头可断血可流一模一腔点浇口顶板顶出开水瓶盖模具设计

2021年1月16日发(作者：盛乐)


武汉工程大学

塑料模具设计课程设计说明书


课题名称：一模一腔点浇口顶板顶出开水瓶盖模具设计




专业班级：
09
高材
03
班















学生学号
:















学生姓名：




















学生成绩：



























指导教师：


刘仿军



















课题工作时间：

2013-01-08
至

2013-01-13

武汉工程大学教务处







课程设计任务书

一、设计题目

小组同学（每组人数不超过
4
人）自己选定熟悉的塑料制品作为模
具课程设计题目（控制题目难度在两周内完成）

二、课题条件

1
、利用图书馆资料，进行必要的文献调研；

2
、利用现有模具教具、生活现场取得的制品进行设计；

3
、可提供计算机进行模具设计绘图、说明书编写等工作。

三、设计任务

1
、
根据选定的塑料件，
确定制品的原材料 品种，
及制品的尺寸精度要
求。

2
、小组讨论确定完成制品模具设计的程序，可以参照附件一。

3
、小组讨论确定该制品模具的基本结构组成及时间进度安排。

4
、电脑或手工绘制模具装配图，要求模具结构合理，功能完备。

（
1）
如果两视图不能表达清楚的，
需附加三视图、
局部剖视图等；

（
2
）模具装配图上应标注所有零件的件号、名称；

（
3
）模具装配图上应有明细表，内容：件号、数量、材料、热处
理状态、硬度、规格、备注等内容 。

5
、绘制非标准零件图，尺寸标注完全合理（包括配合尺寸）

6
、
撰写设计说明书，
应书写本设计过程中设计结果及参数选用等内容。

四、设计说明书内容

1
、制品使用要求及原材料的工艺性和成型性能；

2
、模腔数目确定，分型面的选择，成型零部件设计，合模导向机构，

浇注系统类型的确定及脱模方式的设计，温度调节系统的布排；

3
、校核注射模与注射机规格的适应性；

4
、标注参考资料。





















目录

1.9


初步确定模腔数、浇注系统类型（主流道、分流道、浇口形式）

错误！未定义书签。

1.10
制品分型面的确定

.
.............................................. ................................
错
误！未定义书签。

1.12
顶出机构的设计
.
........................................... .......................................
错
误！未定义书签。

1.14
完成非标准零件图的绘制

.
..................... ...........................................
错
误！未定义书签。

摘

要

.... .................................................. ........
6
第一章

塑料注射模具的设计步骤和结构组成
......................
7
1.1
塑料注射模具组成和应用

.......................................
7
第二章

开水瓶盖塑件

..............................................
8
2.1
塑件的结构和特点

.............................................
8
2.2
制品原材料的选择

.............................................
8
2.3
注射成型工艺条件

............................................
11
2.4
塑件的主要参数

..............................................
12
2.4.1
设计的质量和体积

..........................................
12
2.4.2
塑件的投影面积

............................................
12
第三章

注射机的选用

.............................................
12
3.1
选用注射机的方法和原则

......................................
12
3.1.1
选用的方法和原则

..........................................
12
3.1.2
注射机的选用

..............................................
13
3.1.3
最大注射量的校核：

........................................
14
第四章

塑料注射模具设计

........................................
15
4.1
型腔数目和分布

..............................................
15
4.1.1
确定型腔数目时要考虑的因素

................................
15
4.1.2
数目的确定

....................... .........................
16
4.2
分型面的选择
............................ .................................................. ..................................................
1
6
4.3
型腔和型芯

.............. ....................................
17
4.3.1
型腔和型芯的结构

..........................................
17
4.3.2
型腔和型芯的尺寸

..........................................
17
第五章

浇注系统设计

.............................................
19
5.1
浇注系统

................... .................................
19
5.2
浇注系统的设计原则

..........................................
20
5.3
浇注系统的设计

..............................................
20
第六章

推出机构
.................................................
23
6.1
推出机构的作用和种类

........................................
23
6.2
开水瓶盖推出机构的组成

......................................
23
6.3
开水瓶盖推出机构的设计

......................................
24

第七章

导向机构
.................................................
27
7.1
导向机构的作用和组成

........................................
27
7.2
导向机构的设计

..............................................
28
第八章

模架的选用

.
........ ...................................
30
8.1
标准模架型号

........................ ........................
30
8.2
模架的长度和宽度

............................................
31
8.3
模具标准零部件的设计

........................................
33
第九章

模具的工作过程
..........................................
34
第十章

设计小结
.................................................
34
参考文献

.......................... .................................
35


























































摘

要



本次设计的是开水瓶盖
,
主要介绍了开水瓶盖的设计思路、加 工
过程和开水瓶盖的注射模的设计。这种聚丙烯开水瓶盖无毒、无味，
密度小，强度、刚度、硬 度、耐热性都较好，是人们日常生活中常用
的生活用品。

