周转箱注塑模具设计.docx

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周转箱注塑模具设计

周转箱注塑模具设计

摘要：

塑料周转箱具有抗折，抗老化，承载强度大，拉伸，压缩，撕裂，温高，

等特点。

应用热流道技术、注射成型流动分析软件和液压侧向分型原理设计出周转箱

注射模，该模具结构合理，动作可靠，成型工艺容易控制，保证塑件质量。

利用热流

道技术设计注射模具能提高注射模具设计，制造的成功率，减少试模次数，减小修模

量，提高塑件质量，降低生产成本。

关键词：

注射模；点浇口；热流道

目

录

1.塑件原始资料的分析………………………………………………………………2

2.塑件成型工艺规程编制……………………………………………………………3

2.1塑件工艺性分析………………………………………………………………3

2.1.1原材料分析……………………………………………………………4

2．1.2塑件的结构和尺寸精度，表面质量分析……………………………4

2.2注射量的计算

……………………………………………………………4

2.3最大注射压力与模腔压力的计算

………………………………………5

2.4锁模力的计算………………………………………………………………5

2.5计算塑件的体积和质量……………………………………………………6

2.6塑件注射工艺参数的确定…………………………………………………7

3.注射模的结构设计………………………………………………………………8

3.1分型面选择…………………………………………………………………8

3.2型腔的排列方式…………………………………………………………8

3.3浇注系统设计………………………………………………………………8

3.3.1浇口设计……………………………………………………………9

3.3.2浇注系统设计………………………………………………………10

3.4抽芯机构设计………………………………………………………………11

3.4.1抽芯机构设计原理…………………………………………………11

3.4.2抽芯机构设计………………………………………………………11

3.5推出机构设计………………………………………………………………12

3.6滑块和导槽设计……………………………………………………………12

3.7成型零件的结构设计………………………………………………………13

4.模具设计有关计算……………………………………………………………14

5.模具加热和冷却系统的计算………………………………………………16

5.1绝热流道浇注系统设计……………………………………………………16

5.2温度调节系统………………………………………………………………16

6.注射机有关参数的校核………………………………………………………18

6.1模具闭合高度…………………………………………………………18

6.2模具与注射机安装部分相关尺寸的校核…………………………………18

6.3模具闭合高度校核…………………………………………………………18

6.4开模行程校核………………………………………………………………18

6.4工作原理……………………………………………………………………19

7.模具总图………………………………………………………………………20

结论

参考文献

致谢

引言

周转箱模具设计

随着CAD∕CAM技术的逐步推广以及数控机床加工机床的不断

普及，Pro\E软件已经广泛应用与塑料注射模的设计与制造中，并起义

显示出优越性，为模具设计模块提供方便而实用的工具，可以在较短的

时间内进行模型检验、分型建立、模具装配等过程。

借助软件可以对产

品结构、模具结构、加工过程、熔体在模具中流动情况及模具工作过程

中的温度分布情况等进行分析、模拟、修改和优化,将问题发现与正式之

前,能大大缩短模具设计与制造周期,提高产品质量并降低生产成本。

塑料周转箱以代替木质周转箱广泛用于工厂生产车间中，，广泛用

于机械、汽车、家电、轻工、电子等行业，可用于盛放食品，清洁方便，零件周

转便捷、堆放整齐，便于管理。

其合理的设计，优良的品质，适用于工厂物流中

的运输、配送、储存、流通加工等环节。

如啤酒周转箱，牛奶周转箱和生

产车间大小周转箱等。

这些周转箱生产尺寸大，需求量大，在原材料上

选用流动性较好，本较低力学性能和耐热性较好的高密度聚乙烯HDPE。

21世纪是环保世纪，环境问题日显重要，资源、能源更趋紧张，塑料周

转箱将迎来新的机遇，也将经受严峻的挑战，为适应新时代的要求，塑料周转箱

除要求能满足市场包装质量和效益等日益提高的要求外，进一步要求其节省能

源、节省资源。

塑料周转箱正向高机能、多功能性、环保适应性、采用新型原材

料，新工艺、新设备及拓宽应用领域等方向发展。

1、塑件原始资料分析

当前应用于物流领域的周转箱,如啤酒周转箱、牛奶周转箱、食品

周转箱、货物周转箱及各种生产车间用种类繁多工件周转箱等已经基本

上采用塑料制造.通常这些周转箱外形尺寸均较大,且要求较好的力学性

