清新剂盒盖注射模设计.docx
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清新剂盒盖注射模设计
清新剂盒盖注射模设计
第一章塑件材料选择
1.1清新剂盒盖材料选择及其性能………………………………………………………
第二章塑件结构分析
2.1塑件结构……………………………………………………………………………………
2.2模具结构初步讨论…………………………………………………………………………
第三章模具设计
4.1模具设计总体概述…………………………………………………………………………
4.2模具分型面确定……………………………………………………………………………
4.3模具型腔设计………………………………………………………………………………
4.4模具浇注系统设计…………………………………………………………………………
4.5模具顶出系统设计…………………………………………………………………………
4.6模具冷却系统设计…………………………………………………………………………
4.7EMX模架及其它机构设计
第四章绘制模具总装配图
5.1模具2D总装配图…………………………………………………………………………
5.2模具3D图……………………………………………………………………………
第五章注射机的选择
5.1注射机有关工艺参数校核…………………………………………………………………
5.2注射机型号选择……………………………………………………………………………
总结……………………………………………………………………………………………
参考文献………………………………………………………………………………
第一章塑件材料选择
1.1清新剂盒盖材料选择
本示例采用的材料是PVC。
PVC是使用最广泛的塑料材料之一。
PVC材料是一种非结晶性材料。
PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。
PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。
PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。
然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。
PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。
PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。
特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。
PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。
典型应用范围:
供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。
注塑模工艺条件:
干燥处理：
通常不需要干燥处理。
熔化温度：
185~205
模具温度：
20~50C
注射压力：
可大到1500bar
保压压力：
可大到1000bar
注射速度：
为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。
流道和浇口:
所有常规的浇口都可以使用。
如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；
对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。
针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。
第二章塑件结构分析
2.1塑件结构
塑件分析及图形
塑件分析：
本示例是大家常见的，放在衣柜里用于防止异味的固体清新剂的盒盖的一个部分，其实物图如下
第三章塑件模具设计
模具设计总体概述
一注射模的组成
注射模由动模和定模两大部分组成。
动模安装在注射机的动模板上，定模安装在注射机的定模板上。
注射前动、定模在注射机驱动下闭合，形成型腔和浇注系统，注射机将已塑化的塑料熔体通过浇注系统注入型腔，经冷却凝固后，动、定模打开，脱模机构推出塑件。
注射模可由以下七个系统或机构组成：
1.成型零部件一般有型腔、型芯、成型杆、镶件等，在动.定模闭合后，成型零件便确定了塑件的内外尺寸。
2.导向定位机构为确保动、定模闭合时能准确导向和定位而设置的零件，一般由导柱、导套构成。
3.浇注系统由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。
4.脱模机构是指模具在开模过程中或开模后将塑件从模具中推出的机构，一般由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组成。
5.侧向分型与抽芯机构成型带有侧孔或侧凹的塑件，在塑件被推出之前，必须先侧向分型并将侧向型芯抽出。
6.温度调节系统模具的冷却一般采用循环水冷却。
模具的加热可通入热水、蒸汽、热油或在模具中设置加热元件。
