PP材质φ250mm废纸篓注射模设计.docx

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PP材质φ250mm废纸篓注射模设计

摘要

随着现代制造技术的迅速发展，计算机技术的应用，在工业生产中，模具已成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺装备。

特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用及其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，其中废纸篓的模具设计也成为具有代表意义的模具之一。

市场上也的废纸篓形状、功能各异，有卡通版的、家具版的，这些都可以吸引顾客的目光，引起顾客的购买欲。

此次设计的废纸篓结构较简单，但在设计时考虑其应用，还相应地做了些曲面，所以曲面的结构较多，计算也较多。

本次设计阐述了模具CAD/CAE的技术特点以及先进制造模式在模具行业中的应用。

在进行注塑模设计时，可以方便、准确、快速地查询和计算出所有设计参数，它是模具设计智能化、快速化的重要技术手段。

塑料是20世纪发展起来的新兴材料，由于应用广泛已替代部分金属、木材、皮革及其硅酸盐等自然材料，成为现代工业和生活中不可缺少的一种人造化学合成材料，并与木材、金属、硅酸盐三种传统材料一起，成为现代工业生产中四种重要的原材料之一，而注塑模是其中发展较快的种类，它是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。

随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。

因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

近年来，出现了许多新的塑料成型工艺方法。

如注射成型技术方面的无流道凝料成型、热固性塑料注射成型、排气注射成型反应注射成型以及多种塑料的共注射成型，常用的成型工艺有注射成型、压缩成型、传递成型、挤出成型、中空吹塑成型、真空吸塑与气压成型等。

通过对塑料成型工艺的正确分析，设计了一副一模一腔的塑料模具。

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零部件称为成型零件，包括螺钉、浇套口、型腔、型芯、推件板、动模板、吊环、导柱等的设计与加工工艺过程。

成型零部件在工作时直接与塑料接触，在一定的温度下承受熔体的高温和高压，因此必须要有合理的结构、较高的强度和刚度、较好的耐磨性、正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。

重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程。

根据塑料现有的设计计算资料及已知的设计参数，确定了塑料废纸篓注射模总体设计方案。

对塑料废纸篓的工艺性能进行了分析，注射机的选择、分型面的确定、型腔数目的确定、成型零件的设计、浇注系统的设计、脱模机构的设计。

根据计算结果最后完成了塑料废纸篓注射模结构设计。

除此之外，还包括模具型腔部分，并利用先进软件将其加工部分直接生成文件。

本文强调利用现代计算机辅助设计制造技术，等国内外著名软件进行辅助设计，既保证了产品的质量，还大大地提高了制造生产率，缩短了产品更新的周期。

关键词：

　模具设计；　方便；　注射；

Abstract

Withtherapiddevelopmentofmodernmanufacturingtechnology,theapplicationofcomputertechnologyinindustrialproduction,themoldhasbecomeindispensabletotheproductionofvariousindustrialproductimportantprocessequipment.Especiallyintheproductionofplasticproducts,plasticmoldandwidelyapplied,isbecomingmoreandmoreprominentinthepositioninallkindsofmold,thewastepaperbasketmoulddesignisalsobecomeoneoftherepresentativeofmould.Marketsonthewastepaperbasketshape,differentfunction,cartoonversion,versionofthefurniture,whichcanattractcustomersattention,causethecustomer'sdesire.Wastepaperbasketstructureofthisdesignissimple,buttoconsiderinthedesignofitsapplication,alsodidsomesurfaceaccordingly,sothesurfacestructure,calculationandmore.ThisdesignelaboratedthemouldCAD/CAEtechnologycharacteristicandtheapplicationoftheadvancedmanufacturingmodeinthemoldindustry.Ininjectionmolddesign,canbeconvenient,accurateandfastqueryandcalculateallthedesignparameters,itisanimportanttechnologyofthemoulddesignintelligent,rapidnessmethod.

Plasticistheemergingmaterialsdevelopedinthe20thcentury,duetothewidelyusedreplacingpartofthemetal,wood,leatherandsilicatehasthenaturalmaterialsuchas,becomeindispensableinmodernindustryandlifeakindofartificialsyntheticmaterial,andcomparedwithwood,metal,silicatethreetraditionalmaterialstogether,becomeoneofthefourimportantrawmaterialsinmodernindustrialproduction,andinjectionmoldisoneofthetypesoffastdevelopment,itiswiththedevelopmentofpetroleumindustryandshouldbeborn,atpresentplasticpartsalreadyinalmostallindustrialsectorsanddifferentareasofthePeople'sDailylife.Withmechanicalindustryelectronicsindustry,aviationindustry,instrumentindustryandsuppliesthedevelopmentofindustry,moreandmoredemandforplasticmoldingparts,qualityrequirementsalsomoreandmorehigh,thisrequiresmoldingplasticsmoldThelevelofdevelopment,designandmanufactureshouldbehigherandhigher.Therefore,theresearchinjectionmoldtounderstandtheplasticproductproductionprocessandimprovethequalityofproductshasgreatsignificance.

