塑料成形工艺与模具设计课程设计化妆品瓶盖.docx

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塑料成形工艺与模具设计课程设计化妆品瓶盖

桂林理工大学

塑料成形工艺与模具设计

课程设计

设计课题───注射模设计

说

明

书

院部机械控制工程

班级07机械

（2）班

姓名

指导教师

2010年01月14日

一、设计任务书……………………………………………………………………………………………………………2

二、塑件成型工艺分析……………………………………………………………………………………………3

1.塑料成型特征…………………………………………………………………………………………………3

2.塑件的结构工艺性………………………………………………………………………………………3

3.塑件的生产批量……………………………………………………………………………………………4

4.初选注射机………………………………………………………………………………………………………4

三、分型面的选择及浇注系统的设计………………………………………………………………5

1.分型面的选择…………………………………………………………………………………………………5

2.浇注系统的设计……………………………………………………………………………………………5

四、模具设计的方案论证…………………………………………………………………………………………7

1.型腔的布局………………………………………………………………………………………………………7

2.成型零件的结构……………………………………………………………………………………………7

3.推出机构的确定……………………………………………………………………………………………7

4.合模导向机构的设计…………………………………………………………………………………8

5.冷却系统的设计论证…………………………………………………………………………………8

五、主要零部件的设计计算……………………………………………………………………………………8

1.成型零件的成型尺寸计算…………………………………………………………………………8

2.模具型腔厚度的确定…………………………………………………………………………………8

3.模具型腔模板总体尺寸的确定………………………………………………………………8

4.标准模架的确定……………………………………………………………………………………………8

六、注射机有关参数的校核……………………………………………………………………………………8

1.模具闭合高度的确定…………………………………………………………………………………9

2.模具闭合高度的校核…………………………………………………………………………………9

4.模具开模行程的校核…………………………………………………………………………………9

5.注射量的校核…………………………………………………………………………………………………9

七、绘制模具装配图………………………………………………………………………………………………10

八、拆画零件图……………………………………………………………………………………………………13

九、相关表格…………………………………………………………………………………………………………17

十、模具报价单……………………………………………………………………………………………………20十一、参考资料……………………………………………………………………………………………………21

一、设计任务书

塑件名称

化妆品瓶盖

图号

SJ-03

材料

LPDE

生产批量

100万件

技术要求

1.外表面要求光泽美观，无斑点和熔接痕，

粗糙度为0.4μm；

2.未注圆角为R0.2；

3.未标出的拔模斜度取1°。

二、塑件成型工艺分析

1.塑料成型特征

低密度聚乙烯（LDPE）又称高压聚乙烯，为支链型线性分子结构的热塑性塑料。

其结晶度为55%～65%，相对分子质量较小，密度为0.91～0.94g/cm3，压缩比为1.8～42.3，比热为2.30J/（g·℃）。

低密度聚乙烯的化学稳定性较高，能耐大多数酸、碱及盐的侵蚀，但不耐强氧化酸的腐蚀；除苯及汽油外，一般不溶于有机溶剂。

低密度聚乙烯耐低温性能好，在-60℃下仍具有较好的力学性能，但其使用温度不高（在80℃以下）。

低密度聚乙烯在热、光及氧的作用下会发生老化变脆，力学性能和电性能下降。

在成型时，氧化会引熔体黏度下降和变色，产生条纹，影响塑件质量。

因此，需添加抗氧化剂及紫外线吸收剂等。

低密度聚乙烯的成型特性为：

（1）成型性好，可采用注射、挤出及吹塑等成型加工方法。

（2）吸湿性小，成型前可不干燥。

（3）熔体黏度下，流动性好，溢边值为0.02mm;流动性对压力敏感，宜采用较高的压力注射。

（4）可能发生溶体破裂，与有机溶剂接触会发生开裂。

（5）成型温度范围为160～240℃。

熔融温度低且塑件质量轻，考虑到塑件质量及效率可采用螺旋式注射机成型。

应严格控制模具温度，一般以35～65℃为宜，模具应采用调制处理。

（6）收缩率大而且波动范围大，应严格控制模温，保证冷却均匀稳定。

（7）易产生应力集中，应严格控制成型条件，塑件成型后应进行退火处理，以消除内应力；塑件壁厚宜小，应避免有尖角，脱模斜度宜取1°～3°。

（8）质软易脱模，当塑件有浅侧凸（凹）时，可强行脱模。

此塑件的螺纹成型应采用强行脱模方式。

2.塑件的结构工艺性

（1）塑件的尺寸精度分析

此塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT7级精度查取公差，其主要尺寸的公差要求见p18表3-1。

（2）塑件表面质量分析

此塑件的外表面要求光泽美观，无斑点和熔接痕，粗糙度取Ra0.4μm；内表面无特殊要求粗糙度Ra可取3.2μm。

（3）塑件的结构工艺性分析

从图纸上分析，此塑件的外形为回转体，设计合理易脱模；壁厚相对均匀，且符合最小壁厚的要求；在塑件内壁有M6×1的螺纹孔及加强筋，查有关表可知螺纹牙型强度足够，在推荐范围内，加强筋的设计也符合要求；低密度聚乙烯为软塑料，螺纹可强制脱模成型，但要注意为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，螺纹始末端应有0.2～0.8mm的台阶，始末的螺纹应渐渐开始结束，有l=2mm的过渡长度，如图3-3所示。

