畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)水瓶蓋塑料模具設(shè)計(jì)

1、邵 陽(yáng) 學(xué) 院塑料模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 開(kāi)水瓶蓋模具設(shè)計(jì)機(jī)械能源工程系： 模具專業(yè)班級(jí)：04模具本科學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)人：陳志勇指導(dǎo)老師： 何曉明、 羅玉梅完成日期 2007年10月8日開(kāi)水瓶蓋塑料模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1、塑件的成型工藝性分析該塑件屬于薄壁塑件，生產(chǎn)批量不大，材料選用聚已烯（PE ），成型工藝性好，可以采用注射成型。2、分型面的選擇根椐塑件的結(jié)構(gòu)形式（如下圖所示），分型面選在塑件的底平面。 3、確定型腔的數(shù)量和排列方式1）型腔數(shù)量的確定該塑件的精度要求不高，屬于中小批量生產(chǎn)，而且該塑件的體積比較大，再考慮到模具的制造成本，可以初定為一模兩腔的模具形式。2）型腔

2、排列形式的確定由于是一模兩腔的形式，因此本設(shè)計(jì)采用并排的形式。4、模具結(jié)構(gòu)形式的確定根據(jù)以上的分析可知，本設(shè)計(jì)采用一模兩腔的形式，并列排列的形式，由于該塑件的壁比較的薄，因此采用推件板推出的形式，流道采用平衡式，澆口采用點(diǎn)澆口的形式，動(dòng)模部分需要一塊墊塊和一塊型芯固定板，因此可以初步的確定模具的結(jié)構(gòu)形式為型帶推件板的雙分型面模具。5、注射機(jī)型號(hào)的選定1）注射量的計(jì)算由該塑件圖可知，該塑件的體積1245310.2。因此該塑件的質(zhì)量為m141.2(g。由于流道凝料的質(zhì)量m2未知，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可以按照該塑件的質(zhì)量60%來(lái)進(jìn)行計(jì)算，因此注射量為m=m1+m2=1.6nm=132g。2）塑件和流道在分型面

3、上的投影面積及所需的脫模力流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析可得，2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積1的0.2-0.5倍，因此可以用0.35倍的1來(lái)進(jìn)行估算，所以nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=21195m.脫模力×型=635.850KN其中，型30Pa3）注射機(jī)的選擇根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和所需要的鎖模力的計(jì)算值，可選用SZ-300/160臥式注射機(jī)，該注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表 4）注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核1 由注射機(jī)的料筒的塑化能力來(lái)核模具的型腔的數(shù)量n 。n (kMt/3600-m2/m1=(0.8

4、5;82×3600×30×3600-0.6×2×41.2/41.2=46.42, 型腔數(shù)量校核合格。式中 k 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;M注射機(jī)額定塑化量(82；T 成型周期，取30S 。2）注射壓力的校核塑料注射成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)的類型、噴嘴的形式、塑件的形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。對(duì)于粘度大的塑料以及形狀細(xì)薄、流程長(zhǎng)的塑料，注射壓力應(yīng)取大一些。柱塞式注射機(jī)的壓力損失比螺桿式的損失要大一些，所以注射壓力也應(yīng)取大些。注射壓力的校核是校核定注射機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時(shí)所需的注射壓力，由于本設(shè)

5、計(jì)是是采用聚已烯為材料，螺桿式注射機(jī)，并且塑件的結(jié)構(gòu)比較的簡(jiǎn)單，壓力損失較小，因此成型時(shí)所需的注射壓力取為1.3×100Pa=130Pa，而該注射機(jī)的額定注射壓力為150Pa ，注射壓力較核合格。3 鎖模力的較核該設(shè)計(jì)所需要的鎖模力為F=KAP型=1.2×635.8<1600,所以鎖模力較核合格。其它安裝尺寸的較核要待模架選定之后才能進(jìn)行。二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、 主流道的設(shè)計(jì)1） 主流道尺寸的設(shè)計(jì)主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因

6、此，必順使熔體的溫度降和壓力損失最小。在臥式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直分型面，主流道通常設(shè)計(jì)在模具的澆口套中，但在本設(shè)計(jì)中，為了便于加工和安裝，就把主流道和澆口套設(shè)計(jì)成整體式，如下圖所示，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐度為2°-6°，在本設(shè)計(jì)中取3°，小端的直徑比注射機(jī)噴嘴的直徑大0.5-1 mm,因此小端的直徑取為5mm, 小端的前面是球面，其深度為3-5mm, 在本設(shè)計(jì)中深度取為4mm, 注射機(jī)噴嘴的球面在此與澆口套接觸并且貼合，因此要求澆口套上主流道前端面為球面，并且半徑比噴嘴的半徑要大1-2mm 。取為22mm, 材料采

