塑料饭盒盒盖模具设计.docx

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塑料饭盒盒盖模具设计

西南科技大学网络教育

毕业设计（论文）

题目名称：

塑料饭盒盒盖模具设计

年级：

08秋层次：

□本科

专科

学生学号：

88160250352指导教师：

侯霞

学生姓名：

张强雨技术职称：

讲师

学生专业：

机电一体化技术学习中心名称：

武汉学习中心

西南科技大学网络教育学院制

毕业设计（论文）

任务书

题目名称塑料饭盒盒盖模具设计

题目性质

真实题目□虚拟题目

学生学号张强雨指导教师侯霞

学生姓名88160250352

专业名称机电一体化技术技术职称讲师

学生层次高起专学习中心名称武汉学习中心

2010年5月26日

毕业设计（论文）内容与要求：

1、本课题是《塑料饭盒盒盖模具设计》。

通过对设计饭盒盖模具工艺、塑件材料、三个分型面、塑料材料进行了分析，合理选用注塑机，设计出一副合理，经济，适用的塑料注塑模具。

2、该盒盖设计中，注射模具只有三个分型面，分型面的形状采用平直分型面，将分型面选在塑件外形最大轮廓处；并使塑件在开模后留在动模一侧，有利于塑件的顺利脱模，分型面的选择保证了塑件的尺寸精度和表面质量，有利于模具的加工，有利于排气，符合设计原则。

3、分析了饭盒盖的塑件工艺特点，介绍了饭盒盖注射成型模具点设计及模具的工作过程。

应用CAE技术可以有效地模拟塑料零件注射成型过程，控制工艺参数，预测制件缺陷，优化模具，保证了设计要要求。

毕业设计领导小组负责人：

（签字）

2010年月日

毕业设计（论文）

成绩考核表

过程评分

评阅成绩

答辩成绩

总成绩

百分制

等级制

1、指导教师评语

建议成绩指导教师签字：

年月日

2、论文评阅教师评语

建议成绩评阅教师签字：

年月日

3、毕业答辩专家组评语

建议成绩答辩组长签字：

年月日

4、毕业设计领导小组推优评语

组长签字：

年月日

摘要

本次设计的是“塑料饭盒盒盖”，主要介绍了塑料饭盒盒盖的设计思路和加工过程，主要设计的是饭盒盒盖的注塑模的设计，塑料饭盒盒盖具有重量轻、易清洁、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长，制作方便、价格低廉等特点，对人工技朮要求低，易组织大批量生，是值得人们信赖、喜欢用的产品，它具有非常大的发展前途。

在设计过程中，首先对塑料饭盒盒盖塑件进行工艺分析，了解此类型塑料的特性、用途等；在对模具的结构进行分析，根据模具的基本结构来进行对模架的选取，然后再对各种相关的工艺参数进行校核，以及根据书上的和图书馆丛书的公式和一系列表、参数等进行对型腔和型芯等的计算，最后进行模具的加热、试模等主要内容。

此次设计不仅使我对书本有了进一步的了解，而且让我了解到许多书本上没有的东西，更让我让我所学到的理论与实际结合起来，这为我以后的工作铺下了重要基础，从而让我在此次设计中收益很多。

关键词：

塑件；注射成形；型腔

ABSTRACT

Thedesignis"plasticlunchboxlid",themainintroductionoftheplasticlunchboxliddesignideasandprocesses,mainlydesignedlidboxesaretheinjectionmolddesign,plasticlunchboxlidhasalightweight,easytoclean,agingresistance,corrosionresistance,highstrength,longservicelife,theproductionofconvenience,lowpricesandothercharacteristicsofthetechnicalrequirementsoftheartificiallowandeasytoorganizelargequantitiesofHealth,areworthyofpeople'strustandenjoyusingtheproducts,ithasaverybigdevelopmentprospects.

Duringthedesignprocess,firstofall,plasticlunchboxlidontheplasticpartsforprocessanalysis,understandingthecharacteristicsofthistypeofplastic,uses,etc.;intheanalysisofthestructureofmold,accordingtomoldthebasicstructuretocarryouttheselectionofmold,andthenofvariousprocessparametersrelatedtoverification,aswellasaccordingtothebookandlibrarybooksontheformulaandaseriesoftables,parameterssuchascavityandcoreofthecalculation,etc.,andfinallyheatingmold,testmode,suchasthemaincontent.

