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饮料瓶托注射模设计

衡阳财经工业职业技术学院

塑料模具毕业设计说明书

饮料瓶托注射模设计

王洪臣

机械系08模具1班

2010/12/4

塑料模具毕业设计说明书

设计课题——饮料瓶托注射模设计08模具1班王洪臣

一、前言3

1.模具工业在国民经济中的地位3

2.我国模具工业的现状3

3.我国模具技术的现状及发展趋势4

二、成型工艺的分析5

1.饮料瓶托零件图5

2.塑件原材料分析5

3.塑件的工艺性分析6

4.模塑设备的选择7

5.模架的选择8

6.塑件注射工艺参数的确定9

7.注射模的机构设计9

（1）型腔的布局与分型面的设计9

（2）普通浇注系统的组成9

（3）浇注系统的设计原则9

（4）主流道的设计10

（5）浇口设计11

（6）单分型面注射模成形零部件的设计11

（7）合模导向机构的设计12

（8）推出机构设计13

（9）模架的结构14

（10）开模行程校核15

三、模具的有关计算17

1.计算成形零部件工作尺寸要考虑的要素17

2.型腔和型芯工作尺寸计算17

四、注射机的校核18

1.开模行程的校核18

2.推出机构的校核18

五、绘制模具总装图和非标零件图18

六、总结18

致谢19

参考文献20

一、前言

1.模具工业在国民经济中的地位

首先，模具是制造业的重要基础工艺装备，工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具，用模具生产制件所达到的四高二低（高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材）使模具工业在制造业中的地位越来越重要。

其次，人们常见的工业产品有60％—90％的零件需要用模具成形。

模具精度低，则产品质量差，模具寿命低，则产品成本高。

现代模具业已成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术已成为相互依托的关系，一方面模具直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备，另一方面模具本身又大量采用高新技术，因此模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。

通过模具成形零件的快速、优质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。

最后，据国外统计资料显示，模具行业的发展可带动其相关产业发展的比例大约是1:

100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。

而2005年，我国模具企业的模具销售总额约610亿元。

因此，模具产业的发展对国民经济的贡献是巨大的。

2.我国模具工业的现状

虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。

由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。

中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。

结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。

 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。

从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。

目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展

虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。

当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：

1）总量供不应求

2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理

3）模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平

4）开发能力较差，经济效益欠佳

3.我国模具技术的现状及发展趋势

模具是工业生产的重要工艺设备，他被用来成型具有一定尺寸的各种制品。

在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一些列有点。

在塑料成型工业中模具业得到了广泛的应用。

近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率，自动化，大型，精密，长寿命模具在模具总产量中所占的比例越来越大，从模具的设计和制造两方面来看，模具的发展趋势可归纳为以下几点：

1）理论研究不断发展，设计计算日趋成熟；

2）塑料模具的高效率自动化；

3）大型塑料模具的推广；

4）高精度塑料模具

5）模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）；

6）模具制造新工艺的发展；

7）建议制模工艺的研究；

8）模具标准化；

9）特种塑料成型模具的研究

二、成型工艺的分析

1.饮料瓶托零件图

2.原材料分析（ABS）

ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是AcrylonitrileButadieneStyrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。

ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。

它的分子式可以写为（C8H8·C4H6·C3H3N）x，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%，最常见的比例是A:

B:

S=20:

30:

50。

ABS塑料的成型温度为180-250℃，但是最好不要超过240℃，此时树脂会有分解。

　随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：

　1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；

　丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；

　苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。

　性质

　ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06g／cm3。

它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。

　ABS树脂可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。

因此它可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。

常见的乐高积木就是ABS制品。

　ABS树脂可与多种树脂配混成共混物，如PC／ABS、ABS/PVC、PA／ABS、PBT／ABS等，产生新性能和新的应用领域，如：

将ABS树脂和PMMA混合，可制造出透明ABS树脂。

　生产

　ABS有两种主要的工业生产方法：

　将丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）与聚丁二烯（B）混合，或这将两种胶乳混合后再共聚；

　在聚丁二烯胶乳中加入丙烯腈及苯乙烯单体进行接枝共聚。

　生产1公斤ABS树脂需要的原料和能源大约相当于生产2公斤石油。

　材料展望

　ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，是一个综合力学性能十分优秀的塑料品种，不仅具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。

　大部分汽车部件都是用注塑成型方法加工的，ABS树脂的优点是抗冲性、隔音性、耐划痕性，耐热性更好，比PP更美观，特别在横向抗冲性和使用温度较为严格的部件。

ABS树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。

ABS树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。

ABS树脂容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能，可广泛应用于电子电器领域，包括各种办公和消费性电子/电器，办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。

