杯盖注射模具

1制品的工艺分析1.1制品(某型口杯盖)分析1.1.1见其零件图1.1.2塑料名称:聚乙烯(PE)1.1.3色调淡绿色不透明1.1.4生产纲领大批大量1.1.5制品的工艺性及结构分析1.1.5.1结构分析该制品为一口杯盖,表面有一阶梯,小阶梯的外圆面有突起,这就增大了成型的难度,两外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度,所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。1.1.5.2成型工艺分析1.1.5.2.1精度等级采用一般精度6级1.1.5.2.2脱模斜度因本设计中采用的是瓣合模，所以不需要考虑脱模，也就是说脱模斜度为零度1.2材料的性能分析聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性，因此PE及其制品生产非常迅速.1.2.1注射成形过程对PE的色泽、细度和均匀度等进行检验。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。1.2.2PE的注射工艺参数注射机：注塞式喷嘴形式:直通式喷嘴温度:230~240料筒温度（oC）：前段250~280中段-----后段240~260模具温度（oC）：80~100注射压力（MPa）：80~130保压力（MPa）：40~50成形时间（s）：注射0~5保压时间20~50冷却时间20~50成形周期50~1401.2.3PE的使用性能耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性.可用玻璃纤维增强其熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有突出的电气性能和良好的耐辐射性.高压聚乙烯柔软性,伸长率,冲击强度和透明性较好,超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨,用冷压烧结成型.1.2.4PE的主要性能指标PE的主要性能指标密度g/cm³0.95弹性模量MPa0.84~0.95×10³比容cm³/g1.03~1.06弯曲强度MPa208~400吸水率%（24h）小于0.01抗拉屈服强度MPa220~390收缩率%1.5~3.0熔点°C105~1372拟订模具的结构形式2.1确定型腔数量及排列方式当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点：2.1.1塑料制件的形状与尺寸精度始终一致；2.1.2工艺参数易于控制；2.1.3模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。由以上分析初步定为一模两腔,见图。2.2模具结构形式的确定2.2.1多型腔单分型面模具：制品外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。2.2.2多型腔多分型面模具：制品外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。该制品外观质量要求较高，分析该制品样品所采用的浇口位置、分型面位置、推出机构的痕迹，可知浇口为一般侧浇口，并可初步拟定采用两型腔双分型面的模具结构形式，其中双分型面为：水平、垂直分型面。3注塑机型号的确定注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合求的模具。注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。3.1注射机的选用原则：3.1.1计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的0.8倍；3.1.2模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力；3.1.3模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力；3.1.4模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间；3.1.5模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程；3.1.6模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件。3.2有关制品的计算根据零件图提供的样品，便可以根据样品测绘得出制品体积，同时也可以借助计算机辅助软件(如：Pro/E软件等)建立制品模型（对于没有提供样品的设计，也可以由所提供的制品图样建立模型），这样既便于较精确的计算制品的各个参数，又更为直观、形象。因条件所限,本设计是由测绘所的体积3.2.1制品的体积为：V1=36.99（cm³）质量为：m=0.95g/cm³36.99cm³=35.15g3.2.2初步估计浇注系统的体积约为塑件的0.7倍：V2=36.990.7=24.605（cm³）本设计中取V2=25（cm³）3.2.3该模具一次注射共需塑料的体积约为：V0=2V1+V2=98.98（cm³）3.3注射机型号的确定根据以上的计算初步选定型号为XS—ZY—125的注射机。近年来我国引进注射机的机型很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的“注射机使用说明书”上标明的技术参数。根据以上的计算初步选定型号为XS—ZY—125的注射机，其主要技术参数如下表：XS—ZY—125注射机主要技术参数额定注射量（cm³）125螺杆(柱塞)直径（mm）42注射压力（MPa）150注射行程（mm）115注射时间(s)1.6锁模力（kN）900最大成型面积（cm²）320最大开合模行程（mm）300模具最大厚度（mm）300模具最小厚度（mm）200合模方式液压—机械喷嘴球头半径（mm）SR12顶杆中心距（mm）230喷嘴孔径（mm）43.4注射机及型腔数量的校核3.4.1注射压力的校核：该注射机的注射压力为150MPa，PE的注射压力为80～130MPa，所以能够满足要求。3.4.2由注射机料筒塑化速率校核型腔数量n：123600/MMKMTn上式右边=3.652（符和要求）式中K——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8M——注射机的额定塑化量（g/h或cm³/h）T——成形周期M2——浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm³）M1——单个制品的质量和体积（g或cm³）3.4.3按注射机的最大注射量校核型腔数量n：12MMKMnn=2.0632.0637.32（符合要求）式中Mn——注射机允许的最大注射量（g或cm³）3.4.4按注射机的锁模（合模）力的校核注射模从分型胀开的力（锁模力）应小于注射机的额定锁模力，既FP（nA1+A2）式子的右面为429932.8（符合要求）式中F——注射机的额定锁模力（N）A1——单个制品在模具分型面上的投影面积（mm²）A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm²）p——塑料熔体在模腔内的平均压力（MPa），通常模腔内的压力为20~40Mpa；成型一般制品为24~34Mpa；精密制品为39~44Mpa。本设计中取模腔内的平均压力为40Mpan——型腔个数3.4.5开模行程的校核：SmaxS=H1+H2+5～10上式右边S=32+34+46+5=117mm（符合要求）式中Smax——注射机最大开模行程（mm）H1——推出距离（脱模距离）（mm）H2——包括浇注系统在内的制品高度（mm）4分型面位置确定模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不紧关系到塑件的正常成型和脱模具,而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。分型面的选择应遵守如下原则：4.1分型面应选择在制品的最大截面处,无论塑件以何方位布置型腔,都应将此作为首要原则；4.2有利于保证制品的外观质量,分型面上型腔壁面稍有间隙,熔体就会在塑件上产生飞边；4.3尽可能使制品留在动模一侧,因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行；4.4有利于保证制品的尺寸精度；4.5尽可能满足制品的使用要求；4.6尽量减少制品在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力；4.7长型芯应置于开模方向,当塑件在相互垂直方向都需设置型心时,将较短的型心设置在4侧抽芯方向,有利于减小抽拔距离；4.8有利于排气；4.9有利于简化模具结构,应尽量避免侧向分型或抽芯；4.10在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。对于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面可知：第一分型面与开模方向垂直；进行模具设计时，在充分考虑上述原则的基础上，可得出：第二分型面与制品推出方向平行。5浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。他的作用是将塑料熔体顺利地充满到模具行腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件.它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴、浇口。5.1浇注系统设计原则5.1.1浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置；5.1.2结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；5.1.3尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；5.1.4浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，以利于补料；5.1.5避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；5.1.6浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；5.1.7熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；5.1.8尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；5.1.9浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求；5.1.10设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施；5.1.11尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小。5.2主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。5.2.1主流道尺寸5.2.1.1主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.5～1=4+0.5～1取d=5（mm）这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出5.2.1.2主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的2～3mm.反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难.SR=注射机喷嘴球头半径+2～3取SR=12+2=14（mm）5.2.1.3主流道长度L，一般按模板厚度确定，但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好，小模具控制在50之内在出现过长流道时，可以将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构取L=35（mm）5.2.1.4主流道大端直径D=d+2Ltgα（半锥角α为1°～2°，取α=2°