模具毕业设计36水杯盖注塑工艺分析与模具设计.docx
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模具毕业设计36水杯盖注塑工艺分析与模具设计
紫琅职业技术学院
毕业设计
题目：
水杯盖注塑工艺分析与模具设计
副标题：
学生姓名：
所在系、专业：
机电系模具设计与制造
班级：
模具
指导教师：
日期：
摘要
本文是关于注塑模设计，设计的制品是大口杯盖。
首先对制品进行尺寸的选择和性能形状的分析，然后根据分析选择注塑材料和注射机。
进行模具设计，也就是对模具型腔、型芯和浇注系统进行设计，再利用AutoCAD画出整个模具的装配图。
关键词：
注塑机，型腔，型芯，浇注系统
引言
（1）模具制造中数控技术的重要性
数控技术是以数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成机电一体化产品，其技术范围覆盖很多领域：
（1）模具制造技术；
（2）信息处理、加工、传输技术；（3）伺服驱动技术；（4）自动控制技术；（5）软件技术；（6）传感器技术软件技术等。
（2）塑料模具工业的发展现状
这几年来，在国家产业政策和与之配套一系列国家经济政策的支持和引导下，模具工业发展迅速，年均增速均为12%，1998年我国模具工业产值为245亿，至2005年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%。
在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。
（3）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD技术
CAD技术已发展成为一项比较成熟的共性技术。
塑料制件及模具的3D设计与成型过程3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用；开发新的成型工艺和快速经济模具；以适应多品种、少批量的生产方式。
（4）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平
由于塑料模成型制品日渐大型化、复杂化和高精度要求，以及高生产率要求，必须提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计和制造水平。
目 录
第一章零件材料选择及性能
1.1、零件结构分析
图—1制品零件图
1.1.1技术参数：
无塌陷，划痕，变形。
表面光滑。
1.1.2注塑制品大口杯盖其特点如下：
（1）要求材料强度不大，刚度一般。
（2）如图
（1）分析得，该制品精度不高，表面粗糙度要求一般。
在注塑制品中，杯盖采用聚丙烯注塑而成。
1.2、塑料性能
查《中国模具设计大典》表8.3-7得材料PP特如下：
1.2．1、使用性能：
乳白色、无臭、无味、无毒热塑性塑料。
密度为0.91g/cm3,熔点165C,燃点5900C,弹性模量3500Mpa,不吸水,导热性低,耐酸碱盐腐蚀,有良好的绝缘性能,化学稳定性和良好的物理机械性能及加工性能.
1.2.2、加工性能：
1磨擦系数低。
2耐强酸或氧化性酸。
3流动性好。
4结晶度高。
5不吸水。
一般可不用干燥处理。
6模具浇注系统以料流阻力小，进料口小。
7宜用螺杆式注塑机成型。
2.2．3、物理热性能如下表-3：
表3物理热性能表
参数
密度（g/cm3）
熔点（）
收缩率
数值
0.91
165
0.6%-2%
表-3
第二章注射机的选择
2.1.制品的几何属性
利用AutoCAD按图纸的尺寸要求画出零件实体图形，接着利用软件“分析----模具分析——模型质量属性”可以查到该制品的几何属性为：
体积=3.6110586e+04毫米^3
曲面面积=1.6286860e+04毫米^2
密度=9.1000000e-10公吨毫米^3
质量=3.2860634e-05公吨
2.2.注射机的选用
2.2．1注射量的计算
G≤nG1+G2
n为型腔中的型腔数,这里n=1。
G1每个制品的体积量。
G2浇注系统的体积量，初步设浇注系统的体积量为30cm3
Gmax为注塑机的最大浇注体积量
=（3.6110586+30）/0.8
=42.01382325cm3
2.2．2由PP加工性能得，注塑机选螺杆式。
2.2．3由PP加工性能，查《模具设计与制造》表8-2得，其成型压力为Pc=25MPa
2.2．4锁模力确定，
模具的额定锁模力为:
F≥K*Pc*A
A为塑料制品和浇注系统在分型面上总投影面积。
（mm2）
利用AutoCAD，“分析---测量----面积”可以查到该制品的投影面积是：
制品投影面积=2304.91mm2
浇注系统=300mm2
塑料在分型面投影面积
A=2304.91+300
=2604.91
Pc是熔融塑料在型腔内的平均压力，查《模具设计与制造》表8-2得
Pc=25MPa
K为安全系数，常取K=1.1—1.2，这里取1.1
F=1.1*25*2604.91
=71.64（KN）
2.2．5注射压力
注射压力是成型柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力。
常取70～150MPa。
由塑料加工性能得注塑压力为80—130MPa.注射机的最大注射压力要大于成型制品所需的注射压力。
根据以上的数据，查《模具设计与制造》表8-3，选用SX-ZY-125注塑机，参数如表-5
表-5注塑机参数表为
螺杆直径
mm
42
理论注射容积
cm3
125
注射压力
MPa
119
锁模力
KN
900
模板最大行程
mm
300
模具最大厚度
mm
300
模具最小厚度
mm
200
拉杆内间距（宽*高）
mm
538×520
喷嘴球头半径
mm
SR18
顶出形式
mm
中心距230
模具定位孔直径
mm
Ø100
表-5
2.3.模具闭合厚度的较核
模具闭合时厚度在注射机动、定模板的最大闭合高度与最小闭合高度之间，其关系按下式较核：
Hmin≤Hm≤Hmax
式中Hmin—注射机允许的最小模具厚度（mm）
Hm—模具闭合厚度（mm）
Hmax—注射机允许最大模具厚度（mm）
Hmax=最大模具厚度+模板最大行程其中
=600mm
Hmin=200mm,Hmax=550mm,Hm=235mm.
