瓶盖塑模设计说明书.docx
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瓶盖塑模设计说明书
湖南大学衡阳分校
毕业设计
题目瓶盖塑模设计说明书
学生姓名
指导教师（签名）
2006年5月
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
目录
一、塑件的分析……………………………………………
（1）
二、塑件的形状尺寸…………………………………………
（2）
三、形腔数目的决定及排布…………………………………（3）
四、分型面的选择……………………………………………（4）
五、浇注系统的设计…………………………………………（5）
六、注射机的型号和规格校核……………………………（6）
七、成型零部件的工作尺寸计算……………………………（7）
八、导柱导向机构的设计…………………………………（11）
九、推出机构的设计……………………………………（13）
一十、温控系统的设计…………………………………（14）
十一、设计小结…………………………………………（16）
十二、参考文献…………………………………………（16）
共16页第1页
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
第一部分塑料PS
PS：
聚苯乙烯
一、基本特性：
聚苯乙烯无色透明、无毒无味。
落地有清脆的金属声、密度为1.054g/cm。
聚苯乙烯的力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和质量有关，相对分子质量越大机械强度越高。
它有优良的电性能（尤其是高频绝缘性能）和一定的化学稳定性。
它能耐碱、硫酸、磷酸、10%-30%的盐酸、稀醋酸及其他的有机酸。
但不耐硝酸及氧化剂的作用，对水、乙醇、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的抗蚀能力。
但耐热性能低，热变形温度一般在70-80度，只能在不高的温度下作用。
主要用途：
在工业中做仪表、灯罩、化学仪器、零件、透明模型等。
在电器方面做良好的绝缘材料、接线盒电池盒等。
在日用品方面广泛的用于包装材料、各种容器、玩具等。
成型特性：
1.无定形料、吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂。
2.流动性能较好，溢边值0.03mm左右。
3.塑件壁后均匀，不宜有镶件，缺口，尖角，各方面应圆滑连接。
4.可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式。
5.宜用高料温、模温、低注射压力，延长注射时间有利降低内应力，防止缩孔，变形，但是温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差。
6.可采用各种形式进料口、进料口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件；脱模斜度宜取2度以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形、可用热浇道系统。
综合性能：
比热容：
1340J/（kg.k）
热变形温度：
65-950oC
抗拉屈服强度:
35-63Mpa
拉伸弹性模量：
2.8-3.5%Gpa
抗弯强度：
61-98Mpa
抗压强度：
80-112MPa
断裂伸长率：
1.0%
抗拉强度：
35-63MPa
PS的注射工艺参数：
注射机类型：
柱塞式
参见《塑料
·橡胶成型
模具设计手册》表1-2-2P16
参见《塑
料成型工艺与模具设计》表3-1P55
共16页第2页
计算内容
说明
螺杆转速：
48（r/min）
喷嘴形式：
直通式
喷嘴温度：
160-170oC
料筒温度：
前段170-190oC
后段140-160oC
模具温度：
20-60oC
注射压力：
60-100Mpa
保压力：
30-40Mpa
注射时间：
0-3S
保压时间：
15-40S
冷却时间：
15-30S
成型周期：
40-90S
适用注射机类型：
螺杆、柱塞均可
第二部分塑件的形状尺寸
塑件图如下所示：
塑件图
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共16页第3页
计算内容
说明
塑件的工作条件对精度要求较高，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为3级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》P67表3-9）。
得塑件的体积为：
V塑=9.825cm3
塑件的质量为：
W塑=V塑×r塑=12.56（g）。
第三部分型腔数目的决定及排布
已知的体积V塑或质量W塑，又因为此产品属大批量生产的塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度较高，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模两腔对称性排布,分流道直径可选1.5~9.5mm。
由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口，根椐塑件的材料及尺寸，浇口直径可选1.4~1.8mm。
排布图如下图示：
型腔数目及排布图
第四部分分型面的选择
塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模件精度要角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。
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共16页第4页
计算内容
说明
分型如下图：
分型面图
第五部分浇注系统的初步估计
浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。
浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。
根据塑件的形状采用推杆推出。
由于采用复式点浇口，双分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在中间板上，在定模固定板上采用浇口套,不设置冷料穴和拉料杆。
浇注系统图
注射机型
号参见《塑
料成型工艺与模具设计》表4-1
P100
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共16页第5页
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计算内容
说明
根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：
d=4mmD=6mmR=15mmh=5mmd1=1mm
H1=4.5mml=60~70mmL=20mma=4。
初步估算浇注系统的体积，V浇=8~9cm3。
其质量约为：
W浇=V浇×r塑=7.5~8.5g。
S=（n×W塑+W浇）/0.8=23~24g。
