机械工程毕业设计糖果罐盖塑料模具设计文档格式.docx
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为了降低模具生产成本，增加效益，保证高质量，在采用先进设备和制造工艺的同时，必须在提高模具寿命方面不断地做出努力。
注塑模设计
名称：
糖果罐盖
材料：
PP
质量：
33.5g
注射机：
ZY—ZY—200型
第一章 塑料制件的分析
１.１ 制件的形状及用途分析
该制件为糖果罐的盖子，制件要求有良好的尺寸精度和机械性能，对表面的质量要求较高，无熔接痕，表面平整光滑，尽可能避免冷疤、云纹、缩孔、凹痕等缺陷。
该制件特征列表如下：
材料
质量
体积
水平投影面积
ABS
15.3x2
19.64x2（cm3）
608.357×
2mm2
１.2分析制件材料的性质
ABS的主要特性
ABS具有较强的综合性能，ABS塑料为无定型料，一般不透明。
ABS无毒、无味，成形塑件的表面有较好的光泽。
ABS具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能；
具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。
但是，在大气中老化性较差。
ABS的成型工艺性能
（1）使用前的准备
ABS的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前要前行充分的干燥和预热。
不单能削除水气造成的制品表面烟花状气泡带，而且还有助于塑料的塑化，减少制品表面的色斑和云纹。
ABS原料水分要控制在0.3%以下。
干冬季节，干燥温度为75~800c,料厚层厚度为20~30mm，干燥时间为2~3h，夏季雨水天要在80~900c下干燥4~8个小时。
表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥达8~16小时。
此外，还要根据原料产地、储存、和运输状况，对于干燥条件适当调整。
ABS具有较好的染色性，一般采用浮染法。
原料要加入紫外线吸收剂和抗氧化剂，以提高耐老化度。
（2）ABS的成型温度控制
ABS是无定性材料，分解温度为2700c，耐热性不是太好。
因含有橡胶成分，过高的成型温度并会使流动性增加，相反会引起橡胶分解，流动性降低。
同时，长时间的高温作用会造成降解，交联和炭化。
所以成型时应严格控制温度在允许范围内。
对柱塞式料筒温度应控制在160~2300c，螺杆式料筒温度应控制在160~2200c，喷嘴温度在170~1800c范围内。
ABS成型易取高料温、高模温，但料温过高易分解。
对精度较高的塑件，模温宜取50~600c，对高光洁度，耐热塑件，模温宜取60~800c。
较高的模具温度，制品外表面能够达到较光洁，可以避免合模线和陷坑等不良现象，减少制品变形，但收缩率较大。
一般的模具温度应尽可能低些。
（3）注射压力的确定原则
注射压力的大小主要取决于制品的结构和壁厚，一般控制在60~120Mpa。
壁薄流道较长，流动阻力较大时，注射压力可高至130~150Mpa。
壁厚，浇口截面较大，流动阻力小时，注射压力可略底些。
提高注射压力可以提高ABS制品的光泽度。
注射过程中，保压压力的大小，对制品的表观质量和银丝状缺陷都有较大的影响。
压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在温度较高时，制品表面易雾化。
压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成黏模。
所以一定要调整配好保压压力和保压时间。
保压压力为注射压力的30%~60%。
保压控制得越低越好，保压最高时可1.5Mpa。
螺杆前进速度采用慢速，一般不0.55~0.65m/s。
（4）注射速度的确定
ABS采用中等注射速度效果较好。
当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。
但在生产调制品或复杂制品时，还是要保证有足够的注塑料。
（5）收缩率：
0.4～０.７%
（6）制件精度：
ABS塑料有3、4、5三种精度等级，我们取4级精度。
（7）表面光洁度：
塑料制品的表面光洁度，除了在成型时从工艺上尽可能避免缩孔、凹痕等疵点外，主要由模具光洁度决定。
一般模具表面光洁度要比塑料制品高1～２级。
因此制件外表面取Ra0.8μm，内表面取Ra3.2μm。
（8）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）塑料成型工艺参数：
注射压力
/MPa
注射机类型
料筒温度
喷嘴温度
/℃
模具温度
后/℃
中/℃
前/℃
70～90
螺杆式
180~190
50~70
150~170
200~210
成型时间
螺杆转数（r/min）
注射时间/s
保压时间/s
冷却时间/s
成型周期/s
3~5
5~15
15~40
30~60
后处理
备注
方法
温度/℃
时间/h
红外线烤箱
70
0.3～1
原材料应干燥0.5h以上
1.3制件成型初步分析
分型面：
指分开注射模取出塑件的界面，是其定模和动模两部分的接触面或瓣合式注射模的瓣合面。
分型面的结构、类型及其位置的选择与设计是注射模设计工作中非常重要环节，因为它不仅直接关系到注射模结构的复杂程度，而且对制件的成型质量和生产操作等问题都有很大的影响，主要应考虑以下几点：
①塑件外形最大轮廓处；
②有利于塑件顺利脱模；
③保证塑件精度要求及外观质量要求；
④便于模具加工制造⑤有利于排气；
综合以上几点考虑以制件底面处为分型面。
成形工艺：
1.注射成型工艺过程