故满足要求。
第三章成型零件设计
3.1.动模结构设计
动模可以直接推出脱模。
3.1.1模具做成镶件形式，因为顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此用顶杆脱模机构。
结构图-2
图-2动模装配结构图
图-2
3.2.定模结构设计
定模的结构设计。
如图3
图-3定模的装配结构
3.3.型腔分型面设计
如何确定分型面，需要考虑的条件比较多。
由于分型面受到塑件在模具中成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状和推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素影响，因此在选择分型面时综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理方案。
选择分型面时应遵循以下几项原则：
1分型面应该选塑件外形最大轮廓处。
2便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一侧。
3保证塑件精度要求。
4满足塑件外观质量要求。
5便于模具加工制造。
6对成型面积影响。
7对排气效果的影响。
8对侧向抽芯的影响。
根据第1、2、5、6选择以下的分型面，如图-4
图-4分型面示意图
图-4
3.4.成型零件工作尺寸计算
根据制品尺寸及其公差，查SJ1372标准（《中国模具设计大典》），得制品的精度为5级。
由于模具制造允差和制品尺寸公差间存在对应的关系。
查《中国模具设计大典》表8.5-64，得模具的制造精度为IT9。
3.4.1型腔内径尺寸的计算
模具型腔内径计算公式：
Dm=（D+DQ-3/4△）
式中：
Dm--型腔的内径尺寸（mm），
z--模具制造公差，取z=（1/6～1/3）△，
塑件精度等级为5级，型腔尺寸精度为IT6，取1/3△
D--制品最大尺寸（mm）；
Q--塑料平均收缩率1.3%，按经验取1.2%；
△--制品公差；
3/4--系数，可随制品精度变化，一般取0.5～0.8之间，若制品偏差小则取大值，若制品偏差大则取小值。
D顶=（D+DQ-3/4△）=（91+91*0.015-3/4*0.22）+00。
22=91.15+00.073mm
D基=（D+DQ-3/4△）=（72+72*0.015-3/4*0.2）+01/3*0.2=72.42+00.067mm
3.4．2型芯径向尺寸的计算
模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定，与型腔径向尺寸的原理是
一样的，则分为两个部分来计算：
dm=（D1+DQ+3/4△）
式中：
dm--型芯的外径尺寸（mm）；
D1--制品内径最小尺寸（mm）；
其余符号含义同型腔的计算公式。
D动=（D1+DQ+3/4△）=（15+15*0.015+3/4*0.2）-01/3*0.2=15.38-00.067mm
D定=（D1+DQ+3/4△）=（13.5+13.5*0.015+3/4*0.18）-01/3*0.18=13.84-00.067mm
3.4．3型腔深度尺寸的计算
模具型腔深度尺寸是由制品高度尺寸所决定的，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差-△，型腔深度名义尺寸是最小尺寸，其公差为正偏差+δz。
由于型腔底部或型芯端面的磨损很小，可以省去磨损量δc，在计算中取δz=△/3，加上制造偏差是：
HM=（h1+h1Q-2/3△）
式中HM--型芯的外径尺寸（mm）；
h1--制品高度最大尺寸（mm）。
制品高度最大尺寸是h1=24mm,△=0.64,δz=△/4=0.16
HM1=（h1+h1Q-2/3△）=（24+24*0.015-2/3*0.36）+01/3*0.36=24.3+00.12mm
HM2=（h2+h2Q-2/3△）=（10.68+10.68*0.015-2/3*0.36）+01/3*0.36=10.6+00.12mm
3.4．4型芯高度尺寸计算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所决定的，假设制品深度尺寸H1是最小尺寸，其公差为正偏差+△。
型芯高度尺寸是最大尺寸，其公差为正偏差-δz。
根据有关经验公式：
hM=（H1+H1Q+2/3△）
式中：
hM--型芯高度尺寸（mm）；
H1--制品深度最小尺寸（mm）。
HM定=（H1+H1Q+2/3△）=（10.38+10.38*0.015+2/3*0.36）=10.78-00.12
3.5.型腔壁厚与底板厚度计算
要确定型腔壁厚的方法有计算法和经验法。
计算法有按强度、按刚度计算两种。
经验有查图法和查表法。
目前经验法应用比较多，直接凭生产经验确定模具
结构尺寸。
查《中国模具设计大典》表8.5-78得知，镶件壁厚取8mm，模套取15mm。
第四章浇注系统的设计
4.1．主流道设计
4.1．1主流道尺寸
主流道是一端与注射机喷嘴相接触的，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道，主流道出口端尺寸为12mm。
4.1．2主流道衬套的形式
主流道入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即是浇口套，便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。
其尺寸如图5：
4.1．3主流道衬套的固定
主流道衬套与定位环设计成整体式，主流道衬套见图-5
4.2．分流道设计
4.2．1分流道是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化和流向变换以获得平稳流态的过渡段。
所以分流道设计应满足良好的压力传递和保
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