塑料水杯课程设计新2

塑料水杯注塑模设计
< 一>塑件成型工艺性分析
1、产品基本要求：
①最大几何尺寸：汽・80X57
②使用环境：-15 C ~100C以上，抗酸碱腐蚀性
③精度要求：一般3级
④外观要求：外表面无瑕疵、美观、性能可靠
⑤物理性能：无毒、无味、密度较小、耐热性、耐磨性、耐冲击性好、容易着色具有足够的强度和耐磨性
⑥化学性能：稳定，抗酸碱腐蚀性
2、塑件结构和形状的设计
该塑件为塑件水杯，其结构应尽可能简单，且强度和刚度应满足需要，塑件如下图
3、塑件材料选择(详细过程见选材)
此塑件是要求：无毒、无味、密度较小、耐热性、耐磨性、耐冲击性好、容易着色具有足够的强度和耐磨性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠即通过：
分析制件材料的常用性能和使用性能
分析塑料工艺性能
综合性能比较塑料的物理性能、化学性能、成型特点等多方面比较，选出最合适成型此塑料水杯的塑料。

材料最终选择聚丙烯(PP)。

PP成型特点：如果储存适当则不需要干燥处理；成型过程：收缩范围大1.0~2.5%，容易产生缩孔、凹痕及变形，模温在80 C,低于50 C，产生熔接痕还，过高会产生翘起变形，；成型后进行退火处理；设备宜选用螺杆式注射机。

4、成型方法及其工艺选择
根据塑件选用的材料为(PP)，根据塑件外形特征和使用要求，选择最佳的成型方法就是注
塑成型。

(一) 成型工艺分析
(1)外观要求：外形为曲面圆形、外表面无瑕疵、美观、壁厚为2mm，塑件外形尺寸不大，材料为热塑性材料，流动性好
(2 )等级精度：此塑料对精度要求一般，3级
(3)脱模斜度：该塑件平均壁厚2mm, PP材料的流动性好，参考《塑料成型工艺及模具
设计》表2-10选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度1°。

(二)注塑成型工艺过程及工艺参数
r 1、原料的检验、染色和干燥（PP 材料不需要干燥） 2、嵌件预热（内应力）
{ 3、脱模剂的使用（硬脂酸锌、硅油）
4、料筒清洗 I
5、模具清洗
退火处理：消除应力，提高洁晶度
调湿处理：稳定尺寸
①
干燥处理：PP 材料如果储存适当，则不需要干燥处理
②
PP 染色性较差，色粉在
塑料中扩散不够均匀（一般需加入扩散油） ，塑件表面需移 印装
饰，须用PP 底漆（俗称PP 水）擦拭
工艺参数 通用型PP
料筒后段温度/C 160~190 料筒中段温度/C 170~220 料筒前段温度/c
200~240 喷嘴温度/c 170~190 模具温度/c
40~80
④ 注射压力：PP 收缩率大，尺寸不稳定，塑件容易变形收缩，可采用提高注塑压力 及注塑速度，减少层间剪切力使成型收视率降低，但
PP 流动性好，注射压力大时易出 现飞边且有方向性强的缺陷，注射压力一般为：
70~140MPa 太小压力会收缩明显），保
压压力取注射压力的 80%左右，宜取较长的保压时间补缩及较长的冷却时间保证塑件尺 寸、变形程度。

⑤ 注射速度：PP 冷却速度快，宜快速注射，适当加深排气槽来改善排气不良。

如果 制品表面出现了缺陷，也可使用较高温度下的低速注塑。

＜二 ＞、拟定模具的结构形式和初选注射机 1） 分型面位置的确定
如左图所示：
D-D 分型面：要侧抽，模具结构复杂，熔接痕较 明显、飞
边，不易清除
C-C 分型面：优点：便于模具加工制造
缺点：难以脱模
B-B 分型面：优点：便于模具加工制造 缺点：熔接痕、飞边面积大， 不易清除，影响外观、难以脱模 A-A 分型面：优点：有利于排气、外观 质量
好、保证塑件精度
缺点：边缘有飞边：但容易清除
成型前的准备
注塑成型工艺过程
注射过程
1、 塑化 注塑过程
2、 注射 Y
3、 模塑
充模
保压 倒流
浇口冻结后的冷却
脱模 塑件的后处理
去毛刺■- 热处理w
种 无 侧 抽 比 较
O
结论：通过以上对塑件分型面形式的分析，分型面应选在 A-A 分型面：有利于脱模、外观
质量较好、模具结构简单、容易制造、有利于排气，虽有些飞边，但容易清除
2）型腔数量和排位方式的确定
（1 ）型腔数目的确定
由于该塑件的精度要求一般，塑件尺寸较小，且大批生产，可用一模多腔的结构形 式。

