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注塑饭盒说明书

饭盒注塑模具设计

摘要

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本设计是关于饭盒注塑模具的设计，通过对塑件进行加工工艺方案和设计原理的分析，制订出饭盒注塑模具结构设计方案。

首先分析塑件结构工艺参数，如尺寸精度和表面粗糙度。

然后初步选定注射机类型，根据以上数据对模具的结构进行设计，如：

型腔数目及位置的确定，分型面的选择，浇注系统的设计;对成型零部件的结构设计以及成型零部件的工作尺寸的计算。

查阅相关文献资料，选用标准模架。

根据标准模架，设计结构零部件，比如：

垫块的设计，推板的设计，合模导向机构的设计以及脱模机构的设计等等。

注塑模具中还要有温度调节系统的设计。

通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。

关键词：

注塑模具，成型零部件，工艺参数，分型面

Boxinjectionmolddesign

ABSTRACT

Plasticsindustryintheworldtodayoneofthefastestgrowingindustrycategory,whiletheinjectionmoldisoneofthetypesofrapiddevelopment,andthereforethestudyofplasticinjectionmoldsforunderstandingtheproductionprocessandimprovingproductqualityisverysignificant.

Thedesignisbuiltonthebucketinjectionmolddesign,plasticpartsthroughtheprocessingtechnologyanddesignprinciplesoftheanalysisprogramtodevelopwaterremovabletopsinjectionmoldstructuredesign.First,thestructureparametersofplasticparts,suchasdimensionalaccuracyandsurfaceroughness.Thentheinitialselectionofinjectionmachinetype,basedontheabovedata,thestructureofthemolddesignsuchas:

Thenumberandlocationofthecavitydeterminethechoiceofsub-surface,gatingsystemdesign;oftheshapeandstructuraldesignofcomponentsformingpartstheworkofthesizeofthecalculation.

Accesstorelevantdocuments,usethestandardmold.Accordingtothestandardmoldbasedesignofstructuralparts,suchas:

Paddesign,pushtheboarddesign,molddesignandmoldreleaseguidemechanismmechanismdesign,etc…Injectionmold,youshouldalsohavetemperaturecontrolsystem.

Throughthisdesign,injectionmoldmayhaveapreliminaryunderstanding,notingsomeofthedetailsofthedesign,structureandworkingprincipleaboutmold.

KEYWORDS:

injectionmold,moldedparts,processparameters,sub-surface

目　录

前　言1

第1章注塑件的设计6

1.1功能设计6

1.2材料选择6

1.3.1壁厚9

1.3.2脱模斜度9

1.4塑件的尺寸精度及表面质量9

第2章注塑成型的准备11

2.1注塑成型工艺简介11

2.2注塑成型工艺条件12

第3章注塑机的选择及型腔数目的确定15

3.1注塑机的选择15

3.1.1注塑机简介15

3.1.2注塑机基本参数15

3.2注塑机的选择16

3.3型腔数目的确定17

第4章确定主要零件结构尺寸选模架及成型零部件的设计20

4.1型芯和型腔20

4.1.1型芯和型腔的结构20

4.1.2确定型腔和型芯的尺寸20

4.2机架的选用21

4.2.1选择标准模架型号21

4.2.2确定模架的长度、宽度及厚度22

4.2.2分型面的确定23

第5章导向推出机构的设计25

5.1推出机构25

5.1.1推出结构的作用和种类25

5.1.2饭盒推出机构的确定25

5.1.3饭盒推出机构的设计26

5.2导向机构28

5.2.1导向机构的设计28

第6章浇注、排气及冷却系统的设计29

6.1浇注系统29

6.1.1浇注系统的作用29

6.1.2浇注系统的组成29

6.1.3浇注系统的设计29

6.2冷却和排气系统32

6.2.1冷却系统32

6.2.2排气系统33

第7章．模具中的相关校核34

7.1开模行程的校核34

7.2凹模底板厚度的校核34

结　论35

谢辞36

参考文献37

附　录38

前　言

1.模具工业在国民经济中的地位

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。

模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。

模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。

汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。

中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。

单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。

其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。

中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。

研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

2.各种模具的分类和占有量

模具主要类型有冲模、锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶瓷模等。

除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

（1）冲模冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。

冲模占模具总数的50％以上。

按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。

按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。

（2）锻模锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。

按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。

按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。

（3）塑料模塑料模是塑料成型的工艺装备。

塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。

塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。

（4）压铸模压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。

压铸模约占模具总数的6％。

（5）粉末冶金模粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：

压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。

模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。

3.我国模具工业的现状

自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。

20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260～270亿元人民币。

今后预计每年仍会以10%～15%的速度快速增长。

目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。

除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。

其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。

例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。

在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。

例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。

中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。

在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。

其中，冲压模具约占50%（中国台湾：

40%），塑料模具约占33%（中国台湾：

48%），压铸模具约占6%（中国台湾：

5%），其他各类模具约占11%（中国台湾：

7%）。

4.世界五大塑料生产国的产能状况

美国塑料（原料）的产量多年来一直雄居各国之首。

早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5％，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势。

