化妆盒品盖设计说明书.docx
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化妆盒品盖设计说明书
桂林理工大学高等职业技术学院
塑料模具设计实训
指导书
机电系机械基础教研室
1．1设计任务书
1塑料制品名称：
化妆品盒盖
2.塑料原料：
PP
3.收缩率：
1.0%～2.5%；
4.生产批量：
100万；
5.塑件图：
以下图分别为制品的二维图样、三维图样。
化妆盒品盖设计说明书
工艺分析
1.塑件原材料的成型特性分析
聚丙烯（pp）是仅次于聚氯乙烯的第三大通用塑料品种。
由于其原材料易得，性能优良，所以应用广泛，发展速度快。
聚丙烯原料为无毒、无味、无色、可燃的白色透明蜡状固体，密度在0.90~0.91g/cm3。
是最轻的通用塑料，它不吸水，光泽好，易着色。
耐热性比聚乙烯好，其熔点为168~171摄氏度，能在107~121摄氏度下长期使用；但其耐寒不如聚乙烯，脆化温度为-35~-10摄氏度；高频绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响；但在氧、热、光的作用下，极易分解、老化，所以必须加入防老化剂。
PP成型性能如下：
（1）成型加工性能好，可用注射、挤出、吹塑盒真空等多种成型方法加工。
（2）成型收缩范围及收缩率大，已发生取向、缩孔、凹痕和变形。
（3）流动性极好，易于成型，溢边值为0.03mm，压力对流动性的影响比温度的影响敏感，宜采用高压成型。
（4）热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的回路。
（5）低温、高压时取向更明显，注意控制模温。
（6）由于取向明显，故不宜采用直浇口，否则浇口附近残余应力大，会引起翘曲和变形。
2.塑件的结构工艺性分析
（1）塑件的尺寸精度分析
该塑件的尺寸均为未标注公差的自由尺寸，可按MT7查取公差。
表1-1所列为塑件主要尺寸的公差要求。
表1-1塑件主要尺寸的公差要求
部位
尺寸
尺寸公差
外形尺寸
80
60
10
2.5
内形尺寸
7.5
55
75
67.5
47.5
2．塑件表面质量分析
该塑件表面没有提出特殊，通常，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到Ra=0.8μm，没有特殊要求塑件内部表面粗糙度可取Ra=3.2μm。
3．塑件的结构工艺性分析
从图纸上看，该塑件外形为一长方盒盖，其中一角有一圆弧过渡为开盖的省力肋，中间为一凸出部位，四周是一宽度为2.5mm的槽。
壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。
塑件的四周有三个R10的圆角，根据塑件的形状不用侧向抽芯装置。
综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
4．塑件的生产批量
该塑件的生产类型是大批量生产，因此，在模具设计中，要提高塑件的生产效率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。
5．初选注射机
（1）计算塑件体积或重量
通过三维造型可获得盒盖的体积V=20.4cm3
PP的密度为0.91g/cm3,所以塑件的质量为18.564g
（2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目
由于塑件的尺寸没有特殊要求，所以采用一模两腔，型腔平衡分布在型腔版两侧，这样有助于浇注系统的排列和模具的平衡。
（3）确定注射成型的工艺参数
根据该塑件的结构特点和PP的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见表1-2.
表1-2塑件的注射成型工艺参数、
工艺参数
内容
预热和干燥
无
料筒温度/摄氏度
前段
180~200
中段
200~220
后段
160~170
喷嘴温度/摄氏度
170~190
模具温度/摄氏度
40~80
注射压力/MPa
70~120
成型时间/S
注射时间
0~5
保压时间
20~60
冷却时间
15~50
总周期
40~120
螺杆转速/（r/min）
30~60
后处理
方法
温度/摄氏度
时间/r/h
退火处理
循环烘箱（10~20）
8~12h
（4）由于塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为40.84g。
根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZ-100/60型螺杆式注射机。
主要技术参数见表1-2
序号
主要技术参数项目
参数数值
1
最大注射量/cm3
100
2
注射压力/MPa
150
3
锁模力/kN
600
4
动、定模板最大安装尺寸（mm*mm）
5
最大模具厚度/mm
300
6
最小模具厚度/mm
170
7
最大开模行程/mm
300
8
喷嘴前端球面半径/mm
10
9
喷嘴孔直径/mm
4
10
定位圈直径/mm
125
6．分型面及浇注系统的设计
1分型面的选择
该塑件为化妆品盒盖，外形表面质量要求不是很高。
在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图2-2
2浇注系统的设计
（1）主流道设计
根据相关资料，查得SZ100/60型注射机喷嘴的有关尺寸为：
喷嘴孔直径d0=ф4mm；
喷嘴前端球面半径R0=10mm。
根据模具主流道与喷嘴的关系得到：
主流道进口端球面半径R=R0+（1～2）mm=10+（1～2）mm，取R=12mm；
主流道进口端孔直径d=d0+0.5mm=ф（4+0.5）mm，取d=4.5mm。
为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取4°，同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。
主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与注塑机的定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了浇口套的总体尺寸，还避免了浇口套在使用中的磨损。
（2）分流道的设计
该塑件的体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，且塑料的流动性好，可以采用单点进料的方式。