同时，考
虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素， 初步采用一模四腔的结构形式。

（2）型腔排列形式的确定
由于该模具选择的是一模四腔，其型腔中心距的确定见下图及说明，故流道采用
H
形对称排列，使型腔进料平衡。

中心距：40X2+25=105mm
其中25mm 由《注塑模具设计》 P85页可知：“各型腔之间的钢板厚度 B 可根据型腔深度取 12~25 ”为安全起见取 25mm 。

（3）模具结构形式的初步确定
由以上分析可知，本模具设计为一模四腔，对称
H 型直线排列，根据塑件结构形
状，推出机构初选推件板推出或推杆推出方式。

浇注系统设计时， 留道采用对称平衡式，浇
口采用侧浇口，且开设在分型面上。

因此，定模部分不需要改设单独分型面取出凝料，
动模
部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。

由综上分析可确定采用大水口
（推件板）的单
分型面注射模。

3）注射机型号的确定
①注射量的计算
通过Pro/E 建模分析得塑件质量属性如下图所示。

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3
塑件体积：V 塑=22.771cm
塑件质量： m 塑=卩密度V 塑料=22.771X0.98仁23.681g
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式中p密度根据参考文献《塑料模具设计指导》表9-6取1.04g/cm3
②浇注系统凝料体积的初步估算
由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的
0.2倍~1倍来估算。

由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3
倍来估算，故一次注入模具型腔塑料的总体积（即浇注系统的凝料和四个塑件体积之和）为：
3
V 总=1.3nV 塑料=1.3x4x22.771=118.4cm
③选择注射机
根据以上计算机得出子一次注射机过程中注入模具型腔的塑料的总体积
V总=118.4cm3由参考文献《塑料成型工艺及模具设计》式（4-18）V公刃总/0.8=148cm3根据以上的计算，初步选择公称量为200cm3，注射机型号为SZ-200/120卧式注射机，
其主要技术参见下表：
注射机主要技术参数
④注射机的相关参数校核
（1）注射压力校核：（参考《塑料成型工艺和模具设计）表3-1可知，PP所需注射压力为
90~130MPa，取Po=100MPa,该注射机的公称注射压力P公=150MPa,注射压力安全系数
K1=1.25~1.4，这里取心=1.3,则
K1Po=1.3x100=130MPa<P公=150MPa，所以，注射机注射压力合格。

（2）锁模力校核
①塑件在分型面上的投影面积
2 2 2 2
A 塑=（70 -8 -4x4）n/4=4772mm
浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影
面积A浇数值，可以按照多型腔模具的统计分析来确定。

是每个塑件在分型面上的投影面积
A塑的0.2~0.5倍。

由于本设计的流道较简单，分流道相对教短，因此流道凝料投影面积可以
适当取小些。

这里取A浇=0.2A 塑.
塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则
2
A 总=门（A 浇+A 塑）=n（A 塑+0.2A 塑）=4x1.2A 塑=22905.6mm
④ 模具型腔内的胀型力F胀，则
F 胀=A 总P 模=22905.6x30=687.168KN
式中，是型腔中的平均压力值。

P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%~40% 大致范围为25MPa~40MPa。

对于黏度较小的精度较高的塑料水杯应取中间值30MPa
由上表中可知该注射机的公称锁模力F锁=1200KN，锁模力安全系数K2=1.1~1.2，这里
取 a=1.2，则取K 2F 锁=1.2F 锁=1.2x687.168=824.601KN ＜F 锁，所以注射机锁模力满足要求。

对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。

＜三 ＞、浇注系统的设计
1、主流道的设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分 流道或型腔中。

主流道的行政为圆锥形，以便于熔体的流动和开模是主流道凝料的顺序拔出， 主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。

