注塑模设计说明书塑料盒.docx
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注塑模设计说明书塑料盒
课程设计说明书
题目：
塑料棉签盒注射模具设计
专业年级：
姓名：
学号：
指导老师：
完成时间：
2014年6月11日
1.塑件的工艺分析
1.1塑件的成型工艺性分析
塑件如图1、图2所示。
图一
图2
产品名称：
棉签盒盖
产品材料：
PS
产品数量：
大批量生产
塑件尺寸：
如图1所示
塑件重量：
V=35.735cm3m=ρV=1.05×35.735=37.521g
塑件颜色：
白色
塑件要求：
塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。
塑件允许最大脱模斜度0.5°
1.2.1塑件材料PS的使用性能
材料品种
结构特点
使用温度
化学稳定性
性能特点
成型特点
PS
由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物
长期使用温度0～70℃
化学稳定性良好,不耐苯.汽油等有机溶剂.会被强酸强碱腐蚀在受到紫外光照射后易变色
电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,着色性耐水性良好。
1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型.
2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.
3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热
1.、结构特点：
PS一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型聚合物。
由于苯环存在，PS具有较高的Tg（80～82℃），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。
聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能
2、热性能：
最高工作温度为60～80℃。
当加热至Tg以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，这就使其热成型提供方便。
PS的热变形温度为70～80℃，脆化温度为-30℃，PS在高真PS的分子量过高，加工困难，所以通常聚苯乙烯的分子量为5～20万。
PS的机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。
PS的透明性好，透光率达88～92%，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为1.59～1.60。
故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。
PS有主要缺点是性脆和耐热性低。
空和330～380℃下剧烈降解。
3、机械性能：
PS的分子量过高，加工困难，所以通常聚苯乙烯的分子量为5～20万。
PS的机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。
PS的透明性好，透光率达88～92%，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为1.59～1.60。
故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。
PS有主要缺点是性脆和耐热性低。
4、优异、持久的隔热保温性：
挤塑板，导热系数为0.028w/mk,具有高热阻、低线性膨胀率的特性。
其导热系数远远低于其他的保温材料如：
EPS板、发泡聚氨酯、保温砂浆、水泥珍珠岩等。
同时由于本材料具有稳定的化学结构和物理结构，确保本材料保温性能的持久和稳定5、优越的抗水、防潮性：
挤塑板具有紧密的闭孔结构。
聚苯乙烯分子结构本身不吸水，板材的正反面又都没有缝隙，因此，吸水率极低，防潮和防渗透性能极佳。
5、高强度抗压性：
挤塑板由于发泡结构紧密相连且壁间无缝隙，所以其抗压强度极高，即使长时间水泡仍维持不变。
因此用作泊车平台、机场跑道、高速公路等领域能受到良好的抗冲击性。
6、防腐蚀、经久耐用性：
一般的硬质发泡保温材料使用几年后易产生老化，随之导致吸水造成性能下降。
而挤塑板因具有优异的防腐蚀、防老化性、保温性，在高水蒸汽压力下，仍能保持其优异性能，使用寿命可达到30-40年。
7、轻质、高硬度：
挤塑板完全的闭孔发泡结构形成轻质，而均匀的蜂窝结构造成高硬质，但又不像聚氨酯发泡、酚醛发泡那样发脆，因此不易破损，不仅搬运、安装轻便，切割容易，用作屋顶保温时不会影响结构的承受能力。
8、高质量环保型：
挤塑板不会发生分解和霉变，不会有有害物质挥发，化学性质稳定。
同时在生产过程中，利用环保型原料，不产生有害气体，没有废水产生，所形成的固体下脚料，可回收处理再利用，是高质量环保型产品。
1.2.2塑件材料PS的加工特性
（1）典型应用范围：
产品包装、家庭用品（餐具、托盘等）、电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。
（2）注塑工艺及模具条件
②干燥处理除非贮存不当，通常不需要干燥处理。
如需干燥，为80℃、2～3h。
②熔化温度180～280℃。
对于阻燃型材料其上限为250℃。
②模具温度40～50℃。
②注射压力20～60MPa。
②注射速度建议使用快速注射
（3）化学和物理性能大多数商业用的PS（聚苯乙烯）都是透明的非结晶材料。
PS据用非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。
它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化物如浓硫酸所腐蚀，并且会在一些哟基溶剂中发生溶胀变形。
收缩率一般在0.4%～0.7%。
1.3塑件的成型工艺参数确定
材料名称
聚苯乙烯
纯
注射机类型
柱塞式
预热和干燥
温度t/℃
时间23