7、用T10A ，淬火后的表面硬度達(dá)到53HRC 以上。 2） 主流道凝料的體積q 主=24n d L =258( 4042+=1326.65=1.333cm 4 主流道剪切速率的校核由經(jīng)驗(yàn)公式可得 33.3v q R=3.32×310在5×210-5×310之間，剪切速率合格。式中 v q =q q q +分主塑件=1.33+1.13+2×45.3=93.062、 分流道的設(shè)計(jì)1）分流道的作用是改變?nèi)垠w的流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到每個(gè)型腔，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量和壓力損失，并且分流道應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。因此采用平衡式

8、分流道，為了便于模具的加工和安裝，分流道的形狀采用U 型截面分流道，由于聚已烯的流動(dòng)性比較好，因些U 型截面分流道的寬度取為6，半徑R=0.5×b=0.5×6=3,濃度h=1.25R=1.25×3=3.75,斜角取6°。2）分流道的長(zhǎng)度：為了減少熱量和壓力損失，分流道的長(zhǎng)度盡可能短且少?gòu)澱?，因此在本設(shè)計(jì)中一級(jí)分流道的長(zhǎng)度取L1=1.5D=1.5×100=150。二級(jí)分流道L2=10。如下圖所示： 3）分流道剪切速率的校核 也可采用經(jīng)驗(yàn)公式33.3v q R =0.0892, 也在區(qū)間0.05,0.005之間，剪切速率校核合格。4）分流道的表面粗

9、糙度分流道的表面粗糙度并不要求很高，一般而言取0.8-1.6即可，在本設(shè)計(jì)中，取1.6m 。3、澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的外部結(jié)構(gòu)，要求表面質(zhì)量比較高，應(yīng)看不到明顯的澆口痕跡，為了便模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，又要滿足塑件外部表面質(zhì)量的要求，因此本設(shè)計(jì)選用點(diǎn)澆口的形式。1）點(diǎn)澆口尺寸的確定點(diǎn)澆口的直徑可由經(jīng)驗(yàn)公式算得：(0.14 d A =1.2mm, 式中 為塑件在澆口位置的厚度，A為型腔的表面積；2）澆口剪切速率的校核由經(jīng)驗(yàn)公式33.3vq R=0.0682在區(qū)間0.005,0.05之間，剪切速率校核合格，式中 v q 為單個(gè)塑件的體積； R為澆口的直徑；三、 成型零件的設(shè)計(jì)模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度

10、的零件稱為成型零件。在本設(shè)計(jì)中成型零件指的是成型瓶蓋外表面的凹模，成型內(nèi)表面的凸模。 1、 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）型腔由于塑件的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，因此凹模型腔的結(jié)構(gòu)也比較的簡(jiǎn)單，為了便于安裝，因此此凹模采用整體式模具。2）型芯該型芯是一個(gè)帶有臺(tái)階的軸類零件，并且在頂部倒有圓角，如下圖如示： 2、 成型零件鋼材的選用由于瓶蓋是中小批量的生產(chǎn)，成型零件所選的鋼的材耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度性能應(yīng)該要求比較良好，機(jī)械加工性能應(yīng)該比較良好，因此構(gòu)成型腔的凹模選用模具鋼SM1。定模板構(gòu)成瓶蓋頂部的花紋、文字部分，成型時(shí)有料流的沖刷，但沒(méi)有脫模時(shí)的塑件的磨擦，因此采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。凸模要求有比較高的耐磨性，因此要求

11、凸模要有比較高的硬度，所以凸模采用T10A 鋼材，并且淬火后的硬度要求達(dá)到58HRC-62HRC 。 3、成型零件的工作尺寸的計(jì)算塑件的公差按國(guó)標(biāo)IT6級(jí)查取如下圖所示：塑件圖 1）型腔的徑向尺寸0. 300(1 101.86z M s L s L x +=+-= 式中 s 塑件的平均收縮率取0.025; s L 塑件的外徑尺寸； X 修正系數(shù)（取0.5）； 塑件的公差值（1.48）z 模具的制造公差 (取5；2）型芯的徑向尺寸0000. 3(1 101. 20z z s d s d x -=+= 式中 s d 塑件內(nèi)徑的基本尺寸； 3）型腔的深度0.26000(1 74.20z z s H

12、s H x +=+-= 式中 s H 塑件的高度；塑件的高度尺寸公差（1.28）； 4）型芯的高度000. 26(1 72. 4z z s h s h x -=+= s h 塑件內(nèi)表面的深度；4、成型零件的強(qiáng)度及支承板厚度的計(jì)算1）型腔側(cè)壁的厚度113353073p ph S h E = 式中 p 型腔的壓力；h 塑件的高度E 材料的彈性模量；p 根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計(jì)算許用變形量； p =25i=25×0.82=20.5m =0.02mm 15W 型腔的半徑； 2）支承板的厚度支承板的厚度和所選模架兩塊墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，以及塑件的高度，還有型芯的高度，模

