周转箱注塑模具设计.docx

1、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 21.2 塑件的结构和尺寸精度，表面质量分析42.2 注射量的计算 4

2、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

3、数的校核186.1 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 CA D CAM 技 术 的 逐 步 推 广 以 及 数 控 机 床 加 工 机 床 的 不 断 普 及 ， ProE 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

4、 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、

5、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

6、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

7、低 温 性 能 和 耐 候 性 。 为 了 满 足 这 些 要 求 ,常 用 HDP E 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

8、 。 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 HD PE； 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

9、 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

10、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

11、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 ， H DPE 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 +0.1

12、6 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 ： 60 5900 2000 300 700 侧 凹 的 尺 寸 70 0 300 ，尺 寸 精 度 为 MT3级 。 该 零 件 的 尺 寸 精 度

13、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 ： n V1+

14、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

15、 ， 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

16、 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(n A1+A

17、2) 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(n A1+A2)=7624.6K N 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 =0.960g 故 塑 件 的 质 量 为 W= v

18、=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 40M Pa ，

19、锁 模 力 为3 37493K N， 故 选 用 S Z 3200 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 ： 165M Pa 螺 杆 转 速 ： 16 74r / min锁 模 力 ： 8000K N 注 射质 量 ： 2855g喷 嘴 球 头 半 径 ： S R18mm 注 射 方式 ： 螺 杆 式 最 大 模 具 厚 度 ： 1050mm 最 小 模 具 厚 度 ：4 50mm拉 杆 内 间 距 ： 970X 970mm 模 板 最大 开 距 ： 2025m m最 大 成 型 面 积 ： 38

20、00mm 塑 化 能 力 ： 75g/s模 具 定 位 孔 直 径 ： 200H 7 定 位 孔 直 径 ： 250 mm定 位 孔 深 度 ： 50mm 注 射 速 率 ： 600g/s模 板 行 程 ： 1000mm2.6 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 16 0-180 注 射 压 力 70-100MPa 保 压

21、 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

22、 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 、

23、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

24、模： 、在开模时尽量使塑件留在动模内 、应有利于侧面分型和抽芯 、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 。

25、 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

26、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H DP E 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

27、 成 型 流 动 分 析 软 件 进 行 分 析 知 ， 当 注 射 压 力 为 100M Pa 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 36.5MP a ，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

28、 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 HD P E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 100MP a 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 9M Pa ，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 ，