近年来在电子电器市场，ABS树脂在要求阻燃和高耐热的电子/电器市场中将保持其地位，阻燃与耐高热的ABS树脂在与ABS/PC等工程塑料合金的竞争中具有明显的优势。

2）模塑方法选择

ABS材料具有吸湿性，要求在加工前进行干燥处理，建议干燥条件：

～

温度下至少干燥2小时，材料十度应保证小于

。

ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜少打。

ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少教主系统对料流的阻力；ABS在正常的条件下，壁厚、熔体温度对收缩率影响极小。

根据其材料特性和成型特点可知材料的成型方法宜采用注射成型。

注射模塑流程：

加料，塑化，充模，保压，浇口冻结后冷却，脱模

3.塑件的工艺性分析

1）塑件的尺寸与公差

塑料的尺寸精度往往不高，应保证在使用要求的前提下尽可能的选用低精度的等级。

我国已颁布了工程塑料尺寸公差的国家标准,塑件尺寸公差代号为MT，等级分为7级，每一级又可分为A、B两部分，其中A部分不受模具的影响尺寸的公差，B部分为受模具活动影响尺寸的公差。

塑料公差等级的选用与塑料品种及装配情况有关，该塑料选用公差尺寸MT7，对孔类尺寸可取数值冠以+号，对轴类尺寸可取表中数值冠以—号对中心距尺寸可取表中数值冠以+—号一般模具表面粗糙值要比塑件的要求低1～2级，塑料制作的表面粗糙度值一般为Ra0.8～0.2之间。

4.模塑设备的选择

查手册，ABS的注射压力600～1000（105）帕，塑件较简单，取P=109Mpa

（1）型腔压力计算P腔=2/3×P=72.7Mpa

（2）锁模力计算F=Ap腔=3412×72.7=248kN

（3）塑件体积估算得

塑件ABS的密度为1.02～1.05

注射机密度为1.05

单件塑件重量

浇注系统的体积估算

总体积

满足注射量

即

根据计算，查表初选螺杆式注射机：

 XS-ZY-125。

（4）模具闭合高度的校核安装模具的高度应满足：

Hmin＜H＜Hmax设计模具高度为H总=205mm由于 XS-ZY-125型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin165mm，最大厚度为Hmax406mm,所以，模具闭合高度能满足安装要求。

（5）注射机有关参数

 XS-ZY-125型注射机的主要参数

额定注射量

125cm3

定位孔直径

Φ42mm

最大开模行程S′

300mm

喷嘴圆弧直径

Φ24

模具最大厚度Hmax

300mm

喷嘴孔直径

Φ4mm

模具最小厚度Hmin

200mm

中心顶杆直径

Φ55mm

模板最大安装尺寸

428×458mm

顶出行程

0-300mm

5.模架的选择

根据以上分析，计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格，查文献一中表7-5选用：

A

—250250—27—Z2

定模板厚度：

A=40

动模板厚度：

B=32

垫块厚度：

C=63

模具厚度H=90+A+B+C=90+40+32+63=225

模具外形尺寸：

250×250×225

6.塑件注射工艺参数的确定

工艺参数

规格

工艺参数

规格

料筒温度（℃）

后段：

160-220

中段：

180-200

前段：

160-180

成型时间（t）

注射时间：

2

保压时间：

15

冷却时间：

20

喷嘴温度（℃）

220-310

螺杆转速（r/min）

40

模具温度（℃）

20-60

注射压力（MPa）

70-120

7.注射模的机构设计

（1）型腔的布局与分型面的设计

1）型腔数目的确定：

本题要求中批量生产塑件，且形状简单，重量轻，整体尺寸大，因此采用一模一腔，有利于生产效率的提高，且成本较低。

2）型腔的布置:

一模一腔

3）分型面的设计

单分型面注射模具浇注系统设计

（2）普通浇注系统的组成

浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。

普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。

安装在卧式或立式注射机上的注射模具所用的浇注系统，亦称为直浇口式浇注系统，其主流道垂直于模具分型面.安装在角式注射机上的注射模具所用浇注系统，主流道平行于分型面。

（3）浇注系统的设计原则

设计浇注系统应遵循如下基本原则：

①了解塑料的成形性能

②尽量避免或减少产生熔接痕

③有利于型腔中气体的排出

④防止型芯的变形和嵌件的位移

⑤尽量采用较短的流程充满型腔

（4）主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

1主流道尺寸

在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。

由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以只有在小批量生产时，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常设计成可拆卸、可更换的主流道浇口套。

为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角

为2º～6º。

小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5～1mm。

由于小端的前面是球面，其深度为3～5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1-2mm。

流道的表面粗糙度值Ra为0.08

。

2主流道浇口套

图4主流道浇口套及其固定形式

主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬

度53—57HRC。

主流道浇口套及其固定形式如图4所示.

