塑料容器模具设计.docx
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塑料容器模具设计
塑料容器模具设计
1绪论
我们只是制造一个简单的塑料容器模具也是对我们知识的一个巩固，但是还有很多不足的地方，希望老师多多指点，我们加以改正。
最后，我们感谢老师这些天来对我们的指导。
模具是利用其特定的形状成型具有一定形状的制成品的工具。
注射塑料模具的结构构成、包括：
1.成型零件2.浇注系统零件3.脱模系统零件4.冷却、加热机构
5.导向零件6.分型抽芯机构7.紧固零件
模具一般为单件生产，制造技术要求较高。
模具精度是影响塑料成型件的重要因素之一。
为了保证模具精度，制造时应达到如下技术要求：
组成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。
1组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并且达到规定的平行度和垂直度要求。
2模具的功能必须达到设计要求。
3为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下或用试模机试模，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的零件为止。
4本模具为塑料水杯注射模具，由以下零部件组成：
动模固定板、内六角圆柱头螺钉、锁紧楔、斜导柱、定模固定板、定模板、浇口套、导柱、导套、动模板、型芯、垫板、模腿、顶杆板、垫钉、顶杆、复位杆、推板、涨钉、限位环。
塑料水杯注射模具采用了直流道侧浇口，一次推杆推出机构。
其工作原理如下：
模具在工作时，将定模固定在注射机定模板上，动模固定在动模板上，将注射机喷嘴用定位圈定位，对准浇料口，模具首先将动模与定模合模锁住并开启注射机活塞，将在料筒内的熔融塑料以高压、高速挤入动模与定模合模所组成的型腔，并使其充满、保压，保压后，开动动模，使其与定模分开回到原来的位置，此时在顶杆的作用下，将塑件从动塑内卸下，在第二次合模时在复位杆的作用下动模与定模恢复到合模位置准备下一行程的注射[1]。
2塑料的工艺分析
由于零件图中标注该水杯的材料是PC，所以有：
PC属于热塑性塑料。
（热塑性塑料—在特定的温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。
）
PC的性能：
综合性能较好，无毒，化学稳定性好，耐水、油等；吸水性较小，透光率很高，介电性能良好。
PC的用途：
适于制作传递中、小负荷的零部件；因PC无毒无味，可以制造医疗器械，小型日常用品等；因透光率较高，可制造大型灯罩、门窗玻璃等等透明制品。
PC是非结晶型的线型结构的高聚物。
PC的塑件脱模斜度：
型腔35ˊ～1º
型芯30ˊ～50ˊ
综合上述条件，又根据常用热塑性塑料的成型条件，可知PC材料的特性如下1：
表1-1PC材料的特性
缩写
密度
（g/mm3）
计算收缩率
（%）
注射压力
（Mpa）
适用注射机类型
PC
1.19～1.22
0.5～0.6
60～100
螺杆、柱塞式均可
3注射机的选用
3.1注射机类型的选择
根据对塑件的分析，可选用XS-Z-60型热塑性塑料注射机。
该型号的注射机螺杆直径为φ38，所以，应在模具的动模座板上加工出一个大于该直径（例如：
φ40）的孔，以便顶出用。
3.2注射部分的选择
3.2.1注射压力的校核：
p公≥p注
122（Mpa）≥60～100（Mpa）
p公—注射机的最大注射压力（Mpa）；
p注—塑件成型所需的实际注射压力（Mpa）；
3.2.2前端的孔和球：
D2=D1+（0.5～1）（mm）=4+0.5=4.5（mm）
R2=R1+（1～2）（mm）=12+1=13（mm）
D2—模具流道入口直径（mm）；
D1—喷嘴注口直径（mm）；
R2—模具浇注套球面半径（mm）；
R1—喷嘴球面半径（mm）；
3.3合模部分的选用
3.3.1合模的计算
A
=πR
=3.14x0.046
=0.007
A
=
2x0.4x0.02+2x0.1x0.02+0.24x0.02+0.26x0.02=0.03
锁模力的校核：
F锁≥K损p注A
A
500000≥0.67x100000000x0.007x0.03=14070
F锁—注射机的额定锁模力（N）；
p注—塑件成型所需的实际注射压力（Pa）；
K损—注射压力到达型腔的压力损失系数，一般取0.34～0.67；
A
—浇注系统在分型面上的投影面积（m2）；
A
—塑件在分型面上的投影面积（m2）；
经计算，锁模力合格。
3.3.2模具闭合厚度及开模行程的校核
Hmin≤Hm≤Hmax
70（mm）≤133（mm）≤200（mm）
Hmin—可装模具最小厚度；
Hm—模具闭合厚度（该模具闭合厚度为133mm）；
Hmax—可装模具最大厚度；
经计算，模具的闭合厚度合格。
经查表知，XS-Z-60型热塑性塑料注射机的模板行程为180mm大于设计模具的最大开距。
