圆形杯盖注塑模具设计说明书

3.3、塑件的结构工艺性分析
(1) 塑件的尺寸精度分析 该塑件的尺寸均为未标注公差的自由尺寸，可按 MT5 查取公差。下表所列为塑件 的主要尺寸的公差要求。 塑件标注尺寸 外 部 尺 寸 12 80 64 3 内 部 尺 寸 74 66 10 4 塑件尺寸公差 12
0 −0.58
80 0 −0.86
3.4 塑件的生产批量
塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生 产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿 命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。 如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具 的成本。该塑件产量达 10 万件，生产类型属于中批量生产，可以适合考虑采用一模多 腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。
参数数值 173 150 1000 365×345 325 150 100 15 45 125 15
4 分型面及浇注系统的设计
4.1 分型面的选择
不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结 构很大程度上取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选 择在塑件外形的最大轮廓处。如下图所示，在满足该原则的三个方案中，方案 A 的塑 件开模后留在定模一侧，塑件不易取出，顶出机构设计复杂；方案 B 分型后会产生影 响塑件外观的飞边，且飞边不易清除；方案 C 既保证了塑件的外观，且毛刺飞边的清 除也较容易，因此选择方案 C。
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2 设计任务书
（1） 塑料制品名称：圆杯盖。 （2） 成型方法：注塑成型。 （3） 塑料原料：ABS。 （4） 收缩率：0.4%~0.7%。 （5） 生产批量：10 万件。 （6） 塑件图：下图所示为该制品的二维图样。
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3 塑件的结构工艺性分析
3.1 塑件的几何形状分析
本塑件为圆形的杯盖，尺寸中等，结构简单。考虑到该制件精度要求较低，结合 其材料性能，故选一般精度等级为：MT5。
180~190
(4) 确定模具温度及冷却方式
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ABS 流动性中等，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时 间，从而提高生产率，所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在 60~80℃。 (5) 确定成型设备 由于塑件采用注射成型加工，是有一模两腔分布，由此可计算出一次注射成型过程 所用塑料量为：W=2w+w：=2×25.6+25.6×20%=56.8g。 根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参 数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选 FM100 型螺杆式注射机。记录下 FM100 型螺杆式注射机的主要技术参数，见下表。 FM100 型注射机的主要技术参数 序号 主要技术参数项目 1 最大注塑量/cm³ 2 注射压力/MPa 3 锁模力/kN 4 动、定模模板最大安装尺寸/(mm×mm) 5 最大模具厚度/mm 6 最小模具厚度/mm 7 最大开模行程/mm 8 喷嘴前端球面直径/mm 9 喷嘴伸出量/mm 10 定位孔直径/mm 11 定位孔深度/mm
杯盖注塑模具设计
1 前言
杯盖在我们生活中随处可见，几乎每家每户都会用到。市场上也有各种各样的杯 盖，有时候一个灵巧鲜艳的造型便能吸引消费者的眼球，为生产厂家创造利润。所以 一个貌似简单的盖子也蕴含着无尽的商机，引人深思。本次设计的杯盖结构非常简单， 主要展现出一个最普通的生活用品的注塑成型过程，希望能有助于人们对身边事物的 了解。
(1) 主流道和定位圈的设计 主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套， 采用优质钢材制作并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如下图所示。
查资料得到 FM100 型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径 R � =15mm，喷嘴
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孔直径 d � =3mm，定位圈直径为φ125mm。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避 免溢料，主流道与喷嘴的关系为：SR= R � +（1~2） ，d= d � +0.5。因此取：主流道球面 直径 SR=16mm，主流道的小端直径 d=3.5mm。 为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为 2°~4°，计算 其大端直径约为 12mm；为避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径 D 不 宜过大，取 D=16mm；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计 R2 的圆 弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比 模板厚度短 0.02mm。 定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得 FM100 型螺杆式注射机的定位圈直径为φ 125mm，一般定位圈高出定模座表面 5~10mm。 1) 分流道的设计 本设计采用 U 型断面分流道，切削加工在一块模板上，加工容易实现，且表面积 不大，热量损失和阻力损失不太大。取 ABS 的分流道直径为 5mm。 2) 浇口的设计 根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如上浇注系统中图所示的侧浇口。从塑 件的唇的底侧中部进料，去除凝料时不会再塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的 外观。 3) 冷料井的设计 采用带 Z 形头拉料杆的冷料井，如图所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料 井的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝 料便可取出的作用。
+δ △] 0 +0.19 11.68 0
Lm=[(1+Scp)Ls+0.75 △] 0 −δ Lm=[(1+Scp)Ls-0.67 3 △]
+δ 0 +0.13 2.75 0
65.00 0 −0.15
Lm=[(1+Scp)Ls+0.75 74 △] 0 −δ Lm=[(1+Scp)Ls-0.67 型芯 动模型芯 66
5 模具设计方案论证
5.1 型腔布置
对于一模多腔的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、 模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本设计方案的 模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。