Inrecentyears,manynewmethodsofplasticmoldingprocess.Suchasinjectionmoldingtechnologyofflowcondensationforming,thermosettingplasticinjectionmolding,exhaustinjectionmoldingreactioninjectionmolding,andavarietyofplasticinjectionmolding,commonmoldingprocessofinjectionmolding,compressionmolding,transfermolding,extrusionmolding,blowmolding,vacuumpressuremolding（blister）,etc.Throughthecorrectanalysisofplasticformingprocess,designedapairofonemoduleandonecavityplasticmold.Moldinthegeometricshapeandsizeoftheplasticpartscalledmoldingparts,includingscrew,watermouth,cavity,core,ejectingboard,dynamictemplate,thesuspensionloop,thedesignandmachiningprocessofguidepillarandsoon.Moldingpartsindirectcontactwiththeplasticatwork,atacertaintemperaturemeltunderhightemperatureandhighpressure,sotheremustbeareasonablestructure,highstrengthandrigidity,goodwearresistance,thecorrectgeometry,highdimensionalaccuracyandlowsurfaceroughness.Importantpartsoftheprocessparametersselectionandcalculation,andextrusionoutfit,injectsystemandotherstructuresofthedesignprocess.

Accordingtothecalculationinthedesignofplasticexistingdataandtheknowndesignparameters,determinetheoveralldesignschemeofthewastepaperbasketplasticinjectionmould.Performanceofthetechnologyofplasticwastepaperbasketwasanalyzed,andthedeterminationoftheselectionofinjectionmachine,thepartingsurface,cavitynumber,moldingpartsdesign,thedesignofgatingsystemdesign,demouldingmechanism.Accordingtothecalculationresultsfinallycompletedtheplasticwastebasketinjectionmouldstructuredesign.Inaddition,alsoincludingthemoldparts,andusetheadvancedsoftwaretoitsprocessingpartofthegeneratedfilesdirectly.Thisarticleemphasizestheuseofmoderncomputeraideddesignandmanufacturingtechnology,domesticandforeignfamoussoftwaresuchasaideddesign,notonlyensurethequalityoftheproducts,alsogreatlyimprovedthemanufacturingproductivity,shortenthecycleofproductupdates.

Keywords:

molddesign;Convenient;Theinjection;

第一章　绪论

在飞速发展的现代社会，市场对模具的需求量不断增长。

它以其特定的形状通过一定的方式是原材料成型。

塑料膜是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一种类型，其地位与重要性证日益被人们所认识。

模具是工业生产的基础工艺设备，塑料制品的应用范围也在不断的扩大，如：

家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。

由于在工业产品中，一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件，可以一次成型非常复杂的形状，成倍减少了整个产品中的各种紧固件，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。

1.1　塑料模具的特点

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。

注射塑料模具的结构构成、包括：

⒈成型零件⒉浇注系统零件⒊脱模系统零件⒋冷却、加热机构⒌导向零件⒍分型抽芯机构⒎紧固零件

塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性决定的，最主要的有两点：

一是注射时塑料熔体的冲模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注射模的特殊性和设计难度。

由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向。

1.2　注塑成型及注塑模

要了解注射成型和注射模，首先了解注射机的一些基本知识，注射机时注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。

注射机为热塑性或热塑性注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种。

1.3　塑料成型技术的发展趋势

传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。

合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、满足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起着重要的作用。

1.3.1　模具的标准化

为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到了20%。

注射模方面关于模具零件、模具技术条件和标准甲等已经制定了一些国家标准。

1.3.2　加强理论研究

随着塑料制件的大型化和复杂化，模具的重量达到数吨甚至十多吨，这样大的模具，若只凭经验设计，往往会因设计不当而造成模具报废，大量的资金被浪费，所以大型模具还是要向理论设计方面发展。

1.3.3　塑料制件的精密化、微型化和超大化

为了满足各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大化型等方面发展。

精密注射成型是能将塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001mm之内的成型工艺方法，其制件主要用于电子、仪表工业。

微型化的塑料制件要求在微型的设备生产上。

第二章　塑料件结构分析

2.1　注塑材料结构

此废纸篓的结构是生活中最普通的一款，结构是长方形截面，大小适中，构造简单，塑件成型壁厚较薄1.5mm，成型时易发生变形，断裂；起分型面也较容易确定，选择截面积最大的废纸篓口的位置为分型面；在纸篓底设置注塑口注塑成型，能保证工件的质量。

2.2　注塑材料的选择

废纸篓注塑模用的材料是PE，PE为结晶性原料，吸湿性极小，因此在加工前无需进行干燥处理。

PE分子联链柔性好，键间作用小，熔体粘性低，流动性极好。

因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。

PE的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显。

本塑料制品为日常生活用品，出保证美观之外，其在环保安全方面也应达到一定指标，要求有一定的热固性，不能再盛入沸水时水杯外观发生变形，并且不能含有有毒物质，不能有异味。

