塑料模具设计项目1_b(啤酒杯)

12019/8/16项目1beercup注射模设计(单分型面)塑件产品图三维图22019/8/16二维图32019/8/16模具设计步骤：1.塑件的工艺性（1）塑料品种：PP颜色：天蓝色基本特性：聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。密度仅为0.90～0.91g/cm3。它不吸水，光泽好，易着色。聚丙烯具有聚乙烯所有的优良性能，如卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性，宜于成形加工等；还具有聚乙烯所没有的许多性能，如屈服强度、抗拉强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。熔点为164℃～170℃，耐热性好，能在42019/8/16100℃以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15℃，低于-35℃时会脆裂。聚丙烯的高温绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响，但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。成形特点：1）成形加工性好，可以用注射、挤出、吹塑及真空成形等方法加工；2）吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易分解；3）比聚乙烯流动性好，溢边值0.03mm，压力对熔体粘度比温度影响显著，应在较高压力下成形；4）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，适当延长冷却时间，以稳定尺寸；5）收缩率大且波动范围大，方向性明显，易发生缩孔、凹陷及变形；6）应注意控制成形温度，料温低时52019/8/16方向性明显，尤其低温高压时更显著，模温低于50℃时，塑件表面不光泽，易产生熔接不良和流痕，模温高于90℃时易发生翘曲和变形；7）塑件壁厚应均匀，避免缺口和尖角，防止应力集中，塑件内不能有铜质嵌件，聚丙烯与铜接触后会变脆；8）取向显著，不宜采用直接浇口，否则浇口附近残余应力大，易使塑件翘曲变形。相关知识链接62019/8/16（2）塑件尺寸精度：此塑件有三个尺寸标注公差，分别是63+0.56、65.6+0.64、150-0.82，按GB/T14486-1993为MT4级精度，属于一般精度；其余尺寸未注公差，按GB/T14486-1993中MT6级精度。表面质量：塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。结构工艺性：此塑件为回转体壳类零件，腔体深146.5mm，壁厚均匀1.5mm，大于最小壁厚要求，总体尺寸不大不小，侧壁斜度5°，可以顺利脱模。塑件口部两处圆角R0.5，底部圆角R1.5，72019/8/16可以提高强度、改善熔体的流动情况和便于脱模。塑件底部有高2mm的边框凸起支承面，以保证放置时的稳定性。通过以上分析可知，此塑件可采用注射成形生产。又因产量为100，000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。相关知识链接82019/8/162.注射机的选择（1）计算塑件的体积、质量经UG软件测得塑件的体积V=61.9cm3，PP的密度为0.9～0.91g/cm3，则质量M=61.9×0.9=55.7g。（2）确定模具型腔数量塑件的生产批量为100,000件，属于大批量生产，现已知塑件的生产效率要求不高，为简化模具结构，采用直接浇口，型腔数目确定为一模一腔。相关知识链接92019/8/16（3）选择注射机根据公式Vmax=(Vs+Vj)/K式中Vmax——注射机的最大注射量（cm3）Vs——塑件体积（cm3）Vj——浇注系统凝料体积（cm3）K——注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8已知Vs=61.9cm3，估计Vj=5cm3则Vmax=（61.9+5）/0.8=83.6cm3查教材中表2-8，初步选择注射机XS-ZY-125。102019/8/16明确注射机的规格参数：最大注射量125cm3注射压力120MPa最大开模行程300mm模板尺寸428mm×458mm锁模力900kN模具厚度最大300mm、最小200mm拉杆空间260mm×290mm喷嘴尺寸圆弧半径R12mm、孔直径φ4mm定位孔直径φ100mm顶出形式两侧顶出，孔径φ22mm，孔距230mm相关知识链接112019/8/16（4）制定注射成形工艺参数查表1-3，PP的注射成形工艺参数如下：温度（℃）喷嘴温度170～190料筒温度前段180～200，中段200～220，后段160～170模具温度40～80压力（MPa）注射压力70～120保压压力50～60122019/8/16时间（S）注射时间0～5保压时间20～60冷却时间15～50成形周期40～120相关知识链接132019/8/163.模具结构设计（1）分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在杯口的圆弧处，如图1所示。相关知识链接图1分型面142019/8/16（2）型腔布局由于采用一模一腔模具结构，型腔居中布置。（3）确定模具总体结构类型此模具采用直接浇口，推板推出塑件，因此总体结构类型为单分型面注射模。相关知识链接相关知识链接152019/8/16（4）成型零件设计A.结构设计型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为装拆方便，选通孔台肩式。其零件图见图2。型芯结构简单，选择通孔台肩式，其为最常用的方法。其零件图见图3。相关知识链接162019/8/16图2型腔镶块172019/8/16图3型芯182019/8/16B.工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。