塑料模具课程设计
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塑料模具课程设计题名500ML饮料瓶瓶盖模具设计学院化学与环境工程学院专业班级高材10701班学生姓名* *学号**指导教师*日期2011年5月29日目录1 塑件的分析 (4)1.1壁厚分析 (4)1.2圆角分析 (5)2 塑件材料的选择及材料特性 (5)2.1材料的选择 (5)2.2基本特性 (5)2.3综合性能 (5)2.4HDPE的注射工艺参数 (6)3 塑件的形状尺寸的计算 (7)4 分型面的选择 (7)5 型腔设计 (7)5.1型腔数目的确定及排布 (7)5.2型腔的排布设计原则： (7)6 注射机的选择及型号和规格 (8)7 浇注系统的设计 (9)7.1主流道设计 (9)7.2冷料穴的设计 (9)7.3分流道的设计 (9)7.3.1 分流道尺寸 (9)7.3.2 分流道布置 (9)7.4浇口设计 (10)8 溢流排气系统的设计 (10)9 成型零部件的结构设计及工作尺寸计算 (11)9.1成型零部件的结构设计 (11)9.2成型零件工作尺寸计算 (11)9.2.1 型腔的计算 (15)9.2.2 型芯计算 (15)9.2.3 型腔壁厚和底板厚度计算 (15)10 导向机构的设计 (17)10.1导柱导向机构的作用 (17)10.2导柱导套的设计原则 (17)10.3导柱导套的设计 (18)10.4导柱的设计 (18)10.4.1 导柱的结构： (18)10.4.2 对导柱的要求： (18)10.5导套的设计 (19)10.5.1 导套的结构： (19)10.5.2 对导套的要求： (19)11 脱模机构的设计 (20)12 复位机构 (20)13 温控系统设计 (21)13.1注射模冷却系统设计原则 (21)13.2冷却系统的结构设计 (21)13.3冷却系统的主要零件 (21)13.4冷却系统的计算 (22)14 注射机校核 (23)14.1工艺参数校核 (23)14.2安装参数校核 (24)15 设计总结 (24)16 参考资料 (25)500ML 饮料瓶瓶盖模具设计1 塑件的分析该塑料制品为500ml 饮料瓶瓶盖，其塑件的结构以及表面形状较为简单，整个塑件呈筒状，整个塑件高达15mm ，外径为28mm ，壁厚1mm ，中间衔接部分以圆弧过渡。
作为实用零件对其尺寸公差没有太严格的要求，故在本次设计中可以忽略此方面的考虑，以降低模具的加工制造成本。
塑件图如下所示：1.1 壁厚分析塑件的壁厚对塑件质量的影响很大。
壁厚过小，充模困难；壁厚过大，不但浪费原料，而且增加冷却时间，更重要的是塑件产生气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷。
本材料为HDPE,查相关手册，壁厚1mm 在其最小壁厚范围之类，所以合理。
一些塑料件的壁厚推荐值1.2 圆角分析为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，改善熔体的流动情况且便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，应采用过渡圆弧。
塑件件的圆角半径一般不小于0.5mm。
其设计原则：一般外圆弧半径应是厚度的1.5倍，内圆弧半径应是厚度的0.5倍。
2 塑件材料的选择及材料特性2.1 材料的选择在保证塑料制品的功能和性能的同时还要考虑到加工生产、成本和供应，综合各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际生产，选用收缩率较小、综合性能优良、在工程技术中应用广泛的HDPE。
2.2 基本特性HDPE（高密度聚乙烯）是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。
它安全无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960，它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。
介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。
2.3 综合性能2.4 HDPE的注射工艺参数1）温度熔料温度 220～280℃料筒恒温 220℃喷嘴 220～300℃（240℃）模具温度 20～60℃，设定其温度40mT℃2）注射压力具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力，一般为80～140MPa；一些薄壁包装容器除外可达到180MPa 。
3）保压压力收缩程度较高，需要长时间对制品进行保压，尺寸精度是关键因素，约为注射压力的30％～60％。
4）背压 5～20MPa。
5）注射速度对薄壁包装容器需要高注射速度，中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品。
6）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就完成塑化过程就可以；螺杆的扭矩要求为低。
7）计量行程 0.5～4D（最小值～最大值）。
8）回收率 可达到100％回收。
9）收缩率 1.2～2.5％；容易扭曲；收缩程度高；24h 后不会再收缩（成型后收缩）。
10）浇口系统 点式浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；横截面面积相对小。
11）料筒设备 标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊（L ：D ＝25：1），直通喷嘴，止逆阀。
