瓶盖塑料模具设计

洛阳理工学院学院 课程设计
课程名称 塑料模具设计制造设计 题目名称 塑料 塑料瓶盖 注塑模设计 专 业 模具设计与制造 学 号 Z09105844 学生姓名 刘 勇
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瓶盖塑料模具课程设计
一 设计任务书 :
(1) 塑料制品名称：盖盒 (2) 成型方法：注塑成型 (3) 塑料原料： ABS (4) 生产批量： 100 万件 塑件图：如图 1-1 所示为该制品的图样，图 1-2 所示为该制品的三维图样。
3 推出机构的确定
根据塑件的形状特点， 确定模具型腔的定模部分， 模具型芯在动模部分。 塑件 成型开模后， 塑件与型芯一起留在动模一侧。 该塑件有螺纹孔， 螺纹部分是由螺 纹型芯成型的， 由于成型该塑件的塑料 ABS可以采用强制脱模， 但是该制件是有 内螺纹的圆形制件， 故有需要较大的脱模力， 故采用推件版推出机构。 为了避免 推件孔的内表面与型芯的螺纹摩擦， 造成型芯的迅速刮伤， 将推件版的内孔与型 芯成型面做成单边斜度为 5~10 度的锥面，并且可以准确定位推件版，避免了该 处的飞边溢斜。
(1) 主流道的设计
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主流道是连接注射机喷油嘴与分流道的一段通道， 轴线上，端面为圆形， 由注塑机的参数可知 : 喷嘴的直径为 d0=4mm 喷嘴的前端球半径 R0=15mm 根据主流道与喷嘴的关系得到： 主流道进口端球面半径 R=R0+(1~2）取 R=16mm
主流道进口端孔直径 d=d0+0.5=4+0.5=4.5mm.
3
10
120
105
0~220
325
15 螺杆式
125
模板的最大厚度 /mm
300
模板的最小厚度 /mm
200
最大模板尺寸 /mm 370*320
拉杆空间 /mm
345 345
合模方式
液压机械
电机功率 /KW
15
定位圈深度 /mm
10
喷嘴孔直径 /mm
4
最大成型面积 / cm 2
320
注塑速率 / （g.s 1 ）
4 合模导向机构的设计
该塑件精度要求不高， 塑件的形状， 型腔布置平衡对称， 没有明显的注塑侧向 里，可以采用常见的导柱定位机构， 在动模版、 推件版、定模版间使用四对导柱， 导柱的长度要确保推件版推出后不脱落。 在定模座板与定模版制件采用四对限距 导柱，可以限制第一次分型距的作用， 同时还起到导向定位定模座板与定模板的 作用。
四 模具设计方案论证
1 型腔的布局
该塑件的精度要求不高， 属小型塑件， 且形状简单， 又为大批量生产， 初定为一 模四的模具形式， 型腔的排列方式采用平衡性较好的十型排列， 其布置方式如下 图所示： 为了保证塑件表面质量要求， 选择点浇口成型， 浇口位置安排在塑件的 顶部如图所示；
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2 成型零件结构
该塑件为水杯盖，外形表面质量要求较高。选分型面时要注意保护外形美观 的原则， 有利于去除飞边， 排除型腔内的气体， 利于取出塑件的要求， 在外形轮 廓的最大处选择，如图所示 :
2 浇注系统的设计
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。 其作用 是使塑料平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外行轮廓清晰的塑件。 因此，浇注系统十分重要。 浇注系统一般可分普通浇注系统和无流道浇注系统两 类。本设计采用普通的浇注系统， 它一般由主流道、 分流道、 浇口和冷料穴四部 分组成。流道及浇口位置的选择应遵循以下原则： （ 1） 设计浇注系统时，流道应尽量少弯折； （ 2） 应考虑模具是一模一腔还是一模多腔， 浇注系统应按型腔布局设计， 尽量 与模具中心线成对称布置； （ 3） 单型腔塑件投影面积较大时， 在设计浇注系统时， 应避免在模具的单面开 浇口，不然会造成注射时模具受力不均； （ 4） 设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹； （ 5） 在设计浇口时， 避免塑件熔体直接冲击小直径型芯及嵌件， 以免产生弯曲、 折断或移位； （ 6） 一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内； （ 7） 在满足成型排气良好的前提下， 要选取最短的流程， 这样可以缩短填充时 间； （ 8） 能顺利地引导塑料熔体填充各个部位， 并在填充过程中不致产生塑料熔体 涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外； （ 9） 在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周 期； （ 10） 浇口的位置应保证塑件熔体顺利流入型腔； （ 11） 尽量避免使塑件产生熔接痕，或使熔接痕产生在塑件不重要的位置。
