水桶注塑模具

小水桶注射模具设计 目 录 - 2 -

一 课题任务要求……………………………………………………………3 二 塑件分析及设计方案确定 2.1 塑件分析…………………………………………………………3 2.2 塑料的选材及性能分析…………………………………………4

三 小水桶注射模的详细设计 3.1 塑料注射成型机的选择…………………………………………6 3.2 注射模具分型面的选择 ………………………………………10 3.3 确定型腔数 ……………………………………………………10 3.4 确定浇注系统 …………………………………………………10 3.5 成型零件设计 …………………………………………………11 3.6 标准模架的选择 ………………………………………………13 3.7 导向与定位机构设计 …………………………………………13 3.8 脱模推出机构的设计 …………………………………………18 3.9 温度调节系统的设计 …………………………………………19

四 模具装配 4.1 模具的装配 ……………………………………………………20 4.2 模具的安装及加工要点 ………………………………………21 五 总装图 …………………………………………………………………22

一 课题任务要求 本课题是小水桶注射模设计与应用。主要利用SolidWorks三维设计软件实现模 - 3 -

具的设计。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件SolidWorks三维造型设计。

二 塑件分析及设计方案确定 2.1 塑件分析 下图所示为小水桶零件。

笔筒零件图 2.1.1 结构分析如下 从零件图上分析，该零件为斜圆柱筒形，塑件成型壁厚为3mm，壁厚的选择对注塑成型有利。该零件高度为245mm,注塑深度适中。外沿有圆弧状翘起，在各处转角处均有圆角。本零件有足够的脱模斜度，对模具设计有利。综上所述，本零件的模具设 - 4 -

计为简单难度。 2.1.2 表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，还要求零件满足实际使用要求。 综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 2.2 塑料的选材及性能分析 本塑件属于一种家庭日用产品，对质量和外观都要求比较严格，如下图所示。其材料采用的是共聚物型的PP材料，其材质为：PP。

小水桶实体零件图 2.2.1 塑件材料的使用性能 PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此考虑使用的PP材料是加入了1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好，PP不存在环境应力开裂问题；低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低，PP也不像PE那样在高温下仍具有抗氧化性。聚丙烯（PP）是常见塑料中较轻的一种，其电性能优异，可作为耐湿热高频绝缘材料应用。密度为0.90~0.91。. - 5 -

2.2.2 塑件材料的加工特性 （1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发生分解； （2）流动性极好，溢边值0.03mm左右； （3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度； （4）成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强； （5）注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50℃以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90℃以上时易发生翘曲、变形； （6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。 塑件材料的物理性能、热性能

密度 g/cm3 0.90～0.91

质量体积 cm3/g 1.10～1.11

吸水率 24h 0.01～0.03 熔点 ℃ 170～176 熔融指数 g/10min 230℃ 维卡针入度 ℃ 140～150 热变形温度 ℃ 102～115

线膨胀系数 10-5℃ 9.8

比热容 J/(kg·K) 1930 热导率 W/(m·K) 0.126

塑件材料的成形条件 注塑成型机类型 螺杆式 - 6 -

密度 g/cm3 0.90～0.91 计算收缩率 % 1.0～2.5 预热 温度 ℃ 80～100 时间 h 1～2

料筒温度 ℃ 后段 160～180 中段 180～200 前段 200～220 模具温度 ℃ 80～90 注塑压力 MPa 70～140

成形时间 s 注塑时间 20～60 高压时间 0～3 冷却时间 20～90 总周期 50～160 螺杆转速 r/min 48

后处理 方法 -- 温度 ℃ -- 时间 h --

三 小水桶注射模的详细设计 3.1 塑料注射成型机的选择 注射机的选取是至关重要的，因为注射机的众多参数需要和模具的相互匹配，否则无法正常使用，这也是我们选择注射机的重要依据。需要计算的参数很多，有注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离。下面通过对一些参数的计算来选取注射机的型号。 3.1.1 注射量的计算 注塑机的最大注射量是指柱塞或螺杆在作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。为了保证正常的注射成型，选择注射机时，注塑机的最大注塑量应 - 7 -

