面巾纸塑料盒注塑模设计.docx
《面巾纸塑料盒注塑模设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《面巾纸塑料盒注塑模设计.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
面巾纸塑料盒注塑模设计
CHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY
毕业设计说明书
题目：
面巾纸塑料盒注塑模设计
二级学院（直属学部）：
专业：
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师姓名：
职称：
评阅教师姓名：
职称：
2013年9月
摘要
本设计是根据给定的实物——面巾纸的塑料盒，以及其尺寸来设计一副具体的模具，主要对浇注、成型、脱模部分进行了具体的设计。
关键词：
浇口型芯型腔脱模
目录
摘要2
目录3
前言1
第一章总体设计方案3
第二章盒体模部分4
2.1盒体相关尺寸和数据4
2.2注射机型号的确定4
2.3分型面位置的确定5
2.4型腔的配置方案的确定6
2.5浇注系统形式和浇口的设计7
2.5.1浇注系统形式8
2.5.2主流道的尺寸8
2.5.3主流道衬套的尺寸8
2.5.4主流道衬套的固定9
2.5.5分流道10
2.5.6浇口的设计10
2.6成型零部件的设计10
2.6.1凹模的设计10
2.6.2型芯的设计11
2.6.3关于推件板边缘12
2.6.4动模垫板的厚度尺寸计算13
2.7脱模方案以及机构的确定13
2.7.1脱模形式的确定13
2.7.2影响脱模斜度的因素14
2.8排气系统的形式的确定15
2.8.1主要的排气方式15
2.8.2排气槽的设计15
2.9基本框架的选用15
2.10合模导向机构的设计15
2.10.1合模导向机构的作用。
15
2.10.2导向机构的结构设计16
第三章盒盖模部分16
3.1盒盖相关尺寸和数据16
3.2注射机型号的确定17
3.3分型面位置的确定18
3.4型腔的配置方案的确定18
3.5浇注系统形式和浇口的设计18
3.5.1浇注系统形式18
3.5.2主流道的尺寸18
3.5.3主流道衬套的尺寸18
3.5.4主流道衬套的固定19
3.5.5浇口的设计19
3.6成型零部件的设计20
3.6.1凹模的设计20
3.6.2型芯的设计20
3.6.3关于推件板边缘21
3.6.4动模垫板的厚度尺寸计算21
3.7脱模方案以及机构的确定22
3.7.1脱模形式的确定22
3.7.2脱模斜度22
3.8排气系统的形式的确定22
3.8.1排气槽方式的确定22
3.8.2排气槽的设计22
3.9基本框架的选用22
3.10合模导向机构的设计22
结论23
致谢24
参考文献25
前言
模具是利用其特定的形状，成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。
在现代制造业的发展进程中，模具的地位及其重要性日益受到人们的重视。
而其中用于塑料制品成型的一类模具统称为塑料成型模具。
在模具行业，塑料模具得到了快速发展。
2000年第八届国际模展及2002年第九届国际模展都表明，塑料模已经成为模展的主角，这从一个侧面反映了塑料模在模具行业中的分量。
随着塑料制品在机械、电子、国防、交通、通讯、建筑、农业、轻工业等行业的广泛应用，塑料成型模具需求量日益增加。
据预测，上述行业的塑料制品生产量在2010年前的数年间将持续迅猛增长，对塑料模具的需求也将持续增加。
自二十世纪九十年代以来，中国塑料模技术的发展进入了一个新的阶段。