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ABS 的收缩率为 0.4%~0.7%，故取平均收缩率 Sep
（ 1）模 具 的 型 腔 采 用的整体式
整体式型腔是直 接在型 腔版上加工 的，有较高的强度和 刚度，使用中不易变 形损坏。该塑件的整 体尺寸较小，形状简 单，加工容易。故采 用整体式结构。 （ 2) 模具型芯采用整 体镶嵌式
整体镶嵌式型芯 结构可以大大节省钢 材，有利于加工和热 处理， 修理更换简单， 由于该塑件有螺纹， 从经济可行性考虑， 也应该采用整体 镶嵌式。
（ 4） 塑件的生产批量
该塑件的生产类型为大批量生产，为了提高生产效率宜采用一模多腔，高 寿命自动脱模的模具，还能降低生产成本。
（ 5） 注塑机的初步选择
1 计算塑件的体积：
把绘制好三维制件图用 PRO/e软件进行计算得；塑件体积 V≈9352mm3. 塑件的质量计算： ABS密度 ρ=1.02~1.05g/cm 3所以该制件的质量为： m=Vρ =9352×1.03 ×10-3 ≈9.63g
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（ 6）塑件成型工艺卡
塑件成型工艺卡
4
Baidu Nhomakorabea
塑 件名称
瓶盖
材 料牌号
ABS
单 件重量
9.63g
成型设备型号
SZ125/630
每 模件数
4
成型工艺参数
干燥设备名称
烘箱
材料干燥 温度 /℃
80~85
时间 /h
2~3
后段 /℃
160~180
料筒温度
中段 /℃ 前段 /℃
180~200 200~220
喷嘴 /℃
5 冷却系统的设计论证
改塑件采用大批量生产， 要求有较高的生产效率； 采用最常用的冷却方法， 冷 却水冷却法。 凹模冷却水道采用环绕型腔布置的两层式冷却回路， 型芯的冷却采 用内部加装铜管喷流冷却方式， 其进出水孔开在支撑板上， 冷却水道的设计如图
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所示
五 主要零部件的设计计算
1 成型零件的成型尺寸的计算
塑件的材料采用 ABS，是由丙烯腈—丁二烯—苯乙烯这三种共聚而成， 使 ABS 具有良好的综合力学性能。 丙烯腈使 ABS具有良好的耐化学腐蚀及表面硬度， 苯 乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 从使用性能上看： 该塑料无毒、 无味、呈 微黄色，有较好的光泽，密度为 1.02~1.05g/cm 3。ABS有极好的抗冲击强度，且 在低温下也不迅速下降。 ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油 性、耐水性、化学稳定性和电气性能。 从成型性能上看： 该塑料在正常的的成型条件下， 壁厚、熔料温度， 对收缩率影 响极小。 但 ABS在升温时粘度增高， 所以成型压力较高， 故塑件下的脱模斜度宜 稍大。 ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理， ABS易产生熔接痕。模具设计 时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。 在正常条件下， 壁厚、 熔料温度对收 缩率影响极小。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50℃ ~60℃，而在强调 塑件光泽和耐热性时，模具温度应控制在 60℃ ~80℃。 无定形料，流动性中等，溢边值为 0.04mm。吸湿性强，必须充分干燥，表面要求 光泽的塑件需长时间的预热干燥。 因 ABS的缺点是耐热性不高， 耐气候性差， 在紫外线作用下易变硬发脆， 故成型 时应注意控制成型温度、浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。
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二 塑件成型工艺分析
（ 1）塑件的原材料分析 : ABS为目前应用最广的工程塑料， ABS不透明，非
结晶型聚合物， 无毒无味， 力学性能良好， 化学稳定性介电性优良， 成型颜色好。 适合用注塑成型。该塑件采用 ABS非常合适。 ABS一般参数 ： 密度 : 1.05 克/ 立方厘米
成型收缩率 : 0.4-0.7% 吸水率 : 0.2%~0.45% 成型温度： 200-240℃ 干燥条件： 80-90 ℃ 2 小时 热变形温度为 : 70 —107℃ 使用温度范围 : -40 ℃ ~80℃ 硬度 : R65~115
