锥形杯塑料模具设计说明.docx
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锥形杯塑料模具设计说明
一、拟定模具的结构形式2
1、塑件成型工艺性分析2
2、分型面的确定
3、型腔数量及模具结构形式的确定
4、注射机型号的选定
二、浇注系统的设计4•
1、主浇道设计
三、成型零件的设计&
1、成型零件的结构设计
2、成型零件工作尺寸的计算
3、成型零件强度及支撑板厚度计算
四、模架的确定B-
五、排气槽的设计9
六、脱模推出机构的设计9
1、脱模力的计算
2、推件板的尺寸计算
3、推杆的选择
七、导向机构的设计10
1、带头导柱的选用
2、带头导套的选用
八、温度调节系统12
九、参考文献
一、拟定模具的结构形式
1、塑件成型工艺性分析
该塑件是一个锥形塑料杯，如下图所示，塑件壁厚属于薄壁塑件，材料为聚丙烯（PP）,成型工艺性很好，可以注射成型。
2、分型面的确定
根据塑件结构形式，分型面选择在杯口所在的平面。
3、型腔数量及模具结构形式的确定
由于塑件为薄壁塑件，并且尺寸较大，所以选用一模一腔的结构形式，采
用直浇口，这样可以防止薄壁塑件出现裂纹
4、注射机型号的选定
1）注射量的计算
通过Pro/E建模分析,塑件体积V为34.882mm3
流道凝料的质量m2-0.6m,=0.631.51=18.906g
注射量
m=m，m2=31.5118.906=50.416g
2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
塑件在分型面上的投影面积
d2622
A）二…=-=3019.07mm
44
流道凝料在分型面上的投影面积
A2=0.35人广0.353019.07=1056.67mm2
所以
A=AA^3019.071056.67二4075.74mm2
所需锁模力
Fm二Ap型=4075.7425=101893.5N=101.89KN
式中型腔压力p型查表取25MPa。
3）选择注射机
根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选SZ-500/200卧式注射机
主要技术参数见下表。
项目
参数
项目
参数
额定注射量/cm3
500
定位孔直径/mm
160
螺杆（柱塞）直径
55
模板最大行程/mm
500
/mm
注射压力/MPa
150
模具最大厚度/mm
500
注射速率/（g’s'）
173
模具最小厚度/mm
280
塑化能力/（g
110
拉杆空间/（mmxmm）
570X570
注射方式
螺杆式
喷嘴圆弧半径/mm
20
锁模力/KN
2000
喷嘴孔直径/mm
3.5
SZ-500/200卧式注射机主要技术参数
（4）注射机有关参数的校核
（1）
由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n
KMt/3600-m2
型腔数校核合格式中k—注射机最大注射量的利用系数，一半取0.8;
M—注射机的额定塑化量（110g/s）
t—成型周期，取30So
（2）注射压力的校核
p_k'p0=1.3100=130MPa
而Pe=132MPa,注射压力校核合格。
式中k'—注射压力安全系数，取1.3
pe=70-140MPa,据塑件形状,壁厚,材料流动性，选pe=100MPa
（3）锁模力校核
F—KAp型=1.15101.89=117.17kN,而F=2000kN。
锁模力校核合格。
二、浇注系统的设计
浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井所组成。
由课程设计任务，我们选择直浇口浇注。
取分型面在水杯口处，浇口在水杯底部。
为了水杯美观，这里不设计冷料井。
一般而言，主流道即可作为直浇口使用，主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相
连的一段带有锥度的流动通道。
1、主浇道设计
1）根据所选注射剂，则主流道小端尺寸为
d=注射机喷嘴尺寸+0.5Ti=3.5*0.5=4mm
主流道球面半径为
SR=喷嘴球面直径+（1~2）=20+2=22mm
主流道锥角取二=3°
2）主流道尺衬套形式
本设计为小型模具，为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取60mm。
衬套如下图所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC~57HRC。
60
其定位圈结构尺寸如下图
3）主流道凝料体积流量
12t
（D2Ddd2）
2233
7.1444）1500，7mmF/s
4）主流道剪切速率校核
3.3qv3.336.38213_i
由经验厶式3-3=1630s510s
nRnnx0.2875
式中qv=q主q塑件=1.534.882=36.38Zm3
（07.14）/2
Rn2.785mm=0.2785cm
2
三、成型零件的设计
1、成型零件的结构设计
1）凹模
选用整体嵌入式的凹模结构，使用凸肩垫板法进行固定。
选用的凹模模具
钢为SM1。
2）型芯
由于塑件的型芯尺寸较大，所以型芯内需要冷却系统。
要在型芯内部添加一个小型芯，以便于添加泠却系统。
所以采用镶拼组合式凸模。
选用的型芯模具钢为SM1
2、成型零件工作尺寸的计算
1）型腔径向尺寸
Lm1二［（1s）Ls1-x.：
］°z<（10.02）62-0.60.6）］。
0.12=62.88。
0.12
Lm2二［（1s）Ls2［（10.02）57.5-0.60.6府.12=58.29。
0.12
Lm3二［（1s）Ls3-x：
］°z<（10.02）51.9-0.60.6）］。
0.12=52.578。
0.12
式中s—塑件平均收缩率s二血沁二0.030.01二0.02
22
Ls—塑件外径尺寸（Ls1=62mm,Ls2=57.5mm,Ls3=51.9mm）
x—修正系数（0.5~0.75）取0.6.