本次设计采用的是注射成型 。在设计过程中，首先对进行原材料
分析，比较不同塑料的物理和化学性质从而选定开水瓶盖的最佳原料
为聚丙烯。然后介绍了不同形式的浇口的优缺点，接下来初步选定注
射机和标准模架，再进一步 设计模具各个结构，最后对注射机进行校
核。

关键词：注塑成型


注射机

模具


第一章

塑料注射模具的设计步骤和结构组成














1.1
塑料注射模具组成和应用

塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模 、压缩模、压注模和挤出
模。本文采用注射模。

注射模是安装在注射机上，完成注射 成型工艺所使用的模具。注射模
的种类很多，其结构与塑料的品种、塑件的结构和注射机的种类等很多因素有关
.
一般情况是由成形部件、
浇注系统、
导向机构、
调 温系统
和支撑零部件组成，如果有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型
和抽芯机构。

塑料注射模具一般由成形部件、浇注系统、导向机构、推出机构、调
温系统、排气系统、支 撑零部件、侧向分型和抽芯机构组成。

成形部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。

浇注系统是将熔融的塑料从注射机 喷嘴进入模具型腔所经的通道，它
包括主流道、分流道、浇口及冷料穴。

导向部分在注射模中，用导向部分对模具的定动模导向，以使模具和
模时能准确对合。

推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置。

调温系统是为了满足注射工艺对模 具温度的要求，需要有条文系统对
模具的温度进行调整。一般热塑性塑料的注射模主要是设计模具的冷< br>却系统。


排气系统是为了将成形时的塑件本身挥发的气体排出模外，常常在 分
型面上开设排气槽。对于小塑件的模具，可直接利用分型面或推杆等
与模具的间隙排气。支撑 零部件是用来安装固定或支撑成形零部件及
前述的各部分机构的零部件。

侧向分型与 抽芯机构是当有些塑件有侧向的凹凸形状的孔或凸台时，
须先把侧向的凹凸形状的瓣合模或侧向的型芯从 塑件上脱开或抽出。

第二章

开水瓶盖塑件

2.1
塑件的结构和特点

本次模具设计的制品是一个开水瓶盖，开水瓶盖在 生活中较常见，它
结构简单，轻便易拿。

2.2
制品原材料的选择


1.
聚苯乙烯
PS
性能：电绝缘（尤其高频绝缘性）性优良 ，无色透明，透光率仅
次于有机玻璃，着色性、耐水性、化学稳定性良好，力学强度一般，
刚性 好，但性脆，易产生应力碎裂，不耐笨、汽油等有机溶剂。

用途：适于制作绝缘透件、透明件、装饰件日用品、泡沫包装材
料及建筑隔热材料等。

2.
聚乙烯
PE

性能：耐腐蚀性、电绝缘（尤其高频绝缘性 ）性优良，可以氯化、
辐照改性，可用玻璃纤维增强。

高密度聚乙烯（
HD PE
）熔点、刚性、硬度和强度较高、耐应力开
裂性好，吸水性小，有突出的绝缘性能和良好的 耐辐照性。

低密度聚乙烯
（
LDPE
）
柔软性、
伸长率、
冲击强度和透明性较好。

线性低密度聚乙烯（
LLDPE
）的性能介于
LDPE
和
HDPE
之间。

茂金属聚乙烯（
mPE
）主要用于薄膜，薄膜强度、柔软性、热封性
和透明性极好。

超高分子量聚乙烯（
UHMWPE
）冲击强度高，耐疲劳，耐磨，用冷
压烧结成型。

用途：高密度聚乙烯适于制作管材、中空瓶、注射制品、重包装
膜、编织袋、撕裂膜 、大包带、周转箱及丝类等。

低密度聚乙烯用于制作地膜、
大棚膜、
保鲜膜、
电缆及注射件等。

线性低密度聚乙烯主要用于薄膜、
注射制品、
编织袋、
打包带等。

超高分子量聚乙烯适于制作减磨、耐磨及传动零件。

3.
聚氯乙烯
PVC
（
1
）硬聚氯乙烯（
HPVC
）

性能：力学强度 高，硬度大，绝缘性优良，耐酸碱力极强，化学稳定
性好，阻燃性好，印刷及焊接性好，但软化点低。< br>
用途：适于制造型材、管材、棒材、板材、片材、丝类、中空瓶、焊
条及注射制品（管 件和阀门等）
，代替木材和金属材料。