根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值， 可选用国产 SZ125/630 螺杆式注 射机，如下表所列：
标称注射量 /
3
cm
螺杆直径 /mm
合模力 /N
注射压力 /MPa 注射行程 /mm
螺杆转速 / （ r/min ） 模板最大行程
/mm 喷嘴球半径 /mm
注射方式
定位圈直径 /mm
125
40
630
170~180
3 成型过程
模具温度 /℃ 注射 /s
50~80 20~90
时间
保压 /s
0~5
冷却 /s
20~120
压力
注射 /MPa 保压 /MPa
600~1000
后处理
温度 /℃ 时间 /min
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编制 刘文祥
日期 2010.6.28
审核
日期
塑件草图
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三 分型面的的选择和浇注系统的设计
通常和注射机喷嘴在同一
定位圈直径为 100mm
为了弥补注射机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，将浇口套的长度设计得比模 板厚度短 0.02mm.浇口套外圆盘的轴肩转角半径 R 宜大一些，取 R=3mm以. 避免淬 火开裂和应力集中。
(2) 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道， 一般开设在分型面上， 起分流和转向的作用。 在本设计中， 因是多型腔模具， 所以必须设置分流道， 在此采用半圆形截面流道。 因为塑料熔 体在流道中流动时， 表面冷凝冻结， 起绝热的作用， 熔体仅在流道中心流动， 因此分流道的理想状态 应是其中心线与浇口 的中心线位于同一直线上，而半圆形截面可以满足。 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置， 从输送熔体时的减 少压力损失和热 量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 本设计可以采用最常用的 U 形截面分流道， 切削加工都在一个模板上， 可以节省 加工费用， 而且热量损失和阻力损失小。 ABS分流道直径推荐值为 4.8~9. 如图所
1 分型面的选择
分型面为定模与动模的分界面，合理的选择分型面是使塑件能完好得成型的 先决件。 (1) 选择分型面时，应从以下几个方面考虑： (2) 塑件在开模后留在动模上。 (3) 分型面上的痕迹不影响塑件的外观。 （ 4 ) 浇注系统，特别是浇口能合理的安排。 （ 5 ) 使推杆痕迹不留在塑件外观表面上。 （ 6）使塑件易于脱模。 （ 7）分型面的位置必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从 型腔中脱出。
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示
:
（ 3）冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔， 考虑到注射机喷嘴和主流道入口在一小段塑料熔体 应辐射散热而低 于所要求的塑料熔体的温度， 从喷嘴端部到注射机料筒以内 10mm～ 25mm的深度 有温度逐渐升高的区域， 这时才达到正常的塑料熔体的温度。 位于这一区域内的 塑料的流动性能及成型性能不佳， 如果这段温度相对较低的冷料进入型腔， 便会 产生次品。 为了克服这一现象的影响， 用一个井穴将主流道延长以接收冷料， 防 止冷料进入浇注系统的流道和型腔， 该穴称冷料穴。 冷料穴一般位于主流道对面 的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料” ，防止“冷料”进入型腔而形 成冷接缝。 本设计中对于冷料穴的选择是按照设计的目的来选择的。 由于此设计 的目的是要实现自动脱模。 所以选择如下图的冷料穴 （与推杆相匹配的冷料穴） 。 这种冷料穴的底部有一根推杆，而推杆安装在推板上，与其它推杆或推管连用。 该设计采用的是 Z 形头冷料穴，它很容易将主流道凝料拉离定模。
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（ 2） 塑件表面质量分析
该塑件表面没有很高的要求，在一般情况下，要求塑件光洁，表面粗糙度为
Rs，
对外表面可以取 0.8 μm；对内表面的 Rs 可以取 3.2 μ m。
（ 3） 塑件的结构工艺性分析
从塑件的结构看外形为简单的回转体， 结构简单。 没有特殊的要求。 壁厚均匀。 在塑件的内壁有 M56×5 的螺纹孔， ABS虽然质硬但是强度高，可以采用强制脱 模。设计的时候保留了端部和底部的台阶。 总的来说， 只有采取的工艺合适该塑 件成型比较容易。