目錄摘要21前言32塑件的工藝分析32.1塑件原材料分析32.2塑件結構、尺寸精度及外表質量分析42.3塑件的體積與重量52.4塑件注塑工藝參數確實定53擬定成型方案63.1分型面的選擇63.2確定型腔布置73.3澆注系統的設計83.3.1主流道的設計83.3.2澆口設計84.模具成型零件的設計與計算94.1凸模、凹模、型芯設計與計算94.2型腔側壁厚度和底板的計算105.脫模機構的設計與計算125.1脫模機構的設計原那么125.2脫模力的計算126.合模導向機構設計137.注塑機的選定與相關參數的校核147.1注塑機初步的選定147.2注塑機相關參數的校核148.設計小結15參考文獻15塑料飯盒注塑模設計1前言隨著中國當前的經濟形勢的日趨好轉，在“實現中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業也日趨蓬勃開展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業水平的重要標志之一，模具工業能促進工業產品生產的開展和質量提高，并能獲得極大的經濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國那么冠之為“金屬加工業的帝王”，在羅馬尼亞那么更為直接：“模具就是黃金”。可見模具工業在國民經濟中重要地位。我國對模具工業的開展也十分重視，早在1989年3月公布的《關于當前國家產業政策要點的決定》中，就把模具技術的開展作為機械行業的首要任務。

近年來，塑料模具的產量和水平開展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經過噴嘴和模具的澆注系統進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。

本次課程設計的主要任務是塑料飯盒注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產塑料盒塑件產品，以實現自動化提高產量。針對盒蓋的具體結構，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構〔成型零部件、澆注系統、導向局部、推出機構、排氣系統、模溫調節系統〕有了系統的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經驗。2塑件的工藝分析2.1塑件原材料分析本塑件及塑料飯盒為日常生活中所常見的塑料制品，主要用于盛裝食品。根據其使用的特殊性，綜合分析各種塑料的性能，聚丙烯〔pp〕為最正確材料。PP的主要特點如下：①成白色蠟狀，無毒，透明；②有著極低的密度〔0.89～0.92〕，固質量很輕，是大品種塑料中最輕的一種；③化學穩定性好，在室溫下溶劑不能溶解，且有著優良的耐化學藥品性和耐；④耐熱性好，其最高使用溫度達150oC，最低使用溫度達-15oC；⑤電性能優異，耐高頻電絕緣性好，在潮濕環境中也具有良好的電絕緣性；⑥有著優異的力學性能，包括拉伸強度、壓縮強度和硬度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能；⑦PP比PE容易發生熱、光氧化，耐氣候老化性差，必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑；⑧耐抗沖擊性能較差，尤其是低溫沖擊性差，對缺口十分敏感；⑨PP的結晶性能導致制品的不透明性。此外，聚丙烯的屈服強度、彈性、硬度及抗拉、抗壓強度等都高于聚乙烯，其拉伸強度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，絕緣性能好，能耐弱酸、弱堿。但是，聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易降解老化，所以必須參加防老化劑。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強度特別高。聚丙烯成型加工時收縮率較大，易導致成型加工出來的制件出現變形、縮孔等缺陷。2.2塑件結構、尺寸精度及外表質量分析〔1〕塑件結構分析：塑件整體高度為74.5mm，厚度為3mm，盒體底部有一個截面半徑為1.5mm的半圓環的凸臺。飯盒的內徑為150mm，外徑為156mm，盒口有厚度為3mm、寬4mm、半徑82mm的方形截面的圓環型凸邊。〔2〕塑件尺寸精度分析：因塑件材料為PP,此塑件上有兩個尺寸有精度要求，分別是Φ150-0.30+0.55和Φ164-0.34+0.50，屬于〔3〕塑件外表質量分析：飯盒外表精度要求不高，采用點澆口流道的雙分型面型腔注射模可以保證其外表精度。2.3塑件的體積與重量塑件主要尺寸及結構由見圖3，近似計算的塑件體積V=4590.20mm3，查手冊聚丙烯密度m=0.91g／cm3，故塑件質量m=2.4塑件注塑工藝參數確實定根據情況，PP的成型工藝參數可作如下選擇，在試模時可根據實際情況作適當的調整。注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：前段溫度為中斷溫度為后段溫度為噴嘴：噴嘴選用直通式，噴嘴溫度為注射壓力：選用注射時間：選用保壓時間：選用保壓壓力：選用冷卻時間：選用成型周期：3擬定成型方案3.1分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統凝料的可別離的接觸外表。一副模具根據需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。