一模一腔直浇口顶杆顶出水杯的塑料模具设计文档格式.docx

1、（2）软聚氯乙烯（SPVC）制品柔软，断裂伸长率大，力学强度大、耐腐蚀性、电绝缘性均低于硬聚氯乙烯，且易老化。适于制作大棚薄膜、盐膜、日用膜、电线电缆绝缘层、革类、鞋类、软管、软片与密封材料等。1.1.4聚丙烯PP性对密度小，强度、刚性、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，耐疲劳性好，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易光老化。用玻璃纤维增强后，强度接近工程塑料。聚丙烯的共聚物（PP-C）可改善其冲击性能，其中无轨共聚物（PP-R）主要用于管材，嵌段共聚物（PP-B）主要用于大型容器、周转箱等。PP适于制作注射制品、汽车配件、壳体、日用品、打包带、

2、编织袋、双向拉伸膜（烟膜、黏胶带基膜等）、电容器膜、上水管材、地热管、片材（吸塑成保证盒、一次性水杯等）与中空瓶等。1根据以上制品性能，综合参考，特别是聚丙烯具有很好的耐热性，正是水杯需要的性能，所以选择PP作为水杯的原材料。经查阅2，由张维合主编注塑模具设计使用教程书中表1-1以与表1-4可知PP的计算收缩率与其他性能如表1-1。表1-1 PP的计算收缩率与其他性能性能名称数值收缩率1%2.5%熔点/164相对密度/g/cm30.900.91流程比250:1模温/160230型腔压力/MPa20注射压力MPa70140玻璃化温度/-20第二部分 设计过程在选定原材料后，根据课程设计要求，我们

3、需要设计的是直浇口一模一腔顶杆顶出水杯的塑料模具设计，所以浇口方式、型腔数目、顶出方式都已经确定。据此，先设计塑料制品的尺寸。2.1 塑料水杯尺寸的确定盛水。使用要求：耐高温、表面光滑、无毒、韧性好。选定其制品尺寸：水杯总高度：70mm；水杯外直径：60mm；水杯壁厚：1.5mm；杯底壁厚：3.5mm。如图2-1-1所示。（a） （b） （c）图2-1-1 水杯三视图 （a）俯视图 （b）主视图 （c）侧视图按塑件尺寸计算体积：Vs=（60/2）2703.14 - （57/2）2 66.53.14mm2 =28.21cm2查表1-1，取PP密度为0.90g/cm3则塑件重量：Ms =Vs =2

4、8.210.90 = 25.389 g2.2 成型零部件的设计型腔是直接成型塑料制件的部分，它通常由凸模，凹模，型芯和成型杆、镶块等构成。2.2.1型腔、型芯工作部位尺寸的确定查表1-1 PP塑料的收缩率为1%2.5%平均收缩率 S=（1%+2.5%）/2=1.75%型腔工作部位尺寸：型腔内形尺寸： LM=D（1S）=60（11.75%）=61.05mm型腔深度尺寸： HM=H（1S）=70（11.75%）=71.225mm型芯外形尺寸： lM= d（1S）=57（11.75%）= 58mm型芯高度尺寸： hM=h（1S）=66.5（11.75%）=67.66mm式中，Ls塑件外型径向基本尺寸

5、的最大尺寸（mm）； ls塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）； Hs塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）； hs塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）； 塑件公差（mm）； 模具制造公差，取（1/31/4）。则型芯、型腔的尺寸如表2-2-1所示：表2-2-1 型芯、型腔尺寸尺寸类型尺寸（mm）型腔直径61.05壁厚1.5型芯直径58.00型腔高度71.22底厚3.5型芯高度67.662.3 选用标准模架由设计要求，为一模一腔直浇口顶杆顶出，选择直浇口A型模架。根据塑料制品尺寸，有：模架宽度 W塑件最大宽度+型腔侧壁厚2模架长度 L 塑件最大长度+型腔侧壁厚垫块高度 C H5 + H6 +

6、 塑件高度根据经验取型腔侧壁厚为10mm，代入数据得到：W 60 +102=80mmL 70 +10C H5 + H6 +70根据以上数据查得3基本型模架组合尺寸选用4040系列模架。选定模板厚度：A=80mm动模板厚度：B=40mm垫块厚度：C=130mm模具厚度H模=H1 +H2+H4 +A+B+C=30+50+50+80+40+130=380mm即模具外形尺寸：450400380mm即所选模架为 A 4040-8040130 GB/T 125552006 ，模架的基本尺寸如表2-3。表2-3-1 4040系列模架标准参数表 W L W1 W2 W3 C H1 H2 400 450 68