80～85
2～3
料筒温度t/℃
后段
中段
前段
140～160
170～190
喷嘴温度
模具温度t/℃
32～65
注射压力p/MPa
60～110
注射时间
高压时间
冷却时间
总周期
15～45
0～3
15～60
40～120
螺杆转速η/（r.min-1）
48
方法
温度t/℃
时间τ/h
红外线灯、烘箱
70
2～4
说明
丁苯橡胶改性的聚苯乙烯的成型条件与上相似
2模具的基本结构及模架选择
2.1模具的基本结构
2.1.1确定成型方法
塑件采用注射成型法生产。
为保证塑件表面质量，使用点浇口成型，因此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。
2.1.2型腔布置
塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。
所以应使用多型腔注射模具。
考虑到塑件尺寸60x90mm，且较为规则，所以模具采用一模二腔、平衡布置。
这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。
其布置如图2所示
图2型腔布置
2.1.3确定分型面
塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种选择，如图3所示。
图3（a）的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。
同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图3（b）的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。
同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。
因此塑件选择如图3（b）所示的分型面。
图3分型面选择
2.1.4选择浇注系统
塑件采用点浇口成型，其浇注系统如图4所示。
点浇口直径为Φ1mm，点浇口长度为1mm，头部球R1mm。
分流道采用半圆截面流道，其半径R为3.8mm。
主流道为圆锥形，锥角α为8˚，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径Φ8mm。
图4点浇口浇注系统
2.1.5确定推出方式
由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用。
所以选择推件板块出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。
2.1.6斜滑块机构
塑件的内侧面有0.3x1的长方体，因此模具应有斜滑块机构，由于抽出距离较短，抽出力较小，所以采用斜滑块机构，滑块装在推杆上。
2.1.7模具的结构形式
模具结构为双分型面注射模，如图5所示。
图5双分型面注射模模具结构
1—拉杆2—导套3—定模板（中间板）4—螺钉5—推件块
6—动模板7—支承板8—推杆固定板9—垫块10—动模座板
11—导柱12—导套13—导套14—定模座板15—导套
16—导柱17—限位螺钉
2.1.8选择成型设备
“注射机的选用”可参考《简明塑料模具设计手册》P133，P128表3-4
选用XS-Z-60型号注塑机，其有关参数为：
型号
标称注射量/㎝3
柱塞直径/mm
注射压力/Mpa
注射时间/s
注射方式
合模力/N
最大成型面积/cm2
模板最大行程/mm
XS-Z-60
60
38
122
0.7
柱塞式
5×105
130
180
模板最大厚度/mm
模板最小厚度/mm
模板尺寸/mm
合模方式
推出形式两侧推出时中心距/mm
电动机功率/KW
喷嘴
定位圈尺寸/mm
机器外形尺寸/m
球半径/mm
孔直径/mm
200
70
200×315
液压-机械
两侧推出
11
12
4
55
4.0×1.4×1.6
2.2选择模架
2.2.1模架的结构
可参考《简明塑料模具设计手册》P418表10-1—10-6
模架的结构如图6所示。
图6模架
2.2.2模架安装尺寸校核
模具外型尺寸为，长301mm、宽260mm、高216mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。
3模具结构、尺寸的设计计算
3.1模具结构设计计算
3.1.1型腔结构
见装配图所示，由中间板所构成，便于脱掉废料
3.1.2型芯结构。
见装配图所示，型芯由顶块和斜型芯组成，便于组装和脱离，侧边有滑套，便于配合。
型芯中心开有冷却水孔，用来强制冷却型芯。
3.1.3滑块结构
见装配图。
3.1.4模具的导向结构
为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位。
推件块18上装有滑套6，推出时，滑套6在导柱1上运动，保证了推件块的运动精度。
定模座板上装有导柱30，为点浇口凝料推板24和定模板4的运动导向。
3.1.5脱模力计算F=【8δ2ESlcosφ（f-tanφ）】/（1-u）k2
δ=δ2=1S收缩率=0.6%E模量=3000Mpal=90f静摩擦系数=0.2
φ脱模斜度=0.5°u泊松比=0.35
F脱模力=3813N
3.2模具成型尺寸设计计算
可参考《简明塑料模具设计手册》P110表2-55
取PS的平均成型收缩率为0.6%，塑件未注公差按照SJ1372中4级精度公差值选取。
塑件尺寸如图1所示。
3.2.1型腔径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.75。
1）
→
2）
→
3.2.2型腔深度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.5。
1）
→
3.2.3型芯径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.75。
1）
→
2）
→
3.2.4型芯高度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.5。
1）
→
3.3模具加热、冷却系统的计算
3.3.1模具加热
一般生产ABS材料塑件的注射模具不需要外加热。
