塑料勺子注塑模具设计说明书.docx
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塑料勺子注塑模具设计说明书
塑料勺子注塑模具设计说明书
注塑模具课程设计
摘要
本文以塑料勺为对象，详细介绍其注射模设计过程。
设计中主要运用UCft
AUTOCAD软件，根据制件的零件图进行零件的三维造型，并对该模型进行工艺分析，该塑件为壳体，浇注系统设计过程中，采取一模一腔侧浇口设计，并对成型零件进行了必要的计算和结构设计。
采用龙记大水口标准模架，提高了设计效率。
最后通过Autocad完成工程图的制作，设计中综合考虑了各方面的因素。
关键词：
塑料勺，注射模，UG,侧浇口
InjectionmouldDesign
ABSTRACT
Thedesignofasetofblanking,punchingmold.throughaccesstoinformation,thefirstpartstotheprocessanalysis,throughprocessanalysisandcomparison,theuseofblanking,punchingprocess,throughtheblankingforce,thetoppiece,andintermsofdischargepowertodeterminethemodelpress.Furtheranalysisofthestampingdiesforprocessingtheapplicationtoselectthedesiredtypeofmolddesign.Themoldwillbedesignedtodrawuponthetypeofmoldpartsoftheworkexpressedinthedesignprocess.
Keywords:
Plasticspoon,Injectionmould,UG,Sidegate
摘要I
ABSTRACTH
1塑料成型工艺性分析0
1.1塑件分析.0.
1.2注射成型过程及工艺参数2
1.3PC的性能分析3.
2拟定模具结构形式4
2.1分型面位置的确定4.
2.2确定型腔数量和排列方式.5.
2.3模具结构形式的确定5.
3注射机型号的确定6
3.1所需注射量的计算6.
3.2汴射机型号的选定6.
3.3型腔数量及注射机有关工艺参数校核7
4浇注系统的形式和浇口的设计11
4.1主流道的设计11
4.2冷料穴的设计13
4.3浇口的设计1.4
4.4一注系统的平衡14
4.5浇注系统凝料体积的计算1.4
4.6,汴系统各截面流过熔体的体积计算15
4.7普通济汴系统截面尺寸的计算与校核15
5成型零件的结构设计和计算17
1.1定模部分的型芯与型腔17
1.2动模部分的型芯19
1.3成型零件的强度及支撑板厚度校核20
6模架的确帘和标准件的选用22
7导向机构的设计24
10.2加热系统32
设计总结33
参考文献34
1塑料成型工艺性分析
1.1塑件分析
该塑件为勺子，如图1.1所示,
获,QG
-102.5-
C-C
零件图
图1.1塑件
该塑件为勺子，所用材料为PC,无颜色要求，生产批量为中批量。
由塑件图分析可知，精度未注,采用一般经济级精度6级。
所用塑料为聚碳酸酯，该塑料流动性好，注射充型流动平稳，塑件外设置有脱模斜度，脱模斜度为30'-1。
。
1.2注射成型过程及工艺参数
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。
PC高分子量树脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600〜900J/m,未填充牌号的热变形温度大约为
130°C,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°CoPC的弯曲模量可达2400MPa以上，树脂可加工制成大的刚性制品。
低于100°C时，在负载下的蠕变率很低。
PC耐水解性差，不能用于重复经受高压蒸汽的制品。
PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。
和其他树脂一样，PC容易受某些有机溶剂的侵蚀。
密度：
1.18—1.22g/cmA3线膨胀率：
3.8X10A-5cm/°C热变形温度：
135°C低温-45°C
聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。
同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。
但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。
表1-1PC注射工艺参数
注射成型机类型
螺杆式
转速
（30〜60）r/min
料筒温度
后段
16d170c
中段
200〜220前段
18①200
喷嘴温度
25①260c
模具温度
40~80C