7.排气系统一般是在分型面开设排气槽或利用推杆、镶件的配合间隙排气。
二注射模分类
1.按模具总体结构特征分类
（1）单分型面注射模
（2）双分型面注射模
（3）带有侧向分型与抽芯机构的注射模
（4）带有活动成型零件的注射模
（5）机动脱螺纹的注射模
（6）无流道注射模
2.按塑料的品种分类
（1）热塑性塑料
（2）橡胶改性材料如TPR、TPE的注射成型
（3）低发泡注射成型
（4）多种物料或多色的共注射成型
3.按模具型腔的容积分类型腔容积达3000cm以上称大型注射模、小于或等于100cm的注射模称小型注射模、介于两者之间为中型注射模。
4.按制品的尺寸精度分类精密注射模达到IT8~IT9级精度
分型面设计
一分型面的形式
1.分型面按其位置与注射机开模运动方向的关系来分类有：
分型面垂直于注射机开模运动方向、平行于开模运动方向、倾斜于开模运动方向。
2.按分型面的形状来分类有：
平面分型面、曲面分型面、阶梯分型面和斜面分型面。
模具分型面的选择设计，主要是根据塑件的结构、精度要求、浇注系统形式、排气方式、脱模形式及模具的制造工艺等各种因素，进行全面考虑，作出合理选择。
分型面的选择设计合理与否，直接影响塑件质量、模具结构、模具使用可靠性和模具寿命等。
二选择分型面的设计原则
选择分型面的设计基本原则：
分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。
还应考虑以下因素：
1.分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构因此，应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧。
2.分型面的选择应考虑塑件的技术要求
3.分型面的选择应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和休整
4.分型面的选择应有利于排气
5.分型面的选择应便于模具零件加工
6.分型面的选择应考虑注射机的技术参数
型腔布置与设计
（一）型腔数目的确定
1.按注射机的最大注射量确定型腔个数
2.按注射机额定锁模力确定型腔个数
3.按制品的精度要求确定型腔个数
4.按经济性确定型腔数
（二）型腔的布置
型腔的布置若按分流道的布置特点，可分为平衡式布置和非平衡式布置。
若按分流道的布置形状，可分为O形排列（辐射形排列）、I形排列、H形排列、X形排列和混合形排列等多种形式。
O形排列主要优点是分流道至各型腔的流程相等，属于分流道的平衡布置，其缺点是不能充分利用模具有效面积，不便于热交换系统的设计。
分流道的平衡式布置I、H形排列缺点是在多模具型腔中，因流道转弯较多，其分流道的流程较长，热量损失较多，压力损失较大。
因此比较适合于PE、PP、PA等流动性较好的塑料。
分流道的非平衡式布置I、H形排列其优点是型腔排列紧凑，分流道设计简单，便于冷却系统的设计安排。
缺点是浇口必须进行适当修正。
本示例才用的是一模四腔，其布置如下图：
模具浇注系统设计
Ø浇注系统概念
浇注系统：
指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道。
作用：
使塑料熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密的塑件。
分类：
普通浇注系统：
冷流道
无流道凝料浇注系统：
热流道、绝热流道
Ø浇注系统组成：
主浇道、分浇道、浇口。
主流道:
从注塑机喷嘴开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道.
1.主流道最常见的形式:
a. （a）.定模部分由整体构成的最简单的主流道形式,这种形式常常用于简易模具.
b. （b）.如果定模部分是由两块模板组成,而主流道又是主模板直接加工而成为避免错误而流道中塑料脱不出的现象和简化加工精度,应在两部分结合处设有最小0.1MM小台阶.
©.目前最普遍的主流道结构是以浇口套的形式镶入模板中适用于所有注塑模具.
2.主流道的有关参数
•主流道的基本尺寸的确定与成型制品的塑料的种类制品质量和壁厚有关
•流动性差的材料主流道要大些.
•流动性好的材料主流道要小些.
3.主流道的有关注意事项
主流道应保持光滑的表面,避免留有影响塑料流动的尖角或毛刺等,而且在主流道末端设置冷置井以防止制品中出现固化的冷料影响制品质量.
为防止塑料机喷嘴与浇口套接触处有间隙而产生溢料,浇口套的球状半径大约2-5MM,主流道的小端尺寸应比喷咀尺寸精大,这样可以喷嘴与浇口套容易对位,主流道应设2-4度的脱模斜度,但不能过大,否则注塑时会出现旋窝或流速慢.
4主流道设计在卧式或立式注射机使用的模具中，主流道垂直于分型面。
其设计要点如下：
1）主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为2°～4°，流动性差的可取3°～6°，便于将冷凝料从主流道中拔出。
内壁表面粗糙度为Ra0.63 μm。
2）为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处作成球面凹坑，其半径R2=R1+（1～2）mm,其小端直径d1=d2+（0.5～1）mm。
凹坑深度取h=3～5mm.