以汽车保险杠、双缸洗衣机连体桶、25寸以上彩电机壳和仪表用小模数齿轮、表面微小信号深度0.11μm的PC数码光盘等产品为代表的大型、精密、复杂和高寿命塑料模，中国已能自行设计、制造，已部分替代进口模具；电加工、数控加工和快速经济制模、特种制模技术已进入许多模具生产厂以代替通用机床加工；引进了P20、718、S45C、S50C和S55C等新牌号钢种并在国内许多钢厂生产，打破了长期以来用45钢制作模具型腔的局面，使模具型腔的抛光性能和寿命有了很大的提高；标准模架及模具标准件已有很多工厂定点生产，标准件质量也有明显提高，甚至有出口至美国的；中国自行研制的高技术塑料模CAD/CAE/CAM集成系统软件已取得很大进展，该项技术推广及应用水平日益提高。
八、九届模展表明，中国的塑料模有些已达到国际先进水平。
这些都反映出中国在塑料模设计与制造方面取得的显著进步。
但要看到，模具标准化程度和应用水平、模具制造精度、生产周期、模具寿命等方面与工业发达国家仍然有一定的差距。
为满足国民经济对塑料模的需求，中国轻工业十五规划中提出了采用先进技术，加大专业模具厂的改造，提高模具的设计制造水平，产品向高精度、高质量、高档次方向发展以及加强科学管理，推进轻工模具生产企业向小而专、小而精方向发展的要求，提出了到2005年高档塑料模具基本实现国产化的目标。
塑料模在设计与制造方面的发展趋势如下：
（1）理论研究向纵深方向发展；
（2）塑料模软件集成化与网络化发展；
（3）制造技术方面，零件加工高精度、高速度化，测量技术系统化，研磨、抛光加工自动化；
（4）塑料模专用刚才系列化；
（5）塑料模标准化。
从上可以看得出塑料模的重要性，因此通过学习和实际设计，要求我们掌握塑料模具的设计原理，能进行结构选择，具有设计一般塑料模具的能力。
能结合制品的使用要求，对注射、压制、传递成型制品进行结构要素分析；熟练掌握注射模的设计原理；能进行模具的试模操作，能分析造成制品缺陷的原因并提出合理的解决方案；了解塑料模具的有关标准，能正确选用标准模架几模具标准零件。
要达到上述要求，除注重书本的理论学习，多阅读塑料模具结构图册外，还要特别注意理论联系实际，多进行现场教学，拆装各类具有典型结构模具。
为了综合应用所学知识，还要熟练地使用有关计算机软件，作好课程设计。
此外还应注意学习塑料模具设计与制造中的新技术、新工艺、新方法，为中国的塑料成型模具全面赶上世界先进水平作出贡献。
第一章总体设计方案
本设计乃给定制品设计模具，给定的制品是面巾纸塑料盒，属日常生活用品，因此要求美观经久耐用，而精度、配合要求不高；并且同类制品较多，因此只要求中批量生产。
还要求成本低廉，因此材料采用聚丙烯（PP）。
该制品由盒体和盒盖两部分组成，盒体是薄壁圆筒类，盒盖是圆盘类，工艺要求不用，因此此处采用盒体与盒盖分开成型，盒体一个模盒盖一个模，均一模一腔。
下面首先进行盒体方面的设计然后再对盒盖方面进行设计。
第二章盒体模部分
2.1盒体相关尺寸和数据
下面是盒体的截面形状及其尺寸（单位mm）：
图2-1盒体的截面形状及其尺寸
由其尺寸可以算得其体积V≈129cm^3，质量m=0.9*129≈116g。
2.2注射机型号的确定
从注射量来考虑，经过比较选择选用XS-ZY250/180型注射机，其各项参数如下表：
注射部分
螺杆直径mm
50
注射容量cm3
250
注射重量g
228
注射压力MPa
147
注射速率g/s
114
塑化能力kg/h
55
注射方式
螺杆式
锁模部分
锁模力kN
1800
移模行程mm
500
拉杆间距mm
295*373
最大模厚mm
350
最小模厚mm
200
合模方式
液压
顶出行程mm
90
顶出力kM
28
定位孔径mm
100
喷嘴移出量mm
20
喷嘴球半径mm
18
电热
系统压力MPa
6
电动机功率kW
24
加热功率kW
9.8
其他
外形尺寸m
（L*W*H）
4.7*1*4.5
重量t
4.5
表2-1参数XS-ZY250/180型注射机