3.3.2模具冷却
模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。
型腔的冷却是由在定模板（中间板）上的两条ф10mm的冷却水道完成
图7定模板冷却水道
型芯的冷却如图8所示，在型芯内部开有ф16mm的冷却水孔，中间用隔水板2隔开，冷却水由支承板5上的ф10mm冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水孔。
然后继续冷却第二个型芯，最后由支承板上的冷却水孔流出模具。
型芯1与支承板5之间用密封圈3密封。
图8型芯的冷却
1—型芯2—隔水板3—密封圈4—动模板（型芯固定板）5—支承板
4.模具主要零件图
4.1模具定模板（中间板）零件图
定模板（中间板）零件图如图9所示。
图9定模板（中间板）零件图
4.2模具动模板（型芯固定板）零件图
动模板（型芯固定板）零件图如图11所示。
5模具总装图及模具的装配、试模
5.1模具总装图
图12为模具的总体装配图。
图12模具图
5.2模具的安装试模
试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。
5.2.1试模前的准备
试模前要对模具及试模用的设备进行检验。
模具的闭合高度，安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。
检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。
活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。
各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。
各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。
对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。
5.2.2模具的安装及调试
模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。
模具安装在注射机上要注意以下方面：
1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。
2）模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。
3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。
4）模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时，尽可能放置在非操作一侧，以免操作不方便。
模具在注射机上的固定多采用螺钉、压板的形式，如图13所示。
一般采用4-8块压板，对称布置。
图13模具固定
1—压板2—螺钉3—模具4—注射机模板
模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。
其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活，定位装置是否能够有效作用，要注意以下方面：
1）合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。
2）活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确、可靠。
3）开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。
4）冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。
5.2.3试模
模具安装调整后即可以进行试模。
1）加入原料原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求，成型性能应符合有关标准的规定。
原料一般要预先进行干燥。
2）调整设备按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成型时间、成型温度等工艺参数。
3）试模采用手动操作，试模注射出样件。
5.2.4检验
通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。
针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，即可交付生产使用。
XS-1780D型注塑机主要参数如表3-1：
参数名称
参数值
参数名称
参数值
额定注射量
499cm3
螺杆直径
55mm
最大开模行程S
435mm
注射压力
133Mpa
最大装模厚度Hmax
500mm
锁模力
1780kN
最小装模厚度Hmin
190mm
喷嘴圆弧半径
15mm
模板最大安装尺寸
470×470mm
喷嘴孔直径
6mm
表3-1XS-1780D型注塑机主要参数
1、注射量的校核
如前所述，塑件和浇注系统的总体积为V=24657.65mm3,远远小于注射机的标称注射量499
。
2、模具闭合高度的校核
由装配图可知模具的闭合高度为H闭=235mm。
最小装模高度为Hmin=190mm，最大装模高度为Hmax=500mm，能满足Hmin≤H闭≤Hmax的安装条件。
3、模具安装部分的校核
该模具的外形尺寸为250×250mm，注塑机模板最大安装尺寸为470×470mm，故能满足安装要求。
模具定位圈的直径为
50.46mm＜注塑机定位孔的直径
160mm，符合安装要求。
浇口套主流道球面半径R=16mm大于注射机喷嘴圆弧半径R15mm，符合安装要求。
浇口套小端孔径
7mm大于喷嘴孔直径
6mm，符合要求。
4、模具开模行程的校核
模具的开模行程S模=塑件的高度+浇注系统的高度+推出距离+（5～10）=30+40+35+10=115mm
注塑机的最大开模行程S=435>115mm，符合要求。
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