瓶盖注塑模具设计

1塑件成型分析1.1设计概述随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。本次课程设计的主要任务是塑料圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体结构，通过此次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。1.2塑件成型工艺性分析1.2.1塑件分析塑件模型如图1-1所示（为计算需要仅标注几个重要尺寸本图见型中图）图1-1塑料盖子1.2.2塑件的结构及成型工艺性分析结构分析：该塑件为瓶子罐盖子，其结构应尽可能的简单且维度和钢管应满足需要，塑件的顶部没有两个对称的孔，用于安装提手，内部有简单的螺纹，用于和罐子连接紧密。线性工艺性分析：1.精度等级：采用一班精度4级2.脱模斜度：改塑件件壁厚1.5mm，其脱模斜度查表得到塑件材料为聚丙烯pp，其型腔脱横斜度为：25~45.其型蕊脱横斜度为：20~45.由于该塑件没有狭小部位，所以脱横斜度取1。1.3热塑型塑料（PP)能注射成型过程及工艺参数注射成型工艺进程包括：成型前的准确、注射成型过程以及塑件的最后处理三个阶段。成型前的准确1分析检验成型物料质量：根据塑料工艺性能要求，检验其性能各种指标，如含水量等，对于该塑件材料pp查表8-6-1的聚丙烯pp吸水率0.03%，允许水含量为0.05%~0.20%，由于该塑料不易吸水，故可以不进行干燥处理。2料筒的清洗在注射成型过程中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射清洗。结构分析：该塑件为瓶子罐盖子，其结构应尽可能的简单且维度和钢管应满足需要，塑件的顶部没有两个对称的孔，用于安装提手，内部有简单的螺纹，用于和罐子连接紧密。线性工艺性分析：1.精度等级：采用一班精度4级（1）脱模斜度：改塑件件壁厚1.5mm，其脱模斜度查表得到塑件材料为聚丙烯pp其型腔脱横斜度为：25~45.其型蕊脱横斜度为：20~45.由于该塑件没有狭小部位，所以脱横斜度取1。注射成型过程。注射成型工艺进程包括：成型前的准确、注射成型过程以及塑件的最后处理三个阶段。（2）成型前的准确1分析检验成型物料质量：根据塑料工艺性能要求，检验其性能各种指标，如含水量等，对于该塑件材料pp查表8-6-1的聚丙烯pp吸水率0.03%，允许水含量为0.05%~0.20%，由于该塑料不易吸水，故可以不进行干燥处理。2料筒的清洗在注射成型过程中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射清洗。（3）注射过程。注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型、脱模等步骤。（4）塑件后的处理。塑件经注射成型后出去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。通过查阅参考文献[1]得该塑件不需要任何后处理。（5）聚丙烯（PP）的注射工艺参数①料筒温度：如图1-1所示括号内的温度作为基本设定值。表1-1料筒温度喂料区30c0~50c0（50c0）区1160c0~180c0（170c0）区2180c0~200c0（190c0）区3200c0~220c0（205c0）区4210c0~220c0(215c0)区5210c0~220c0(220c0)喷喷210c0~220c0(220c0)②熔料温度：220c0~250c0③料筒恒温：220c0④模具温度：80c0~90c0⑤注射压力：PP具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力，一般在80MPa~140MPa之间；一些薄壁包装容器除可达到180MPa⑥保压压力：避免制品产生缩壁，需要较长时间对制品进行保压（约为循环时间的30%）；约为注射压力的30%~60%⑦背压：2MPa~5MPa⑧注射速度：对薄壁包装容器需要高的注射速度；中速比较适用其它⑨螺杆转速：高螺杆转速（线速度为1.3m/s)是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。⑩计量行程：0.5D~4D；4D失误计量行程为熔料提供足够长的驻留时间。2模具结构形式的确定2.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2-1所示图2-1分型面标示图2.2型腔数量和排列方式的确定此塑体为的子罐是子，因此需要与其它塑体进行组合，尺寸频度要求高，并且具有侧抽芯机构，故述用单型腔模具．2.3模具结构型式的确定此塑体模具为单型腔，在定模带有抽芯滑块，所以是用单型腔的分型面模具，因为塑体外观质量，对精度要求高而采用点洗D时，或带有抽芯且滑块在定模时可采用此结构．3注射机型号的确定3.1模具所需塑料熔体注射量，注射压力．21mnmm（3-1）式中m一副模具所需塑料的质量或体积（y或3cm）；N一初步选定的型腔数量；1m一单个塑体的质量成体积（y或3cm）；2m一浇注系统的质量或体积（y或3cm）。首先2m是个未知量，在设计时以0.6nm作为预测估算即m=1.6nm,用VG软件绘测塑件图分析后得，体积为333cm即：m=1.6*33=52.83cm3.2塑体和流道凝科包括浇口在分型面上的投影面积及所需锁模力21AnAA（3-2）)(21AnAFmP型（3-3）式中A一塑体及频道凝料在分型面上的投影面积（2mm）；1A一单个塑体在分型面上的投影面积（2mm）；2A一流道凝料包括浇口在分型面上的投影面积2mm；mF一模具所需的锁模为（N）；P型一塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）。