因此，该注射机可达到设计要求之用[2]。
4模具的设计
一般注射模可由以下几个部分组成：
浇注系统、导向机构、脱模机构、侧向分型机构与抽芯机构、其它零件。
对该水杯零件注射模具的基本设计：
4.1成型部分
4.1.1分型面的确定
塑件分型面决定了模具的基本结构和飞边产生的位置，根据该塑料水杯的形状要求，外表面要求精美、无明显的毛刺，另外，水杯手柄部位形状比较复杂，所以，将分型面选择在水杯中间剖切面上。
这样，不致影响塑件外观，既有利于脱模（注：
分型面应使塑料件在开模时留在有脱模机构的一边，通常是在动模一侧。
），又使模具的加工制造更容易。
4.1.2型腔数的确定
设计为一模一腔
4.1.3成型零件
包括定模板、动模板和型芯等零件。
在注射时，这类零件直接接触塑料，以成形制品；其精度要求较高，是注射模的核心零件。
动、定模板：
主要成形塑料件的外部形状。
由于该工艺品盒的形状比较简单，尺寸也较小，所以采用整体式的凹模。
它是由整块金属材料直接加工而成的，见零件图06、20。
这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型的塑料件质量较好。
由于，零件技术要求中要求塑件的外观精美无明显的毛刺，所以，用特种加工中的电火花进行加工较好，见“电火花成型加工”。
型芯：
又称凸模，主要成形塑料件的内部形状，。
根据对该塑件整体进行分析，知其内形比较简单，深度较大，可以采用整体式凸模。
整体凸模的结构简单牢固，成型塑料件的质量好，且适合用于这种小型的凸模。
在实际的加工中，采用了型芯主要部分粗、精车，外圆和端面精磨，这样保证了零件图样中对圆弧半径、内圆弧角尺寸要求及对称度等技术要求，而且降低了零件的加工成本。
最后，用抛光机对型芯进行了表面抛光处理，使得塑料制件的内壁光滑、美观[3]。
4.2浇注系统
浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。
零件主要包括浇口套等零件。
其主要作用是将注射机料筒内的熔融塑料填充到模具型腔内，并起传递压力的作用。
4.2.1浇注套（浇口套）
由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分经常设计成可拆卸更换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理。
4.2.2点浇口
一般点浇口又称针浇口、橄榄形浇口或菱形浇口，它是一种尺寸很小的直接浇口的特殊形式。
点浇口因为直径很小（一般为0.5—1.5mm），所以去除浇口后残留痕迹小，开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作。
4.2.3冷料穴设计
是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。
该模具的冷料穴形状为小圆柱型腔。
4.3脱模系统零件
注射机的脱模机构又称推出机构，是由推出塑料件所需的全部结构零件组成。
如顶杆、顶杆板、顶杆固定板等零件。
这类零件使用时应便于脱出塑件，且不允许有任何使塑件变形、破裂和刮伤等现象。
其机构要求灵活、可靠、并要使更换、维修方便。
（1）顶杆：
是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的杆件。
（2）推板：
是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的板件。
常用于斜度较大零件的顶出，由于顶在塑料件的外壁，顶出力大、方便可靠，不需很大顶出行程。
4.4.冷却及加热机构
冷却及加热机构主要包括冷却水嘴、水管通道、加热板等。
主要是为了调节模具的温度，以保证塑料件的质量。
加热系统主要应用于熔融粘度高，流动性差的塑料[4]。
一般注射到模具内的塑料温度为200℃左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
热塑性塑料在注射成型后，有些需要对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽量快地传给模具，以便使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。
此模具不需要冷却及加热机构，虽然PC的流动性较一般，但由于塑件较小，液体充满型腔比较快，而且散热比较快，所以可以满足塑件的成型需要。
4.5结构零件
模具的结构零件主要是固定成形零件，使其组成一体的零件。
主要包括定模座板、动模座板、定模板和动模板等。
1、定模固定板它是固定连接定模部分并使之安装在注射机上用的板，也是镶嵌浇口套的支承板。
2、动模固定板固定连接动模部分并使之安装在注射机上用的板。
3、定模板为了形成定模型腔或直接加工成形用的板。
4、动模板为了形成动模型腔或直接加工成形用的板。