（1）预烘干――装入料斗——预塑化——注射装置准备注射——注射——保压——冷却——脱模——塑件送下工序
（2）清理嵌件、预热；
清理模具、涂脱模剂——放入嵌件——合模——注射
2.成形机类型：
密度：
1.02~1.05g/cm3
计算收缩率：
0.3~0.8%
预热温度：
80~850c
预热时间：
2~3h
料筒后段：
150~1700c
中段：
165~1800c
温度前段：
180~2000c
喷嘴温度：
170~1800c
模具温度：
50~800c
注射压力：
60~100Mpa
成形注射时间：
20~29s
高压时间：
0~5s
冷却时间：
20~120s
总周期：
50~220s
螺杆转速：
30r/min
适用注射机类型：
螺杆式、柱塞式均可
后处理方法：
红外线灯、烘箱
温度：
700c
时间：
2~4h
说明：
该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-与丙烯脂共物（即AS）成形以上相似。
第二章注射机的选择
2.1初步选择注射机
制件的体积：
V1=19635.7338（mm3）
=19.6357338（cm3）
表面积：
S=17975.2710（mm2）
=179.752710（cm2）
模具采用一模两腔，材料为ABS。
材料密度为1.02～1.20g/cm³
。
因此制件质量为：
M=15.3x2=30.6g
初步估计浇注系统凝料体积为：
V2=质量/密度=27.5cm3
以注射机的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注
射量的80%，按下式计算：
80%×
V注>
V塑件=V1＋V2
（V1＋V2）/80%=58.925cm³
³
其中V注---注射机理论注射量（cm³
）；
V1---制件体积（cm³
V2---浇注系统凝料体积（cm³
选取注射机型号为XS—ZY—125型
注射机技术参数如下:
注射容量/cm³
螺杆直径/mm
注射压力/MPa
注射行程/mm
注射时间/s
螺杆转数r/min
注射方式
125
50
120
115
1.5
锁模力/KN
最大成形面积/cm²
最大开模行程/mm
模具最大厚度/mm
模具最小厚度/mm
模板尺寸/mm
拉杆空间/mm
900
320
300
200
400×
400
450×
540
合模
方式
定位圈尺寸/mm
喷嘴球头半径/mm
喷嘴口孔径/mm
顶出方式
推出两侧孔径/mm
推出两侧孔距/mm
液压机械
12
4
顶杆顶出
230
2.2最大注射量的校核
塑料制品的重量（或体积）必须与所选择注射成型机的最大注射量相适应。
为了保证正常的注射成型，最大注射量应稍大于塑料制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。
当注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时，按下式校核：
KV0≥Vi×
n+V浇
0.8×
100≥19.64×
2+27.5
80≥66.78
式中：
V0—注射成型机最大注射量（cm3）；
Vi—一个塑料制品的体积（cm3）；
V浇—浇道凝料和飞边的体积（cm3）；
n—型腔数；
K—利用系数，K=0.8；
因此所选注射机满足使用要求。
2.3注射压力的校核
注射压力的校核塑料成型需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状和浇注系统的压力损失等因素决定的。
对于粘度较大的塑料以及形状细薄、流程长的塑件，注射压力应取大些。
由于柱塞式注射机的压力损失比螺杆式大，所以注射压力也应取大些。
注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力。
2.4开模行程校核
由于注射模最大开模行程S
与模厚无关，因此有：
S≥H1+H2+（5~10）mm
式中H1——推出距离（脱模距离）（mm）；
H2——包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）；
H1=31mm,H2=65mm,
所以s=106mm,远小于注射机的最大开模行程300mm,合适。
综上所述，所选择的注射机满足注射要求。
2.5锁模力的校核
锁模力又称合模力，是指注射成型机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。
为避免塑料注射成型时由于受到注射压力的作用而使模具沿分型面胀开，注射成型机的锁模力可按下式核算：
F0≥p模A分×
100
或F0≥K1pA分×
900×
103≥2/3×
190×
（40²
×
3.14-37.5²
3.14）×
2×
1000×
10-2
900000≥154121.66667
F0——注射成型机的公称锁模力（N）；
p模——模内压力（型腔内熔体压力）（MPa）取25～40Mpa；
K1——压力损耗系数，K1=1/3～2/3；
P——注射压力（MPa）；
A分——塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和（cm²
、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。
浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显，塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。
浇口设计的基本要点：
1）尽量缩短流动距离：
浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。