喷嘴形式
直通式
注射压力
70~120Mpa
保压力
50~60MPa
注射时间
0~5s
成型周期
40~120s
保压时间
20-60s
冷却时间
15~50s
注：
源自参考文献川中的表4-18
1.3PC的性能分析
聚碳酸酯具有良好的耐热性，制品能在100c以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150c也不变形。
脆化温度为-35C,在低于-35C会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。
对于聚碳酸酯玻璃化温度的报道值有一18qC,OqC,5c等，这也是由于人们采用不同试样，其中所含品相与无定形相的比例不同，使分子链中无定形部分链长不同所致。
聚碳酸酯的熔融温度比聚乙烯约提高40—50%,约为164—170c,100%等规度聚丙烯熔点为176c。
聚碳酸酯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定；但低分子量的脂肪姓、芳香姓和氯化姓等能使聚碳酸酯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚碳酸酯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。
它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品。
它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。
抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。
2拟定模具结构形式
2.1分型面位置的确定
在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状数量，否则就无法用模具成型。
在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。
分型面选择是否合理，对塑件质量工艺，操作难易程度和模具设计制造有很大影响。
因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。
1）分型面的选择原则[1]:
（1）分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使塑件开
模时留在动模；
（2）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和
修整；
（3）分型面的选择应保证塑件尺寸精度；
（4）分型面选择应有利于排气；
（5）分型面选择应便于模具零件的加工；
（6）分型面选择应考虑注射机的规格
2）分型面的选择方案
（1）分型面选择方案。
分型面与开模方向垂直,
图2.1分型面示意图
2.2确定型腔数量和排列方式
该塑件为小型塑件，精度要求不高，又是中等批量生产，。
考虑到模具制造费
用、设备运转费用低一些，初定为一模一腔的模具形式。
如图2.2所示。
图2.2型腔的排列
2.3模具结构形式的确定
从上面分析中可知，本模具拟采用一模一腔，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上确定模具结构形式为带推件板的单分型面注射模。
3注射机型号的确定
3.1所需注射量的计算
1）塑件质量、体积计算
对于该设计，提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型用建模分析得:
塑件体积V16.243cm
塑件质量m1V11.26.2437.4916g
2）浇注系统凝料体积的初步估算
可按塑件体积的0.2倍估算，由于该模具采用一模一腔，所以浇注系统凝料体积为
3
V2V10.26.2430.61.2486cm
表3-1XS-Z-30型注射机主要技术参数
额定注射量
30c*
锁模力
250KN
螺杆直径
28mm
拉杆内间距
235mm
额定注射压力
119MPa
最大开模行程
300mm
注射时间
0.7s
最大模具厚度
180mm
塑化能力
50kg/h
最小模具厚度
60mm
螺杆转速
10〜
140r/min
定位孔直径
63.5mm
喷嘴球半径
12mm
喷嘴孔直径
4mm
合模方式
液压-机械
注：
该注射机由上海塑料机械厂生产
3.3型腔数量及注射机有关工艺参数校核
1）型腔数量的校核
（1）按注射机的最大注射量校核型腔数量
KVgVj
n
式中K—注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.8;
Vg——注射机允许的最大注射量,Vg=30cm3;gg
Vj——浇注系统所需要的塑件体积，Vj=7.4916cm3;
Vn——单个塑件的质量或体积，Vn=7.4916g；
0.8307.4916.