2.3分型面位置的确定
如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。
选择分型面时一般应遵循以下几项原则：
（1）分型面应选在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边。
（3）保证塑件的精度要求。
（4）满足塑件的外观质量要求。
（5）便于模具加工制造。
（6）对成型面积的影响。
（7）对排气效果的影响。
（8）对侧向抽芯的影响。
综上所述来考虑，决定将分型面定在图中Φ131尺寸处。
2.4型腔的配置方案的确定
型腔形式基本有五种，如下图所示。
图a为形成壳体的一般形式，定模为凹模、动模为型芯。
图b为形成有侧孔（或侧陷槽）的壳体的一般形式。
除凸、凹模外，还有从侧面抽拔的孔芯。
图c为形成中腰上有凸缘的壳体的一般形式，凸缘在推板上形成。
图d为形成上下两端有凸缘的中空体的一般形式，凸缘由左右分开的瓣合块成型。
图e为形成有双向凸凹的塑件的一般形式，双向凸凹由顶模和动模同时形成。
型腔构成的要点是：
使塑件开模后留在动模一侧。
因此，图e的结构，必须考虑到把脱模阻力大的一侧做在动模上。
图2-2
1——凹模2——凸模3——孔芯4——推板5——瓣合块6——凸凹模7——凸凹模
结合制品的实际情况来考虑，决定采取以下配合形式：
其中1为凹模，2为型芯，3为推板。
图2-3
2.5浇注系统形式和浇口的设计
浇注系统设计的基本原则：
设计注射模的过程中，浇注系统的设计是一个重要的环节。
设计的正确性直接影响成型过程和制品质量。
设计时应遵循以下基本原则：
（1）适应塑料的工艺性为此，应深入了解塑料的工艺性，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响，以及在充模、保压补缩和倒流各阶段中，型腔内塑料的温度、压力变化情况，以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统，保证塑料制品的质量。
（2）排气良好排气的顺利与否直接影响成型过程和制品质量。
不能顺利排气会使注射成型过程充型不满或产生明显的熔接痕等缺陷。
因此，浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔，并在填充过程中不产生紊流或涡流，使型腔内的气体能顺利地排出。
（3）流程要短在保证成型质量和满足良好排气的前提下，尽量缩短熔体的流程和减少拐弯，以减少熔体压力和热量损失，保证必须的充填型腔的压力和速度，缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，从而提高效率，减少塑料用量；提高熔接痕强度，或使熔接痕不明显。
对于大型塑料制品可采用多浇口进料，从而缩短流程。
（4）避免料流直冲型芯或嵌件高速熔体进入型腔时，要尽量避免料流直冲小型芯或嵌件，以防型芯和嵌件变形和位移。
（5）修整方便，保证制品外观质量设计浇注系统时要结合制品大小、结构形状、壁厚及技术要求，综合考虑浇注系统的结构形式、浇口数量和位置。
做到去除、修整浇口方便，无损制品的美观和使用。
例如电视机、录音机等外壳，浇口绝不能开设在对外观有严重影响的外表面上，而应设在隐蔽处。
（6）防止塑料制品变形由于冷却收缩的不均匀性或需要采用多浇口进料时，浇口收缩等原因可能引起制品变形，设计时应采取必要措施以减少或消除制品变形。
（7）浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小，容积也应尽量少这样既能减少塑料耗量，又能减小所需锁模力。
（8）浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称，浇注系统与型腔的布置应尽量减小模具的尺寸。