首先2A在模具设计前是未知值，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑体在分型面上投影面积1A的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35nA来估算，P型可查表得到为2.5MPa。2222152735.6235.05.62mmAnAAKNNPAnAFm8.131131825255237)(21型3.3选择注射机型号根据m与Fm值来选择注射机，注射机最大注射量（额定注射量G）应满足：KNFFm8.131。查塑料成型加工与模具书中附录6可选取XS-ZY-125型热塑性塑料注射机。表3-1XS-ZY-125型热塑性塑料注射机主要技术规格项目参数项目参数螺杆（柱塞）直径/mmϕ42模板行程/mm300注射容量/（cm3或g)125喷嘴/mm球半径12注射压力/pa5101190孔直径4锁模力/10KN90定位孔直径/mm100+0.054最大注射面积/2cm320推出/mm中心孔径模具厚度/mm最大300两侧孔径22最小200孔距2303.4校核注射机技术参数(1)注射压力的校核校核所选注塑机的额定压力p能否满足塑件成型时所需要的注射压力p0，设计中要求：pkp'式中'k--注射压力安全系数，常取'k=1.25aaMpMppk1195.1129025.10'(3-4)即注射压力适合。(2)锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力。即APkF0型式中型p—型腔的平均计算压力0k—锁模力安全系数通常取0k=1.1~1.20'pk型=kNkN9002.1582552732.1(3-5)即锁模力合适。(3)注射机安装模具部分相关尺寸的校核由于模具模架未确定，结构尺寸还未涉及，因此，对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。4浇注系统的设计浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。4.1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，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。(1)主流道的尺寸主流道的长度。一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取45mm进行计算。主流道小端直径。d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=5mm。(4-1)主流道大端直径。D=d+L主tanα=8mm，式中α=4°。(4-2)主流道球面半径。SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=12+2=14mm。(4-3)球面的配合高度。h=3~5mm，取h=3mm。(4-4)浇口套总长。L=L主+h=45+3=48mm。(4-5)(2)主流道的剪切速率的校核主流道的凝料体积V主=L主（R主2+r主2+R主r主）π/3=1518.975mm3(4-6)主流道当量半径mmRn25.32/)45.2(主流道的剪切速率303.3nRqr(4-7)其中r—主流道剪切速率，可在r=132)105~105(s范围内取较大值；nR主流道平均半径（cm)vq模具的体积流量tscmv/vq),/(3而v通过主流道熔体体积)(3cmt最短注射时间（S）。（查表得t=1.6s)svvtvqv/mm215726.11684.32996975.15186.13塑主(4-8)13366025.314.3/215723.33.3sRqrnv(4-9)主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率500~50001s之间所以，主流道的剪切速率合格。4.2浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇柱系统中的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。本设计浇口采用点浇口，浇口长度为0.5mm~0.75mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在测模时逐步修正。(1)点浇口尺寸的确定浇口长度l=0.5mm~0.75mm,取l=0.75mmmm303/2柱ll取L=25mm浇口直径mmAnkd15.222057252.07.044（4-10）式中d—点浇口直径（mm）；n—系数，依塑料种类来而异，此处取0.7；K—依塑体壁厚而异的系数，由表得252.05.1206.0K;A—型腔一侧表面积，为22057mm2（由VG8.0计算而得）。浇口截面尺寸根据经验公式计算所得结果及点浇口推荐尺寸，浇口直径先取1.3mm，在试模式根据填充情况再进行调整。（2）点浇口剪切速率的校核Rqi34(4-11)式中q—单位时间注射量（注射量/注射时间）（单位scm/3）；R—点浇口半径（cm）。点浇口的最大剪切速率si11051浇口体积流率scmRq/55.214101065.014.3483353(4-12）注射时间的计算ssQVt6.1601.155.21335.1