3 塑件的形状尺寸的计算外径: 28mm 壁厚: 1mm内径: 18mm 壁厚: 1mm由体积计算公式（或者pro/e 程序）可计算得塑件的近似体积得:V 塑=∑S*H=2.825cm3HDPE 平均密度约为: 3/95.0ρcm g 由公式v w ρ=代入数据可得塑件的质量为：W 塑 =V 塑×ρ塑=2.7g4 分型面的选择本塑件属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模和精度要求角度考虑以及根据分型面的选择原则，应将塑件滞留在动模一侧。
综合以上因素，分型面应选择在瓶盖的下部较为合理，如图所示:5 型腔设计5.1 型腔数目的确定及排布根据型腔数的影响因素选择较合理经济的型腔数为4。
5.2 型腔的排布设计原则：在设计时应遵循以下原则：1.尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。
2.型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现象。
3.尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。
采用对称平衡的排布,如下图示：6 注射机的选择及型号和规格估算浇注系统的体积：）（塑33.11~26.2825.2)1~2.0(4)1~2.0(4cm V V c =⨯⨯=⨯= 注射量约为）（塑32.62~56.134cm V V V c =+=' 选择注射机型号为： XS-ZY-40XS-ZY-30注射机的技术规格如下:型号： XS-Z-40额定注射量(cm 3)： 40螺杆直径(mm)： 28注射压力 (MPa)： 120注射行程（mm ）： 130注射时间（s ）： 0.7合模力kN ）： 250最大注射面积（cm 2）： 90最大开（合）模行程（mm ）： 160模具最大厚度（mm ）： 180模具最小厚度（mm ）： 60模板最大距离（mm ）： 340动、定模固定板尺寸（mm ）： 250×280喷嘴圆弧R （mm ）： 12喷嘴孔径d （mm ）： 27 浇注系统的设计7.1 主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与公流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。
本塑件所用的材料为HDPE ，根据其流动性特点，主流道设计的主要参数如下：①主流道圆锥角ａ=ο3，内壁粗糙度为Ra=0.63µm.②小端直径d 0=d+1=2+1=3mm ，选择大端直径D=5mm ，凹坑球面半径R 2=R 1+3=12+3=15mm ，倒圆角半径r= 8D = 85 =0.625mm 。
③主流道应尽可能的短，过长则会影响熔体的顺利充型，此处根据实际情况选L=35 mm ，凹坑长H 1=mm R 51531312=⨯=。
④衬套与主流道设计成整体, 材料使用T8，经淬火HRC50~55..7.2 冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。
冷料井应设在熔料流动方向的转折位置，并迎着上游的熔流，其长度为交到直径的1.5-2倍。
7.3 分流道的设计7.3.1 分流道尺寸考虑到减少散热应选择比表面小的圆形分流道，直径一般取5～10mm 。
当小于5mm 时则料温降低而易于产生压力降，但对于小件也可使用3～4mm 。
这里取d 1=4mm 。
长度L 1=45mm 。
7.3.2 分流道布置分流道采用平衡式的布置如下图：7.4 浇口设计本塑件属于小型塑件，用一模多腔，其表面要求较高，而点浇口截面积小，对于纤维增强的塑料，浇口断开时不会损伤塑件表面，故而确定采用点浇口。
浇口尺寸形状图：浇注系统图8 溢流排气系统的设计但对于此模具，无需设计专门的排气槽来排气，可通过分型面及活动型芯与模板之间配合间隙来排气，足够能使气体顺利排出。
9 成型零部件的结构设计及工作尺寸计算9.1 成型零部件的结构设计凹模的的结构设计：凹模又称阴模，是成型塑件外轮廓的零件。
凹模有整体结构式和组合式。
亦可以分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模。
本塑件的外形简单，采用整体式凹模。
其适用于形状简单且凸模高度较小的塑件，整体式凹模为非穿通式模体，强度好，不易变形。
凸模的结构设计：凸模，即型芯，是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式。
由瓶盖的特殊结构，有两层，内有螺丝，采用镶件组合式凸模。
9.2 成型零件工作尺寸计算本产品为HDPE制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取1.5%和2.5％。
平均收缩率s为2.0%。
采用高精度，查表选择5级精度。
综合参考，相关计算具体如下：各类塑料精度等级的选用按平均收缩率计算模具尺寸中算系数x数值表注塑模成型零件的制造精度（如下）9.2.1 型腔的计算径向尺寸mm xdsDcpm052.0052.0Δ352 .28]32.065.028%)0.2 1 [(]Δ)1[(m++ +=⨯-⨯+=-⨯+=深度尺寸mm xhsHcpm042.0042.0Δ132 .15]24.070.015%)0.2 1 [(]Δ)1[(m++ +=⨯-⨯+=-⨯+=9.2.2 型芯计算径向尺寸mm xDsdcpm052.0052.0Δ728 . 26]32.065.026%)0.2 1 [(]Δ)1[(m+--=⨯+⨯+=++=深度尺寸mm xHshcpm042.0042.0Δ434 . 14]22.070.014%)0.21 [(]Δ)1[(---=⨯+⨯+=+⨯+=螺纹型芯与大型芯的配合采用H8/f8。
9.2.3 型腔壁厚和底板厚度计算注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。
如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。