上式中左边=1;右边=2.204
7.4916
（2）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量
KMtm2n
m1
式中K—注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.8;
M——注射机的额定塑化量，该注射机为50kg/h=13.89g/s;
t——成型周期，因塑件小，壁厚不大，取50s；
m1单个塑件的质量和体积，取m,7.4916g;
m2一浇注系统所需塑件质量和体积，取0.2m1。
二一»十00.813.89500.27.4916
上式中左边=1；右边=73.963,酒足要求。
7.4916
2）注射机工艺参数的校核
（1）注射量的校核
注射量以容积表示，最大注射容积为3VmaxaV0.753022.5cm
式中Vmax——模具型腔和流道的最大容积；
V——指定型号与规格的注射机注射量容积，该注射机为30cm3;
a——注射系数，取0.75〜0.85,无定型塑料取0.85,结晶型塑料取0.75,该
处取0.75
倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑件在料筒中停留的时间就会过长。
所以最小注射容积Vmin0.25V0.25307cm3。
故每次注射的实际注射容积V应满足VminVoVmax,而V。
7.4916cm3,符合要求。
（2）锁模力的校核
当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力T推，其大
小等于制件浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压
力。
该推力应小于注射机额定的锁模力T合，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。
型腔内塑料熔体的推力T推：
T推Ap平均ApAkpo
式中T推——型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力；
A——塑料与浇注系统在分型面上积投影面积；
p平均——型腔内塑料熔体的平均压力，一般是注射压力的30%〜50%,PE流动
性好,所薄壁容器类,取型腔平均压力为50Mpa;
p——型腔内塑料熔体的压力；
p0注射压力；
K——压力损失系数，可在0.2〜0.4的范围内选取，止匕处选0.4。
上式左边=50A60A=右边，符合要求。
（3）最大注射压力校核
注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力Pmax119MPa（见表3-1）,应该
大于注射成型是所需调用的注射压力P0,即
PmaxkP0
式中k——安全系数，常取k1.25〜1.4。
P0注射成型是所需调用的注射压力
实际生产中，该塑件成型时所需注射压力Po为70〜120Mpa,由于选用的是螺杆式
注射机，其注射压力的传递比柱塞式要好，同时PP流动性好，因此注射压力Po选用70
Mpa。
代值计算：
左边二119MPa右边=1.2570~1.47087.5〜98MPa,符合要求。
3）安装尺寸校核
（1）喷嘴尺寸
@主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d,通常为
Dd（0.5〜1）mm
对于该模具d4mm,取D5mm,符合要求。
②主流道入口的凹球面半径SR应大于注射机注射机喷嘴球半径SR,通常为
SR0SR（1〜2）mm
对于该模具SR=12mm,取S&13mm,符合要求。
（2）最大与最小模具厚度
模具厚度H应满足HminHHmax
式中Hmin60mm,Hmax180mm
而该套模具厚度H12251216203212129mm,符合要求。
4）开模行程和推出机构的校核
（1）开模行程的校核
HHiH2（5〜10）mm
式中H——注射机动模板的开模行程，取150mm,见表3-1;
Hi——塑件推出行程，取22.5mm；
H2——包括流道凝料在内的塑件高度为25mm
其值为H2522.5（5-10）52.5mm〜57.5mm,符合要求
（2）推出机构的校核
该塑件的推出行程为22.5mm小于注射的机推出行程，符合要求。
4浇注系统的形式和浇口的设计
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压
和传热的功能，对塑料质量影响很大。
它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。
该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴和浇口。
4.1主流道的设计
主流道置于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
1）主流道尺寸
（1）主流道小端直径
d注射机喷嘴直径（0.5~1）4（0.5~1）