如何確定分型面，需要考慮的因素比擬復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比擬，從幾種方案中優選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原那么：a〕、便于塑件脫模：Ⅰ、在開模時盡量使塑件留在動模內Ⅱ、應有利于側面分型和抽芯Ⅲ、應合理安排塑件在型腔中的方位；b〕、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞c〕、盡力保證塑件尺寸的精度要求〔如同心度等〕d〕、有利于排氣e〕、盡量使模具加工方便綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。中選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。對于本塑件，盒口凸邊的下緣面為最正確第一分型面。3.2確定型腔布置確定型腔的方法有：根據鎖模力確定；根據最大注射量確定；根據塑件精度確定和經濟性確定等。根據設計說明書的設計要求、塑件的幾何結構特點及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。3.3澆注系統的設計所謂注射模的澆注系統是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑件熔體平穩而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統十分重要。而澆注系統一般可分為普通澆注系統和無流道澆注系統兩類。我們在這里選用普通澆注系統，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四局部組成。3.3.1主流道的設計主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的局部，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。主流道其主要設計特點：⑴主流道圓錐角α=2o～6o，對流動性差的塑件可取3o～6o，內壁粗糙度為Ra0.63μm。⑵主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉向過渡時的阻力。⑶在模具結構允許的情況下，主流道應盡可能短，一般小于60mm，過長那么會影響熔體的順利充型。⑷對小型模具可將主流道襯套與定位圈設計成整體式。但在大多數情況下是將主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合。⑸主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。本塑件所用澆口套形式及其固定形式見圖4和圖5。圖4澆口套形式圖5澆口套固定形式3.3.2澆口設計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統的關鍵局部。澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據經驗確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道截面積的3%～9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.5～2mm，外表粗糙度Ra不低于0.4μm。澆口的結構形式很多，按照澆口的形狀可以分為點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環形澆口、及薄片式澆口。澆口的位置及尺寸要求比擬嚴格，合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環節，同時澆口位置的不同還影響模具結構。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇。澆口位置的選擇直接影響到制品的質量問題，所以我們在開設澆口時應注意以下幾點：①澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。②澆口應設在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮。③澆口的位置選擇應有利于型腔中氣體的排除。④澆口的位置應選擇在能防止制品產生熔合紋的部位。⑤對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式，以防止型芯受沖擊變形。⑥澆口應設在不影響制品外觀的部位。⑦不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設置澆口。根據澆口的成型要求及型腔的排列方式，聯系產品實際使用要求，本產品選用點澆口較為適宜。具體形式見圖6。圖6澆口形式由于采用點澆口，所以不設冷料井。4模具成型零件的設計與計算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸〔包括矩形和異行零件的長和寬〕，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，那么精度要求較高。在模具設計時，應根據塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當復雜，這些影響因素應作為確定成型零件工作尺寸的依據。4.1凸模、凹模、型芯設計與計算凸模亦稱型芯，是成型塑件內外表的零件，成型其主體局部內外表的零件稱為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內螺紋的稱為螺紋型芯。凹模亦稱型腔，是成型塑件外外表的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱螺紋型環。凹、凸模按結構不同可分為整體式和組合式。