茶杯的注塑模设计.docx

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茶杯的注塑模设计

茶杯注射模具设计与制造（侧抽芯）

任务1-1:

接受任务书

成型塑件任务书

成型塑件任务书通常由塑件设计者提出，内容如下：

（1）经过审签的正规塑件图纸，并注明塑料的牌号、透明度等。

（2）塑件说明书或技术要求。

（3）生产批量。

（4）塑件样品（当生产配件时）

图1成型塑件任务书

技术要求

1、材料：

PP

2、产量：

1万件

3、未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT6。

4、要求塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷。

5、注射机为XS-ZY-125。

模具设计步骤：

1.塑件的工艺性

（1）塑料

1品种：

PP

2颜色：

天蓝色

3基本特性：

聚丙烯无色、无味、无毒。

外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。

密度仅为0.90～0.91g/cm3。

它不吸水，光泽好，易着色。

4聚丙烯具有聚乙烯所有的优良性能，如卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性，宜于成形加工等；还具有聚乙烯所没有的许多性能，如屈服强度、抗拉强度和硬度及弹性比聚乙烯好。

定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。

熔点为164℃～170℃，耐热性好，能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌。

其低温使用温度达-15℃，低于-35℃时会脆裂。

聚丙烯的高温绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响，但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。

5成形特点：

1）成形加工性好，可以用注射、挤出、吹塑及真空成形等方法加工；2）吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易分解；3）比聚乙烯流动性好，溢边值0.03mm，压力对熔体粘度比温度影响显著，应在较高压力下成形；4）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，适当延长冷却时间，以稳定尺寸；5）收缩率大且波动X围大，方向性明显，易发生缩孔、凹陷及变形；6）应注意控制成形温度，料温低时方向性明显，尤其低温高压时更显著，模温低于50℃时，塑件表面不光泽，易产生熔接不良和流痕，模温高于90℃时易发生翘曲和变形；7）塑件壁厚应均匀，避免缺口和尖角，防止应力集中，塑件内不能有铜质嵌件，聚丙烯与铜接触后会变脆；8）取向显著，不宜采用直接浇口，否则浇口附近残余应力大，易使塑件翘曲变形。

（2）塑件

1尺寸精度：

塑件所有尺寸未标注公差，按标准GB/T14486-1993中MT6级精度。

2表面质量：

塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。

3结构工艺性：

茶杯杯体为回转体壳类零件，腔体深77mm，壁厚均匀3mm，大于最小壁厚要求；把手近似矩形壳体，内侧中空部分与开合模方向垂直，必须设置侧抽芯，壁厚4mm，大于最小壁厚要求。

总体尺寸φ96×83，属于小型塑件。

侧壁两端圆角R20、R305，可以顺利脱模，并且利于提高模具强度、改善熔体的流动情况。

4通过以上分析可知，该塑件可采用注射成形生产。

又因产量为10,000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。

2.注射机的选择

（1）计算塑件的体积、质量

经UG软件测得塑件的体积V=73cm3，PP的密度为0.9～0.91g/cm3，则质量M=0.91×73=66g。

（2）确定模具型腔数量

由于指定注射机为XS-ZY-125，因此，要计算该注射机可设置的最大型腔数量，并结合生产批量和塑件的精度要求来确定合理的型腔数量。

根据公式n≤K·Vmax-Vj/Vs

式中Vmax——注射机的最大注射量（cm3）

n——型腔数量

Vs——塑件体积（cm3）

Vj——浇注系统凝料体积（cm3）

K——注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8

已知Vs=73cm3，估计Vj=5cm3

则n≤0.8×125-5/73=1.3，取n=1

因此，模具型腔数量设计为一模一腔。

（3）选择注射机

指定注射机为XS-ZY-125，查设备规格手册明确该型号注射机的规格参数。

明确注射机的规格参数：

最大注射量125cm3

注射压力120MPa

最大开模行程300mm

模板尺寸428mm×458mm

锁模力900kN

模具厚度最大300mm、最小200mm

拉杆空间260mm×290mm

喷嘴尺寸圆弧半径R12mm、孔直径φ4mm

定位孔直径φ100mm

顶出形式两侧顶出，孔径φ22mm，孔距230mm

（4）制定注射成形工艺参数

查表1-3，PP的注射成形工艺参数如下：

1温度（℃）

喷嘴温度170～190

料筒温度前段180～200，中段200～220，后段160～170

模具温度40～80

2压力（MPa）

注射压力70～120

保压压力50～60

3时间（S）

注射时间0～5

保压时间20～60

冷却时间15～50

成形周期40～120

3.模具结构设计

（1）分型面的选择

首先确定模具的开模方向为塑件的高度方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在杯口处，如图2所示。