能、耐低温性能和耐候性。

为了满足这些要求,常用HDPE作为原料，并

在塑件外表面四周和底部设计多条纵横交错的加强筋，以增加其强度和

刚度。

对于箱类塑件的注射成型，在模具结构设计上，往往会因为塑件

尺寸大、形状复杂而采用一模一腔的点浇口模具；四侧壁外表面的多条

加强筋形成的与开幕方向垂直的侧凹则需要采用侧向分型机构成型。

采

用点浇口使得模具需要采用三板式结构、顺序脱模机以及自动脱浇口机

构等，模具结构复杂、外形尺寸大、钢材耗用多、加工工时长、模具成

本高。

对这些问题，对周转箱塑件的注射模具设计进行了分析研究。

技术要求：

1、未标注圆角R=3；

2、材料低中压聚乙烯HDPE；

3、零件表面不得有毛刺。

图1.1周转箱塑件图纸

2.1

图1.2周转箱三维图

2、塑件成型工艺规程编制

塑件工艺性分析

2.1.1塑件原材料分析

该塑件的材料采用HDPE低中压聚乙烯，HDPE为无毒、无味、无臭、

的白色颗粒，点约130℃，化温度220-260℃相对密度为0.941-0.960g

∕cm,流动性较好，具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定好，耐冲击能

力强，从成型的性能上看，该塑件材料熔体流动性好，成型容易，但收缩

率较大，约为1.5%-3.6%，还具有较强的刚性和韧性，机械强度好。

HDPE

是一种结晶度高、非极性的热塑性材料。

该塑料形状大，凝固速度快，易

产生内应力，且此塑料属于热敏性塑料，材料对温度和压力的变化都很敏

感。

HDPE的外表呈乳白色，在截面呈一定程度的半透明状。

HDPE具有优

良的耐大多数生活和工业化学品的特性，不吸湿具有良好的防水蒸汽性，

HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介质强度高，使其很实用与周转箱，

该塑件要具有极好的抗冲击性，HDPE具有极好地冲击性在常温甚至在

-40F的温度下均如此很适合周转箱的应用。

HDPE具有独特的特性可以和

添加剂和催化剂适当结合。

2.1.2塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析

+0.16+0.27

+0.19+0.16+0.16+0.16+0.16

1）结构分析：

从图上分析，该零件总体形状为长方体，在两边有一

个对称分布的侧凹槽尺寸为70X30，因此模具设计时要设置侧向分型抽芯

机构，塑件外表面四周和底部设计多条纵横交错的加强筋，以增加其强度

和刚度。

2）尺寸精度分析：

该塑件的重要的尺寸有：

605900

2000300700侧凹的尺寸700×300，尺寸精度为MT3级。

该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸精度可以保证。

3）表面质量分析：

该零件的表面除要求没有毛刺，内部不能有导电

杂质外，没有特别的表面质量要求，因此比较容易实现。

2.2注射量的计算

注射量是是指注射机在对空注射的条件下，一次注射HDPE是所能达到

的最大注射体积（或质量）

螺杆式注射机注射其它塑料时的注射量计算：

nV1+V2≤0.8V3

V1为单个塑件的容积；

V2为浇注系统和飞边所需要塑件容积;

V3为注射机额定注射量;

n为模具型腔数;

对于规则的图形可以通过相关的体积公式来实现，而对于一些复杂或

不规则的实体图形通过PRO/E来实现体积计算，于该制品来说属于不规

则实体，因此，不能直接通过体积计算来计算体积，必须借助相关软件来

计算体积。

这里，借助PRO/E来实现体积计算：

经软件计算V=3230400mm型腔数为1

2.3最大注射压力与模腔压力的计算

最大注射压力是指注射过程中位于柱塞或螺杆前端的熔融塑料的压

力，用P表示。

由于注射机类型、喷嘴形式、塑料流动特性、浇注系统结

构和型腔的流动阻力等影响因素，料进入模腔时的压力远小于最大注射

压力。

有效注射压力：

PA=K.P

K为压力损失系数，一般取值范围为（1/4-1/2）

选注射机——注射机的最大注射压力为P≥PM/K

PM熔融塑料在型腔内的压力（20MPa-40MPa）在此取30MPa

P≥PM/K=30/（1/3）=90MPa

2.4锁模力的计算

锁模力是指注射过程中注射机能够提供的防止模具打开的最大锁紧

力，用F表示。

注射模从分型面张开的力应小于注射机的额定锁模力;

即：

F≥PM（nA1+A2）

A1.A2为塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积;

PM为塑料熔体在模腔中平均压力取30MPa

N为模具型腔数为1

A1+A2=254152mm2

F≥PM（nA1+A2）=7624.6KN

2.5塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数，经计算塑件的体积为

3230400mm;根据设计手册可查到中低压聚乙烯的密度ρ=0.960g／㎝

故塑件的质量为W=Ρv=3100.8g.