（
2
）软聚氯乙烯（
SPVC
）


性能 ：制品柔软，断裂伸长率大，力学强度大、耐腐蚀性、电绝缘性
均低于硬聚氯乙烯，且易老化。

用途：适于制作大棚薄膜、盐膜、日用膜、电线电缆绝缘层、革类、
鞋类、软管、软片及密封材 料等。

4.
聚丙烯
PP
性能：性对密度小，强度、刚性、耐 热性均优于低压聚乙烯，可
在
100
℃左右使用。具有优良的耐腐蚀性，耐疲劳性好， 良好的高频
绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易光老化。用玻璃纤
维增强后，强度 接近工程塑料。聚丙烯的共聚物（
PP-C
）可改善其冲
击性能，其中无轨共聚物（< br>PP-R
）主要用于管材，嵌段共聚物（
PP-B
）
主要用于大型容器 、周转箱等。

用途：
PP
适于制作注射制品、
汽车配件、
壳体、
日用品、
打包带、
编织袋、双向拉伸膜（烟膜、黏胶带基膜等）
、电容 器膜、上水管材、
地热管、片材（吸塑成保证盒、一次性水杯等）及中空瓶等。

经查 阅
[2]
，由张维合主编《注塑模具设计使用教程》书中表
1-1
以及表1-4
可知
PP
的计算收缩率及其他性能如表
1-1
。

表
1-1 PP
的计算收缩率及其他性能

性能名称

收缩率

相对密度
/g/cm
3

模温
/
℃

注射压力
MPa
数值

1%
～
2.5%
0.90
～
0.91
160
～
230
70
～
140
性能名称

熔点
/
℃

流程比

型腔压力
/MPa
玻璃化温度
/
℃

数值

164
250:1
20
-20


综上所述：根据以上制品性能，综合参考，特别是聚丙烯具有很
好的耐热性，
正是开水瓶盖需要的性能，
所以选择
PP
作为开水瓶盖的
原材料。

2.3
注射成型工艺条件

干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：
220~275
℃，注意不要超过
275
℃。

模具温度：
40~80
℃，建议使用
50
℃。结晶程度主要由模具温 度决定。

注射压力：
1500-1800bar
。

注射 速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制
品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度 下的低速注塑。

流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是
4~7mm
。建议使用
通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇
口直径范围是
1~1.5mm
，但也可以使用小到
0.7mm
的浇口。对于边缘
浇 口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁
厚的两倍。
PP
材料 完全可以使用热流道系统。

成型时间：注射时间
20s~60s

高压时间
0s~3s

冷却时间
20s~90s

总周期
50s~160s


2.4
塑件的主要参数

2.4.1
设计的质量和体积

此次设计的开水瓶盖的半径
50mm
，碗壁厚
2mm
，高
50mm
。估算其体积
和质量（聚丙烯 密度取
0.905 g/cm
?）

塑件体积：

V
?
3.14
?
(50
2
?
48
2
)?
48
?
3.14
?
2
?
50
2?
45.24
?
10
3
mm
3
?
45 .24
cm
3

塑件质量：

M
?
?V
?
0.905
?
45.24
?
40.94
g

2.4.2
塑件的投影面积

塑件成形的最大正面投影面积：
S=
π
R2=78.50 cm

?

第三章

注射机的选用

3.1
选用注射机的方法和原则

3.1.1
选用的方法和原则

1.
使用现有设备

2.
根据每次成型件数安排最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合
适的注射机。


3.1.2
注射机的选用

选
PP
为材料，注射压力取
80MPa
。
根据塑件的大小和实际中常用的注
射机，
选用
XS
—
ZY
—
125/90
型螺杆式注射机，
并采用一模一腔点浇口。