Thedesignnotonlygivesmeafurtherunderstandingofthebooks,butletmeunderstandthatthereisnolotofbooksonthingsthatmademeletmelearntocombinetheoryandpractice,whichformeafterajobshopKeyfoundation,sothatatmealotofthedesignproceeds.

Keywords:

Plasticparts；Injectionmolding；Cavite

目录

引言1

第一章塑件工艺2

1.1塑料饭盒塑件2

1.2塑料的工艺性能2

1.3成型特性3

1.4热塑性塑料4

1.5注塑模工艺条件4

第二章制品分析5

2.1材料的选择5

2.2脱模斜度的确定5

2.3塑料收缩率及其影响因素5

2.4塑件形状6

2.5成形条件6

2.6模具尺寸和制造公差7

第三章饭盒盖模具的设计9

3.1型腔数目的确定9

3.2通用注射成型系统及工作循环9

3.3成型性能9

3.4排气系统的设计10

3.5冷料穴的设计10

3.6模具结构设计11

3.7模具结构11

3.8模具工作过程12

第四章模具机架及结构13

4.1模架的选择13

4.2导向与定位机构13

4.3分型面选择14

4.4顶出系统设计14

4.5浇口15

4.6编制模具加工及装配工艺方案15

结论16

致谢17

参考文献18

引言

模具制造业是重要的基础装备，是国家发展的重要支柱，随着现代工业发展的需要，尤其是塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域应用越来越广泛，质量要求也越来越高，在国家发展中占有重要地位。

本设计介绍了塑料模具的一般设计方法，以及塑料模具的设计步骤，材料的选取，了解材料的性能、结构和用途等。

展现出了塑料模具在实际应用中的广泛性，熟练掌握利用AUTOCAD绘制所需图纸，详细介绍了注射成形的成形工艺和模具设计。

还介绍了塑料的工艺性，以及塑料注射模国家标准模架的种类等，此次设计除文字叙述外，其数字计算公式均课本和图书馆丛书中查取，并采用国家标准。

还介绍了分型面的选取原则以及浇口的选取原则，模具结构、型腔的计算等。

以及模具的加热和冷却和各种工艺参数的确定、校核等。

本次毕业设计在设计过程中得到老师和同学的不少帮助，老师和同学帮我解决了很多在设计中不懂的问题，在此我向他们表示忠心的感谢。

同时，特别感谢指导老师在百忙之中对我的毕业设计逐一作了仔细地审阅，并提出了许多问题和建议，使本次的设计质量得到进一步的提高。

第一章塑件工艺

1.1塑料饭盒塑件

盒盖塑件（如图1-1）所示，其中壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。

塑件的壁厚对熔体充满模具型腔的流程影响很大。

壁太厚，则很难达到完全均匀的硬度，且易产生气泡、缩孔等缺陷L1；壁太薄，则刚度差，在脱模、装配、使用中易发生变形，影响塑件的使用和装配的正确性。

塑件不均匀，导致塑件各个部件固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹，引起内应力及变形等缺陷。

塑件壁厚一般1～3rain范围内，最常用的是2～3rain，大型塑件也有更厚的L4J。

图1-1盒盖模具设计

1.2塑料的工艺性能

塑料在常温下是玻璃态,若加热则变成高弹性,进而变成粘流态,从而具有优良的可塑性,可以用许多高生产率的成型方法来制造产品,这样就能节省原料、节省工时,简化工艺过程,且对人工技朮要求低，易大批量生产。