此塑件端部已开有0.2的台阶，在设计型芯时只需按尺寸即可

。

综合来看，此塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求。

在注射成型生产时，制药工艺参数控制得当，此塑件是比较容易成型的。

3.塑件的生产批量

此塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命自动脱模模具，以便降低生产成本。

4.初选注射机

（1）计算塑件体积和质量

塑件的体积计算：

经计算（计算过程略）得到塑件的体积为V≈1.159×103mm3

塑件的质量计算：

查有关手册，取低密度聚乙烯的密度为ρ=0.92g/cm3，所以塑件的质量为

ω=Vρ=1.159×0.92≈1.07g

（2）确定型腔数量

此塑件结构简单，单个塑件的体积较小约为cm3，且此塑件的生产批量为大批量生产，为尽量提高生产率，决定采用一模四件的模具结构，型腔环形分布在型腔板上，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。

（3）确定成型设备

由于塑件采用注射成型加工，使用一模四腔分布，由此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为：

W=4ω+ω废料=4×1.07+1.07×20%=4.494g

由于塑件的材料为低密度聚乙烯，根据塑件的结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZ-25/20柱塞式注射机，据查有关资料可列出该注射机的主要技术参数，见p17表3-2。

确定注射成型的工艺参数

根据所选用材料（LDPE）的特性和此塑件自身的成型特点，查阅有关资料，确定注射成型工艺参数，见p20表3-3

虽然塑件体积、壁厚不大，但次塑件生产类型为大批量，加上低密度聚乙烯比热容大、冷却速度慢，成型时必须充分冷却，模具设计时要去有冷却系统，所以该模具应采用冷却水强制冷却，冷却要均匀，以缩短成型周期，提高生产率。

三、分型面的选择及浇注系统的设计

1.分型面的选择

此塑件为美容护肤品瓶盖，外形表面质量要求较高。

在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图3-4所示。

另外，为了提高自动化程度和生产率，减少低密度聚乙烯的取向变形以及保证塑件表面质量，决定采用点浇口；而模具采用了双分型面机构，一个分型面用于成型塑件，另一个分型面用于取出浇注系统凝料。

2.浇注系统的设计

（1）主流道设计

由表3-2可知，----型注射机喷嘴的有关尺寸为：

喷嘴孔直径的do=3

喷嘴前端球面半径Ro=10

根据模具主流道与喷嘴的关系得到：

主流道进口端球面半径R=Ro+（1～2）=10+（1～2）mm，取R=12mm

主流道进口端孔直径d=do+0.5=3+0.5mm，取d=3.5mm

为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取4°；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。

主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与注塑机的定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减少了浇口套的总体尺寸，还避免了浇口套在使用中的磨损。

（2）分流道设计

此塑件的体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，且塑料的流动性好，可以采用单点进料的方式。

为便于加工，采用最为常用的截面形状为U形的分流道。

查分流道横截面及其尺寸的有关资料，取U形分流道截面半径R=2mm，h=2.55mm。

分流道截面形状及尺寸如图3-5所示。

（3）点浇口设计

由于此塑件外观质量要求较高，所以浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。

同时，也应尽量使模具结构更简单。

根据对此塑件结构的分析，并结合已确定的分型面位置，选择如图3-6所示的点浇口进料方式。

根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。

点浇口的直径尺寸可以根据塑料按塑件平均厚度查相关表确定。

（4）冷料穴设计

低密度聚乙烯质软高弹的特点要求采用带球头形拉杆的冷料井，定模板的分流道尽头钻小斜孔，一次分型时斜孔内凝料使点浇口与塑件分离，同时球头形拉料杆将主流道的凝料拔出；

而二次分型时凝料被定模板刮掉下来，实现浇注系统与塑件的自动分离与脱出，自动化程度高，劳动强度小。

四、模具设计的方案论证

1.型腔的布局

由于塑件的外形是圆形，各方向尺寸一致，且塑件结构简单，不需要侧向分型，所以型腔的排列方式只有一种，即左右对称分布在模板两侧，如图3-7所示。

2.成型零件的结构

（1）模具的型腔采用整体式

整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。

由于此塑件尺寸较小，最大处也只有φ24mm，且形状简单，型腔加工容易实现，故可以采用整体式结构。

（2）模具的型芯采用整体镶嵌式

整体镶嵌式型芯可节省贵重模具钢，便于加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气。

由于此塑件具有螺纹，考虑到型芯加工制造方便和降低模具成本，故采用整体镶嵌式型芯。

3.推出机构的确定

根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。

塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。

此塑件有螺纹，螺纹部分是由螺纹型芯成型的。

由于成型此塑件的塑料（LDPE）有很好的弹性，可以采用强制脱模的方式