13、架應(yīng)該選在355×355范圍內(nèi)，兩墊塊之間的跨度大約為200mm根據(jù)型腔的布置及型芯對(duì)支承板的壓力，就可計(jì)算出支承板的厚度，即112310.54( 45.32p pl l T L EL =式中 L 兩墊塊之間的距離； 1L 支承板的長(zhǎng)度（取355）； 12l l 2個(gè)型芯投影到支承板的面積； 取標(biāo)準(zhǔn)厚度為T(mén)=50。四、 模架的確定根據(jù)型腔的布置、型腔的側(cè)壁的厚度，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置就站的位置和采用推件板推出等問(wèn)題，可以初步的確定模架序號(hào)為10號(hào)（355×355），模架結(jié)構(gòu)為A4形式，即動(dòng)模定模均為兩板式模具。1、各模板尺寸的確定 1）A 板的尺寸A 板是定模型

14、腔板，塑件的高度為73，在模板上還要開(kāi)設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此A 板的厚度取為80。2）B 板的尺寸B 板是凸模（型芯）固定板， B板取標(biāo)準(zhǔn)厚度為80。 3）C 墊塊的尺寸由公式：墊塊=推出行程+推板的厚度+推桿固定板的厚度+（5-10）=120，取標(biāo)準(zhǔn)厚度125；上述尺寸確定之后，就可以確定模架序號(hào)為10號(hào)模架，板面為355×355，模架結(jié)構(gòu)形式為A4形的標(biāo)準(zhǔn)模架。從選定的模架可知，模架外形尺寸：355×355×355; 2、注射機(jī)安裝尺寸的校核模具的平面尺寸355×355450×450（拉桿間距），合格； 模具的高度：

15、250355450，合格；模具開(kāi)模所需的開(kāi)模行程：L=型芯高度+塑件的高度+（510）=155.4380（注塑的開(kāi)模行程）; 校核合格；所以此模具所選的模架完全符合使用要求。五、 排氣槽的設(shè)計(jì)瓶蓋的成型體積比較小，而且澆口開(kāi)設(shè)在瓶蓋的頂部，塑料熔體先充滿型腔的頂部，然后充滿型腔周邊的下部，這樣的話，型腔的頂部不會(huì)造成憋氣的現(xiàn)象，氣體會(huì)沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向的間隙向外排出，六、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推件推出的機(jī)構(gòu)中，為了減少推件板與型芯之間的磨擦，常采用如圖所示的結(jié)構(gòu)，推件板與型芯之間的間隙常為0.20.25之間，在本設(shè)計(jì)中，采用0.2的間隙，并且采用錐面配合，錐角為10°，

16、用以防止推件板因偏心而導(dǎo)致板溢料。 七、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的計(jì)算比較的麻煩，在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，在單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)當(dāng)?shù)扔诶鋮s水所帶走的熱量，查表得到模具要求的溫度為401、冷卻水的體積流量2313v WQ q m c =- 式中 W 單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，按每分鐘兩注射兩次，即 W =132×2=264/min g =0.264/min kg ;1Q 單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量，PE 為26.410/kj kg 冷卻水的比熱容（34.210/( kJ kg c 1冷卻水的出口的溫度（26.5）2冷卻水的進(jìn)口的溫度（25）2

17、、冷卻管道直徑的計(jì)算為了讓冷卻水處于湍流狀態(tài)，查表得冷卻管道的直徑為d=8mm。3、冷卻水在管道內(nèi)的流速 由經(jīng)驗(yàn)公式可得：22440.03v q v d =2.331.66(最低的流速 ，達(dá)到湍流狀態(tài)，的選和管道的合理，4、冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù) 查相關(guān)的資料得到f=7.22(水溫為30 ，因此v h f d = 5、冷卻管道的總傳熱面積22WQ A h =+- =157002mm 6、模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)冷卻水道的數(shù)量A n dL = 從計(jì)算的結(jié)果來(lái)看，冷卻水道的數(shù)量應(yīng)該取2，為了冷卻均勻，所以就采用循環(huán)布置，如下圖所示：八、 設(shè)計(jì)小結(jié) 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的工業(yè)門(mén)類之一，對(duì)于我國(guó)面言，它在整個(gè) 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)發(fā)揮了越來(lái)越大的作用， 我們大學(xué)生對(duì)于塑料工業(yè)的認(rèn)識(shí)還 是很膚淺的， 但是通過(guò)這次塑料模具課程設(shè)計(jì)，讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具 設(shè)計(jì)的基本知識(shí)， 更進(jìn)一步掌握