吸湿性：

塑料依据其对水分的亲疏程度，大致可分为有吸湿或黏附水分倾向的（如尼龙，ABS等）和既不吸水又不黏附水分的（如聚苯乙烯、聚乙烯等）两大类。

对于吸湿性较大的塑料，成型前必须进行干燥处理。

收缩性：

塑料制件从热模中取出冷却至室温后，其尺寸缩减的特性称为收缩性。

收缩率的大小主要随塑料品种而异，在一定程度上也与成型方法及工艺条件有关。

塑料的收缩率是模具设计的一个重要依据，也是能否获得精确制件的关键。

相溶性：

相溶性是指两个不同品种的塑料，在熔融状态下能否相混溶的性质。

一般说来，塑料的相溶性与其分子结构有一定关系，分子结构相似的则较易相溶，否则较难相溶。

了解塑料之间的相溶性，就可借混溶方法来改进单一塑料的性能，合理选择塑料制品成型时的各种添加剂。

流动性：

是塑料成形中一个很重要的因素,流动性好的易长毛边,设计时配合的间隙,气槽的深度等要根据不同材料的流动性设计尺寸。

收缩率或称缩水率：

设计前一定先问供货商的缩水率,模具设计时采用计算收缩率=常温模具尺寸—常温塑件尺寸。

1.3成型特性

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。

化学名称：

聚苯乙烯

英文名称:

Polystyrene

比重:

1.05克/立方厘米

成型收缩率:

0.6-0.8%

成型温度：

170-250℃

1.4热塑性塑料

这类塑料的合成树都是线型或支链型高聚物,因而受热变软,甚至成为可流动的稳定粘稠液体,在此状态时具有可塑性,可塑制成一定形状的塑件,冷却后保持既得的形状,如再加热又可变软成另一种形状,如此可以进行反复多次。

这一过程中只有物理变化,而无化学变化,其变化是可逆的。

（反复多次成型）其塑料种类：

a.聚氯乙烯（PVC）产量大,有毒不能用作食品包装

b.聚苯乙烯（PS）是最早的工业化塑料品种之一

c.聚乙烯（PE）

d.聚炳烯（PP）

e.尼龙（PA）

f.聚甲醛（POM）

g.聚碳酸脂（PC）可用于食品包装、镜片

h.ABS塑料

i.聚砚（PSU）

j.聚苯醚（PPO）

K.氟塑料

l.聚酯树脂

N.有机玻璃（PMMA）

1.5注塑模工艺条件

干燥处理：

除非储存不当，通常不需要干燥处理。

如果需要干燥，建议干燥条件为80C、2~3小时。

熔化温度：

180~280C。

对于阻燃型材料其上限为250C。

模具温度：

40~50C。

注射压力：

200~600bar。

注射速度：

建议使用快速的注射速度。

流道和浇口:

可以使用所有常规类型的浇口。

典型用途产品包装，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）。

第二章制品分析

2.1材料的选择

本设计选用PS塑料成型，是透明的、非晶体材料。

PS具有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，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。

典型的收缩率在0.4~0.7%之间,相比之下PS更加适合做饭盒盒盖的成型材料。

工艺参数如下：

干燥处理：

吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间预热干燥。

模具温度：

60~68℃

喷嘴温度：

180~190℃

中段温度：

210~230℃

后段温度：

180~200℃

注射压力：

70~90MPa

塑化形式：

螺杆式

喷嘴形式：

直通式

注射时间：

3~5s

保压时间：

15~30s

冷却时间：

15~30s

2.2脱模斜度的确定

塑件高度在25mm以下时可以不考虑脱模斜度。

本产品的衣架身有个侧抽芯机构，必须考虑下脱模的斜度，取脱模斜度为0.5°。

衣架头不采用侧抽芯机构，采取碰穿的形式，所以必须采用脱模斜度，也同样取0.5°。

其他的因为制品的截面比较简单，而且高度小于25mm，所以不考虑脱模斜度。

2.3塑料收缩率及其影响因素

热塑性塑料的特性是在加热后膨胀，冷却后收缩，当然加压以后体积也将缩小。

在注塑成形过程中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填结束后熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收缩，此收缩称为成形收缩。

塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会出现微小的变化，一种变化是继续收缩，此收缩称为后收缩。

另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。

23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形后放置24小时，在温度为23℃，相对湿度为50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。

收缩率S由下式表示：

S={（D－M）/D}×100%

式中：

S-收缩率；

D-模具尺寸；

M-塑件尺寸。

如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为D=M/（1-S）在模具设计中为了简化计算，一般使用下式求模具尺寸：

