蜜饯盒的课程设计.docx
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蜜饯盒的课程设计
摘要
【摘要】本课题是针对蜜饯盒的模具设计，通过对塑件进行的分析和比较，最终设计出一副注塑模。
该课题从结构工艺性，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。
该模具是点浇口的双分型面注射模具。
其优点在于简化机构，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本，通过模具设计表明该模具能达到蜜饯盒的质量和加工工艺要求。
塑件注射成型后，塑件在模内冷却定型，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。
对底部无孔的筒、壳类塑件，脱模推出时还要克服大气压力。
型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度，另外，塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用是克服推出机仅仅是为构移动的摩擦力。
本塑件采用推杆脱模方式。
最后，在计算机上用CAD绘图软件画出装配图和所有的零件图，并标注尺寸，技术要求极其制造标准。
【关键词】蜜饯盒模具蜜饯盒注塑模具
目录
第一章塑件分析及分型面的选择
1.1塑件的原材料分析·····································3
1.2塑件的外形尺寸·······································4
1.3估算塑件体积·········································4
1.4注射机型号的确定·····································5
第二章浇注系统的设计
2.1主流道的设计········································7
2.2浇口的设计··········································7
第三章成型零件的设计及计算
3.1型腔与型芯的确定····································8
3.2成型零件的工作尺寸计算······························8
3.3推出机构的设计······································9
3.4排气系统的设计······································9
第四章模架型号、规格选择
4.1确定模架组合形式····································10
4.2查表确定型腔壁厚S及型腔底部钢厚，确定模仁周界尺寸··10
4.3确定模架上零件尺寸··································10
第五章绘制装配图及零件图（另附）
第六章总结
1.1塑件的原材料分析
（1）基本特征聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率可达88%～90%，制品质硬，落地时会有金属般的响声。
聚苯乙烯的密度在1.04～1.07之间，尺寸稳定性好，收缩率低。
聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓烟。
（2）力学性能聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。
聚苯乙烯的拉伸、弯曲等常规力学性能在通用塑料中是很高的，但其冲击强度很低。
聚苯乙烯的力学性能与合成方式、相对分子质量大小、温度高低、杂质含量及测试方法有关。
（3）热性能
聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为70～95℃，长期使用温度为60～80℃。
聚苯乙烯的热导率较低，约为0.10～0.13W/（m•K），基本不随温度的变化而变化，是良好的绝热保温材料。
聚苯乙烯泡沫是目前广泛应用的绝热材料之一。
聚苯乙烯的线膨胀系数较大，为（6～8）X10-5K-1，，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有金属嵌件。
此外，聚苯乙烯的许多力学性能都显著受到温度的影响。
（4）电性能聚苯乙烯是非极性的聚合物，使用中也很少加人填料和助剂，因此具有良好的介电性能和绝缘性，其介电性能与频率无关。
由于其吸湿率很低，电性能不受环境湿度的影响，但由于其表面电阻和体积电阻均较大，又不吸水，因此易产生静电，使用时需加人抗静电剂。
（5）耐化学药品性聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、低级醇及各种有机酸，但不耐氧化酸，如硝酸和氧化剂的侵蚀。
聚苯乙烯还会受到许多烃类、酮类及高级脂肪酸的侵蚀，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及醋类当中。
此外，由于聚苯乙烯带有苯基，可使苯基a位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆，其耐光性、氧化性都较差，使用时应加人抗氧剂。
但聚苯乙烯具有较优的耐辐射性。
（6）加工性
聚苯乙烯是一种无定形的聚合物，没有明显的熔点，从开始熔融流动到分解的温度范围很宽，约在120～180℃之间，且热稳定性较好，因此，成型加工可在很宽的范围内进行。
聚苯乙烯由于其成型温度范围宽且流动性、热稳定性好，所以可以用多种方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等。
由于聚苯乙烯的吸湿率很低，约为0.01%～0.2%，因此加工前一般不需要干燥，如果需要制成透明度高的制品时，才需干燥。
聚苯乙烯在成型过程中，分子链易取向，但在制品冷却定型时，取向的分子链尚未松弛完成，因此易使制品产生内应力。
