塑料成形工藝與模具設計課程設計-化妝品瓶蓋

1、<p><b>　　桂林理工大學</b></p><p>　　塑料成形工藝與模具設計</p><p><b>　　課程設計</b></p><p>　　設計課題───注射模設計</p><p><b>　　說</b></p><p><b

2、>　　明</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　院 部 機械控制工程</p><p>　　班 級 07機械（2）班</p><p>　　姓 名 </p><p><b>　　指導教師

3、 </b></p><p>　　2010年 01 月 14 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計任務書……………………………………………………………………………………………………………2</p><p>　　二、塑件成型工藝分析………………………………………

4、……………………………………………………3</p><p>　　1.塑料成型特征…………………………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.塑件的結構工藝性………………………………………………………………………………………3</p><p>　　3.塑件的生產批量…………………………………………………………………………………

5、…………4</p><p>　　4.初選注射機………………………………………………………………………………………………………4</p><p>　　三、分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設計………………………………………………………………5</p><p>　　1.分型面的選擇…………………………………………………………………………………………………5</p>

6、<p>　　2.澆注系統(tǒng)的設計……………………………………………………………………………………………5</p><p>　　四、模具設計的方案論證…………………………………………………………………………………………7</p><p>　　1.型腔的布局………………………………………………………………………………………………………7</p><p>　　2.

7、成型零件的結構……………………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.推出機構的確定……………………………………………………………………………………………7</p><p>　　4.合模導向機構的設計…………………………………………………………………………………8</p><p>　　5.冷卻系統(tǒng)的設計論證………………………

8、…………………………………………………………8</p><p>　　五、主要零部件的設計計算……………………………………………………………………………………8</p><p>　　1.成型零件的成型尺寸計算…………………………………………………………………………8</p><p>　　2.模具型腔厚度的確定………………………………………………………………………………

9、…8</p><p>　　3.模具型腔模板總體尺寸的確定………………………………………………………………8</p><p>　　4.標準模架的確定……………………………………………………………………………………………8</p><p>　　六、注射機有關參數的校核……………………………………………………………………………………8</p><p&g

10、t;　　1.模具閉合高度的確定…………………………………………………………………………………9</p><p>　　2.模具閉合高度的校核…………………………………………………………………………………9</p><p>　　4.模具開模行程的校核…………………………………………………………………………………9</p><p>　　5.注射量的校核…………………………

11、………………………………………………………………………9</p><p>　　七、繪制模具裝配圖………………………………………………………………………………………………10</p><p>　　八、拆畫零件圖……………………………………………………………………………………………………13</p><p>　　九、相關表格……………………………………………………………

12、……………………………………………17</p><p>　　十、模具報價單……………………………………………………………………………………………………20十一、參考資料……………………………………………………………………………………………………21</p><p><b>　　一、設計任務書</b></p><p>　　二、塑件成型工藝分析&l

13、t;/p><p><b>　　1.塑料成型特征</b></p><p>　　低密度聚乙烯（LDPE）又稱高壓聚乙烯，為支鏈型線性分子結構的熱塑性塑料。其結晶度為55%～65%，相對分子質量較小，密度為0.91～0.94g/cm3，壓縮比為1.8～42.3，比熱為2.30J/（g·℃）。低密度聚乙烯的化學穩(wěn)定性較高，能耐大多數酸、堿及鹽的侵蝕，但不耐強氧化酸的腐蝕

14、；除苯及汽油外，一般不溶于有機溶劑。低密度聚乙烯耐低溫性能好，在-60℃下仍具有較好的力學性能，但其使用溫度不高（在80℃以下）。低密度聚乙烯在熱、光及氧的作用下會發(fā)生老化變脆，力學性能和電性能下降。在成型時，氧化會引熔體黏度下降和變色，產生條紋，影響塑件質量。因此，需添加抗氧化劑及紫外線吸收劑等。</p><p>　　低密度聚乙烯的成型特性為：</p><p>　　成型性好，可采用注射、