查表可知PP的收缩率Smin=1.8%，Smax=2.5%，则其平均收缩率Scp=(Smin+Smax)/2=(1.8%+2.5%)=2.15%63+0.56型芯径向尺寸LM=(LS＋LSScp＋3Δ/4)－δz=(63＋63×2.15%+0.56×3/4)－(0.56/4)=64.775－0.14192019/8/1665.6+0.64型芯径向尺寸LM=(LS＋LSScp＋3Δ/4)－δz=(65.6＋65.6×2.15%+0.64×3/4)－(0.64/4)=67.490－0.160150-0.82型腔深度尺寸HM=(HS+HSScp−2Δ/3)+δz=(150+150×2.15%−2×0.82/3)+(0.82/4)=152.678+0.2050.5、1.5、2、95°四个尺寸未注公差，按简化公式LM=(LS＋LSScp)计算。型腔R0.5LM=(LS＋LSScp)+δz=(0.5+0.5×2.15%)+0.01=0.511+0.01型芯R0.5LM=(LS＋LSScp)－δz=(0.5+0.5×2.15%)－0.01=0.511－0.01202019/8/16型腔R1.5LM=(LS＋LSScp)+δz=(1.5+1.5×2.15%)+0.01=1.532+0.01壁厚1.5LM=(LS＋LSScp)±=(1.5+1.5×2.15%)±=1.532±0.005型芯高度2LM=(LS＋LSScp)－δz=(2+2×2.15%)－0.01=2.043－0.0195°角度不变相关知识链接201.02z212019/8/16C.型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式圆形型腔（也可用矩形型腔），查表3-22，已知圆形型腔内壁直径为94mm，则型腔壁厚S1=14mm，模套壁厚S2=40mm。底板厚度应用公式计算，表3-17中公式3-35整体嵌入式组合型，t≥0.87(p/[σ])0.5r=0.87×(40/300)0.5×47=15mm相关知识链接222019/8/16（5）选择标准模架此设计中模架标准采用GB/T12556.1-1990《塑料注射模中小型模架》。1）确定模架组合形式采用直接浇口，推板推出机构，定模和动模均由两块模板组成，则应选择A4型。2）计算型腔模板周界长度L=40＋14＋94＋14＋40=202宽度N=40＋14＋94＋14＋40=202图4型腔模板周界232019/8/163）选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，N=202接近于标准尺寸200，则可选200×L；然后从L系列标准尺寸中选择接近于L=202的200或大于L=202的250，本设计中选250。最终确定的模架规格为200×250。4）确定模板厚度A板定模板，用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用通孔台肩式，则A板厚度等于型腔镶块厚度，型腔镶块厚度＝型腔深度＋底板厚度≈150＋15=165，标准中A板厚度最大为80，则应在购买模架时单独提出要求A板厚度HA=180mm。B板动模板，用来固定型芯，采用通孔台肩式，B板厚度＝（0.5～1）型芯高度，型芯高度146.5mm，则B板厚度HB在73～146之间，标准化取B板厚度242019/8/16HB=80mm。C板垫块，形成推出机构的移动空间，理论上其厚度≥推杆垫板厚度＋推杆固定板厚度＋塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯，此模架推杆垫板厚度＝20mm，推杆固定板厚度＝16mm，塑件推出距离＝型芯高度＋（5～10）≈146.5＋5=151.5mm，标准中最大为80mm，则C板厚度≥20＋16＋151.5＝187.5，应在购买模架时单独提出要求C板厚度Hc=190mm。5）选定模架模架标记：A4-200250-XX-Z2GB/T12556.1-1990如图5所示。252019/8/166）检验模架与注射机的关系模具外形尺寸250×250＜拉杆空间260×290，适合。模具厚度552＞最大模具厚度300，不合理。开模行程≈146.5＋150＋5＝301.5＞最大开合模行程300，不合理。图5标准模架190552262019/8/16以上检验说明需要重新选择注射机，XS-ZY-250注射机的最大模具厚度350，最小模具厚度250；XS-ZY-500最大模具厚度450，最小模具厚度300，考虑到设备要充分应用其生产能力，所选用注射机规格不能过大，因此要调整模具各模板厚度。A板厚度不能缩小，B板厚度可适当减小，塑件脱离型芯一定距离即可手工或机械取出，而且直接浇口与塑件结合强度较高，不会拉断。因此，将C板取标准中的最大值80，计算得模具厚度=442mm，注射机应选XS-ZY-500。新的模架尺寸如图6所示。272019/8/16图6标准模架相关知识链接282019/8/16XS-ZY-500注射机规格参数：最大注射量500cm3注射压力145MPa开模行程500mm模板尺寸700mm×850mm锁模力3500kN模具厚度最大450mm、最小300mm拉杆空间540mm×440mm喷嘴尺寸圆弧半径R18mm、孔直径φ5mm定位孔直径φ150mm顶出形式中心液压顶出，两侧顶杆机械顶出，孔径φ24.5mm，孔距530mm292019/8/16（6）浇注系统由于采用直接浇口，此模具的浇注系统只有主流道，模具结构紧凑，熔体流动阻力小，有利于消除深型腔处气体。主流道圆锥形，锥角a=3°，表面粗糙度Ra0.63um，主流道进口端直径D1=6mm，长度L=62.5mm，如图7所示。设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。相关知识链接图7浇口套302019/8/16（7）推出机构采用推板推出机构，其优点是作用面积大，推出力大，脱模力均匀，运动平稳，塑件上无推出痕迹。注意事项：1、导柱长度为224mm，以保证推出塑件时推板留在模具上。2、推板与型芯的间隙为0.5mm，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可防止推板因偏心而溢料。3、由于塑件脱模斜度较大，型腔深度不是很大，且非软质塑料，不容易形成真空，因此不必设置引气装置。相关知识链接312019/8/16（8）温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。PP的熔融粘度较低，流动性较高