①
XS
—
ZY
—< br>125
型螺杆式注射机的主要参数：

额定注射量
/cm3 125
注射重量
/g 114
螺杆直径
/mm

Φ
42

注射压力
/MPa 116

注射行程
/mm
115

注射速率
/(g/s) 72
塑化能力
/(kg.h-1
）
35
锁模力
/kN
注射方式

900
螺杆式


300

最大开模行程
/mm
模具最大厚度
/mm 300
模具最小厚度
/mm
合模方式

肘杆

200
顶出行程
/mm 180
结构形式

卧式


拉杆间距／
mm 260
×
290


定位圈直径
/ mm
电动机功率
/kW

15
Φ
100

喷嘴球半

径
/mm
Φ
10
喷嘴孔直径
/mm
Φ
4
最大注射成型面积
/cm
?
320
②注射机的顶出方式：机械式顶板顶出

3.1.3
最大注射量的校核：

1
、注射压力的校核

2
、锁模力的校核

3
、最大成形面积的校核

当上述四个校核都满足要求时，才能确定注射机选用的合适。


注射机的参数校核

1
、最大注射量的校核

注射机的额定注射量为
125cm
3

塑件体积：
3.14
×（
5
×
5-4.8
×
4.8
）×
4.8 +5
×
5
×
3.14
×
2=45.24cm
3
(
取整
46cm
?
) ,
每次成型
1
个塑件。

假设浇道凝料为
30cm
3
。

实际注射量
=46 +30=76cm
3
<125
×
80%=100cm
3
。< br>
最大注射量满足要求。

2
、注射压力的校核

P P
塑料的注射成型时的压力为
70~140MPa
，取
80MPa
；


SX
—
ZY
—
125
注射机的注射压 力为
116MPa
。
注射机的注射压力满足要求。

3
、锁模力的校核

注射机的锁模压力为
1800KN
；

P
注
?
P
成型

锁模力为模具型腔内塑料熔体平均 压力
（
MPa
）
一般为注射压力的
0.3
～
0.6 5
倍。
PP
塑料成型时的注射压力取
8
0MPa
，我们选择 塑料熔
体平均压力（
MPa
）
P=0.5
×
80=40MP a

塑料成型时型腔压力
40MPa,
塑件在分型面上的投影面积为
78.50cm
?

锁模力
=78.50
×
40=314KN<900KN
锁模力满足要求。

4
、最大注射成型面积的校核

SX
—
ZY
—
125
注射机的最大注射成型面积为
320c m
?；

塑件在分型面上的投影面积为
78.50cm
?；

注射时模具的成型面积
=78.5cm
?
<320cm
?

最大注射成型面积满足要求。

第四章

塑料注射模具设计

4.1
型腔数目和分布

4.1.1
确定型腔数目时要考虑的因素

1
按注射机的最大注射量确定型腔数量

n
≤
(0.8V
g
-V
j
[3]
)/ V
z
=(0.8
×
125-30)/46=1.52----------< br>?


V
g
(mg)
—注射机最大注射量（cm
3
或
g
）
,
取
125cm
3
V
j
(mj)
—浇注系统凝料量（
cm
3
或< br>g
）
，假设浇道凝料为
30cm
3
V
z
（
mz
）—单个制品的容积或质量（
cm
3
或
g
）
，单个塑件为
46cm
3
。

2
按注射机的额定合模力确定型腔数。

n
≤
(F-P
mAj
[3]
)/P
m
A
z
=
（
900
×
10
3
-40
×
10
6
×
8< br>×
10
-4
）
/(40
×
10
6
×
78.5
×
10
-4
)=2.76--------
?
F
—注射机的额定合模力，查手册为
900KN,
P
m—塑料熔体对型腔的平均压力（
MPa
）
,
取
40MPa
；

A
j
—浇注系统在分型面上的投影面积（
mm
2）
，取
8cm
2
；

A
z
—单个制品 在分型面上的投影面积（
mm
2
）
.
由计算得
78.5cm
2
。

偏差标注。

4.1.2
数目的确定

根据开水瓶盖的尺寸选用一模一腔。

4.2
分型面的选择

塑件的分型面设计原则为：

1
、分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处；

2
、分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱模；

3
、保证塑件的精度要求；

4
、便于模具制造；

5
、减小成型面积；

6
、增强排气效果。

< br>综合考虑诸多因素，本设计中塑件的分型面选用单分型面，模具中有
定模（或上模）
、动 模（或下模）以及推件板，为了使制品及流道内的
物料可以取出来，因此需要两个分型面，故称双分型面 注射模。

定模：安装在注射机定模安装板上的部分，图中的蓝色部分；

动模：安装在注射机动模移动板上的部分，图中的其余部分；

分型面：模具上用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触
表面。如图所示。


4.3
型腔和型芯

4.3.1
型腔和型芯的结构

确定型腔和型芯的结构形式

型腔、型芯可分别有整体式和组合式两种。由于塑件结构简单，型腔
加工容易，所以选用整体式型腔和 整体式型芯。在定模板上直接加工
型腔。

4.3.2
型腔和型芯的尺寸

计算成型零部件工作尺寸要考虑要素如下：