3）为减少熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的长度控制在60㎜内。
4）由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套（浇口套），常用T8或T10钢材制作，并淬火处理到洛式硬度50～55HRC。
分流道:
从主流道末端开始到浇口为止的塑料溶体的流动通道，它是主流道与浇口之间的进料通道.
常见的分流载面.（如下图）
1.圆形分流道断面的直径D一般在2~12的范围内变动。
对流动性很好的材料，当分流道很短时，其直径可小到2MM，对流动性很差的材料，直径可达到12MM。
实验证明，对多数材料来说，分流道直径在5~6MM以下时，对流动性影响较大，但直径在8MM以上时，再增大其直径，对流动性的影响则不大。
2.梯形断面分流道的断面高度H=（2/3）B，斜度常取5~10度，底部圆角为r=1~3MM，分流道宽度B常在4~12MM范围内变动
正六边形断面分流道，H=0。
433B（B为外接圆直径D）
3.U形断面分流道深度H=2R（R为圆半径），斜度为5~10度。
分流道设计
1）分流道截面形状一般有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。
为使塑料熔体能在流道壁形成凝固层，常将分流道的表面加工的比较粗糙，一般取Ra1.25～2.5μm，以加大对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料凝固层固定。
2）分流道的截面尺寸可根据塑件的尺寸、塑料品种、注射速率、及分流道的长度而定。
可用经验公式计算如下：
D=0.2654G1/2L1/4
浇口
浇口的选用
浇口又称为进料口，是连接分流道与型腔的通道，是树脂注入型腔的入口。
它是浇注系统的关键部分。
浇口的只要作用是：
型腔充满后，熔体在浇口处凝结，防止倒流；还能使浇口的尾料易于切除。
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大。
因此，合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构，总之,要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
．尽量缩短流道距离
．浇口应开设在塑件壁厚最大处
．必须尽量减少熔接痕
．应有利于型腔中气体的排出
．考虑分子定向影响
．避免产生喷射和蠕动
．浇口处避免弯曲和冲击载荷
H．浇口对外观质量的影响
如图本例采用的是侧浇口（模具中流道的末端，最接近模具型腔的窄小部分（远远小于流道平均直径），塑料或合金流通过这个小孔进入型腔一段很细，到脱模的时候可以很方便的分离
左图为定位圈
左图为浇口套
冷料穴设计它位于主流道正对面的动模板上,或者在分流道的末端.其作用是收集熔体前锋的冷料,防止进入型腔而影响塑件的质量.冷料穴分两种:
一种是专门用于收集储存冷料的;另一种是既有储存冷料又有拉出主流道冷凝料功能的.
1）带钩形头（Z字形头）拉料穴.
2）倒锥形和圆环形冷料穴.
3）带球头（或菌形头）拉料杆冷料穴.
4）带尖锥头拉料杆和无拉料杆的冷料穴.
5）带尖锥头拉料杆和无拉料杆的冷料穴.
模具顶出系统设计
Ø顶出系统概述
把塑料制品从母模内或公模上顶出来的机构即为顶出机构。
顶出机构的形式和顶出方式与塑料制品的形状，结构和塑料性能有关。
顶出机构的零件主要包括：
顶杆，套筒，推板，二次顶出等。
产品在成型后，要双模具内取出，在一般情况下，成品都粘附在公模的公模仁上，这时可利用注射机上的顶出机构顶出产品。
Ø对顶出机构设计的要求
1）产品脱模后，不能使产品变形，顶出力分布要均匀，顶出力面积要大，
2）产品在顶出时，不能造成碎裂，顶出力应作用在产品承受力大的部位，如产品的肋部，凸缘及壳体壁等。
3）不要损坏产品的外观美。
4）顶出机构应准确，动作可靠，加工方便，更换容易。
Ø顶杆
在一次脱模机构中，常用顶杆脱模结构，因为顶杆加工方便，滑动阻力小，可以在产品任意位置配制，更换方便，脱模效果好，在实际生产中广泛采用，因为产品结构形状不同，顶杆在产品上分布的位置和脱模形式出不相同，所以有多种多样的脱模方式。
