塑料模具设计项目4(瓶底)

《塑料模具设计与制造》核心课程1项目4瓶底注射模具设计与制造设计人：苑爱峰模具设计与制造教研室徐州工业职业技术学院《塑料模具设计与制造》核心课程2任务4-1:接受任务书（1）成型塑件任务书（2）模具设计任务书《塑料模具设计与制造》核心课程3图1成型塑件任务书《塑料模具设计与制造》核心课程4图2塑件1《塑料模具设计与制造》核心课程5图3塑件2《塑料模具设计与制造》核心课程6图4模具设计任务书《塑料模具设计与制造》核心课程7任务4-2:塑件的工艺性（1）塑料品种：PP颜色：黄色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《塑料模具设计与制造》核心课程8100℃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《塑料模具设计与制造》核心课程9凹陷及变形；6）应注意控制成形温度，料温低时方向性明显，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。《塑料模具设计与制造》核心课程10（2）塑件尺寸精度：塑件1有4个尺寸标注公差，31.20-0.05、30.60-0.05、22.60-0.10为IT8级，属于高精度；1.00-0.05为IT10级，属于一般精度；未注尺寸公差为±0.05，属于低精度。塑件2有4个尺寸标注公差，31.20+0.05、30.70+0.05、22.90-0.10为IT8级，属于高精度；1.05+0.05为IT10级，属于一般精度；未注尺寸公差为±0.05，属低精度。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：塑件1和2都是回转体壳类零件。塑件1腔体深30.3mm，壁厚0.5~1.2mm，大于最小壁厚《塑料模具设计与制造》核心课程11要求。总体尺寸φ32×30.3mm，属于小型塑件。距底面3.2mm处有R0.57mm圆弧形凸台，0.3mm高，由于凸台截面为圆弧且较低，为简化模具结构，采用强制脱模。塑件2腔体深约22.9mm，壁厚0.65~0.8mm，大于最小壁厚要求。总体尺寸φ32×22.9mm，属于小型塑件。距底面4.5mm处有宽1.05mm、倒圆R0.2mmU形凹槽，0.25mm深，由于凹槽截面为U形且较浅，为简化模具结构，采用强制脱模。通过以上分析可知，该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。《塑料模具设计与制造》核心课程12任务4-3: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=3.3+1.4=4.7cm3，PP的密度为0.9～0.91g/cm3，则质量M=0.91×4.7=4.3g。（2）确定模具型腔数量由于客户指定注射机为XS-ZY-500，因此，要计算该注射机可设置的最大型腔数量，并结合生产批量和塑件的精度要求来确定合理的型腔数量。根据公式n≤(K·Vmax-Vj)/Vs式中Vmax——注射机的最大注射量（cm3）《塑料模具设计与制造》核心课程13n——型腔数量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=4.7cm3，估计Vj=5cm3则n≤(0.8×500-5)/4.7=84，则最多可设置84组，考虑到模具尺寸不能过大，最终取n=8组。因此，模具型腔数量设计为一模8组（16腔)。（3）选择注射机客户指定注射机为XS-ZY-500，查设备规格手册明确该型号注射机的规格参数。《塑料模具设计与制造》核心课程14明确注射机的规格参数：最大注射量500cm3注射压力145MPa最大开模行程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φ3/5/6/8mm定位孔直径φ150mm顶出形式中心液压顶出，两侧顶杆机械顶出《塑料模具设计与制造》核心课程15（4）制定注射成形工艺参数查表，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50～60《塑料模具设计与制造》核心课程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《塑料模具设计与制造》核心课程17任务4-4: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瓶底的轴线方向，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塑件1的阶梯面和塑件2的底部，如图5所示。图5分型面《塑料模具设计与制造》核心课程18（2）型腔布局采用一模8组（16腔）模具结构，型腔成矩形布置。图6型腔布局《塑料模具设计与制造》核心课程19（3）确定模具总体结构类型由于塑件尺寸精度要求较高、生产批量大，为提高生产效率、保证塑件精度，同时节约原材料，因此，模具总体结构类型确定为热流道注射模。《塑料模具设计与制造》核心课程20（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。型芯尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，选择通孔台肩类型。