取D5mm。
（2）主流道球面半径
SR0注射机喷嘴球头半径（1~2）12（1~2）
取S星13mm。
（3）球面配合高度
h3mm~5mm。
取h3mm
（4）主流道长度
由标准模架结合该塑料制件的结构决定
取L=80mm
（5）主流道大端直径
Dd2Ltan5280tan28.4mm（半锥角为1~2，取2）
取D8.5mmo
（6）浇口套总长
L02550h280mm。
2）主流道衬套的形式
主流道小端入口处与注射机反复接触，属易损件，对材料要求较严。
因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质的钢
材单独进行加工和热处理，采用碳素工具钢T10A热处理硬度为50HRC〜55HRC,如图4.1所示。
图4.1主流道衬套
由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图4.2所示。
-LEW
图4.2定位圈
3）主流道衬套的固定
主流道衬套的固定形式如图4.3所示。
图4.3主流道衬套的固定形式
4.2冷料穴的设计
冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料，以防止熔
体冷料进入型腔。
冷料穴一般设置在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料穴。
同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。
本设计采用推板脱模机构，由于PP的弹性很强，故采用沟形头冷料穴，结构如图4.4所示。
图4.4冷料
穴图
4.3浇口的设计
浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节
控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。
浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。
1）类型及位置的确定
该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在勺口底
部的圆周上设置浇口比较合适。
类型选用常用的侧浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。
2）浇口结构尺寸的经验计算
矩形侧浇口的大小由其厚度，宽度和长度决定（参考文献［1］式6-5,6-6）
h=nt
.n\Ab=-30
式中h侧浇口厚度（mm）
4.4侧浇口宽度（mm）
t塑件壁厚（mm）
n——与塑料品种有关的系数，查文献［1］表6-4得n=0.7
A塑件外表面积（mm2）
代入数据得h=0.7X2.5=1.75mm。
n..A0.7.3460.3
b1.37mm
3030
浇口长度取L=1.0mm
4.4浇注系统的平衡
对于该模具，从主流道到各个型腔和分流道的长度相等，形状及截面尺寸相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。
4.5浇注系统凝料体积的计算
1）主流道与主流道冷料井凝料体积
51021433
V主V推V冷h-114.5--532631mm3
42423
2）浇口凝料体积
V浇很小，可取为0。
3）浇注系统凝料体积
V总V主V梯V浇4431mm34.31cm3
该值远小于前面对浇注系统凝料体积的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。
4.6浇注系统各截面流过熔体的体积计算
1）流过浇口的体积VgV塑8.64cm3
3
2）流过主流道的体积Vs4VrV主54.43cm
4.7普通浇注系统截面尺寸的计算与校核
1）确定适当的剪切速率
根据经验浇注系统各段的取以下值，所成型塑件质量较好。
（1）主浇道s5102s1-5103s1
⑵分浇道r5102s1
⑶浇口G105s1
⑷其他浇口5103s1~5104s1
2）确定体积流量
1）主浇道体积流量qs
主流道体积体积流率并不大，取s2103s1
3qs—Rs
4
333
—0.2521024.33cm/s
4
3）
侧浇口用适当的剪切速率g
qG
2
whG
6
注射时间的计算
模具充模时间
ts
单个型腔充模时间
tG
注射时间
根据经验公式求得注射时间
根据文献［3］中表3.3-5可知t
4）
校核各处剪切速率
浇口剪切速率
6V3
G~~2
wh
主流道剪切速率
3.3qs
sK
式中
RsRn0.24,qs
1104s1代入得
0.160.18211042
8.44cm/s
V
qs
Vg
qG
ts/3
52.47
24.33
10.71
8.64
21g/3
2.08s
1.14s
1.45s
注射机最短注射时间，所选时间合理。
10.71
0.160.182
3.333.85
0.243
1.24104s1,基本合理。
2.57103s1,基本合理。
3.