本產品模具凹模、凹模的結構均采用整體嵌入式，其形式如圖7、圖8所示。本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，查表取PP的成型收縮率為0.015，模具制造公差取z=Δ/3。考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，成型零件是公差等級取級。由圖1可知塑件只有兩處有精度要求：(Ls1)-?0=164.5-1.80mm和(L圖8凹模形式圖9凸模形式根據塑件尺寸可得出以下尺寸：(Lm2=LS2(1+SHm1=Hs1(1+S(4.2型腔側壁厚度和底板的計算該塑件模具型腔壁結構為組合式圓形側壁，其結構及受力情況如圖9所示。〔1〕型腔壁厚計算組合式圓形腔側壁可視為兩端開口、僅受均勻內壓力的厚壁圓筒。當型腔受到熔體的高壓作用時，其內半徑增大，在側壁與底板之間產生縱向間隙，間隙過大會導致溢料。式中——型腔單位面積熔體壓力，MPa；——型腔材料泊松比，碳鋼取0.25；——型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取；——型腔外壁半徑；——型腔內壁半徑；那么壁厚S=r[σσ-2ρ-1],由前面的計算與分析可知，型腔內壁半徑，取，，，，經計算整理并查表得：型腔壁厚，模套壁厚〔2〕型腔底板厚度計算式中為模具材料許用應力，碳鋼材料5脫模機構的設計與計算5.1脫模機構的設計原那么〔1〕推出機構應盡量設置在動模一側由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。〔2〕保證塑件不因推出而變形損壞為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量防止推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。〔3〕機構簡單動作可靠推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。〔4〕良好的塑件外觀推出塑件的位置應盡量設在塑件內部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。〔5〕合模時的正確復位設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干預。推出機構的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構。本塑件模具采用推件板推出機構。5.2脫模力的計算塑件注射成型后在模內冷卻定形，由于體積收縮，對型芯產生包緊力，塑件從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產生的摩擦力。對底部無孔的筒、殼類的塑料制件，脫模推出時還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設計脫模斜度。另外，塑件剛開始脫模時所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅克服了推出機構的移動摩擦力。圖11所示為塑件脫模時型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件對型芯總壓力降低了，因此，推出時摩擦力式中——脫模時型芯受到的摩擦阻力；——塑件對型芯的包緊力；——脫模力；——脫模斜度；——塑件對鋼的摩擦系數，一般為0.1～0.3。根據力的平衡原理，可得：故有，因實際上摩擦系數較小，更小，也小于1，故可簡化為，其中A為塑件包絡型芯的面積，p為塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p取；模內冷卻的塑件，p取。本設計中的塑件采用模內冷卻，，取，脫模斜度，。由于塑件為底部無孔制件，脫模時還應考慮克服大氣壓力，即6合模導向機構設計在模具進行裝配或成型時，合模導向機構主要用來保證動模和定模兩大局部或模內其他零件之間的準確對合，確以保證塑料制件的形狀和尺寸精度，并防止模內各零部件發生碰撞和干預。合模導向機構主要有導柱導向和錐定位兩種形式。本設計采用導柱導向機構，其結構如圖12所示。圖11導柱導向機構形式7注塑機的選定與相關參數的校核7.1注塑機初步的選定前面已計算的出塑件體積，且該塑件采用單型腔制造。根據計算的制品體積及質量來確定注射機的型號和規格。為了保證注射成型的正常進行，根據生產經驗，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，最大注塑量，查手冊初步選定選定XS-Z-60型注塑機。該型號注塑的規格和性能見下表。工程

單位參數螺桿直徑38額定注射容量60注射壓力122噴嘴孔直徑4鎖模力500拉桿間距190最大開模行程180模具最小厚度70模具最大厚度200噴嘴球半徑12液壓泵電動機功率11加熱功率2.7外形尺寸316085015507.2注塑機相關參數的校核〔1〕注塑壓力的校核查手冊可得到用熱塑性塑料注射成型工藝參數注射壓力〔選擇的注塑機實際注射壓力)，符合要求。〔2〕鎖模力的校核鎖模力是指當高壓熔體充滿模具型腔時，會在型腔內產生一個很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統在分型面上總的投影面積乘以型腔內塑料壓力。作用在這個面上的力應小于注塑機的額定鎖模力F。由注塑機的規格和性能表可知注射壓力，由圖3可算得塑件投影面積，因為為點澆口澆注系統，故澆注系統投影面積。故注射時所需合模力〔為塑料熔體對型腔成型的壓力，其大小一般為注射壓力的〕。故，所以鎖模力符合要求。8設計小結塑料工業是當今世界上最快的工業門類之一，對于我國而言，它在整個國民經濟的各個部門中發揮了越來越大的作用。我們大學生對于塑料工業的認識還