顶杆脱模机构设计基本原则如下：
1）顶杆的直径不宜过细，应有足够的刚度和强度，能承受一定的推力。
一般顶杆直径为3~15mm。
对于3mm以下的顶杆一般我们以双节的形式。
2）顶杆应设产品最厚及收缩率大的区域或者镶件附近，但不要离镶件装配固定孔过近，以免影响固定板的强度。
3）顶杆分布要合理，使顶出产品时受力均匀，以保
4）产品靠近主流道的内应力大，易碎裂，因此在主流道处尽量不设顶杆。
5）为避免顶杆与侧抽芯机构发生冲突，顶杆要避开侧抽芯处，如果必须设计顶杆时，应先考虑复位结构。
6）顶杆与顶杆孔的配合间隙不能大于所用塑料的溢边值，
溢边值一般为0.02~0.08mm。
7）顶杆截面形状，应根据产品的几何形而定，如果是斜面的地方，顶杆必须定位，以免顶坏成品。
8）顶杆和顶杆孔的配合应灵活可靠，不发生卡住现象。
Ø顶杆的作用是将产品从模具推出，顶杆结构简单，使用方便，得到广泛采用，常用的顶杆有以下几种结构形式：
1）圆柱头顶杆（单节顶针）
这种圆柱头顶杆在塑料注射模具中应用很广泛。
2）带肩顶杆（双节顶针）顶杆比较细长，易弯曲和折断。
做成台阶莆（即双节形）主要顶杆的刚度。
3）扁顶杆（扁梢）：
主要用于带矩形台阶或台形产品，它即是成型部份，又是顶杆。
4）顶杆设计
只显示零件、浇道、顶出系统、后模，激活顶出系统子装配，然后选择向导条顶杆设计下的增加顶杆选项。
Ø根据塑件结构，应将顶杆设置在塑件对型芯包覆较紧处。
即可在每个产品上设置直径为6mm的四根顶杆，直径为4mm的四根顶杆，成对称性分布。
因塑件上存在扣位，则需用两个斜顶。
其形状如下图所示：
温度调节系统设计
注塑模具腔壁的温度高低几其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为200～300℃，而塑件固化后从模具中取出的温度为60～80℃以下，视塑料品种不同有很大的差异。
为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道，通过冷却介质达到冷却的目的。
冷却装置设计要求
（1）水孔数量越多越均匀
特点：
变形小，内应力小，尺寸精度易保证
（2）冷却水孔与型腔表面各处最好距离相等
特点：
塑件不易变形
（3）塑件局部较厚处加设冷却
冷却系统如下图所示部分
模架及其他机构的设计
模具设计过程中所选用标准模架的类型不仅涉及到塑件的大小，而且还与塑件的形状及成型方式有关，其中塑件的大小是用来确定选用中小型标准模架还是大型标准模架，塑料件的形状及成型方式是用来确定的标准模架的类型。
加载模架
加载模架
载入后
EMX-futaba-2p
移除A板和B板
完成修改后
其他机构的设计均采用标准设计如下图：
导柱与导套设计
第四章
绘制模具总装配图
如下图：
4．1模具主视图
4．2模具侧视图
4.3模具主视图
4.4模具侧视图
4.5模具3D图
第五章注射机的选择
5.1注射机有关工艺参数校核
Ø最大注射量校核
◆注射量以重量表示:
G≤0.8G机G=p′V
其中:
G——塑件的总重量（塑件+浇注系统）
G机——注射机的最大注射量（g）
p′——料筒温度和压力下塑料的密度（g/cm3
◆注射量以重量表示:
G≤0.8G机G=p′V
其中:
G——塑件的总重量（塑件+浇注系统）
G机——注射机的最大注射量（g）
p′——料筒温度和压力下塑料的密度（g/cm3）
Ø注射压力的校核
校验注射机的额定注射压力能否满足塑件成型时所需的压力
P公≥P注
其中:
P注——塑料成型时所需的注射压力（查表5-6）
P公——注射机公称注射压力
P注受浇注系统、型腔内阻力、模具温度等因素影响
P注太大：
毛边大、脱模困难、塑件表面质量差、内应力大
P注太小：
不能顺利充满型腔、无法成型
Ø锁模力的校核
锁模力指的是锁模装置对模具施加的最大加紧力
F锁≥q·A分
其中：
F锁——注射机的额定锁模力（N）
A分——塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积（mm2）
q——型腔内塑料熔体的平均压力（表5-7）（MPa）
5.2注射机型号选择
Ø根据以上设计要求，可知塑件质量为75g（四件上盖）及料把质量合计约为85g左右；型腔容积合计约为75cm3左右。
开模行程最小为30mm。