32.56cm/s。
5成型零件的结构设计和计算
5.1定模部分的型芯与型腔
由于该塑件圆筒内的中间有一凸台，故需要在动，定模部分同时设置型芯。
取凸台向小内径的一面为动，定模两型芯的接触表面。
该模具的型腔开设在定模上。
成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。
本设计为便于计算采用平均值法。
塑件尺寸按经济级6级计算。
（公式参考文献[1]7-7,7-9,7-11,7-13,7-14）
（1）型腔尺寸的计算（见图5-1）
（2）采用整体式型腔
（3）尺寸的计算。
其中塑件尺寸按入体原则查文献[1]表3-2（SJ1372-1987公差数
值表）
式中SCp——塑件的平均收缩率，PE为2.0%;
塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值;
一,,,,1
-模具成型零件制造误差，该塑件为小型塑件，取-03
x修正系数，对于中、小塑件，z/3,c/6,则得:
采用台肩固定的形式，上底面用定模座板压紧。
尺寸的计算。
其中塑件尺寸按入体原则查文献⑴表3-2（SJ1372-1987公差数
塑件尺寸ds121。
0.44,hs125.5。
°.40,ls13。
°.24,ls2190
标注制造公差后得文献［1］公式7-8,7-12:
lm[（1Scp）lsX]、
式中Scp——塑件的平均收缩率，PE为2.0%;
塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值;
模具成型零件制造误差，该塑件为小型塑件,
图5-2型芯I的形状和尺寸
5.2动模部分的型芯
动模上型芯II尺寸的计算（见图5-3）
1）采用台肩固定的形式，下底面用型芯固定板压紧。
2）尺寸的计算。
其中塑件尺寸按入体原则查文献［1］表3-2（SJ1372-1987公差数
值表）
塑件尺寸
0.480.440.440.40
ds2280，ds3210，ds4200，hs2150，
0.280.24
hs34.5o,hs43。
标注制造公差后得文献［1］公式7-8,7-12:
lm[（1SCp）lsX]、
式中Scp——塑件的平均收缩率，PE为2.0%;
——塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值；
一,,,,1
——模具成型零件制造误差，该塑件为小型塑件，取-。
3
x修正系数，对于中、小塑件，z/3,c/6,则得:
型芯径向尺寸：
lm［（1Scp）Is3］、
4
2
同理，型芯图度尺寸：
hm［（1Scp）hs2］、
3
0.44/3
0.28/3
prh
式中p——型腔内压力.MPa,一般为20-50MPa,取40MPa
r——型腔内半径，为33mm
h——型腔深度，为38mm
[c]——型腔材料的许用压力，一般中碳刚为160MPa
全可以满足强度和刚度条件
2）型腔底板厚度的校核
该型腔为整体式圆形行腔，按强度条件分析，由于最大应力发生在周边,所需底板厚度为（公式原自参考文献[1]7-57）t反j34033214.3mm32mm,符合要求。
1.,4[]4160
式中P——型腔内压力.Mpa,一般为20-50MPa,取40MPa
r——型腔内半径，为33mm
[吊——型腔材料的许用压力为160MPa
6模架的确定和标准件的选用
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件结合标准模架，选用结
构形式为A4型、模架尺寸为250mm250mm勺标准模架，可符合要求。
模具上所有的螺钉采用内六角螺钉；模具外表面不流有突出部分且外表面光洁，加涂防锈油。
两模板之间流有分模间隙。
1）定模座板（450mm300mm厚30mm
定模座板是模即与注射机连接固定的板，材料为45钢。
通过4个M8的内六角圆柱螺钉（其规格为GB/T70.1-2000M812）与定模固定板连接；定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉（其规格为GB/T70.1—2000M635）与其连接；定模板座与浇口套为H8/f8配合。
2）定模板（250mm250mm厚50mm
用于固定型芯、导套。
因定模板要有一定的厚度，并要有足够的强度，故采用
Q235AH成，调制230HB-270HB
其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/e7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合；定模板与型芯采用H7/m6配合。
3）推件板（300mm280mm厚20mm
推出机构中的一部分将塑件推出，要有足够的强度，故采用T10A,淬火
43HRC~58HRCi料杆孔与拉料杆之间采用H7/f6配合。
型芯II与推件板上型芯孔之间采用H7/f6配合。
4）型芯固定板（400mm300mm厚40mm
该模具的型芯R固定在型芯固定板上，采用45钢；拉料杆孔与拉料杆之间采用H7/m6配合；型芯II与型芯固定板上型芯孔之间采用H7/m6配合。
5）支承板（400mm300mm厚30mm
支承板要求具有较高的平行度和硬度，起到了动模固定板的作用，采用45钢较好,调制230HB-270HB
6）垫块（300mm60mm厚80mm
（1）主要作用
在动模板上与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的整体高度，
以适应注射机的模具安装厚度要求。
（2）结构形式
采用平行垫块。
（3）垫块材料
该模具垫块采用Q235A制造。
7导向机构的设计
导向机构主要用于保证动模
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