2）浇口应设在塑件制品断面较厚的部位：
当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。
另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。
因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。
3）必须尽量减少或避免熔接痕：
由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。
熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。
一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的熔接牢度，可以在熔接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。
在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量及强度的不同影响。
本设计采用侧浇口，因为它一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。
因此用较广泛，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。
第四章成型零部件工作尺寸的计算
所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长和宽），型腔和型芯的深度尺寸，中心距尺寸等。
任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安装中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度常要求较高。
在设计模具时，必须根据制品的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。
影响塑料制品精度的因素较为复杂，主要有以下几方面：
首先与成型零件制造公差有关，显然成型零件的精度愈低，生产的制品尺寸或形状精度也愈低。
其次是设计模具时，估计的塑料收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动值，成型收缩率包括设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及生产制件时由于工艺条件波动，材料批号发生变化而造成制件收缩值的波动，前者造成塑料制品的系统误差，后者造成偶然误差，收缩率波动值δs随制件尺寸增大而成正比的增加。
制造误差δz随制件尺寸成立方根关系增大，型腔使用过程中的总磨损量δc随制件尺寸增大而增加的速度也比较缓慢。
生产大尺寸塑料制件时因收缩率波动对制件公差影响较大，若单靠提高模具制造精度来提高塑件精度是很困难的和不经济的，而应着重稳定工艺条件，选用收缩率波动小的塑料。
相反，生产小尺寸塑料制件时，影响塑件公差的主要因素则是模具成型零件的制造公差和成型零件表面的磨损值。
此外型腔在使用过程中不断磨
第五章强度校核――成型腔壁厚的计算
在注射成型过程中，模具的型腔将受到熔体的高压作用，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。
如果型腔侧壁和底版厚度过小,可能因强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。
也可能因刚度不足而产生翘曲,导致溢料和出现飞边,降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模,因此,通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。
型腔壁厚计算以最大压力为准。
理论分析和实践证明；
对大尺寸的型腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算；
而小尺寸的型腔在发生大的弹性变形前，其内应力往往就超过作用应力，因此按强度进行计算。
强度计算的条件是各种受力形式下的许用应力。
刚度计算的条件则由于模具的特殊性，可从以下三方面考虑：
1.从模具型腔不发生溢料的角度出发，当高压塑料熔体注入时，模具型腔的某些配合面会产生足以溢料的间隙，应根据不同塑料的最大不溢料间隙来决定其刚度条件；
2.从保证制件精度的角度出发，塑料制件均有尺寸的要求，某些部位的尺寸常要求较高的精度，这就要求模具型腔有很好的刚性，即塑料注入时不产生过大弹性变形。
最大弹性变形值可以取制件允许公差的五分之一左右。
3.从保证制件顺利脱模出发，型腔允许弹性变形值应小于制件收缩值。
但一般来说，塑料的收缩率较大，绝大多数均在0.4%以上，当制件某一尺寸同时有几项要求时，应以其中最苛刻者作为设计标准。
至于型腔尺寸在多大以上应进行刚度计算，而在该值以下则进行强度计算，这个分界值取决于型腔的形状，模具材料的许用应力，型腔的允许变形量以及塑料的熔体压力。
因此在进行型腔设计时应分别根据型腔的结构类型，按强度和刚度条件对侧壁和底板厚度进行计算；
本设计对型腔按整体式圆形型腔侧壁厚度和底板厚度进行校核计算。
计算公式：
侧壁厚度
底板厚度
按刚度计算
按强度计算
取
使用前式计算结果
其中：
——型腔侧壁厚度（mm）
——型腔底板厚度（mm）
E——模具材料的弹性模量（MPa），碳钢取
——刚度条件，即允许变形量，对于ABS来说取0.04
——型腔内熔体的压力，（MPa），对ABS来说为25Mpa.