所以，选择用注射机型号为：
XS-Z-60。
第六部分注射机的型号和规格
注射机的技术规格如下:
型号：
SX-Z-60
额定注射量（cm3）：
60
柱塞直径（mm）：
38
注射压力（MPa）：
122
注射行程（mm）：
170
注射时间（s）：
2.9
注射方式：
柱塞式
最大成型面积（cm3）：
130
合模力（kN）：
500
最大开（合）模行程（mm）：
180
模具最大厚度（mm）：
200
模具最小厚度（mm）：
70
模板最大距离（mm）：
380
动、定模固定板尺寸（mm）：
330×440
合模方式：
液压-机械
电动机功率（kw）：
11
加热功率（kw）：
2.7
机械外型尺寸（mm）：
3160×850×1550
喷嘴圆弧半径（mm）：
12
喷嘴孔径（mm）：
4
喷嘴移动距离（mm）120
收缩率见《塑料成型工艺与
模具设计》
附录B
计算参考
《塑料成型工艺与
模具设计》
第五章第三节P151
共16页第6页
计算内容
说明
第七部分成型零部件的工作尺寸计算
1、产生偏差的原因：
①．塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：
预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。
σs=（Smax-Smin）×制品尺寸
σs——成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。
Smax、Smin——分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。
②.成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。
③．成型零部件的磨损
２、本产品为LDPE制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取0.4%和0.8％。
平均收缩率s¯为0.6%,此产品采用6级精度，属于一般精度制品。
因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5~0.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT７～IT８级，综合参考，相关计算具体如下：
图一
（LM1）0+δz=[（1+s¯）LM1s-0.5×Δ]0+δz
=[（1+0.6%）×60-0.5×0.48]0+0.48/4
=60.640+0.12mm
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共16页第7页
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计算内容
说明
（HM）0+δz=[（1+s¯）HMS-0.5×Δ]0+δz
=[（1+0.6%）×25-0.5×0.4]0+0.4/4
=25.3750+0.1mm
（C1）±δz/2=（1+s¯）C1S±δz/2
=（1+0.6%）×5±0.32/2
=5.07±0.16mm
图二
（hQ1）0-δz=[（1+s¯）hQ1s+0.5×Δ]0-δz
=[（1+0.6%）×18-0.5×0.32]0-0.32/4
=18.190-0.08
（lQ1）0+δz=[（1+s¯）LQ1s-0.5×Δ]0+δz
=[（1+0.6%）×18-0.5×0.32]+0.32/40
=18.19+0.080
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计算内容
说明
（lM1）0-δz=[（1+s¯）lM1S+0.5×Δ]0-δz
=[（1+0.6%）×56+0.5×0.48]0-0.48/4
=56.850-0.12
计算螺纹型芯的工作尺寸：
（1）螺纹型芯大径：
（dM大）0-δz=[（1+s¯）ds大+Δ中]0-δz
螺纹型芯中径：
（dM中）0-δz=[（1+s¯）ds中+Δ中]0-δz
螺纹型芯小径：
（dM小）0-δz=[（1+s¯）ds小+Δ中]0-δz
dM大,dM中,dM小———分别为螺纹型芯的大，中，小径；
ds大，ds中，ds小———分别为塑件内螺纹大，中，小径基本尺寸；
Δ中———塑件螺纹中径公差；
δz———螺纹型芯的中径制造公差，其值取Δ/5。
则（dM大）0-δz=[（1+0.6%）×56+0.03]0-0.03/5
=56.580-0.006
计算参考
《塑料成型工艺与
模具设计》
第五章第三节P153
共16页第9页
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计算内容
说明
（dM中）0-δz=[（1+0.6%）×55.401+0.03]0-0.03/5
=55.7490-0.006
（dM小）0-δz=[（1+0.6%）×54.135+0.03]0-0.03/5
=54.5610-0.006
3、成型零件的强度、刚度计算
注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。
如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。
因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。
一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。
因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。
因此，计算参考公式如下：
侧壁：
按强度计算：
按刚度计算：
底部：
按强度计算：
按刚度计算：
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计算内容
说明
凸模、型芯计算公式：
按强度计算：
按刚度计算：
由公式分别计算出相应的值为：
按强度计算得：
tc=4.93mmth=4.38mmr=8.52mm
按刚度计算得：
tc=0.93mmth=1.91mmr=3.97mm
参数符号的意义和单位：
Pm模腔压力（MPa）取值范围50~70；
E材料的弹性模量（MPa）查得2.06×105；
σp材料的许用应力（MPa）查得176.5；
u材料的泊松比查表得0.025；
δp成型零部件的许用变形量（mm）查得0.05；
采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，≥46HRC。
第八部分导柱导向机构的设计
导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。
一、导柱导向机构的作用：
1、定位件用：
模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。
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计算内容
说明
2、导向作用：
合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。
3、承受一定的侧向压力。
二、导柱导套的选择：