15、擠出及吹塑等成型加工方法。</p><p>　　吸濕性小，成型前可不干燥。</p><p>　　熔體黏度下，流動性 好，溢邊值為0.02mm;流動性對壓力敏感，宜采用較高的壓力注射。</p><p>　　可能發(fā)生溶體破裂，與有機溶劑接觸會發(fā)生開裂。</p><p>　　成型溫度范圍為160～240℃。熔融溫度低且塑件質量輕，考慮到塑件質量及效

16、率可采用螺旋式注射機成型。應嚴格控制模具溫度，一般以35～65℃為宜，模具應采用調制處理。</p><p>　　收縮率大而且波動范圍大，應嚴格控制模溫，保證冷卻均勻穩(wěn)定。</p><p>　　易產生應力集中，應嚴格控制成型條件，塑件成型后應進行退火處理，以消除內應力；塑件壁厚宜小，應避免有尖角，脫模斜度宜取1°～3°。</p><p>　　質軟易

17、脫模，當塑件有淺側凸（凹）時，可強行脫模。此塑件的螺紋成型應采用強行脫模方式。</p><p>　　2.塑件的結構工藝性</p><p><b>　　塑件的尺寸精度分析</b></p><p>　　此塑件的尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT7級精度查取公差，其主要尺寸的公差要求見p18表3-1。</p><p

18、><b>　　塑件表面質量分析</b></p><p>　　此塑件的外表面要求光澤美觀，無斑點和熔接痕，粗糙度取Ra0.4μm；內表面無特殊要求粗糙度Ra可取3.2μm。</p><p>　　塑件的結構工藝性分析</p><p>　　從圖紙上分析，此塑件的外形為回轉體，設計合理易脫模；壁厚相對均勻，且符合最小壁厚的要求；在塑件內壁有M6&

19、#215;1的螺紋孔及加強筋，查有關表可知螺紋牙型強度足夠，在推薦范圍內，加強筋的設計也符合要求；低密度聚乙烯為軟塑料，螺紋可強制脫模成型，但要注意為了防止螺孔最外圈的螺紋崩裂或變形，螺紋始末端應有0.2～0.8mm的臺階，始末的螺紋應漸漸開始結束，有l(wèi)=2mm的過渡長度，如圖3-3所示。此塑件端部已開有0.2的臺階，在設計型芯時只需按尺寸即可</p><p><b>　　。</b><

20、/p><p>　　綜合來看，此塑件結構簡單，無特殊的結構要求和精度要求。在注射成型生產時，制藥工藝參數控制得當，此塑件是比較容易成型的。</p><p><b>　　3.塑件的生產批量</b></p><p>　　此塑件的生產類型是大批量生產，因此在模具設計中要提高塑件的生產率，傾向于采用多型腔、高壽命自動脫模模具，以便降低生產成本。</p&

21、gt;<p><b>　　4.初選注射機</b></p><p><b>　　計算塑件體積和質量</b></p><p>　?、偎芗捏w積計算：經計算（計算過程略）得到塑件的體積為V≈1.159×103mm3</p><p>　　②塑件的質量計算：查有關手冊，取低密度聚乙烯的密度為ρ=0.92g/c

22、m3，所以塑件的質量為</p><p>　　ω=Vρ=1.159×0.92≈1.07g</p><p><b>　　確定型腔數量</b></p><p>　　此塑件結構簡單，單個塑件的體積較小約為cm3，且此塑件的生產批量為大批量生產，為盡量提高生產率，決定采用一模四件的模具結構，型腔環(huán)形分布在型腔板上，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具

23、的平衡。</p><p><b>　　確定成型設備</b></p><p>　　由于塑件采用注射成型加工，使用一模四腔分布，由此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為：W=4ω+ω廢料=4×1.07+1.07×20%=4.494g</p><p>　　由于塑件的材料為低密度聚乙烯，根據塑件的結構、生產批量及注射工藝參數、注射模