（5）浇口设计

1浇口的概念浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。

浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好、高质量地注射成形。

2浇口的作用浇口通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体提高注射压力，使塑料熔体通过挠口的流速有一突变性增加，提高塑料熔体的剪切速率，降低黏度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。

a）浇口还起着较早固化、防止型腔中熔体倒流的作用。

b）浇口通常是浇注系统最小截面部分，这有利于在塑件的后加丁中塑件与浇口凝料的分离。

c）直接浇口：

直接浇口又称中心浇口、主流道浇口。

这种浇口有主流道直接进料，故熔体的压力损失小，成型容易，因此适用于任何塑料，成用于成型大而深的塑件。

直接浇口的缺点是：

由于交口处固化慢，故注射成型周期长，容易产生残余应力，浇口处易出现裂纹或翘曲变形，浇口凝料切除后有明显疤痕。

3浇口位置的选择原则

尽量缩短流动距离；

避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；

浇口应开设在塑件厚壁处；

考虑分子定向的影响；

减少熔接痕，提高熔接强度

（6）单分型面注射模成形零部件的设计

1）结构设计

型腔结构设计

型腔零件是成形塑料件外表面的主要零件。

整体式型腔结构：

整体式型腔是由整块金属加工而成的，其特点是牢固、不易变形、不会使塑件产生拼接线痕迹。

但是由于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以常用于形状简单的中、小型模具上。

型芯结构设计

主型芯的结构设计：

按结构主型芯可分为整体式和组合式两种。

整体式主型芯结构，

其结构牢固但不便加工，消耗的模具钢多。

主要用于工艺实验或小型模具上的简单型芯。

组合式主型芯结构是将型芯单独加工后，再镶人模板。

此次选用整合式

（7）合模导向机构的设计

1）导柱的结构

长度：

导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8～12mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔

形状：

导柱前端应做成锥台形成半球形，以便导柱顺利的进入导向孔

材料：

导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，多采用20钢经渗碳淬火处理，硬度50～55HRC，导柱导向部分表面粗糙值Ra为0.8～0.4um。

数量及布置：

导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的1～1.5倍，导柱的布置应采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置。

配合精度：

导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合，导柱导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合

2）导套的结构

形状：

导套的前端应到圆角，导柱孔最好做成通孔以利于排出孔内空气及残渣废料。

若模板较厚，导柱必须做成不通孔时，可在不通孔的侧面打一小孔排气。

材料：

导柱与导套的材料相同或铜合金，其硬度一般低于导柱硬度，可防止导柱或导套拉毛。

导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度值一般为Ra0.8mm。

固定形式：

可用H7/n6或H7/k6配合镶入模板

导套

导柱

（8）推出机构设计

1）推出机构的结构组成

概念：

在注射成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。

推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。

结构组成：

由推出、复位和导向零件组成。

2）结构分类

1手动推出

②机动推出

③液压或气动推出

3）结构设计要求

1塑件留在动模

②塑件在推出过程中不变形、不损坏

③不损坏塑件的外观质量

④合模时应使推出机构正确复位

⑤动作可靠

4）结构设计

1推杆推出机构

推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。

由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度．推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用。

但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。

单分型面注射模的顶出机构

1推杆2支承板3凸模固定板4推件板5塑件6导套

7导柱8型芯9推杆固定板10推板

（9）模架的结构

1标准模架一般由定模板、定模座板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、推杆固定板、推杆、导柱、导套、及复位杆等组成。

另外还有特殊结构的模架，如点浇

口模架、带推件板推出的模架等。

2模架按可分为基本型和派生型。

适用的模板尺寸为B（宽）×L（长）≤560mm×900mm

3基本型组合它是以直接浇口为主基本型组合

推板推出机构定模两板，动模一板式（A1型）

（10）开模行程校核

开模行程s指模具开合过程中动模固定板的移动距离。

它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度。

注射机最大开模行程smax与模后无关时的校核，对于单分型面注射模smax≥s＝H1+H2+～510mm式中H1——推出距离（脱模距离）（mm）H2——包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）