人一塑件公差值（查塑件公差表，取0.6）
-■z—制造公差,（取=/50.12mm）
5
2）型芯径向尺寸
Imi=[（1+s）lsi—x勾=[（1+0.02）X54—0.6x0.15）]：
03=54.99,03
1m^[（^s）1s^^]^^=[（^O.O2）x48.^O.6xO.15）]0o^=49.278°,.o3
式中s—塑件平均收缩率S二强§塑二0.030.01二0.02
22
Is—塑件外径尺寸（ls1=54mm,Ls2=48.4mm）
x—修正系数（0.5~0.75）取0.6.
二一塑件公差值（二=0.15）
015
-z—制造公差，（取二/5二一=0.03mm）
5
3）型腔深度尺寸
Hm-[（1s）Hs-x.：
]0'z=[（1-0.02）80-0.60.6）]00.12=81.2400.12
式中s—塑件平均收缩率s二邑血=0.030.01二0.02
22
Hs—塑件高度最大尺寸（Hs=80mm）
x—修正系数（0.5~0.65）取0.6.
厶一塑件公差值（查塑件公差表，取0.6）
—制造公差，（取二/5=06=0.12mm）
5
4）型芯高度尺寸
hm=[（1+s）hs―加〕0音=[（1+0.02）^78.25—。
^".佝]0^=79.455^2
式中s—塑件平均收缩率s二血皿=0.030.01二0.02
22
Hs—塑件高度最大尺寸（hs=78.25mm）
x—修正系数（0.5~0.65）取0.6.
厶一塑件公差值（查塑件公差表，取0.6）
-■z—制造公差,（取=/50.12mm）
5
3、成型零件强度及支撑板厚度计算
1）型腔侧壁厚度（按组合式计算）
从刚度的观点出发，型腔最小壁厚为
^-1.25rp-1^2875[
2.11050.030.7528.7525和门c5-1]=3.6mm
2.11050.03-1.2528.7525
式中p—型腔压力（取25MPa）
E—材料弹性模量（取2.1105MPa）
:
—模具允许量（取0.03）
r—型腔内径
从强度的观点出发，型腔最小壁厚为
5[―2&75^30030025-1^2.744mm
匸］
式中［二］—模具材料的许用压力（取300MPa）
p—型腔压力（取25MPa）
2）模腔底板厚
从刚度的观点出发，型腔最小壁厚为
0.175pr43
E、1
0.1742528.754“
2.11050.03Jmm
从强度的观点出发，型腔最小壁厚为
S」3^-32528752=7.19mm
4[刁4300
四、模架的确定
由设计要求，为一模一腔直浇口推件板一顶杆组合推出，选择直浇口A4型模架。
根据塑料制品尺寸，有：
模架长度L>塑件最大长度+型腔侧壁厚
垫块高度C>H4+H5+塑件高度
根据经验取型腔侧壁厚为10mm，代入数据得到：
L>80+10=90mm
C>H4+H5+70
根据以上数据查得⑶基本型模架组合尺寸选用500X500A4系列模架。
选定模板厚度：
A=100mm
动模板厚度：
B=40mm
垫块厚度：
C=160mm
模具厚度
H模=2H1+H2+S+A+B+C=2X40+63+40+100+40+160=483mm<500mm
合格
即模具外形尺寸：
500X500X483mm
即所选模架为A4500X500-80X40X130
定模座板40mm,定模扳100mm,推件板厚40mm,动模扳厚40mm,动模垫板厚
63mm,垫块高160mm,动模座板厚40mm,推杆固定板厚25mm,推板厚40mm.
