冷却时间:
15~50S
成形周期:
40〜120S
1.2.2关于聚丙烯设计时应考虑的问题
1.加工前一般不需干燥；
2.染色性较差，色粉在料中扩散不够均匀（一般需加入扩散油/白磺油，大胶件尤明显；
3.成型收缩率大（1.21.9%）,尺寸不稳定,胶件易变形缩水,采用提高注射压力及注射速度，减少层间剪切力使成型收缩率降低；
4.流动性很好，注射压力大时易出现披锋且有方向性强的缺陷，注射压力一般为:
5080MPa,（太小压力会缩水明显）,保压压力取注射压力的80%左右,宜取较长的保压时间补缩及较长的冷却时间保证胶件尺寸变形程度；
5.pp冷却速度快，宜快速注射，适当加深排气槽来改善排气不良；
6.料温控制：
成型温度料温较宽，因PP高结晶，所以料温需要较高。
前料筒
180〜200°C,中料筒200〜2200C,后料筒160〜170°C,实际上为减少披锋,缩水等
缺陷,往往取偏下限料温；
7.模温：
一般40600C,模温太低（400C）,胶件表面光泽差,甚至无光泽,模
温太咼（90C）,则易发生翘曲变形、缩水等；
8.「气泡」问题：
高结晶的pp高分子在熔点附近其容积会发生很大变化，冷却
时收缩及结晶化导致塑件内部产生「气泡」甚至局部空心（这会影响制件机械强度）,所以调节啤塑参数要有利于收缩。
第二章结构设计及模架选择
2.1确定成形方法
塑件采用注射成形法生产。
因为pp属于热塑性材料而热塑性材料的成行方法
又分1.注射成型2、挤出成型3、吹塑成型4、吸塑成型5、发泡成型，这五种方法，注射成型为制造各种几何形体及大小不同尺寸的塑件的主要加工方法，所用的成型
机称为注射机。
所以选用注射成形。
2.2型腔布置
2.2.1型腔数目的确定
由于该塑件要进行长期大批量生产，为了提高生产效率，降低塑件的生产成本，且该塑件制件尺寸也比较对称，塑件的质量控制要求的尺寸精度，性能和表面粗糙度较低,采用一模一腔生产模具。
可保证塑件的最佳生产经济性，又达到制件最佳的
技术经济性。
2.2.2型腔的布局
型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因此型腔的排布应使型腔都能从总压力中均等地分得所须的足够压力，以保证塑料熔体同时均匀充满型腔，使型腔的塑件内在质量均一稳定。
2.3分型面设计
为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两
个或更多部分，这些可以分离的接触表面，通称为分型面。
分型面的基本形式
1.制件全部在上模（或定模）内成型
2.制件全部在下模（或动模）内成型
3.制件同时在上、下模内成型
分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分
型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。
选择分型面时一般应尊循以下几项基本原则：
1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处；
2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；
3.保证塑件的精度要求；
4.满足塑件外观质量的要求；
5.便于模具的加工与制造；
6.对成型面积的影响；
7.排气的效果的考虑；
8.对侧向抽芯的影响。
注射模一般有的有一个分型面，有的有两个分型面。
分型面的形状有平直分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，复合分型面。
在这里考虑到塑件分型面选在塑件外形最大轮廓处，要保证有利的留模方式，要便于塑件顺利脱模，保证塑件的精度要求,便于模具加工。
2.4注射机的选定
以锁模力为技术参数，必须大于模具在开模方向的投影面积上的总注射力。
pPBKcKs1
式中P——型腔内注射压力,MPa；
PB基本压力,MPa；
Kc――材料系数,PP材料取Kc=1.01；
Ks――塑料复杂系数，Ks1~1.5。
PB与塑件平均壁厚T1,进浇口流程长度L的流程比L/T有关,塑件T2mm。
所以PB90MPa,由于该塑件简单,取Ks1,则：
p901.01190.09MPa
锁模力为：
F1.5pA0.1
式中F――所需的锁模力，KN;
P——型腔内注射压力；A――塑件投影面积。
2k
Ar3.1481254.34cm
F1.590.09254.340.13437.02KN
所以选用XS-ZY-500型号国产注射机,其主要技术参数：
螺杆直径（mm）:
65
额定注射量:
500
注射压力（MPa）:
145
锁模力（KN）:
3500
最大成型面积（cm2）:
1000
最大开合模行程：
500
最大模具厚度H（mm）/mm:
450
最小模具厚度Hi（mm）:
300
注射方式：
螺杆式
合模方式：
液压-机械
喷嘴圆弧半径Rmm）:
18
喷嘴孔径d（mm）:
3、5、6、8
顶出形式：
中心液压顶出，两侧顶杆机械顶出
拉杆空间/mm:
540440
液压泵流量/（L/min）:
200、25压力/MPa:
6.5
电动机功率/KW:
22
螺杆驱动/KN:
7.5
加热功率/KW:
14
机器外形尺寸/mm:
650013002000
2.5浇注系统的设计
2.5.1主流道设计