所以材料选用的是聚丙烯

聚丙烯原材料丰富，价格便宜具有许多优良性能，聚丙烯是常用的塑料中密度最小的品种，具有良好的耐热性，在无外力作用的环境中加热至150°C也不会变形；并且聚丙烯还具有良好的力学性能。

聚丙烯的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有较大的影响。

模温高，熔体冷却模，塑件结晶度高，强度也就高。

聚丙烯熔点不高，单比热容较大，因此塑化时仍需消耗较多的热量，故要塑化装置要有较大的加热功率，以便提高生产效率。

第三章　塑件的工艺分析

3.1　塑件适用材料的种类

该塑件材料选用PE（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物）。

PE有良好的耐划学腐蚀及表面硬度，有良好的加工性和染色性能。

PE无毒、无味、成微黄色，成型的塑件有较好的光泽。

PE有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工。

经过调色可配成任何颜色。

PE再升温时粘度高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大。

有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化学稳定性和电气性能。

PE塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。

3.2PE注塑成型的工艺条件

⑴PE为结晶性原料，吸湿性极小，不超过0.01%，因此在加工前无需进行干燥处理；

⑵PE分子链柔性好，键接作用力小，熔体粘度低，流动性极好，因袭成型时无需太高的成型压力，就能成型出薄壁长流程型件；

⑶PE的收缩率大，范围大，方向性明显，因此易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率影响很大，故应控制模温，保持冷却均匀、稳定；

⑷PE的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有较大的影响、模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高，可见模温对塑件性能的影响很大；

⑸PE的熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，故要求塑化装置应有较大的加热功率，以便提高生产效率；

⑹PE的软化温度反范围小，且熔体易氧化，为此，在成型加工中应尽可能避免熔体与氧发生接触，以免降低塑件质量；

⑺PE制作的塑件质地较软，且易脱模，因此当塑件有浅恻凹槽时，可强力使其脱；

⑻PE熔体的非牛顿性不明显，剪切速率的改变对粘度影响小，PE熔体粘度受温度的影响也较小；

⑼PE熔体的冷却速度较慢，因此必须充分冷却，模具应有较好的冷却系统；

⑽熔体在注射时采用直接进口进料，易增大应力和产生收缩不均及方向性明显的增大变形，因此应注意选择进料口参数；

⑾PE的成型温度范围较宽，在流动状态下，温度的少许波动对注塑成型没有影响；

⑿PE的热稳定性较好，一般在300摄氏度一下无明显的分解现象，对质量没有什么影响；

3.3　塑件材料的加工特性

⑴结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发

生分解；

⑵流动性极好，溢边值0.03mm左右；

⑶冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度；

⑷成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；

⑸注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50℃以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90℃以上时易发生翘曲、变形；

3.4　塑料件壁厚的确定

废纸篓的注塑件材料选择的是聚丙烯，应选择适中壁厚，选择推荐厚度易于加工，所以水杯的壁厚设计为1.45mm。

聚丙烯是流动性比较好的住宿材料，其H、L关系式为H=（L/100+0.5） ×0.6 H—壁厚L—流程，如下为聚丙烯数值参数见表1

表1

考虑因素

单位

参考值

密度

g/cm3

0.90～0.91

考虑因素

单位

参考值

吸水率

24h

0.01～0.03

熔点

℃

170～176

熔融指数

g/10min

230℃

维卡针入度

℃

140～150

热变行温度

℃

102～115

线膨胀系数

10-5℃

9.8

比热容

J/（Kg·K）

1930

热导率

w/（m·K）

0.126

质量体积

cm3/g

1.10～1.11

3.5塑件的结构分析

脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定：

塑件内孔，以型芯小端为准，尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得：

塑件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得。

一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。

、

第四章　注射机的选用

4.1　注射模的形成

塑料的种类很多，其成型的方法很多，有注射成型、压缩成型、压铸成型、挤出成型、气动与液压成形、泡沫塑料的成型等。

其中，注射成型所用模具称为注射成型模具，简称注射模。

注射模主要应用于成型热塑性形塑料，因此根据对零件的分析，该PC材料的塑料废纸篓注射成形为最佳。

见图1

图1注射机

4.2　注射模的特点

模具先由注射机合模机构合紧密，然后，由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。

因此，注射模可一次成形出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制作，对笔筒的外观有精美、无明显毛刺等要求的情况下，应用注射成形可以很好地达到工艺要求。

注射成型用注射机。

4.3　注射部分的选择

4.3.1　注射压力的校核

P1>P2

122（Mpa）>70～100（Mpa）

P1—注射机的最大注射压力

P2---塑件成型所需的实际注射压力

4.3.2　最前端的孔和球

D2=D1+（0.5～1）（mm）=4+0.5=4.5（mm）（4-1）

R2=R1+（1～2）（mm）=12+1=13（mm）（4-2）

D2----模具流刀入口直径（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）

4.4　注射量的校核

模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。

校核公式为:

（4-3）

式中

--型腔数量

--单个塑件的质量（g）

--浇注系统所需塑料的质量（g）

本设计中：

n=2

=19.83g

=3.96g

M=n

+