德国是世界最大的塑料（原料）生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨．1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。

中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。

日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。

一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。

从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7％，达到1521万吨，首次超过1500万吨。

但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。

1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7％。

1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。

2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。

2002年日本塑料（原料）产量减为1361万吨。

而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。

韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。

塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨（均为2001年产量）。

5.我国模具技术的现状及发展趋势

20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。

改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。

近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。

许多模具企业十分重视技术发展。

加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。

此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。

模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。

与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。

今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。

（1）注重开发大型，精密，复杂模具：

随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。

（2）加强模具标准件的应用：

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。

因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。

（3）推广CAD/CAM/CAE技术：

模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。

实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。

（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期：

随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。

第1章注塑件的设计

1.1功能设计

功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是日用品,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。

1.2材料选择

通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对以上的各种性能的要求均比较低，其对材料的主要求是材料要具有较好的热稳定性，以及对水的抵抗力。

以下是几种常用塑料及特性：

1．PS塑料（聚苯乙烯）英文名称oLystyrene　

（1）电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,著色性耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯、汽油等有机溶剂，适于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器等零件。

（2）无定形料,吸溼小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力，流动性较好,可用螺桿或柱塞式注射机成型。

（3）宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔，变形。

2．PE塑料（聚乙烯）英文名称oLyethyLene　

（1）耐腐蚀性,电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良,可以氯化,辐照改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好。

超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨。

低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等。

超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件。

（2）结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分，不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大。

注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形。

3．聚氯乙烯PVC英文名称oLy（VinyLChLoride）

聚氯乙烯有软聚氯乙烯和硬聚氯乙烯两种，硬聚氯乙烯有较好的抗拉，抗弯，抗压和抗冲击性能，可单独用作结构材料。

软聚氯乙烯柔软柔软性、断裂伸长率、耐寒性增加，但脆性、硬度、拉伸强度降低。

综合考虑选用硬聚氯乙烯，以下是其有关特性：

（1）力学性能、电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低。

适于制作薄板,电线电缆绝缘层,密封件等。

（2）无定形料,吸湿小,流动性差。

为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥。

模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角，模具须冷却,表面镀铬。

（3）不能用一般的注射成型机成型聚氯乙烯，因为聚氯乙烯耐热性和导热性不好，用一般的注射机需将料筒内的物料温度加热到166－193度，会引起分解，应采用带预塑化装置的螺杆式注射机。

4.ABS塑料

（4）ABS。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。

因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。

ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。

密度为1.02-1.05g/cm3.ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

水、无机碱、酸类对ABS几乎无影响；ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

其特点是耐热性不高。

连续工作温度为70℃左右，热变形温度约为93℃左右。

耐气候性差、在紫外线作用下易变形发脆。

综上决定饭盒采用ABS塑料制作。

成型特点：

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，ABS吸湿强、成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件、壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。

要求塑件精度高时，模具温度可控制在50-60℃。

要求塑件光泽和耐热性时，应控制在60-80℃。

表1.1：

ABS塑料主要的性能指标：

项目/单位

值

密度（Kg.dm-3）

1.13——1.14

收缩率%

0.3~0.8

熔点℃

130~160

热变形温度45N/cm

65~98

弯曲强度Mpa

80

拉伸强度MPa

35~49

拉伸弹性模量GPa

1.8

弯曲弹性模量Gpa

1.4

压缩强度Mpa

18~39

缺口冲击强度kJ/㎡

11~20

硬度HR

R62~86

体积电阻系数Ωcm

1013

击穿电压Kv.mm-1

15

介电常数

60Hz3.7

1.3.1壁厚

各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度.一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次可避免因过厚产生的凹陷、缩孔、夹心等质量上的缺陷，以下是PVC的壁厚推荐值：

最小壁厚1.2mm,小型件壁厚1.6mm,中型件壁厚1.8mm,大型件壁厚3.2~5.8mm。

该饭盒属于中小型塑件，塑件的厚度很薄，可以取3mm

1.3.2脱模斜度

由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度.以下是PVC的脱模斜度推荐值:

外表面：

30，—1°

内表面应比外表面小一些但也应在外表面范围内。

塑件上其它的特征还有如加强肋、圆角、孔、螺纹、嵌件、铰链、文字和花纹等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍了。

1.4塑件的尺寸精度及表面质量

（1）尺寸精度的选择塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。

对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，根据精度等级选用表，硬聚氯乙烯的高精度为4级，一般精度为5级，低精度是6级。

根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在280～15范围内，4级的公差为1.1mm,5级的公差为1.4mm，6级的公差为2.2mm。

（2）尺寸精度的组成及影响因素

制品尺寸误差构成为：

=

+

+

+

（1—1）

式中

——制件总的成型误差；

——塑料收缩率波动所引起的误差；

——模具成型零件制造精度所引起的误差；

——模具磨损后所引起的误差；

——模具安装，配合间隙引起的误差；

影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。

（1）模具——模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。

（2）塑料材料——主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。

（3）成型工艺——成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。

第2章注塑成型的准备

2.1注塑成型工艺简介

注塑成型是利用塑料的可