因此，加工时除了选择合适的工艺条件及合理的模具结构外，还应对制品进行热处理，热处理的条件一般为60～80℃下处理1～2h。
聚苯乙烯的成型收缩率较低，一般为0.2%～0.7%，有利于成型尺寸精度较高及尺寸稳定的制品。
（3）聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡．注射成型是聚苯乙烯最常用的成型方法。
可采用螺杆式注射机及柱塞式注射机．成型时，根据制品的形状和壁厚不同，可在较宽的范围内调整熔体温度，一般温度范围为180～220℃。
挤出成型可采用普通的挤出机。
挤出成型的产品有板材、管材、棒材、片材、薄膜等。
成型温度范围为150～200℃。
1.2塑件的外形尺寸
本塑件为一PS塑料蜜饯盒，如图1所示。
塑件比较简单，借此以阐明注塑模的设计过程。
塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷；脱模斜度
；塑料材料为PS（聚苯乙烯）。
1.3估算塑件体积
估算塑件体积和质量：
该产品材料为聚苯乙烯（PS），查书本得知其密度为1.04～1.06g/cm3，收缩率为0.6-0.8%，计算其平均密度为1.05g/cm3，平均收缩率为0.7﹪。
使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。
另预置浇道凝料为2cm3因此估算蜜饯盒盒盖体积为：
；蜜饯盒盒体体积为：
1.4注射机型号的确定
（1）注射量的计算通过三维软件设计分析计算得
蜜饯盒盒体体积为：
；
蜜饯盒盒体质量为：
；
（2）浇注系统凝料体积的初步估算
浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照体积的0.2-1倍来估算。
由于本次采用六道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的0.2倍来计算，故依稀注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和塑件的体积之和）为：
（3）选择注塑机
根据第二部得出一次注入模具型腔的塑料总质量并结合下式：
根据以上的计算，初步定公称注射量如下：
蜜饯盒盒体：
故注塑机的公称注塑量初定为：
根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号,故注射机型号选定为：
XS-ZY-125
表1XS-ZY-125注塑机技术规范及特性
型号
XS-ZY-125
螺杆（柱塞）直径/mm
42
最大理论注射容量/g（或
）
125
注射压力/MPa
120
锁模力/kN
900
最大成形面积/
320
最大模具厚度H/mm
300
最小模具厚度
200
模板最大距离
600
模板行程
300
喷嘴圆弧半径
12
喷嘴孔径
4
喷嘴移动距离
210
推出形式
两侧没有推杆，机械推出
其他
最大开距时，动模板装模面到顶板距离
为190mm总力1030kN，顶杆最大顶出距离240mm
（4）注塑机的相关参数校核
1）注塑压力校核。
查表4-1可知PS的注塑压力为80~100MPa，这里取
，该注塑机的公称注射压力
，注射压力安全系数
，这里取
，则：
，所以注射机注射压力合格。
2）锁模力校核
塑件在分型面上的投影面积A塑=3.14×（70／2）=3976.5
浇注系统在分型面上的投影面积
，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积
数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。
是每个塑件在分型面上的投影面积
的0.2~0.5倍。
由于本例流道这几简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一点。
这里取
塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积
，则
A总=n（A塑+A浇）=n（A塑+0.3A塑）=1×1.3A塑=1×1.3×3976.5=5169.45
模具型腔内的胀型力F胀=A总P模=5169.45×45N=232.625KN
式中，
是型腔的平均计算压力值。
是模具型腔内的压力，通常去注射压力为20%~40%，大致范围在30~60MPa。
对于粘度较大的精度较高的塑料制品应该取较大值。
PS属于中等粘度塑料且有精度要求，故
取45MPa.
查上表1可知XS-ZY-125型注塑机的公称锁模力
，锁模力安全系数为
这里取
，则
K2F胀=1.2×232.625=279.15＜F锁，所以，注射机锁模力合格。
对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。
第二章浇注系统的设计
2.1主流道的设计
主流道通常位于模具中性塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴住宿处的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形状为圆锥形，以便熔的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。
另外，由于其与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复解除，因此设计中场设计成可拆卸更换的浇口套。
（1）主流道尺寸
1）主流道的长度：
小型模具
应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。
2）主流道小端直径：
=注塑机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=（4+0.5）mm=4.5mm
3）主流道大端直径：
D=
+2
11.5，式中
。
4）主流道球面半径：
=注塑机喷嘴球头半径+（1~2）mm=（12+2）mm=14mm.