Ø由以上数据可选用塑料注射机型号为SZ－100/800。
其型号及模具安装尺寸如下表：
螺杆直径（mm）
35
40
45
实际注射量（g）
85
110
140
注射压力（Mpa）
182
140
110
锁模力（kN）
800
模具厚度（mm）
max
300
min
170
模板行程（mm）
270
模板最大开距（mm）
570
顶出力（kN）
—
顶出行程（mm）
—
最大开模行程的校核
经查资料SZ-250/1250型注射机的最大开模行程S=350mm，
图3-36单分型面模具开模行程的校核
=55+80+10
=145<350
符合要求
其中，H1——推出距离；H2——包括浇注系统在内的塑件高度。
3）模具厚度的校核
由上述计算模具的闭合高度H=270mm，SZ-250/1250型注射机所允许的模具最小厚度Hmin=170mm，最大厚度Hmax=350mm，即模具满足安装条件：
Hmin≤H≤Hmax。
4）。
最大注射量的校核
注射容量的校核注塑机的理论注射量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量。
模具安装后，对模腔注射容量的计算，可以制件产品图为准，计算其体积量。
然后确认总体积注射量，从而可得，
V>nVC+VG式3-6
式3-6中V——注射机理论注射量，cm3；
VC——1个制件的体积，cm3；
VG——浇注系统体积，cm3；
n——型腔数。
当计算得出所需注射物料体积量小于设备理论注射容量时，只能说明注塑机额定容量符合生产要素的一个条件，还要与合模力、开模行程等参数综合考虑。
另外，通常认为，实际注射量为理论注射量的80%以下为可靠注射量，对复杂薄壁制品，这个比例还会更小。
塑体的体积，单位cm3，该产品2V=119.5cm3
浇注系统体积，单位cm3，该产品V=32.Ocm3
（V塑件+V浇）／0．8=l51.5／0．8=189.4cm3
以上选定的注塑机注塑量为：
250cm3，所以满足要求。
5）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核模具闭和高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合。
即：
模具长×宽<拉杆间距值
模具长×宽为400×400<注塑机拉杆间距405×405（mm×mm）,即满足要求。
总结
本次毕业设计的产品是大家平时都会看到的物品，生活中有很多的塑料产品，给我们的设计带来了丰富的来源！
课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己的四年的大学生活做出总结,同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。
但是这次课程设计的确显得有点心有余而力不足:
在设计中我遇到了不少问题，这些问题大多数得到了同学的帮助而得到解决，还有一些少数的问题，我通过网上的资料而得到了很确切的答案，在这个过程当中，我学到了很多东西，不仅仅是学术方面的，刚多的是对知识的一种认识和改观。
总的说来,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应该更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情
参考文献
[1]李军精通Pro/ENGINEER模具设计篇中国青年出版社2004年9月
[2]唐志玉大型注塑模具设计技术原理与应用化学工业出版社2004年8月
[3]陈震邦工业产品造型设计机械工业出版社2004年1月
[4]王树勋注塑模具设计与制造实用技术华南理工大学出版社1996年6月
[5]李秦蕊注塑模具设计中国轻工业出版社1998年
[6]付宏生刘京华塑料制品与注塑模具设计化学工业出版社2003年
[7]何铭新钱可强机械制图.高等教育出版社1997年7月第4版
以及在网上查阅的文献！
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[8]王文广田宝善田雁晨料注射模具设计技巧与实例化学工业出版社2004年1月
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