大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在最大注塑量的80﹪。 螺杆式注射机注射其他塑料时的注射量计算 nVs+VjgV8.0

sV ——单个塑件的容积（cm3） jV ——浇注系统和飞边所需要塑件的容积（cm3）

gV ——注射机额定注射量（cm3） n——模具型腔数

本制品属于不规则实体，因此，不能通过体积公式来计算体积，必须要借助相关软件来实现体积计算。这里这里，借助了SolidWorks来实现体积的计算。 体积大小为：V=514887.97 ㎜3=514.89cm3，对于一模多件的注射模具则要乘上制品的个数，这里是一腔一模，则总体积为514.89cm3。对于一次注射体积还要加上浇注系统中凝料的体积，jV=26cm3。 所以Vg=（514.89+26）/0.8=676.11cm3 3.1.2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，熔料进入模腔时的压力远小于最大注射压力。

有效注射压力 ：PKPA K：压力损失系数。一般取值范围为 （1/4-1/2）,在此取为1/3。

选注射机——注射机的最大注射压力为: KPPM/ PM（模腔压力）——熔融型料在型腔内的压力（20MP～40MP），在此取MP=30MP。 PMP/K=30/（1/3）=90MP

3.1.3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 - 8 -

示 ，注射模从分型面涨开的力应小于注射机的额定锁模力即： )(jsmAnAPF 式中F——注射机的额定锁模力（N） As、Aj——塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积 （mm2）。 Pm——塑料熔体在模腔中的平均压力（Mpa），在此取30Mpa。 n——模具型腔数，为1。 经过SolidWorks计算2mm40807sjsAAA )(1.21224)(12242104080730)(KNNAnAPFjsm

3.1.4 注射机型号的选定 根据以上的计算，以及塑件结构及外形尺寸、注射时所需压力等情况，选用注射机为JPH250-B型， 基本参数 型号 JPH250-B 拉杆内间距/mm 510560 结构形式 卧式 模板行程/mm 830 理论注射容量/g 740 最大模具厚度/mm 1050 螺杆直径/mm 67 最小模具厚度/mm 220 注射压力/aMP 164 锁模形式 液压

注射速率/（g/s） 164 模具定位孔直径/mm 150

塑化能力/（g/s） 95 喷嘴球半径/mm R15 螺杆转速/（r/min） 0～140 喷嘴口半径/mm R16 锁模力/KN 2500 生产厂家

3.1.5 注射机有关工艺参数的校核 （1）注射量的校核 0.8M机≥M塑件＋M浇 即jsVVV机.80

式中： 机V——注塑机的最大注塑量，3cm； - 9 -

sV——塑件的体积，3cm，该零件＝514.89cm3 jV——浇注系统体积，g，该零件jV＝263cm。

故 11.6768.02689.5148.0jVVVs机 即)g6.26151.167691.0（机机VM 此处选定的注塑机注塑量为740g,所以满足要求。 （2）锁模力的校核。 在上面已经计算出)(1.21224)(12242104080730)(KNNAnAPFjsm 此处选定的注塑机为2500KN，满足要求。 （3）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核。 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适应： 模具长×宽＜拉杆面积 即 450×500＜560×510故满足要求。 模具闭合高度校核 本模具的闭合高度为 375H，JPH250-B型注射机所允许模具的最小闭合厚度为220minH，最大厚度为1050maxH， 即模具满足：

maxminHHH 的安装条件。

（4）开模行程校核 注射机的开模行程应满足分开模具取出塑件的需要。所选注塑机为JPH250-B型，其最大行程与模具厚度无关，故注塑机的开模行程应满足下式： 21HHS（5～10） mm

式中 S——注塑机最大开模行程，mm。 H1——推出距离，这里为30mm； H2——包括浇注系统在内的塑件高度，这里为295mm； 因为 S＝830mm H1＋H2＋（5～10）＝30＋295＋10＝335mm 故开模行程满足要求。