7、260 130 30 50 H3 H4 H5 H6 W4 W5 W6 W7 35 25 198 234 324 330模架尺寸示意图如图2-3-1。图2-3-1 直浇口模架组合尺寸图示2.4 注射机的选定注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范。因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。2.4.1初步选定注射机选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）

8、实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以与模具安装部分的尺寸一一进行校核。（1）注射量要求 式中，V机 额定注射量，cm3 V塑件塑件与浇注系统凝料体积和，cm3=28.21+1.126=29.336cm3则=29.336/0.8=36.67 cm3（2）注射压力 要求 式中， 注射机的注射压力 PP的成型压力，为70140MPa所以， 140MPa（3）锁模力式中，PPP成型时的型腔压力，为20MPa F塑件与浇注系统在分型面上的投影面积和，mm2各型腔与浇注系统与各型腔在分型面上的投影面积F=（61.05/2）2=2925.78

9、 mm2=202925.78 = 58.5 kN根据以上分析计算，查得3常用注射技术规范与特性，初选注射机型号为：XS-ZY-500。注射机参数详见表2-4-1。项目参数额定注射量/3500喷嘴圆弧半径/mm18螺杆（柱塞）直径/mm65喷嘴孔直径/mm3注射压力/MPa145顶出形式中心液压顶出，中心距100mm注射行程/mm200动、定模固定板尺寸/mmmm700850注射方式螺杆式拉杆空间/mm540440锁模力/KN3500合模方式液压-机械最大成型面积/31000液压泵流量（L/min）模板最大行程/mm液压泵压力/Mpa6.5模具最大厚度/mm450电动机功率/Km22模具最小厚度

10、/mm300机器外形尺寸/mmmm650013002000表2-4-1 XS-ZY-500注射机参数2.5浇注系统的设计浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井所组成。由课程设计任务，我们选择直浇口浇注。取分型面在水杯口处，浇口在水杯底部。为了水杯美观，这里不设计冷料井。一般而言，主流道即可作为直浇口使用，主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。2.5.1 直浇口（主流道）设计要点1）主流道设计成圆锥形，其锥角可取26，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工时应沿道轴向抛光。2）主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球

11、半径R1大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm；一般d=2.55mm。3）主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=13mm。4）主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。5）主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度5357HRC。综合以上要点，设计的直浇口如图2-5-1。图2-5-1 直浇口示意图2.5.2 直浇口尺寸计算根据经验：d =d0 +（0.51） D2t 其中 D直浇口近型腔直径，mm t塑料制品底厚，mm d0喷嘴直径，mm d直浇口近喷嘴处直径，mm据表2-4-1，有d0 =3mm，则d=

12、d0 +（0.51）=3.5mm，D=23.5=7 mm。此时，计算直流道熔体体积Vj =Vj浇注系统体积，cm3；L 沿主流道弧面向上延长形成的圆椎体高度。因2d=D,故L=50.2mm所以Vj =1.126 cm2浇注系统重量：m =1.1260.90 = 1.01 g2.5.3 浇口套的设计由于主流道要与高温塑料与喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的衬套，简称浇注套或浇口套。浇口套的形式有多种，可视不同模具结构来选择。按浇注系统不同，浇口套通常被分为二板模浇口套和三板模浇口套两大类。这里我们选择二板模浇口套。浇口套尺寸规格如图2-5-2。图2-5-2 浇口套规格示意

13、图根据设计的直浇口尺寸，查阅GB/T 4169.19-2006塑料注射模模零件 第19部分，取D=20mm，D1=35mm，D2=40mm，D3=3.2mm，L=80mm。浇口套 2080 GB/T 4169.1920062.6 推出系统的设计在开模过程中，将塑件从模具中顶出的装置。根据课程设计要求，选择顶杆顶出方式。2.6.1 脱模力的计算推件力 Ft = Ap（cossin）+qA1式中， A塑料包络型芯的面积，mm2 P塑件对型芯单位面积的包紧力，p取0.81071.2107Pa脱模斜度，取1020 q大气压力，0.09MPa 塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3 A1制件垂直脱模方向的

14、投影面积，mm2制件垂直脱模方向的投影面积：A1= mm2 Ft = Ap（cos =12322.240.8107（0.1cos2sin1）/1060.092925.78 =7019.84N2.6.2 圆推杆推出的设计（1）圆推杆位置设计推杆应布置在制品包紧力大的地方，推杆不能太靠边，要保持12mm的钢厚。由于水杯壁厚为1.5mm，且制件所需脱模力极大，不适合顶水杯边缘，综合考虑，采用一根顶杆顶杯底的方式。（2）圆推杆大小与规格因制品的几何形状与型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，我们这里选用普通推杆。其结构形式见图2-