——承受熔体压力侧壁的高度（
）
b——型腔侧壁的短边长（
）
——型腔侧壁长边长（
――三边固定一边自由矩形板的弯曲变形系数，由《塑料成型工艺与模具设计》表4－10查得：
当
时，
――四边固定矩形板的弯曲系数，由《塑料成型工艺与模具设计》表4－9查得：
当
按上面公式进行计算：
侧壁厚度：
第六章脱模机构设计
6.1结构设计
脱模机构应使塑件留于动模，是指不变形损毁且有良好的外观。
另外脱模机构应该结构可靠，此模具采用可靠的脱模机构，因为制件呈圆形为盖形且壁厚较厚且因推出面在里面，因此采用推杆将制件推出。
6.2脱模力的计算
a.脱模力是指塑件通常从动模的主型芯部分分离所施加的力。
他包括型芯包紧力、真空吸附力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。
包紧力是指塑件在冷却固化中因体积收缩而产生的对型芯的包紧力。
真空吸附力是指闭式壳类塑件，脱模时塑件表面与模具型芯间形成的真空腔与大气的压差产生的阻力。
粘附力是指脱模时塑件表面与模具钢材表面的吸附而产生的力。
b.分析此制件可知：
此制件的壁厚与长度的比值等于
，为薄壁形塑件。
由《塑料成型工艺与模具设计》表
“塑料常用的脱模斜度”选取型腔脱模斜度为1°
型芯脱模斜度为
塑料的拉伸模量为
，取
，泊松比为
，与钢的摩擦系数为
平均收缩率
，由《塑料成型加工与模具》公式
，当塑件断面为矩环形时，所需脱模力：
E――塑料拉伸模量（MPa）
ε――塑料成形平均收缩率（％）
t――塑件的平均壁厚（mm）
L――塑件包容型芯的长度（mm）
μ――塑料的泊松比
塑料与钢材之间的摩擦系数
Ф――脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角）
B――塑件在于开模方向垂直的平面上的投影面积（cm2）当塑件底部有通空时，10B项应为零
K1――由
和
决定的无因次数，可由下式计算
此制件的平均壁厚为
，所以脱模力为
F=965.55N
第七章合模导向机构的设计
注塑模合模时要求有准确的方向和位置。
因此在注射模中要有合模导向装置来引导动模与定模之间按一定的方向闭合和定位。
合模导向机构的主要功能有：
1.定位作用。
为避免在模具装配过程时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后使型腔在工作过程中能保持正确地形状和位置，确保塑件壁厚的均匀性。
2.导向作用。
在动模向定模闭合过程中，导向机构因首先接触，引导动模定模沿准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。
3.承受一定侧压力。
高压塑料熔体注入型腔时会产生单一侧压力，需有合模导向机构来承担。
4.支撑定模型腔板。
对于单分型面注塑模，导柱还需支撑定模型腔板的重力，也对此板导向和定位。
总结
此模具在总体上是一个比较简单的模具设计，但是在设计中有许多细微的结构，我在设计中使用了拉料杆拉侧浇口凝料，由于该制件的外形尺寸长度方向较小,因此为了顺利脱模，采用单分型面的三板式模，第一次分型使制件与浇口凝料分离，并使制件留于动模，第二次分型顶出制件，完成一次注射。
在设计即将结束时，对本次设计做个总结，总的来说此设计是比较成功的，基本实现了设计者的设计要求，并达到了设计者的预期效果。
毕业设计是专业设计的重要组成部分。
通过毕业设计，将所学的各门知识融会贯通。
同时，毕业设计又是联系理论学习与实际运用的重要纽带，通过把实习时的习得经验与书本中的理论知识联
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