主流道是指连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道。
其作用就是将熔融状
态的塑料均匀，迅速地输入型腔，使型腔内气体及时排出，并且将注射压力传递到型腔的各个部分，从而得到组织紧密的制品。
模具浇注系统应尽量粗短。
流道设计：
分为主流道，分流道，冷料井的设计。
主流道采用浇口套。
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。
分流道截面形状采用U形且平
衡分布，因为U形分流道热量损失较小，易加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料，从而保证塑件质量。
主流道的设计：
主流道为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。
因喷嘴外形为球面，具有
20~60的锥角,表面为Ra0.8um以下的表面粗糙度,小端直径应大于喷嘴直径
约为0.5~1mm,球面半径R也应比喷嘴头半径大1~2mm,以便凝料顺利拔出。
浇口套大端高出定模面H5~10mm,起定位作用，与注射机定模板的定位孔呈间隙配合。
为了拆卸更换方便，模具的定位圈常与浇口套分开设计。
主流道直径计算的经验公式：
由文献[8]式[2.1]
DFK（mm）
式中D主浇道大头直径mm；
V流经主浇道的熔体体积cm3注射量为500cm3；
K——因熔体材料而异的常数
表2.1K值
塑料种类
PS
PE/PP
PA
UPVC
POM
CA
K值：
2.5
4
5
1.5
2.1
「2.25
故D=13.01mm
所以主流流道的大头直径确定为13mm
主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷嘴在同一轴线上，主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造,热处理后硬度为5055HRC。
主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合,主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。
由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。
主流道衬套与定位环的尺寸如下：
表2.2主流道衬套与定位环的尺寸
16
20
25
30
d
注射机喷嘴直径+（0.5〜1）
D
与注射机定位孔间隙配合
SR
注射机喷嘴球面半径+（1〜2）
主流流道的大头直径确定为13mm,因为小端直径比注射机喷嘴直径大0.5~1,
由注射机的选择知注射机喷嘴直径为6mm,所以可得主流道小端直径为7mm,主流道锥度一般取2~4,根据设计计算可知锥度为40,所以符合主流道的选取范围。
主流道衬套图
图2.1主流道形状及其与注射机喷嘴的关系图
2.5.2分流道及平衡布置
分流道是主流道和浇口之间的进料通道。
其作用是通过流道截面及方向变化使
熔料平稳地转换流向，并均衡分配给各个型腔（多型腔模）。
常见分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式。
其中圆形截面分流道的比表面积最小，但需开设在分型面两侧，且对应两部分须吻合，加工不方便；梯形及U形截面分流道加工较容易，且热量损失和流动阻力均不大，为最常用形式；半圆形和矩形截面的分流道则因比表面积较大不常采用。
分流道截面尺寸视塑件尺寸、塑料品种、注射速率以及分流道长度而定。
要求分流道截面尺寸应满足良好的压力传递和保证合理的填充时间。
通常圆形截面分流道的直径为2~12mm；对流动形较好的聚丙烯、尼龙等塑料，在分流道长度很短时，直径可小到2mm；对流动性较差的聚碳酸酯、聚砜等可大至12mm；而对多数塑料，常取5~6mm。
梯形截面分流道尺寸可按以下比例选取：
h2/3bi,b23/4bi,
其中bi根据成型条件和模具结构确定,bi5〜10mm°U型截面分流道深h2r（r
以圆弧半径），斜角50C~100C。
分流道长度Lf通常为主流道大端直径的12.5
倍,一般取830mm。
分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取
Ra1.25Ra2.5um。
分流道的平衡布置：
多型腔模具应尽量均衡布置型腔，使熔融塑料几乎同时到达每个型腔的进料口，这样,塑料到每个型腔的压力和温度是相同的，塑件的品质理应相同,如果各个型腔的分流道长短不同，则原端型腔处的压力与温度较底，塑件可能形成较明显的熔接痕，甚至塑料可能填充不足。
当分流道采用平衡式布置有困难时，可使远端型腔的进料口比近型腔的进料口稍大，即加大进料口的宽度或深度，以求各塑件品质接近。
对于流动性差的塑料，要避免采用非平衡式分流道。
分流道的长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失；分流道的表
面粗糙度为&1.6m;其截面形状和特征比较如下表:
表2.3截面形状和特征的比较
截面形状
特征
热量损失
加工性能
流动阻力
效果
圆形
小
较难
小
最佳
梯形
较小
易
较小
良
通过以上两截面形状的对比
显然圆形
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