2.5.1浇注系统形式
综合上述因素并考虑到制品的形状，决定成型时浇点在筒底中心，采用直接浇口的形式。
2.5.2主流道的尺寸
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。
主流道小端尺寸为3.5～4mm。
2.5.3主流道衬套的尺寸
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。
浇口套都是标准件，只需去买就行了。
常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。
浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。
由于注射机的喷嘴半径为18，所以浇口套的为R20。
图2-4
2.5.4主流道衬套的固定
因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的定板上。
定位圈也是标准件，外径为Φ120mm，内径Φ35mm。
具体固定形式如下图所示：
图2-5
2.5.5分流道
因采用直接浇口设计，故无分流道。
2.5.6浇口的设计
因采用直接浇口式设计，主流道即浇口，具体见主流道衬套。
2.6成型零部件的设计
（1）型腔、型芯等成型零件在制造时的尺寸精度。
（2）塑料收缩率波动值：
对于工艺条件，一般讲，注射压力提高，收缩率减小；温度升高，收缩率增加；保压时间延长，收缩率也减小；脱模速度加快，收缩率增大。
制品结构对收缩率的影响有：
有嵌件比没有嵌件、薄壁比厚壁、形状复杂比形状简单的，其收缩率都有一定程度的减小，而直径方向尺寸的收缩率比厚度方向尺寸要大。
当然塑料本身由于牌号不一，批号、厂家不同，即使同一类的塑料，其收缩率也往往波动不一，引起制品精度的降低，因此必须正确加以估计和计算。
（3）型腔成型零件长期在工作过程中的磨损：
塑料在型腔中流动或制品脱模时与型腔壁摩擦都会造成成型零件的磨损，一般估计与制品脱模方向平行的壁面磨损较大，与制品脱模方向垂直的壁面则磨损较小。
当然塑料本身的性质关系也很重大，如以玻璃纤维、玻璃粉、石英粉等节棱的硬质无机物作填料者磨损较为严重。
此外废边、斜度、组合式模具中成型零件安装的尺寸误差等也要适当加以考虑。
2.6.1凹模的设计
凹模侧壁厚S=r[（σp/（σp-2p））1/2-1]
其中内径r=129mm，
σp为模具材料许用应力，预硬化塑料模具钢的σp=300MPa，
P为模具型腔内最大的熔体压力，一般为30~50MPa，
计算得S≈28.38mm，取30。
垂直厚度方面因为不起支承作用，与主流道衬套配合好就行，此处取15mm。
其余尺寸参照制品尺寸。
图2-6
2.6.2型芯的设计
如图2-7所示，其中上部圆柱尺寸参照制品尺寸，带斜度部分高度为推板厚度，下面底部与型芯固定板起固定作用，无特殊要求。
图2-7
2.6.3关于推件板边缘
本设计中推件板的边缘部分实际也起到了成型的作用，因此边缘要加工一下，尺寸见图2-8。
1为推件板，2为凹模，3为型芯。
图2-8
2.6.4动模垫板的厚度尺寸计算
动模垫板在成型压力作用下会挠曲变形，使制品厚度增大或溢料形成废边。
为此，必须控制其变形量在0.1~0.2mm以下。
有公式：
δ=5pbL4/384EI
其中δ为许允挠度，小于0.1~0.2mm
P为成型压力MPa
L为梁的跨度mm
l为受到成型压力的长度mm
b为受到成型压力的宽度mm
B为模具宽度mm
E为弹性模数，钢的为2.1*10^7MPa
I为截面惯性矩，I=Bh3/12mm4
h为垫板的厚度mm。
根据经验h选30mm，符合上面公式要求。
2.7脱模方案以及机构的确定
脱模机构的典型结构主要是由推出部件、推出导向部件、和复位部件等组成。
