塑料碗模具设计

课程设计说明书设计题目：塑料碗模具设计学校:专业:班级:姓名:学号：指导教师：完成日期：2012年10月12日题目：17 塑料碗塑模设计要求：材料PP 、一模四腔目录题目 (2)一.塑料的工艺性设计 (4)注塑模工艺 (4)化学和物理特性 (5)塑件的尺寸与公差 (5)二.注射成型机的选择 (6)三.型腔布局与分型面设计 (6)型腔数目确定 (6)型腔的布局 (7)分型面的设计 (7)四.浇注系统设计 (8)主流道设计 (8)主流道衬套的固定 (9)分流道设计 (10)浇口的设计 (11)五.成型零件的设计 (12)成型零件结构设计 (13)成型零件尺寸计算 (15)六.合模导向机构的设计 (18)导柱的结构 (18)导套的结构 (19)七.脱模机构的设计 (20)推出方式的选择 (20)推杆设计 (20)推板设计 (21)八.模架及注射机的选择 (22)模架的选择 (22)注射机有关参数校核 (22)九.设计总结 (23)十.参考文献 (23)一、塑料的工艺性设计(1)、注塑模工艺干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：220~275℃，注意不要超过275℃。

模具温度：40~80℃，建议使用50℃。

结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：可大到1800bar。

注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用热流道系统。

成型时间：注射时间 20s~60s高压时间 0s~3s冷却时间 20s~90s总周期 50s~160s(2)、化学和物理特性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，因此许多商业的PP材料是加入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，但是有更强的抗冲击强度。

PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。

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。

通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。

PP的流动率MFR范围在1~40。

低MFR 的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。

对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。

由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。

并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。

加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。

均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。

然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。

PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

(3)、塑件的尺寸与公差1、塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素：a)取决于用户的使用要求。

b)受制于塑件的流动性。

c)受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。

2、塑件尺寸公差标准a)影响塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收缩率及其波动。

b)塑件结构的复杂程度。

c)模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。

d)成型工艺因素（模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）。

e)成型设备的控制精度等。

其中，塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。

题中没有公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取MT5。

3、塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。

模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。

二、注射成型机的选择单个碗质量 m1 =58.5g制品的正面投影面积A1=103.81cm 2单个碗体积V 塑=85cm 3估算流道凝料体积V 凝=35cm 3模具所需注射量m = n(m1+m2)=374g估算所需锁模力Fm = n(A1+A2)P 型 = 4*（103.81+103.81*0.35）*102*25=140x104N注射机为上海橡塑机厂的XS-ZY-500卧试注塑机。

查表注射压力为104MPa ，合模力为350×104N ，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R 为18mm ，喷嘴口直径为7.5mm （一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。

中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。

所以我们不必过多的考虑注射机型号。

具体到这套模具）。

三、型腔布局与分型面设计(1)、型腔数目的确定型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。

根据注射机的额定锁模力F 的要求来确定型腔数目n ，即 n 12pA pA F -≤ 式中 F ——注射机额定锁模力（N ）P ——型腔内塑料熔体的平均压力（MPa ）A 1、A 2——分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm 2）大多数小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，而题目要求采用一模四腔。

(2)、型腔的布局考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：图（1）(3)、分型面的设计分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。

a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

b)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

c)保证塑件的精度要求。

d)满足塑件的外观质量要求。

e)便于模具加工制造。

f)对成型面积的影响。

g)对排气效果的影响。

h)对侧向抽芯的影响。

图（2）四、浇注系统设计(1)、主流道设计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。

形状结构如图(3)所示，其设计要点：图（3）a) 主流道设计成圆锥形，其锥角可取2°~6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm ，且加工时应沿道轴向抛光。

b) 主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径R1大1~2 mm ；球面凹坑深度3~5mm ；主流道始端入口直径d 比注射机的喷嘴孔直径大0.5~1mm ；一般d=2.5~5mm 。

c) 主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=1~3mm 。

d) 主流道长度L 以小于60mm 为佳，最长不宜超过95mm 。

e) 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53~57HRC 。

(2)、主流道衬套的固定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Φ150mm ，内径Φ31.5mm 。

具体固定形式如图(4)所示：图（4）(3)、分流道的设计a) 分流道是脱浇板下水平的流道。

为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U 形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：42654.0L m B ⋅=（式1） B H 32= （式2）式中B ―梯形大底边的宽度（mm ） m ―塑件的重量（g ）L ―分流道的长度（mm ） H ―梯形的高度（mm ）质量大约58.5g ，分流道的长度预计设计成110mm 长，且有4个型腔，所以3.260115.582654.044=⋅⨯=B 取B 为27mm 2732⨯=H =18 取H 为18mm梯形小底边宽度取21mm ，其侧边与垂直于分型面的方向约成10°。

分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。

如下图（5）所示：图（5）b) 分流道长度分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。

将分流道设计成直的，总长190mm 。

c) 分流道表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

d) 分流道表面粗糙度分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。

本模具的流道布置形式采用平衡式, 如图(1)所示。

(4)、浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。

a) 浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口：✧浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。

✧浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。

✧浇口之压力损失大，必须高之射出压力。

✧浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。

它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。

b)浇口位置的选用模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。

总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，如图（6）所示。

通常要考虑以下几项原则：✧尽量缩短流动距离。

✧浇口应开设在塑件壁厚最大处。

✧必须尽量减少熔接痕。

✧应有利于型腔中气体排出。

✧考虑分子定向影响。

✧避免产生喷射和蠕动。

✧浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

✧注意对外观质量的影响。

图（6）c)浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。

一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。