D=M+MS如果需实施较为精确的计算，则应用下式：

D=M+MS+MS2但在确定收缩率时，由于实际的收缩率要受众多因素的影响也只能使用近似值，型腔尺寸也基本上满足要求。

在制造模具时，型腔则按照下偏差加工，型芯则按上偏差加工，便于必要时可作适当的修整。

难以精确确定收缩率的主要原因，首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值，而是一个范围。

因为不同工厂生产的同种材料的收缩率不相同，即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一样。

因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。

其次，在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状，模具结构和成形条件等因素的影响。

2.4塑件形状

对于成形件壁厚来说，一般由于厚壁的冷却时间较长，因而收缩率也较大，对一般塑件来说，当熔料流动方向L尺寸与垂直于熔料流方向W尺寸的差异较大时，则收缩率差异也较大。

从熔料流动距离来看，远离浇口部分的压力损失大，因而该处的收缩率也比靠近浇口部位大。

因加强筋、孔、凸台和雕刻等形状具有收缩抗力，因而这些部位的收缩率较小。

2.5成形条件

料筒温度：

料筒温度（塑料温度）较高时，压力传递较好而使收缩力减小。

但用小浇口时，因浇口固化早而使收缩率仍较大。

对于厚壁塑件来说，即使料筒温度较高，其收缩仍较大。

补料：

在成形条件中，尽量减少补料以使塑件尺寸保持稳定。

但补料不足则无法保持压力，也会使收缩率增大。

注射压力：

注射压力是对收缩率影响较大的因素，特别是充填结束后的保压页号335压力。

在一般情况下，压力较大的时因材料的密度大，收缩率就较小。

注射速度：

注射速度对收缩率的影响较小。

但对于薄壁塑件或浇口非常小，以及使用强化材料时，注射速度加快则收缩率小。

模具温度：

通常模具温度较高时收缩率也较大。

但对于薄壁塑件，模具温度高则熔料的流动阻抗小，而收缩率反而较小。

成形周期：

成形周期与收缩率无直接关系。

但需注意，当加快成形周期时，模具温度、熔料温度等必然也发生变化，从而也影响收缩率的变化。

在作材料试验时，应按照由所需产量决定的成形周期进行成形，并对塑件尺寸进行检验。

注射机：

锁模力70t螺杆直径Φ35mm螺杆转速80rpm成形条件：

最高注射压力178MPa

筒料温度：

230（225-230-220-210）℃240（235-240-230-220）℃250（245-250-240-230）℃260（225-260-250-240）℃注射速度57cm3/s注射时间0.44～0.52s保压时间6.0s冷却时间15.0s筒料温度230（225-230-220-210）