一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。
根据我们所要进行的设计的模具的要求我们所用的导柱导套如下图所示：
模具结构图
H——中间板的厚度（mm）。
s1=46.5mms=49.5~51.5mmH=34.5mmL≥92mm
定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。
布局形式如图示：
共16页第12页
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计算内容
说明
导柱排布图
第九部分推出机构的设计
1、推出机构的组成
推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。
即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。
2、设计原则：
a、推出机构应尽量设在动模一侧；
b、保证塑件不因推出而变形损坏；
c、机构简单动作可靠；
合模时的正确复位。
3、脱模力的计算：
根据力平衡原理，列出平衡方程式：
∑Fx=0
Ft+Fbsinα=Fcosα
Fb塑件对型芯的包紧力；
F脱模时型芯所受的摩擦力；
Ft脱模力；
Α型芯的脱模斜度。
又：
F=Fbμ
于是Ft=Fb（μcosα-sinα）
而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即：
Fb=Ap
由此可得：
Ft=Ap（μcosα-sinα）
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计算内容
说明
式中：
μ为塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3；
A为塑件包容型芯的总面积；
p为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模内冷却的塑件p约取0.8~1.2×107Pa。
所以:
经计算，A=615.44mm2,μ取0.25,p取1×107Pa,取α=45′。
Ft=615.44×10-6×1×107（0.25×cos45′-sin45′）
=1457.91N。
因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。
由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。
4、用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.20~0.25mm的间隙，并用锥面配合，防止推件因偏心而溢料。
5、零件：
可以在推板上设置复位杆使能够精确的复位。
6、排气系统：
当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。
如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。
有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。
通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03~0.05mm。
第十部分温控系统设计
基本原则：
熔体热量95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的2/3。
注射模冷却系统设计原则：
1.冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面
尺寸及冷却水的温度有关。
2．冷却水道至型腔表面距离应尽量相等当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。
一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用12~15mm.
参考《塑料成型工艺与
模具设计》
第五章第七节P226
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计算内容
说明
3．浇口处加强冷却塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。
4．冷却水道出、入口温差应尽量小如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。
冷却水道的总长度的计算可公式：
Lw=Aw/π
Lw——冷却水道总长度Aw——热传导面积Dw——冷却水道直径
根据模具结构要求，冷却水道长度
5．冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。
冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。
根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。
冷却系统的结构设计：
中等深度的塑件，采用点浇口进料的中等深度的壳形塑件，在凹模底部附近采用与型腔表面等距离钻孔的形式
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计算内容
说明
第十一部分设计总结
通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。
进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。
通过制品的零件图就可以了解制品的设计要求。
对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。
模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种注射模具的设计的普遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。
参考资料：
1.屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京：
机械工业出版社，1995
2.黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京：
机械工业出版社，1999.6
3.《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册.北京：
机械工业出版社，2002.7
4.李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海：
上海科学技术文献出版社，2000.6
5.王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州：
华南理工大学出版社，1996.1
6.李绍林主编.塑料·橡胶成型模具设计手册.北京：
机械工业出版社，2000.9
共16页第16页
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