同时，塑件采用瓣合式型腔，侧向分型面如图3所示。

图2主分型面

图3侧分型面

（2）型腔布局

由于采用一模一腔模具结构，型腔居中布置。

图4型腔布局

（3）确定模具总体结构类型

由于塑件侧壁的把手需要设置侧向分型抽芯结构，因此，模具总体结构类型为侧抽芯注射模。

（4）成型零件设计

1.结构设计

型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。

考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。

型芯尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，选择通孔台肩类型。

其结构形式见图5。

型腔尺寸较小、结构简单，考虑到把手处侧抽芯结构，适于采用瓣合式。

其结构形式见图6。

图5型芯结构形式

图6型腔结构形式

2工作尺寸计算

对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。

查表可知PP的收缩率Smin=1.8%，Smax=2.5%，则其平均收缩率Scp=（Smin+Smax）/2

=（1.8%+2.5%）

=2.15%

所有尺寸未注公差，按简化公式LM=（LS＋LSScp）计算，制造公差取IT7级。

83型腔深度

LM=（LS＋LSScp））+δz

=（83+83×2.15%）+0.035

=84.78+0.035

96型腔径向

LM=（LS＋LSScp）+δz

=（96+96×2.15%）+0.035

=98.06+0.035

36.7型芯径向

LM=（LS＋LSScp）－δz

=（36.7+36.7×2.15%）－0.025

=37.49－0.025

3型芯高度

LM=（LS＋LSScp）－δz

=（3+3×2.15%）－0.012

=3.06－0.012

3壁厚

LM=（LS＋LSScp）±δz/2

=（3+3×2.15%）±0.012/2

=3.06±0.006

60.4距离

LM=（LS＋LSScp）±δz/2

=（60.4+60.4×2.15%）±0.030/2

=61.70±0.015

80°角度

其余类似计算。

3.型腔侧壁和底板厚度计算

此模具采用组合式矩形型腔，查表，已知矩形型腔内壁短边96mm，则型腔壁厚S1=14~15mm，模套壁厚S2=45~50mm。

查表3-44，l/b=108.4/96=1.1，则a`=0.3834，已知p=40MPa，b=96mm，[σ]=300MPa，带入公式t≥（a`p/[σ]）0.5b

=（0.3834×40/300）0.5×96

=22mm

（5）选择标准模架

1）确定模架组合形式

该塑件适宜采用直接浇口，因此，选择大水口模胚。

考虑到动模有动模板、支承板，推杆推出机构，则应选择AI型模胚。

2）计算型腔模板周界

长度L=50＋15＋108.4＋15＋50=238.4

宽度N=50＋15＋96＋15＋50=226

图7型腔模板周界

3）选取标准的型腔模板周界尺寸

首先确定模架宽度，N=226，选标准尺寸250；L=238，

选标准尺寸270。

最终确定模架规格为250×270。

4）确定模板厚度

1A板定模板，用来固定定模型芯，定模型芯有效高度3mm，则A板厚度可选标准中A板厚度HA=30mm。

2B板动模板，用来安装斜滑块，塑件高度83mm，底板厚度取30mm，选取标准中B板厚度HB=100mm。

3C板垫块，形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度＋推杆固定板厚度＋塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。

选标准Hc=80mm。

5）选定模架

模架标记：

2527-AI-A30B100C80LKM

如图8所示。

图8标准模架

6）检验模架与注射机的关系

1模具外形尺寸270×300，拉杆空间260×290，显然270＜290，合理。

2最大模具厚度300＞模具厚度295＞最小模具厚度200，合理。

3开模行程=77＋83＋10=170＜最大开合模行程300，合理。

（6）浇注系统

型腔布局为一模一件，直接浇口浇注系统。

1主流道

圆锥形，锥角a=4°，表面粗糙度Ra0.63um。

主流道进口端直径D1=4.5mm，长度L由装配决定，完整尺寸见附录浇口套零件图。

设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。

如图9所示。

图9浇口套

（7）推出机构

采用推杆推出机构，设置4颗φ15圆形推杆，推在斜滑块的下底面上。

推出力均匀，运动平稳。

（8）温度调节系统

注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。

由于此塑件为小型（66g）、薄壁（3~4mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。

此模具设计中采用自然冷却。

9）排气系统

由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.02～0.03mm，不必设排气槽。

4.注射机的校核

（1）最大注射量

已知Vs＋Vj=73+3=76，Vmax=125，K取0.8

则Vs＋Vj＜KVmax，适合。

（2）注射压力

已知P注=70～120MPa，P公=120MPa

则P注＜P公，适合。

（3）锁模力

已知Pq=20～40MPa，A分=3.14×482=7235mm2

F锁=900kN

则PqA分=40×7235=289400N=289kN

显然PqA分＜F锁，适合。

（4）安装部分尺寸

喷嘴圆弧半径12＜浇口套圆弧半径13、喷嘴孔直径4＜主流道小端直径4.5

定位孔直径100＝定位圈外径100

拉杆空间260×290＞模具外形270×300

最小模厚200＜模具厚度255＜最大模厚300

（5）开模行程

开模行程=77＋83＋10＝170

最大开模行程300

则开模行程＜最大开模行程，适合。

（6）推出机构

两侧顶出，孔径φ22mm，孔距230mm。

5.装配图零件图