24、具尺寸大小等因素，參考設計手冊，初選SZ-25/20柱塞式注射機，據查有關資料可列出該注射機的主要技術參數，見p17表3-2。</p><p>　　確定注射成型的工藝參數</p><p>　　根據所選用材料（LDPE）的特性和此塑件自身的成型特點，查閱有關資料，確定注射成型工藝參數，見p20表3-3</p><p>　　雖然塑件體積、壁厚不大，但次塑件生產類型為大批

25、量，加上低密度聚乙烯比熱容大、冷卻速度慢，成型時必須充分冷卻，模具設計時要去有冷卻系統(tǒng)，所以該模具應采用冷卻水強制冷卻，冷卻要均勻，以縮短成型周期，提高生產率。</p><p>　　三、分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　1.分型面的選擇</b></p><p>　　此塑件為美容護膚品瓶蓋，外形表面質量要求較高。在選擇分型

26、面時，根據分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質量、便于清除毛刺及飛邊、有利于排除模具型腔內的氣體、分模后塑件留在動模一側及便于取出塑件等因素，分型面應選擇在塑件外形輪廓的最大處，如圖3-4所示。</p><p>　　另外，為了提高自動化程度和生產率，減少低密度聚乙烯的取向變形以及保證塑件表面質量，決定采用點澆口；而模具采用了雙分型面機構，一個分型面用于成型塑件，另一個分型面用于取出澆注系統(tǒng)凝料。</p&

27、gt;<p><b>　　2.澆注系統(tǒng)的設計</b></p><p><b>　　主流道設計</b></p><p>　　由表3-2可知，----型注射機噴嘴的有關尺寸為：</p><p>　　噴嘴孔直徑的do=3</p><p>　　噴嘴前端球面半徑Ro=10</p>

28、<p>　　根據模具主流道與噴嘴的關系得到：</p><p>　　主流道進口端球面半徑R=Ro+（1～2）=10+（1～2）mm，取R=12mm</p><p>　　主流道進口端孔直徑d=do+0.5=3+0.5mm，取d=3.5mm</p><p>　　為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度取4°；同時為了使熔料順利進入分流

29、道，在主流道出料端設計r=5mm的圓弧過渡。主流道襯套采用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀及尺寸設計采用推薦尺寸的常用澆口套；為了能與注塑機的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)的方式，這樣不僅減少了澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。</p><p><b>　　分流道設計</b></p><p>　　此塑件的體積比較小，形狀比較簡單，壁厚均勻，且塑料的流動性好

30、，可以采用單點進料的方式。為便于加工，采用最為常用的截面形狀為U形的分流道。查分流道橫截面及其尺寸的有關資料，取U形分流道截面半徑R=2mm，h=2.55mm。分流道截面形狀及尺寸如圖3-5所示。</p><p><b>　　點澆口設計</b></p><p>　　由于此塑件外觀質量要求較高，所以澆口的位置和大小應以不影響塑件的外觀質量為前提。同時，也應盡量使模具結構

31、更簡單。根據對此塑件結構的分析，并結合已確定的分型面位置，選擇如圖3-6所示的點澆口進料方式。根據塑件外觀質量的要求以及型腔的安放方式，進料位置設計在塑件頂部。點澆口的直徑尺寸可以根據塑料按塑件平均厚度查相關表確定。</p><p><b>　　冷料穴設計</b></p><p>　　低密度聚乙烯質軟高彈的特點要求采用帶球頭形拉桿的冷料井，定模板的分流道盡頭鉆小斜孔，

32、一次分型時斜孔內凝料使點澆口與塑件分離，同時球頭形拉料桿將主流道的凝料拔出；</p><p>　　而二次分型時凝料被定模板刮掉下來，實現澆注系統(tǒng)與塑件的自動分離與脫出，自動化程度高，勞動強度小。</p><p>　　四、模具設計的方案論證</p><p><b>　　1.型腔的布局</b></p><p>　　由于塑件的