五、排气槽的设计
排气槽的作用主要有两点。
一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。
越是薄壁制品，越是远离浇口的
部位，排气槽的开设就显得尤为重要。
另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。
那么，模腔的排气怎样才算充分呢？
一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。
适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。
保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。
其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。
六、脱模推出机构的设计
由于本模具是薄壁塑件，并且尺寸较大，只使用推杆推出有可能破坏塑件。
所以采用推件板一推杆联合推出机构。
1、脱模力的计算
2二「ESIcos（f-tanJ2-1.751.351030.02209cos2°（0.15-tan2°）
（1-0.46）1
F13KN
式中1—塑件平均壁厚
E—塑料弹性模量（取1.35103MPa）0
S=smax•smin=0.030.01_002。
-2一".0
l—塑件对型芯的包容长度，为209mm。
‘一模具型芯的脱模斜度，为20o
f—塑件与型芯之间的静摩擦系数，常取为0.1~0.25，取0.15。
’—塑料的泊松比，取为0.46.
k2—k2=1fsincos：
：
1
2、推件板的尺寸计算
k3F1/3/0.753；13000
推件板厚度为：
S=（—）=（）=3.19mm
[g]300
式中F—最大脱模力
k3—随R/r选取，R=6mm,r=5mm.k3取0.753.
[刁一模具材料的许用压力（取300MPa）
根据所选模架可知推件板厚40mm,满足要求厚度要求。
L=垫块高-推板厚+动模垫板厚+动模板=160-40+63+40=223
推件板推杆的尺寸：
223
¥
G
3、推杆的选择：
由于推件板承受多数的脱模力，推杆的受力较小。
选择8的推杆
L=垫块高-推板厚+动模垫板厚+动模板+推件板+塑件高度
=160-40+63+40+40+80=343mm
尺寸如下图
七、导向机构的设计
导向机构能在注塑过程中和模具中起到定位作用，导向作用，承受冲模过
程中一定的侧向压力，承受模具本身重量的作用。
一般而言，导柱前端应倒圆角、半球形或做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导套。
导柱表面有多个环形油槽，用于储存润滑油，减小导柱和导套表面的摩擦力。
1、带头导柱的选用
根据GB/T4169.4-2006塑料注射模零件第4部分：
带头导柱示意图如下：
由标准模架知L=175mm，Di=45mm，D=40mm，h=10mm,Li=40mm
材料：
T10A
带头导柱4017540GB/T4169.4-19844根
2、带头导套的选用
导套与导柱一起构成了导向系统，使导向系统具有在模具中不可缺少的作用。
为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。
导向孔最好做成通孔，以利于排除孔内的空气。
如果模板较厚，倒空必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽。
根据GB/T4169.5-1984:
带头导套示意图如下
D=40mm;Di=55mm;D2=61mm;D3=41mm;L=140mm;h=10mm;
R=4mm
材料：
T10A
带头导套40140GB/T4169.5-19844根
八、温度调节系统
模具温度设为400C.
1、冷却水的体积流量
式中W—单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min），按每
分钟
2次，即36.832mm'0.905（g/cm3）2次/min=0.06585kg/min；
Q1—单位质量的塑件在凝固时所放出的热量，PP为640kJ/kg；
2、冷却管道直径
为使冷却水处于湍急状态，查表取d=10mm。
3、冷却水在管道内的流速
大于最低流速1.32m/s，达到湍流状态，所选管道直径合理。
4、冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数
查表取f=7.22（水温为300C时）,
5、冷却管道的总传热面积
浇注系统示意图
九、参考文献
1、伍先明等，塑料模具设计指导。
北京：
国防工业出版社，2006
2、齐晓杰主编，塑料成型工艺与模具设计，北京：
机械工艺出版社，
2006
3、王孝培主编，塑料成型工艺与模具简明手册，北京：
机械工业出版社，
2000
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