2.6模具尺寸和制造公差

模具型腔和型芯的加工尺寸除了通过D=M（1+S）公式计算基本尺寸之外，还有一个加工公差的问题。

按照惯例，模具的加工公差为塑件公差的1/3。

但由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。

即由收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。

否则就可能出现大量尺寸超差的废品。

为此，各国对塑料件的尺寸公差专门制订了国家标准或行业标准。

中国也曾制订了部级专业标准。

但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。

德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。

此标准在世界上具有较大的影响，因而可供塑料模具行业参考，关于塑件的尺寸公差和允许偏差。

为了合理地确定不同收缩特性材料所成形塑件的尺寸公差，让标准引入了成形收缩差△VS这一概念。

△VS＝VSR-VST

式中：

VS－成形收缩差VSR－熔料流动方向的成形收缩率VST－与熔料流动垂直方向的成形收缩率。

根据塑料△VS值，将各种塑料的收缩特性分为4个组。

△VS值最小的组是高精度组，以此类推，△VS值最大的组为低精度组。

并按照基本尺寸编制了精密技术、110、120、130、140、150和160公差组。

并规定，用收缩特性最稳定的塑料成形塑件的尺寸公差可选用110、120和130组。

用收缩特性中等稳定的塑料成形塑件的尺寸公差选用120、130和140。

如果用这类塑料成形塑件的尺寸公差选用110组时，即可能出大量尺寸超差塑件。

用收缩特性较差的塑料成形塑件的尺寸公差选用130、140和150组。

用收缩特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差选用140、150和160组。

在使用此公差表时，还需注意以下各点。

表中的一般公差用于不注明公差的尺寸公差。

直接标注偏差的公差是用于对塑件尺寸标注公差的公差带。

其上、下偏差可设计人员自行确定。

例如公差带为0.8mm，则可以选用以下各种上、下偏差构成。

0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。

每一公差组中均有A、B两组公差值。

其中A是由模具零件组合形成的尺寸，增加了模具零件对合处不密合所形成的错差。

此增加值为0.2mm。

其中B是直接由模具零件所决定的尺寸。

精密技术是专门设立的一组公差值，供具有高精度要求塑件使用。

在此用塑件公差之前，首先必须知道所使用的塑料适用哪几个公差组。

第三章饭盒盖模具的设计

3.1型腔数目的确定

型腔数目可根据经验或注射机的最大注射量确定。

根据经验现确定型腔数目为单型腔。

单型腔同多型腔相比，具有如下优点：

塑料制件的形状和尺寸始终一致；工艺参数易于控制；模具的结构简单紧凑，设计自由度大；制造成本低，制造周期短。

图3-1饭盒盖三维图

根据注射机的最大注射量确定型腔数目，由塑件可知：

K=0.8,M=140／0.6=233.33g,M2=13.65g，ml:

91g；计算得：

n≤KMn-M2/M1=1.9。

其式中，为损耗系数，m为注塑件质量，ml、m2为附件质量。

因此，选择一模一腔的方案。

3.2通用注射成型系统及工作循环

通用注射线型系统，是指热塑料的通用注射成形系统，其包括成型的和最后成型好的塑件，以及用来保证塑件成型的注射机和注射模待组成。

3.3成型性能

（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,流动性能好，可采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

（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,有镶件要预热.

3.4排气系统的设计

由于塑件结构简单,可以利用分型面、推板间隙和镶件缝隙排气。

具体选择在推板、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模的配合间隙处排气，排气的间隙通常为O.O3O,05toni，取0.04mm；在分型面上的排气槽间隙取0.03rlllnL3J。

对于一些大型深腔壳型塑件，注射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排除，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空。

当塑件脱模时，由于受到大气压力的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必破坏塑件质量。

因此必须加设引气装置。

其常见的引气形式如下：

1镶拼式侧隙引气

2气阀式引气

3

（1）弹簧气阀式

（2）顶杆气阀式

3.5冷料穴的设计

由于饭盒盖的设计采用一个型腔两个浇口，所以只能采用凹坑拉料冷料井；与开模方向成一定倾角的凹坑中冷料，可产生所需的拉力，用以拉出主流道凝料或拉断点浇口（如图3）所示，在主流道终端的动模上开有锥形凹坑冷料井，此种结构必须用S形的挠性分流道匹配，以便冷料头能从盲孔中顺利拔出。

图3-2冷料穴的结构

3.6模具结构设计

（1）成型零部件型腔是直接成型塑件的部分，它由凸模、凹模、推杆等构成。

（2）浇注系统由于塑件较大，所以要采用两个浇口，所以设计了流道

（3）导向部分确保动模和定模合模时准确对中而设导向零件。

（4）推出机构在开模过程中，将塑件和浇注系统凝料从模具中推出的装置。

（5）排气系统为了在注塑过程中将型腔内原有的空气排出，在分型面处开设排气槽。

（6）模温调节系统为了满足注塑工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热系统。

壁部分，模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。

3.7模具结构

浇口形式对收缩率也有影响。

用小浇口时，因保压结束之前浇口即固化而使塑件的收缩率增大。

注塑模中的冷却回路结构也是模具设计中的一个关键。

冷却回路设计得不适当，则因塑件各处温度不均衡而产生收缩差，其结果是使塑件尺寸超差或变形。

在薄壁部分，模具温度分布对收缩率的影响则更为明显，模具的分型面选择在塑件的大平面，一模一件。

为减少浇口疤痕，采用点浇口浇注。

其模具的结构（如图3-3）所示。

图3-3模具结构图

1定模座板；2螺钉；3限位拉板；4限位销钉；5凹模板；6凹模推板；7螺钉；8脱模顶杆；9螺钉；10动模座板；11定位圈；12浇口套；13导柱；14弹簧；15带头导套；16凸模型芯；17动模固定板；18动模垫板；19垫块；20冷却水管接头；21螺钉；22楔紧块；23斜导柱；24螺钉；25垫圈；26弹簧；27限位块；28螺钉；29固定块；