下面是设计原则：
（1）保证塑件脱模后不变形，需正确分析塑件对模具的包紧力和黏附力的大小和位置，选择合适的推出方式和推出位置，使脱模力合理分布。
（2）保证塑件良好的外观，在选择推出位置时，应尽量选择在塑件内部或对塑件外观影响较小的部位。
（3）结构合理，制造方便，运动准确、可靠、灵活。
且具有足够的强度和刚度。
2.7.1脱模形式的确定
本设计采用推件板脱模机构。
这种机构是在分型面处沿塑件端面将其推出，脱模力的作用面积大且均匀，推出平稳，塑件不易变形，表面无推出痕，不需设复位装置。
其基本结构形式如下：
图2-9
其中1为推板，2为推杆固定板，3为连接推杆，4为支承板，5为型芯固定板，6为推件板，7为型芯，8为塑件。
一般推件板与型芯之间采用H7/f7或H8/f7配合，以不产生溢边为原则。
为了减小或避免推件板与型芯的摩擦，将推件板与型芯间的接触面设计成锥面。
（见图2-3）
2.7.2影响脱模斜度的因素
脱模斜度的大小与塑件的形状、脱模方向的长度、塑料的表面质量有密切关系。
塑料的性质不同，所必须的脱模斜度也不同，一般为：
（1）硬质塑料比软质塑料的脱模斜度大：
如热固性塑料的脱模斜度应大于热塑性塑料。
而热塑性塑料中，有机玻璃的脱模斜度应比聚乙烯的脱模斜度大。
（2）塑件的壁厚大时，成型收缩大，脱模斜度要大。
（3）形状复杂的部分要比形状简单的部分需要较大的脱模斜度。
（4）型腔的深沟槽部分（如加强筋、突脐）需要较大的脱模斜度，一般为3°～5°。
热塑性塑料一般在产品没有特殊要求的条件下，应选用2°的脱模斜度作为标准斜度。
当较深的孔，其两端尺寸公差较小时，可以用推板、推管等进行强制脱模。
但型芯的表面必须做成镜面，而且要有不低于HRC52的硬度。
PP塑料的脱模斜度的取值
凹模25’~45’凸模20’~45’
2.8排气系统的形式的确定
塑料熔体充模时，需置换出浇注系统、型腔内的空气以及塑料溶体微量分解产生的气体，使之及时派粗豪模外。
如果排气不良，会在塑件上产生气泡、银纹、云雾、接缝等缺陷，是表面轮廓不清，甚至充不满型腔。
还会因气体压缩而产生高温，使塑件产生浇痕现象。
2.8.1主要的排气方式
排气槽排气对成型大、中型塑件的模具，需排出的气体较多，通常在凹模一边分型面上设排气槽。
分型面排气对小型模具，可利用分型面间隙排气。
配合间隙排气对组合式行腔或型芯，可利用镶件拼合间隙排气。
烧结金属块排气在需排气的位置放置一块烧结金属块（用球状颗粒合金烧结而成的材料，质地疏松，强度差，允许气体通过）可满足排气要求。
2.8.2排气槽的设计
排气槽位于熔体流动的末端，截面形状一般为矩形或梯形，尺寸应保证气体顺利排出而不溢料，通常排气槽的宽度b=3~5㎜，深度h=0.01~0.03㎜,长度l=0.7~1.0㎜,此后加深至0.8~1.5㎜。
本设计中h=0.01mm，l=1.0mm，h1=0.8mm
图2-10
2.9基本框架的选用
经比较选择，最后采用A4-250250-64-Z2型基本框架。
2.10合模导向机构的设计
2.10.1合模导向机构的作用。
导向作用动、定合模时，导柱先进入导套，引导到模正确闭合，避免型心先进入型腔可能造成的损坏。
在脱模机构中，向导零件保证推杆运动灵活、平稳。
定位作用合模是保证动、定模合模位置的正确性，合模后保证型腔的正确形状。
在脱模机构中，导向零件保证推杆等零件的正确位置，同时使这些零件便于装配和调整。
承载作用合模导向机构主要承受推件板、推流道板、型腔板的质量。
主要承受推板、推杆固定板的质量。
承受一定的侧压力高压塑料熔体在充模过程中有时会对动模产生单向侧压力，须由导向机构承受。
当侧压力过大时，还需设锥面定位机构。
2.10.2导向机构的结构设计
导柱国家国家规定了两种结构形式：
带头导柱主要用于小型和生产批量小的模具；有肩导柱主要用于大、中型模具和塑料生产批量大的模具。