5）球面的配合高度：
h=3mm.
（2）主流道的凝料体积
V=π/3
L（R2+r2+R
r）=π/3
50
（2.252+5.752+2.25
5.75）mm3
=2673.8mm3=2.674cm3
（3）主流道当量半径
Rn=（2.25+5.75）/2=3.985
（4）主流道浇口套的形式
主流道衬套为标准件可选购。
主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，易磨损。
对材料的要求严格，因而尽量小型注塑模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一体，但是考虑上诉因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸方便。
同时也便于选用优质钢材进行单独的加工和热处理。
设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50-55HRC。
2.2浇口的设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高。
采用一模一腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用点浇口。
其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。
点浇口的计算：
d=（0.14——0.12）4√S2A
d：
点浇口直径mm
S：
塑件在浇口处的壁厚
A：
型腔表面积
第三章成型零件的设计
3.1型腔与型芯的确定
整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具中，最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉连接式，沉孔螺钉联接式。
凹模采用整体组合式，先在模仁上加工型腔，再装入模板。
3.2成型零件的工作尺寸计算
所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸，鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，塑件公差尺寸按未注公差的尺寸许偏差计算，Scp是塑件的平均收缩率，查找相关手册可知HDPC的收缩率为0.3%~0.8%，所以平均收缩率为0.0055，x为系数，查表可知x一般为0.5~0.8之间，此处取x为0.6，Δ为塑件上相应的制造公差，对于下型塑件取δ=1/6Δ。
型腔、型芯工作尺寸计算表：
尺寸分类
尺寸
尺寸转换
公式
结果
型芯
径向
φ24
Ф24+0.440
φ24.460-0.147
Φ68
Ф680-0.86
φ69.020-0.287
R3
R30-0.20
R3.170-0.067
高度
59
590-0.74
59.820-0.247
12
120-0.32
12.280-0.107
型腔
径向
Φ70
Ф700-0.86
φ69.74+0.2870
Φ22
Ф22+0.440
φ21.79+0.1470
R3
R3+0.200
R2.87+0.0670
高度
55
550-0.74
54.81+0.2470
5
50-0.24
4.87+0.080
3.3推出机构的设计
推出机构一般由推出、复位和导向三大部分组成。
推出机构的设计要求:
1.设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧
2.塑件在推出过程中不发生变形或破坏
3.被损坏塑件的外观质量
4.合模时应使推出机构正确复位
5.推出机构应动作可靠
3.4排气系统的设计
模具型腔在塑料的填充过程中，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，尤其是在高速注射成型时，考虑排气是很必要的。
一般是在塑料填充同时，必须将气体排出模外。
否则，被压缩的气体产生的高温会引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至阻碍塑件填充等。
为了使这些气体能从型腔中及时排出，可采用排气槽等方法。
当塑件熔体充填型腔时，必须顺序的排出型腔以及浇注系统内的空气及塑件受热而产生的气体。
如果气体不能被顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡，接缝或表而轮廓不清等缺陷;甚至因气体受而产生高温，使塑件焦化。
考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以利用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03mm。
第四章模架型号、规格的选择
4.1确定模架组合形式
根据对塑件的分析，模架须满足采用点浇口的形式、双分型面、工作件被推板推出等条件，故选用标准三板模模架。
4.2查表确定型腔壁厚S及型腔底部钢厚，确定模仁周界尺寸
通过查表确定型腔壁厚S为10至25mm之间，型腔底部钢厚H大于或等于10mm，根据所得数据分析，确定模仁的长×宽×厚尺寸为120×120×60（mm）。
4.3确定模架上零件尺寸
动模座板厚H=20长=125宽=125
定模座板厚H=20长=125宽=125
垫块高度厚H=30长=125宽=40
支撑板厚H=15长=100宽=100
推件板厚H=10长=100宽=100
凹模板厚H=80长=100宽=100
型芯固定板厚H=60长=100宽=100
第六章总结
通过对蜜饯盒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及UG软件就是一例，新的工具的利用，大大的提高了工作效率。
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。
总之，通过课程设计的又一次锻炼自己实际解决问题的能力，整个过程是自己掌握了注塑模具设计的基本流程。
同时也非常感谢李成凯老师的指导，让我在课程设计中进一步提高了自己。
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