15、6-1。图2-6-1 推杆规格示意图=13030504070 = 260 mm为了使塑件在推杆推出过程中不被推杆穿破，查阅PP弯曲强度为67.5MPa，67.5（/4）D2FtFt=7019.84N求得D11.11mm。考虑到包紧力、摩擦力等其他脱模阻力，可以选择更大直径的推杆，故本设计中选取D=16mm。根据国家标准：推杆 12300 GB/T 4169.12006D=16mm D1=22mm h=7mm R=0.8mm L=300mm材料与硬度：材料由制造者选定，推荐采用4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V硬度50 HRC55HRC，其中固定端90mm 长度范围内硬度35 HRC45 HR

16、C。淬火后表面可进行渗氮处理，渗氮层深度为0.08mm0.15mm，心部硬度40 HRC44 HRC，表示硬度900HV。2.7 导向系统的设计导向系统主要包括动、定模的导柱导套和侧向抽芯机构的导向槽等。其作用是保证动模与定模闭合时能准确定位，脱模时运动可靠，以与模具工作时承受侧向力。2.7.1 导柱导向机构设计要点（1）小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式（2）直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要

17、应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中（3）导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列（4）导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱（5）为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角（6）导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用（7）应确保各导柱、导套与导向孔的轴线平行，以与同轴度要

18、求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件（8）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出（9）对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩短滑配面。2.7.2 带头导柱导向机构能在注塑过程中和模具中起到定位作用

19、，导向作用，承受冲模过程中一定的侧向压力，承受模具本身重量的作用。一般而言，导柱前端应倒圆角、半球形或做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导套。导柱表面有多个环形油槽，用于储存润滑油，减小导柱和导套表面的摩擦力。根据GB/T 4169.4-2006 塑料注射模零件 第4部分：带头导柱示意图如下：图2-7-1 带头导柱规格示意图由标准模架知 L=250mm，D1=30mm，D=25mm，h=8mm,L1=50mm材料：T10A带头导柱 2525050 GB/T 4169.4-2006 4根2.7.3 带头导套导套与导柱一起构成了导向系统，使导向系统具有在模具中不可缺少的作用。为使导柱顺利进入导套，导

20、套的前端应倒圆角。导向孔最好做成通孔，以利于排除孔内的空气。如果模板较厚，倒空必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽。根据GB/T 4169.3-2006塑料注射模具零件 第3部分：带头导套示意图如下：图2-7-2 带头导套规格示意图D=35mm；D1=48mm；D2=54mm；D3=36mm；L=140mm；h=10mm；R=5mm带头导套 35140 GB/T 4169.3-2006 4根2.8 其他结构件设计2.8.1 复位杆常用的复位机构多采用复位杆复位。由于它制造简单，易于安装和调节，复位动作稳定可靠，得到了广泛的应用。它与顶出元件同时安装在顶杆固定板上

21、，合模时定模分型面推动复位杆并带出顶出系统同时复位。GB/T 4169.13-2006塑料注射模具零件 第13部分：复位杆示意图如下：图2-8-1 复位杆规格尺寸D=25mm；D1=30mm；h=8mm；L=200mm复位杆25200 GBT 4169.13-20062.8.2 定位圈因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为100mm，内径70mm。具体固定形式如图2-8-1所示：图2-8-2 定位圈规格示意图 D=100mm D1=35mm h=15mm 材料：45钢 定位圈 100 GB/T 4169.18-20062.8.3 垫块由于推出系统为顶杆

22、顶出，而非手动脱模，即在模具中需要一空间收纳推杆，为了在模具中设计这一空间，则使用垫块，提供高度空间，使推杆在不工作时能存在于模具中而不影响其他部件工作。垫块尺寸规格见下图：图2-8-3 垫块规格示意图在标准模架中，L=400，H=130，由GB/T 4169.6-2006中关于垫块尺寸的规定，取W=68，垫块材料选用45钢。2.9 注塑模温度控制系统设计根据塑件的具体情况和实践经验，模具冷却系统的设计要点如下。冷却水道与成型面处应取相同的距离，使水道的排列与成型面形状相符。冷却水道应使成型零件表面冷却均匀，模具的温差不大。一般情况下，冷却水道设置的数量越多，其冷却效果越好，越均匀。冷却水道的直径一般在8 到 12之间选取。直径太小不容易加工，而直径过大，对冷却效果也有不利影响。冷却水道的距离应适当。一般采用的距离为5d，当同意成型面上塑件厚度加厚时，可使水道的距离组建缩短，并靠近型腔，以取得局部冷却的效果。浇注部位由于经常接触的注射机喷嘴，而熔料首先从浇口注入，所以浇口部位是模具上温度最高的部位。为了达到模温平衡，冷却水道应首先通过浇口部位，而熔融料流的方向