33、外形是圓形，各方向尺寸一致，且塑件結構簡單，不需要側向分型，所以型腔的排列方式只有一種，即左右對稱分布在模板兩側，如圖3-7所示。</p><p><b>　　2.成型零件的結構</b></p><p>　　模具的型腔采用整體式</p><p>　　整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。由于此塑件尺寸較小，最

34、大處也只有φ24mm，且形狀簡單，型腔加工容易實現，故可以采用整體式結構。</p><p>　　模具的型芯采用整體鑲嵌式</p><p>　　整體鑲嵌式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于加工和熱處理，修理更換方便，同時也有利于型芯冷卻和排氣。由于此塑件具有螺紋，考慮到型芯加工制造方便和降低模具成本，故采用整體鑲嵌式型芯。</p><p><b>　　3.推出機構的

35、確定</b></p><p>　　根據塑件的形狀特點，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動模部分。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側。此塑件有螺紋，螺紋部分是由螺紋型芯成型的。由于成型此塑件的塑料（LDPE）有很好的彈性，可以采用強制脫模的方式，且螺紋尺寸小，螺紋牙細小，不需很大的脫模力，故采用推件桿推出機構。推桿的端面一般應高出型芯或型腔表面0.05～0.1mm，與其配合孔一般采用H8/f7

36、的配合，配合長度取直徑的1.5～2倍，通常不小于10mm。</p><p>　　4.合模導向機構的設計</p><p>　　此塑件精度要求不算高，塑件形狀、型腔分布對稱，無明顯單邊注射側向力，可采用最常見的導柱導向定位機構。在動模板、定模板間使用四對導柱；在定模座板與定模板間采用四對限距拉桿，不僅起到限制第一次分型距的作用（所限距離要確保能取出凝料），同時還起到導向定位定模座板與定模板的作

37、用。</p><p>　　5.冷卻系統(tǒng)的設計論證</p><p>　　此塑件采用大批量生產，應盡量縮短成型周期，提高生產率；且低密度聚乙烯為結晶型塑料，成型時需要充分、均勻冷卻，但應型芯尺寸小、長度短，故在動模板上開冷卻水道，采用冷卻水進行循環(huán)冷卻型芯；型腔可才用相同的方式進行冷卻。</p><p>　　五、主要零部件的設計計算</p><p&g

38、t;　　1.成型零件的成型尺寸計算</p><p>　　此塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。前面已經查得低密度聚乙烯的收縮率為1.5%～3%，故其平均收縮率為</p><p>　　Scp=（1.5+3）%/2=2.25%=0.0225</p><p>　　根據塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取δz=Δ/3。</p>

39、<p>　　成型零件尺寸的計算見p19表3-4</p><p>　　2.模具型腔厚度的確定</p><p>　　采用經驗數據法，直接查閱設計手冊中的有關表格，得此型腔的推薦壁厚為25mm。</p><p>　　3.模具型腔模板總體尺寸的確定</p><p>　　此模具單腔直徑為φ24mm,環(huán)形分布于φ25的圓形上，根據確定的型腔

40、壁厚尺寸25mm，綜合以上數據，確定型腔模板的總體尺寸為B× L×H，其中B=125mm，L=125mm，H=40mm。</p><p><b>　　4.標準模架的確定</b></p><p>　　本塑件采用點澆口注射成型，根據模具結構形式、型腔數量、塑件尺寸、冷卻水道的分布等因素，查有關資料，選擇P2-160250-43-Z1型標準模架。<

41、/p><p>　　六、注射機有關參數的校核</p><p><b>　　模具閉合高度的確定</b></p><p>　　組成模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有：</p><p>　　定模座板為H1=16mm；</p><p>　　型腔板為H2=32mm；</p><p>　　

42、型芯固定板為H3=20mm；</p><p>　　支承板為H4=20mm；</p><p>　　墊塊為H5=40mm；</p><p>　　動模座版為H6=16mm。</p><p><b>　　則此模具閉合高度為</b></p><p>　　H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=16+32+2