对于这类箱形塑件的注射成型，在模具结构设计上，往往会因为塑件尺寸

大、形状复杂而采用一模一腔的点浇口模具，四侧壁外表面的多条加强筋

形成的与开模方向垂直的侧凹则需要采用侧向分型机构成型。

用点浇口

使得模具需要采用三板式结构、顺序脱模机构、自动脱模机构，

采用一模一腔结构，经初步计算，型腔压力为40MPa，锁模力为

3 

3 

7493KN，故选用SZ3200／8000注射机。

注射机参数：

理论注射容积：

3200cm 螺杆厚度：

105mm 

注射压力：

165MPa 螺杆转速：

1674r/min 

锁模力：

8000KN 注射质量：

2855g 

喷嘴球头半径：

SR18mm 注射方式：

螺杆式

最大模具厚度：

1050mm 最小模具厚度：

450mm 

拉杆内间距：

970X970mm 模板最大开距：

2025mm 

最大成型面积：

3800mm 塑化能力：

75g/s 

模具定位孔直径：

Φ200H7 定位孔直径：

250mm 

定位孔深度：

50mm 注射速率：

600g/s 

模板行程：

1000mm 

2.6塑件注射工艺参数确定

根据设计手册并参考工厂实际应用的情况，HDPE的成型工艺参数可作

如下选择：

喷嘴温度150-170℃模具温度30-60℃

料筒温度前段180-190℃中段180-200℃后段160-180℃

注射压力70-100MPa保压压力40-50MPa

注射时间0-5s保压时间15-60s冷却时间15-60s

成型周期40-140s

必须说明的是，上述工艺参数再试模时需作适当的调整。

3、注射模的结构设计

注射模结构设计主要包括：

分型面选择，模具型腔数目的确定及型

腔的排列方式和冷却水道布局，浇注系统形式，浇口位置，模具工作零件

的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构设计等内容。

3.1分型面选择

模具设计中分型面选择很关键，它决定了模具的结构。

设计时根据分

型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。

塑件对表面质量无特殊

要求。

于该工件周转箱外形尺寸较大，此宜选用一模一腔的模具结构。

为了使分型时塑料件能够离开型芯而留在具有斜滑块的定模型腔上，芯

的表面粗糙度等级应取低一些、斜度取大一点，使塑料件与型芯之间的脱

模阻力减小。

为了减小浇注系统的高度，需将型芯设在动模上、型腔设在

定模上，以使塑料件留在动模一边。

由于塑料件的外侧壁上有侧凹，可采

用斜滑块侧向分型抽芯机构来成型，型芯则由块斜滑块组成。

动定模分型

后，塑料件脱离型芯而留在动模型芯上，再有推件板推动塑件脱模。

分型面的选择原则：

1）分型面应便于塑件脱模：

Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内

Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯

Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；

2）分型面的选择应保证塑件的质量；

3）分型面的选择应有利于有利于排气；

4）避免模具结构复杂；

5）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

6）应有利于侧向分型与抽芯；

7）应有利于防止溢料；

8）应尽量使成型零件便于加工；

．2确定型腔的排列方式

因为该塑件尺寸大，形状复杂所以采用一模一腔的模具结构，这种排

列方式的最大优点是便于设置侧向分型机构，对模具结构设计也比较简

单。

3．3浇注系统设计

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。

作用

是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。

因此，浇注系统十分重要。

而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两

类。

我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部

分组成。

3.3．1浇口的设计

浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节控制料流速度，补料时间，防

止倒流及在多型腔中起着平衡进料的作用。

浇口位置的选择应注意以下问题：

（1）应避免熔体破裂

（2）浇口应设置在塑件最大壁厚处。

（3）应有利于排气

（4）应有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度，浇口数量越多，熔接痕也

越多。

（5）防止型芯变形

（6）考虑塑件的收缩变形及分子取向与考虑塑件的外观。

1）选1个浇口：

在塑件底部外表面中心设一个浇口，浇口凝料与塑件

可以从一个分型面取出模具结构为两板式，比较简单。

但工件周转箱的长

度为590mm 宽度为300mm，高度为200mm，经计算，流动比为250，接近 

HDPE 许用流动比的最大值，可能会出现充不满、缺料现象。

借助注射

成型流动分析软件进行分析知，当注射压力为100MPa时，熔体充模时间

为4.89s，但熔体到达塑件的长边和短边口部中点的时间差2s，型腔压力

差值达到36.5MPa，因此工件周转箱选一个浇口注射成型时会出现较多的

如填充时间不均，压力损失大而分布不均，熔体的填充性不好，塑件质量

不易控制等问题，最终造成注射成工艺难以调节，成型塑件质量较差，所

以需要改变浇口设计方案以解决上述问题。

2）选2个浇口。

为了减小流动比和使浇口到塑件长、短边口部中点的

熔体流程相等，现增加1 个浇口。

经计算，两浇口之间的距离为360mm，

位置分布如图所示。

改为双浇口后，分流道的厚度较厚，由浇口到长边

中点的流程减短，熔体的流动比减为210，小于HDPE 

的许用流动比，能

使熔体充满型腔。

再用注射成型流动分析软件进行分析知，在注射压力仍

为100MPa 的条件下，熔体充模时间为4.86s，熔体到达塑件长、短边口

部中点的时间几乎无差别，型腔压力差仅为9MPa，塑件的充填性能很好，

不会出现缺料、浇不足以及溢边等现象。

注射成型时，通调整成型工艺，

熔体能平衡充模，