5.2 成型零件的结构确定
成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量。该塑件 的材料为 ABS 工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够 的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备
3.5 初选注射机
(1) 计算塑件体积或重量 通过三维造型可获得椭圆下壳的体积 V=24.9cm³。 (2) 用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便浇口排列和模具的平衡。 (3) 确定注射成型的工艺参数 根据该塑件的结构特点和 ABS 的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺 参数，见下表。 塑件的注射成型工艺参数 工艺参数 预热和干燥 内容 80~90℃ 2h 后段 料筒温度/℃ 中段 前段 喷嘴温度/℃ 模具温度/℃ 注射压力/Mpa 180~200 210~230 200~210 螺杆转速 方法 后处理 60~80 70~90 温度/℃ 时间/h 成型时间/s 工艺参数 内容 注射时间 保压时间 冷却时间 总周期 30~60 红外线灯 烘箱 70 2~4 3~5 15~30 15~30 40~70
+δ △] 0 +0.29 65.72 0
75.05 0 −0.29
Lm=[(1+Scp)Ls-0.67 10
+δ △] 0 +0.16 9.73 0
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Lm=[(1+Scp)Ls+0.67 4 △] 0 −δ 4.32 0 −0.15
6.2 模具型腔壁厚的确定
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具 的 凹 模 采用 的是整 体 嵌入式， 因此可用整 体式圆型 腔壁厚， 根据经验计 算公 式 S=r( {[σ ] ÷ ([σ ] − 2 p )} -1)，计算得壁厚 S=25.32mm，取 30mm。
5.5 冷却系统设计
采用冷却水道冷却，凹模冷却水道采用环绕型腔布置的单层式冷却回路，水道开 设时注意避开安装在定模上的内镶块；型芯冷却采用隔板式管道冷却，在型芯上开设 两个孔，孔内插上纵向隔板，冷却通路的设计如下图所示。
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6 主要零部件的设计计算
6.1 成型零件的成型尺寸
该 塑 件 的 成 型 零 件 尺 寸 均按 平 均 值法 计 算 ，查 有 关 手册 的 PVC 的 收 缩 率 为 0.4%~0.7%，故平均收缩率 Scp=（0.4+0.7）%/2=0.0055 ，根据塑件尺寸公差要求，模 具制造公差取 δ =△/3，成型零件尺寸计算见下表。 成型零件尺寸计算 类别 模具零件名称 塑件尺寸 计算公式 工作尺寸 Lm=[(1+Scp)Ls-0.75 +0.29 78.80 0 80 +δ △] 0 Lm=[(1+Scp)Ls-0.67 12 型腔 定模镶块 64
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50~55HRC 的硬度。 (1) 凹模（型腔）设计 采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处 理、方便日后的更换维修等方面考虑的。 注意：凹模镶块的尺寸大小设计出了要考虑壁厚的刚度和强度校核外，还要留有足 够的冷却水道位置。 (2) 凸模（型芯）设计 型芯结构设计也应采用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件内 壁的大型芯装在动模板上，成型条形孔和圆孔的小型芯装在定模板上，方便型芯的制 作安装、塑件的飞边去除以及塑件内部冷却水道的排布。
+0.74 64 0
30 −0.40
+0.86 74 0
66 0 −0.86 10 0 −0.48
+0.14 40
(2) 塑件的表面质量分析 该塑件要求外观光洁、色彩艳丽，颜色可调，型斑点和熔接痕，而内表面无特殊 要求。 (3) 塑件的结构工艺性分析
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① 从图纸上看，该塑件外形为圆形盖，圆角过渡且无尖角存在，壁厚均匀，且符 合最小壁厚要求。 ②塑件型腔中等。 ③该塑件为方便开模分型，取分型面与盖下边缘平齐。 综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
5.3 导向定位机构设计
由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭 模后的定位。 注意：导柱要比主型芯高出至少 6~8mm。
5.4 推出机构设计
根据圆形杯盖的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。其中推件 板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆 推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不 影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。
3.2 塑件原材料的成型特性分析
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ABS 是目前产量最大，应用最广的工程塑料。 ABS 是不透明非结晶型聚合物，无 毒，无味，密度为 1.02~1.05g/cm 3 。ABS 具有突出的力学性能，坚韧，坚固；易于成 型和机械加工，成型塑料油较好的光泽，经过调色可配成任何颜色。ABS 可采取注射， 挤塑，吹塑，真空成型机表面涂饰等多种成型加工方法。 ABS 成型性能如下: (1) 易吸水，成型加工前需进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件需长时间预热干燥。 (2) 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 (3) 顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取 2°以上。 (4) 易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。 (5) 宜采用高料温，高模温，高注射压力成型。
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4.2 浇注系统的设计
浇注系统有主流道、分流道、浇口、冷料井四个部分组成。考虑到塑件的外观要求 较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，浇口采用方便加工 修整、凝料取出容易且不会再塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用分型面结构两板 模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。浇注系统的设计如下图所示。
6.3 推出机构的设计
采用推杆推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推杆的布置空间足够，所以无 须用繁琐的计算方法确定推杆的尺寸大小，可以根据经验选取 d=4mm 的推杆，注意保 证推出距离略大于型芯的突出长度 2~3mm，即推出距离大于 20mm。