为便于加工，采用最为常用的截面形状为U形的分流道。
查分流道横截面及其尺寸的有关资料，取U形分流道截面半径R=3mm，h=3.75mm。
分流道截面形状及尺寸，如图1-5所示。
图1-5分流道截面形状及尺寸
（3）冷料穴设计
采用带Z形头拉料杆的冷料穴，定模底板的分流道尽头钻小斜孔，一次分型时斜孔内凝料使点浇口与塑件分离，同时Z形拉料杆将主流道的凝料拔出，而二次分型时凝料被定模板硬刮掉落下来，实现浇注系统与塑件的自动分离与脱出，自动化程度高，劳动强度小。
7.模具设计方案论证
1.型腔布置
对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。
所以型腔应平衡布置在型腔板两侧。
如图所示
2.成型零件的结构确定
（1）模具的型腔采用整体式型腔
整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。
该塑件尺寸较小，最大处也只有80mm，且形状简单，型腔加工容易实现，可以采用整体式结构。
（2）模具的型芯采用整体镶嵌式型芯
整体镶嵌式型芯可节省塑料，便于机加工和热处理，修理更换方便。
同时也有利于型芯冷却和排气的实施。
考虑到型芯加工制造方便和降低模具成本，型芯采用整体镶嵌式型芯。
3．推出机构的确定
根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。
塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。
所以用推件板推出。
4.导向机构的设计
该塑件精度要求不算高，塑件形状、型腔分布对称，无明显单边注射侧向力，可采用最为常见的导柱导向定位机构，在动模板、推件板、定模板间使用4对导柱，导柱的长度要确保推件板推出塑件后不脱落，在定模座板与定模板间采用4对限距拉杆，不仅起到限制第一次分型距的作用（所限距离要确保能取出凝料），同时还起到导向定位定模座板与定模板的作用。
5．冷却系统的设计论证
该塑件为大批量生产，应尽量缩短成型周期，提高生产率；加上PP
塑料为结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀分布。
因此，该模具的凹模冷却是在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔；而型芯的冷却则采用内部加装铜管喷流冷却的方式，其进出水孔开在支承板上，冷却水道的分布如图1－8所示。
冷却水道的设计
8.主要零部件的设计计算
1.该塑料成型零件的尺寸均按平均值法计算,查有关手册得PP的收缩率为1.0%~2.5%，故平均为收缩率Scp=（1.0+2.5）%/2=0.0175,根据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取δz=△/3。
成型零件尺寸的计算如表1-4所示
尺寸类型
塑件尺寸
计算公式
型腔或型芯工作尺寸
径向尺寸
型腔的径向尺寸
80
80.725
60
60.48
型芯的径向尺寸
75
78.3125
55
57.7
67.5
70.68
47.5
49.85
轴向尺寸
型腔的轴向尺寸
2.5
2.416
10
10.362
型芯的轴向尺寸
7.5
8.21
2．模具型腔壁厚的确定
采用经验数据法，直接查阅设计手册中的有关表格，得该型腔的推荐壁厚为30mm。
3.模具型腔模板总体尺寸的确定
该模具型腔长80mm，宽60mm，根据确定的型腔壁厚尺寸30mm。
综合以上数据，确定型腔模板的总体尺寸为B×L×H，其中B=200mm，L=250mm，H=35mm
4.标准模架的确定
本塑件采用点浇口注射成型，根据模具结构形式、型腔数目、塑件尺寸、冷却水道的分布等因素，查有关资料，选择资料汇编8.2标准模架点浇口DB型模架。
1.6注射机有关参数的校核
1.模具闭合高度的确定
组成模具闭合高度的模板及其它零件的尺寸有：
定模座板为H1=30mm；
型腔板为H2=35mm；
推件板为H3=20mm；
型芯固定板为H4=30mm；
支承板为H5=30mm；
垫铁为H6=70mm；
动模座板为H7=25mm。
则该模具闭合高度为：
H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7
=30+35+20+30+30+70+25=240mm。
2.模具闭合高度的校核
由于SZ-100/60型注射机所允许的模具最小厚度为Hmin=170mm；模具最大厚度为Hmax=300mm。
因计算得模具闭合高度H=240mm，所以模具闭合高度满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件。
3.模具安装部分的校核
该模具的外形最大部分尺寸为200mm×250mm，SZ-100/60型注射机模板最大安装尺寸为370mm×320mm，故能满足模具安装的要求。
4.模具开模行程的校核
开模行程也叫做合模行程，指模具开合过程中动模座板的移动距离，用符号S表示。
SZ-100/60型注射机的最大开模行程为Smax=300mm。
为了使塑件成型后能够顺利脱模，并结合该模具的双分型面特点，确定该模具的开模行程S应满足下式要求：
Smax＞H1＋H2＋a＋（5～10）mm
=（10+5）＋10＋50＋7
=82（mm）
其中H1—塑件所用的脱模距离；
H2—塑件高度；
a—取出浇注系统凝料必须的长度。
因Smax=270mm＞82mm，故该注射机的开模行程满足要求。
5.注射量的校核
在一个注射成型周期内，注塑模内所需的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式计算：
mi=NmS+mj
式中N——型腔的数量；
ms——单个制品的质量或体积（g或cm3）；
mj——浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积（g或cm3）；
已知，N=2、ms=20.4cm3，经估算mj≈10cm3，则mi≈50.8cm3。
SZ-100/60注射机的额定注射量为mⅠ=100cm3，为了使注射成型过程稳定可靠，应有
mi=（0.1～0.8）mⅠ
=10～80cm3
因此，该注射机的注射量满足模具的要求。
1.7绘制模具装配图
根据设计计算的结果，绘制模具装配图，如图1-9至图1-10所示。
需要注意的是在装配图上应画出塑件图，并标注主要尺寸，以便于更好地理解模具结构原理。
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