导柱的标注方法d=25L=185
l=75的导柱标注记为导柱￠25×185×75
导套分为直导套和带头导套两种类型。
导套的标记方法d=25㎜L=50直导套标记为￠25×50
图2-11
第三章盒盖模部分
3.1盒盖相关尺寸和数据
下面是盒盖的截面形状及其尺寸（单位mm）：
图3-1
由其尺寸可以算得其体积V≈52cm^3，质量m=0.9*52≈46.8g。
3.2注射机型号的确定
选用XS-ZY60/40型注射机，
注射部分
螺杆直径mm
35
注射容量cm3
60
注射重量g
55
注射压力MPa
135
注射速率g/s
70
塑化能力kg/h
24
注射方式
螺杆式
锁模部分
锁模力kN
400
移模行程mm
270
拉杆间距mm
330*300
最大模厚mm
250
最小模厚mm
150
合模方式
液压
顶出行程mm
70
顶出力kM
12
定位孔径mm
80
喷嘴移出量mm
20
喷嘴球半径mm
10
电热
系统压力MPa
14.2
电动机功率kW
15
加热功率kW
4.7
其他
外形尺寸m
（L*W*H）
3.3*0.9*1.6
重量t
3
其各项参数如右表：
表3-1
3.3分型面位置的确定
结合2.3中所述原则以及制品实际形状考虑，决定把分型面设在边缘R4处。
3.4型腔的配置方案的确定
参照2.4所述要点，决定采用的配合形式如下图所示：
其中1为型芯固定板，2为推件板，3为型芯，4为塑件，5为凹模。
图3-2
3.5浇注系统形式和浇口的设计
3.5.1浇注系统形式
考虑到制品为中心带孔的圆盘形塑件，采用环形浇口进料，浇口设置在中孔Φ40处。
3.5.2主流道的尺寸
主流道小端尺寸为3.5～4mm。
此处选小值，3.5mm。
3.5.3主流道衬套的尺寸
由于注射机的喷嘴半径为10，所以浇口套的为R11。
具体见下图。
图3-3
3.5.4主流道衬套的固定
因衬套外径与盒体模的一致，因此参看图2-5。
3.5.5浇口的设计
环形浇口制沿塑件（孔）的整个圆周而扩展进料的浇口，如图3-4所示；
其浇口长度L=0.65~1.5mm，深度h=0.25~0.65mm
此处分别取h=0.50mm，L取值在下面讨论
图3-4
3.6成型零部件的设计
3.6.1凹模的设计
尺寸如图3-5。
在径向方面，成型时的压力对壁厚影响甚微；垂直方面也不起支承作用。
所以对尺寸要求不严格。
图3-5
3.6.2型芯的设计
尺寸如图3-6。
其中h为推件板厚度+1.5mm，中部锥面斜度为5度。
中心R3.5孔实为冷料穴。
下部起固定用，尺寸无具体要求。
图3-6
3.6.3关于推件板边缘
本设计中推件板的边缘部分实际也起到了成型的作用，因此边缘要加工一下，尺寸见图3-7。
图3-7
其中1为推件板，2为凹模，3为型芯，4为塑件。
3.6.4动模垫板的厚度尺寸计算
动模垫板在成型压力作用下会挠曲变形，使制品厚度增大或溢料形成废边。
为此，必须控制其变形量在0.1~0.2mm以下。
有公式：
δ=5pbL4/384EI
其中δ为许允挠度，小于0.1~0.2mm
P为成型压力MPa
L为梁的跨度mm
l为受到成型压力的长度mm
b为受到成型压力的宽度mm
B为模具宽度mm
E为弹性模数，钢的为2.1*10^7MPa
I为截面惯性矩，I=Bh3/12mm4
h为垫板的厚度mm。
根据经验h选30mm，符合上面公式要求。
3.7脱模方案以及机构的确定
3.7.1脱模形式的确定
本设计采用推件板脱模机构。
其结构基本形式参看图2-9。
3.7.2脱模斜度
参看2.7.2。
PP塑料的脱模斜度的取值
凹模25’~45’凸模20’~45’
3.8排气系统的形式的确定
3.8.1排气槽方式的确定
对小型模具，可利用分型面间隙排气。
因此就利用分型面来实现排气。
3.8.2排气槽
升级会员 