43、0+20+40+16=144mm</p><p><b>　　模具閉合高度的校核</b></p><p>　　由于SZ-20/25型注射機所允許的模具最小厚度Hmin=110mm；模具最大厚度Hmax=220mm，而計算得模具閉合高度H=144mm，所以模具閉合高度滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。</p><p><b>　　模

44、具安裝部分的校核</b></p><p>　　此模具的外形最大部分尺寸為160mm×160mm，SZ-20/25型注射機模板最大安裝尺寸為320mm×200mm，故能滿足安裝的要求。</p><p><b>　　模具開模行程的校核</b></p><p>　　開模行程也叫合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距

45、離，用符號S表示。</p><p>　　SZ-20/25型注射機的最大開模行程Smax=210mm。為了使塑件成型后能夠順利脫模，并結合此模具的雙分型面特點，確定此模具的開模行程S應滿足</p><p>　　Smax＞H1+H2+a+（5～10）=（12+5）+13+40+7=77mm</p><p><b>　　式中</b></p>

46、;<p>　　H1──────塑件所用的脫模距離，mm；</p><p>　　H2──────塑件高度，mm；</p><p>　　a───取出澆注系統(tǒng)凝料所需的長度，mm。</p><p>　　因Smax=210mm＞77mm，故此注射機的開模行程滿足要求。</p><p><b>　　注射量的校核</b>

47、;</p><p>　　在一個注射成型周期內，注塑模具內所需塑料熔體總量（mi）與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔容積有關，其值用下式計算：</p><p><b>　　mi=Nms+mj</b></p><p>　　式中 N───型腔數量</p><p>　　ms──────單個制品的質量或體積，g或cm3。</p&g

48、t;<p>　　mj───────澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質量或體積，g或cm3。</p><p>　　已知N=4、ms=1.16cm3，經估算mj≈0.8cm3，則mi≈5.44cm3。</p><p>　　SZ-20/25型注射機的額定注射量為mI=20cm3，為使注射成型過程穩(wěn)定可靠，應有</p><p>　　mi=（0.1～0.8）mI=2～1

49、6cm3</p><p>　　因此，此注射機的注射量滿足模具的要求。</p><p><b>　　七、繪制模具裝配圖</b></p><p>　　根據設計計算的結果繪制模具裝配圖及爆炸圖，如圖3-24和3-9所示。需要注意的是在裝配圖上應畫出塑件圖，并標注主要尺寸，以便于更好地理解模具結構原理。</p><p><

50、b>　　圖3-9</b></p><p><b>　　八、拆畫零件圖</b></p><p>　　根據設計要求拆畫出必要的模具零件圖，如圖3-10～3-14所示。</p><p><b>　　圖3-10</b></p><p><b>　　圖3-11</b>&

51、lt;/p><p><b>　　圖3-12</b></p><p><b>　　圖3-13</b></p><p><b>　　圖3-14</b></p><p><b>　　九、相關表格</b></p><p>　　表3-2SZ-25

52、/20型注射機的主要技術參數</p><p>　　表3-1 塑件上主要尺寸的公差要求（按MT7級精度查?。?lt;/p><p>　　表3-4成型零件的尺寸的計算</p><p>　　表3-3 塑件的注射成型工藝參數</p><p><b>　　十、模具報價單</b></p><p>

53、<b>　　十一、參考資料</b></p><p>　　1.《塑料模具設計與指導資料匯編》 主編：廖月瑩 何冰強 大連理工大學出版社</p><p>　　2.《塑料工藝與模具設計》 主編：高漢華 廖月瑩 大連理工大學出版社</p><p>　　3.《塑料模具鋼應用手冊》

54、 化學工業(yè)出版社</p><p>　　4.《塑模設計與制造》 北京大學出版社</p><p>　　5.《機械制圖與CAD（機類）》 中南理工大學出版社</p