温度调节系统设计

温度调节（模具的温度调节指的是对模具进行冷却或加热）既关系到塑件的质量（塑件尺寸精度、塑件的力学性能和塑件的表面质量），又关系到生产效率。

因此，必须根据要求使模具温度控制在一个合理的范围内，以得到高品质的塑件和高的生产率。

2）模具加热系统设计

当注射成形工艺要求模县温度在80℃以上时，对大型模具进行预热或者采用热流道的模具时，模具中必须设置加热装置。

模具的加热方法电加热方法，还可在冷却水管中通入热水、热油、蒸汽等介质进行预热。

电加热义可分为电阻丝加热和电热棒加热。

工艺卡片：

成型工艺卡

资料编号

车间

共 1 页

第 1 页

零件名称

材料牌号

设备型号

装配图号

材料定额g

5g

每模件数

零件图号

单件质量g

工装号

零件图（比例：

1：

1）

材 料

干 燥

设备

真空干燥机

温度（℃）

80

时间（h）

2

料筒

温度

（℃）

后段

160-220

中段

180-200

前段

160-180

喷嘴

220-310

模具温度（℃）

20-60

成型时间（s）

注射

2

保压

15

冷却

20

压力

（MPa）

注射压力

70-120

背压

10-15

后处理

温度

时间额定（s）

辅助

10

时间

单件

处理

编制

校对

审核

组长

车间主任

检验组长

主管工程师

三、模具的有关计算

1.计算成形零部件工作尺寸要考虑的要素

成形零件工作尺寸指直接用来构成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、fL间距离尺寸、孔或凸台至某成形表面的距离尺寸、螺纹成形零件的径向尺寸和螺距尺寸等.计算成形零部件工作尺寸要考虑的要素如下:

a）塑件的收缩率波动；模具成形零件的制造误差；模具成形零件的磨损；模具安装配合的误差；塑件的总误差；考虑塑件尺寸和精度的原则；

b）成形零部件工作尺寸计算：

ABS的收缩率取0.5％制造公差￡z是公

c）差的1/3最大磨损量￡c是公差的1/6,因此X=0.75型腔的径向尺寸

深度尺寸及型芯的径向尺寸、高度尺寸依据课本上的公式进行设计，其中Ls都为基本尺寸，

（2）刚度强度校核：

刚度强度计算时要考虑的要素

1塑件变形

②破碎

③型腔尺寸扩大

④出现溢料现象

2.型腔和型芯工作尺寸计算

凹模径向尺寸：

=

=

型芯径向尺寸：

=

凹模深度尺寸：

型芯高度尺寸：

型芯位置尺寸：

四、注射机的校核

1.注射量、锁模力、注射压力、模具厚度等的校核由于初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数选用的，故.注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。

2.开模行程的校核

最大开模行程S

S≧H

+H

+（5～10）

H

——塑料制品高度

H

——浇注系统高度

H

+H

+（5～10）=20+67+25+7=119mmS=300>119mm故满足要求。

2.推出机构的校核

推件力的计算

式中:

A—塑件包络型芯的面积4239mm

P—塑件对型芯单位面积上的抱紧力，p取0.8×107～1.2×107

—脱模斜度

q—大气压力0.09

—塑件对钢的摩擦系数，

约为0.1～0.3

—制件垂直于脱模方向的投影面积约为3412mm

T

3.确定顶出方式

本次设计采用的是推板推出机构，采用弹簧复位从而取代了复位杆复位。

在进行批量生产前，需经过实际机床和成型模具组装配后根据实际情况进行多次校正。

五、绘制模具总装图和非标零件图

见图纸

六、总结

时光飞逝，一转眼，毕业设计也到了接近尾声.谈起这次毕业设计，我认为最重要的就是要做好设计的预习，认真的分析老师给的题目，其次，要一丝不苟的去听老师对题目的讲解并认真思考，只有对设计的思路和要点都明白了，做起设计来才能事半功倍。

如果没弄明白，就迷迷糊糊的去选题目做设计，到头来竹篮打水一场空。

在这两周来，也暴露出了自己很多问题，第一、不够细心比如由于粗心大意画错了线，由于对课本理论的不熟悉导致设计装配模出现错误。

第二，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。

我最大的心得体会就是作为一名模具设计人员，要具备的首要素质就是绝对的严谨。

这次实习遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨才做了好多无用功。

第三，在做人上，我意识到，无论做什么事情，只要自己足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。

在这次难得的课程设计过程