另外，由于主流道和高温塑料熔体及
注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。

1）主流道尺寸
1、主流道的长度。

一般由模具结构确定，对于小型模具 次设计
中初选50mm 进行计算。

d=注射机喷嘴尺寸+ （ 0.5~1） mm=4.5mm 。

D=d+L 主 tan a =8mm 式中 a =4 °。

SR=注射机喷嘴球头半径 + （1~2） mm=15+2=17 5、球面的配合高度。

h=3mm
2）主流道的凝料体积
2 2 2
V 主=L 主(R 主+r 主+R 主 r 主)n /3=50x(16+2.25 +4x2.25)x3.14/3=1573.27mm 3）主流道当量半径
4）主流道浇口套的形式
主流道称套为标准件可选购。

主流道小端入口处和注射机喷嘴反复接触，
易磨损。

对材料的要求较严格，因而尽管小型注塑模可以将主流道衬套和定位圈设计成一个整体， 但
考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，
以便于拆装更换。

同时也便于选用优质钢材进行单
独加工和热处理。

本设计中浇口套采用碳素工具钢 T10A ，热处理淬火表面硬度为
50HRC~55HRC 。

如下图所示。

定位圈的结构由总装图来确定。

2） 分流道的长度 3） 分流道的当量直径 4） 分流道的截面形状
本设计采用梯形截面，优点：在模具的单侧加工，较省时
虽然，和同一截面积和圆形流道比较，有较大的接触面积，加大了熔体和分流道的摩
L 应尽量小于60mm ，本
2、主流道小端直径。

3、主流道大端直径。

4、主流道球面半径。

Rn=
2.25 4 2
=3.125mm
2、分流道的设计
1）分流道的布置形式
为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低, 分
流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。

同时还要考虑减少
擦力及温度损失。

但是，圆形流道需在凸凹模上都要加工，而且要互相吻合，故制造较困难。

5）分流道界面尺寸
6）凝料体积
7）校核剪切速率
8）分流道的表面粗造度和脱模斜度
3、浇口的设计
1）侧浇口尺寸的确定
2）侧浇口剪切速率的校核
4、校核主流道的剪切速率
1）计算主流道的体积流量
2）计算主流道的剪切速率
5、冷料穴的设计及计算
＜四＞、成型零件的结构设计及计算
1、成型零件的结构设计
1 ）凹模的结构设计
凹模是成型制品的外表面的成型零件。

按凹模结构的不同可将其分整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。

根据对塑料水杯的结构分析，本设计中采用整体式凹模。

如下图所示：
2 ）凸模的结构设计（型芯）
凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。

该塑料水杯采用整体式嵌入式型芯，如下图，因下图的包紧力较大，所以设在动模部分。

2、成型零件钢材的选用
3、成型零件工作尺寸的计算
4、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
1）型腔内模镶件边经验数值A
因为塑料水杯最大几何尺寸：=80X57 ,故由《塑料模具设计实用教程》表6-1得：A=35~50取35mm
2）内模镶件的长、宽、高
长：2x80+50x2+20=280mm
宽：2x80+50x2+20=280mm
高：57+15=72mm
3）凸、凹模尺寸
凸模：长：280+50x2=380mm
宽：280+50x2=380mm
A 板厚度：72+18=90mm
凹模：长：280+50x2=380mm
宽：280+50x2=380mm
B板厚度：60mm
高，由《塑料模具设计实用教程》表6-2 （＞200x200）可取40~60mm。

故取60mm
查《塑料模具设计指导》表7-4得：A=90mm B=60mm
＜五＞、脱模推出机构的设计
本设计结构简单，可采用推板推出、推杆推出、推件板加推杆的综合推出方式。

根据脱模力计算来决定。

1）脱模力的计算
2 ）推出方式的确定
采用推件板推出
＜六＞、模架的确定
1、各模板尺寸的确定
查《塑料模具设计指导》表7-4得：A=90mm B=60mm
由上述计算，根据龙记模架的标准值可选模架型号：4040-BI-A90-B60
2、模架尺寸的校核
＜七＞、排气槽的设计
＜八＞、冷却系统的设计
＜九＞、导向和定位结构的设计
＜十＞、参考文献。