其结构形式见图7。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，选择通孔台肩类型。其结构形式见图8。《塑料模具设计与制造》核心课程21图7型芯结构形式图8型腔结构形式《塑料模具设计与制造》核心课程22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%30.70+0.05型芯径向尺寸LM=(LS＋LSScp＋3Δ/4)－δz=(30.70＋30.70×2.15%+0.05×3/4)－(0.05/4)=31.40－0.01《塑料模具设计与制造》核心课程2331.20+0.05型芯径向尺寸LM=(LS＋LSScp＋3Δ/4)－δz=(31.20＋31.20×2.15%+0.05×3/4)－(0.05/4)=31.91－0.011.05+0.05型芯高度尺寸HM=(HS+HSScp+2Δ/3)－δz=(1.05+1.05×2.15%+2/3×0.05)－(0.05/4)=1.11－0.01《塑料模具设计与制造》核心课程2431.20-0.05型腔径向尺寸HM=(HS+HSScp−3Δ/4)+δz=(31.20+31.20×2.15%−3/4×0.05)+(0.05/4)=31.83+0.0130.60-0.05型腔径向尺寸HM=(HS+HSScp−3Δ/4)+δz=(30.60+30.60×2.15%−3/4×0.05)+(0.05/4)=31.22+0.0122.90-0.10型腔深度尺寸HM=(HS+HSScp−2Δ/3)+δz=(22.90+22.90×2.15%−2/3×0.10)+(0.10/4)=23.33+0.03《塑料模具设计与制造》核心课程25未注公差尺寸，按简化公式LM=(LS＋LSScp)计算，制造公差取IT7级。型芯圆角R9.3LM=(LS＋LSScp)－δz=(9.3+9.3×2.15%)－0.01=9.50－0.01型腔圆角R10.5LM=(LS＋LSScp)+δz=(10.5+10.5×2.15%)+0.01=10.73+0.01其余依此计算。《塑料模具设计与制造》核心课程26C.型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式圆形型腔，查表，已知圆形型腔直径32mm，则型腔壁厚S1=8mm，模套壁厚S2=18mm。查表，已知p=40MPa，r=16mm，[σ]=300MPa，带入公式t≥0.87(p/[σ])0.5r=0.87(40/300)0.5×16=5mm《塑料模具设计与制造》核心课程27（5）选择标准模架此设计中采用龙记(LKM)标准模架。1）确定模架组合形式该模具采用热流道浇注系统，因此，选择大水口模胚。采用推杆推出塑件，设置二级推出机构，则应选择AT型模胚。2）计算型腔模板周界长度L=30×2+8.76×8+10×3+32×4=288宽度N=30×2+8.76×8+10×3+32×4=288《塑料模具设计与制造》核心课程28图9型腔模板周界《塑料模具设计与制造》核心课程293）选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，N=288，选标准尺寸350；L=288，选标准尺寸350。最终确定模架规格为350×350。4）确定模板厚度A板定模板，用来固定型腔，型腔深度22.6mm，底板厚度计算得5mm，则A板厚度可选标准中A板厚度HA=50mm。B板选取标准中B板厚度HB=30mm。C板垫块，形成推出机构的移动空间，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。选标准Hc=100mm。《塑料模具设计与制造》核心课程305）选定模架模架标记：3535-AT-A50B30C100LKM图10标准模架《塑料模具设计与制造》核心课程316）检验模架与注射机的关系模具外形尺寸350×350，拉杆空间540×440，显然350＜540，合理。最大模具厚度450＞模具厚度428＞最小模具厚度300，合理。开模行程=30.3×2＋10＝70.6＜最大开合模行程500，合理。《塑料模具设计与制造》核心课程32（6）浇注系统型腔布局为一模16腔，热流道浇注系统。图11热嘴《塑料模具设计与制造》核心课程33（7）推出机构采用推杆推出机构，设置16颗φ15圆形推杆，推在斜滑块的下底面上。推出力均匀，运动平稳。图12推杆设置《塑料模具设计与制造》核心课程34（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，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（3g/1.3g）、薄壁（0.5~1.2mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。此模具设计中采用人工冷却。图13冷却系统《塑料模具设计与制造》核心课程35（9）排气系统由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.02～0.03mm，不必设排气槽。《塑料模具设计与制造》核心课程36任务4-5:注射机的校核（1）最大注射量已知Vs＋Vj=4.7×8+0=37.6，Vmax=500，K取0.