5、垫板主要是为了推（顶）板，能完成推顶动作而形成一定活动空间用的板。
表4-5模腔工作尺寸计算
尺寸部位
计算公式及过程
说明
凹模径向尺寸
LM=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.55%）X30-3/4X0.2]0+0.03
=30.0150+0.03
LM=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.55%）X24-3/4X0.2]0+0.03
=23.980+0.03
3/4Δ项,系数随塑件精度和尺寸变化
LM--凹件径向尺寸（mm）
Ls—塑件径向公称尺寸（mm）
Scp—塑料的平均收缩率（%）
Δ—塑料公差值（mm）
δz--凹模制造公差（mm）
凹模深度尺寸
HM=[（1+Scp）Hs-2/3Δ]0+δz
=[（1+0.55%）X40-2/3X0.2]0+0.03
=40.090+0.03
HM=[（1+Scp）Hs-2/3Δ]0+δz
=[（1+0.55%）X2.5-2/3X0.2]0+0.03
=2.380+0.03
2/3Δ项,有资料介绍系数为0.5
HM--凹模深度尺寸（mm）
Hs—塑件高度公称尺寸（mm）
δz--凹模深度制造公差（mm）
其余符号同上
型芯径向尺寸
LM=[（1+Scp）Ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.55%）X26+3/4X0.2]0-0.03
=26.290-0.03
LM=[（1+Scp）Ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.55%）X20+3/4X0.2]0-0.03
=20.260-0.03
LM=[（1+Scp）Ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.55%）X18+3/4X0.2]=18.250-0.3
3/4Δ项,系数随塑件精度和尺寸变化
LM—型芯径向尺寸（mm）
δz—型芯制造公差（mm）
其余符号同上
型芯高度尺寸
HM=[（1+Scp）Hs+2/3Δ]0-δz
=[（1+0.55%）X1+2/3X0.2]0-0.03
=1.1360-0.03
HM=[（1+Scp）Hs+2/3Δ]0-δz
=[（1+0.55%）X38+2/3X0.2]0-0.03
=38.340-0.03
2/3Δ项,有资料介绍系数为0.5
HM—型芯高度尺寸（mm）
Hs—塑件孔深度尺寸（mm）
δz—型芯高度制造公差（mm）
其余符号同上
4.6导向零件
导向零件主要包括导柱、导套，主要是对定模和动模起导向作用。
在该套模具中，应用了带头导柱，用种导柱可以不用导套，其导向孔直接开设在模板上，并做成通孔，但考虑到轴与孔磨损比较严重，磨损后影响定位和导向精度，在适当部位加导套，以便磨损后可以更换导套，而不用更换定模板。
另外为了防止导柱从模板中脱出来，在导柱凸台底部用支承板压住[5]。
4.7紧固零件
紧固零件主要包括螺钉、销子等标准零件，其作用是连接、紧固各零件，使其成为模具整体。
模具中，动模固定板（见零件01）、模腿（见零件04）、动模板（见零件05）、模腿（见零件22）采用合钻的方法，利用四个带头导柱连接并固定；推板（见零件02）、推杆固定板（见零件03）也采用合钻的方法，利用四个内六角螺钉连接并固定[6]。
表4-7标准件明细表
名称
型号
件数
国标
内六角螺钉
M3X19
M3X14
M5X18
2
4
4
GB70-85
GB70-85
GB70-85
5模具动作过程说明
表5-1模具装配图
如图5-1模具装配图所示，浇注系统凝料在点浇口处被拉断；模具继续打开一段距离后，在限位拉杆8和限位钉11的作用下，模具沿2-2面打开，浇注系统凝料被流道拉板13拉出；继续打开一段距离后，由于限位拉杆14的作用，模具沿3-3面打开，制件与型腔分离，包裹在型芯上，随动模一起继续运动；当注射机的顶杆顶到推板19时，动模座板继续运动而推出机构停止运动，此时，在顶杆7和脱模板17的作用下，塑件被顶出，使塑件脱离型芯，完成脱模动作，然后合模，进行下一次循环[7]。
结论
本文以模具设计为核心，介绍了模具行业的现状，分析了模具行业今后的发展趋势。
然后围绕着刷牙杯的模具设计这一核心，先进行了产品分析、方案选择、型芯与型腔的布局设计，浇注系统、冷却及脱模系统的分析设计。
然后进行了相关工作零部件的计算。
对模具的工作过程作出分析，选取合适的注射机型。
最终完成了一个刷牙杯的注射模设计。
对于本设计，有一些成果，更有许多不足，就容器的结构外形来说，本应有一个手柄，以方便使用。
但限于自己知识面不广，实际经验的不足，便取消了对此部分的设计。
在今后的工作中，应以更加认真，更加仔细，更加负责的态度来完成自己的工作。
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