卡通旅行壶注塑模具设计报告

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广东轻工职业技术学院

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实 训 报 告 实训项目：卡通旅游壶壶身注塑模设计 机电工程系 模具091 冯高文 学 号： 06 康俊远、周铭杰 教学楼1329 2011年6月27日至2011年7月8日

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目录

设计概述 ........................................................................ 3

塑件材料及结构分析 ........................................................................................... 4

注塑机选择的依据 .................................................................................................. 6

模具设计方案的分析、比较、确定 ............................. 9

模具各部分具体结构设计 .......................................... 12

模具在生产时的动作过程 .......................................... 15

简述模具的特点 .......................................................... 16

设计体会 ...................................................................... 17

参考资料 ...................................................................... 18

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设计概述

本塑件结构简单，壁厚均匀，模架结构较简单。精度要求较不高，材料为聚丙烯（PP）,成型性能好，其他并无特殊要求。

技术要求。

材料：

PP

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产量：8万件 属于中批量生产

按塑件实样测绘尺寸，收缩率2%，一模一腔。

塑件材料及结构分析

（1）塑料

品种：PP

颜色：粉红色

基本特性：

聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。密度仅为0.90～0.91g/cm3。它不吸水，光泽好，易着色。聚丙烯具有聚乙烯所有的优良性能，如卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性，宜于成形加工等；还具有聚乙烯所没有的许多性能，如屈服强度、抗拉强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。熔点为164℃～170℃，耐热性好，能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15℃，低于-35℃时会脆裂。聚丙烯的高温绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响，但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。 成形特点：

1）成形加工性好，可以用注射、挤出、吹塑及真空成形等方法加工；

2）吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易分解；

3）比聚乙烯流动性好，溢边值0.03mm，压力对熔体粘度比温度影响

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显著，应在较高压力下成形；

4）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，适当延长冷却时间，以稳定尺寸；

5）收缩率大且波动范围大，方向性明显，易发生缩孔、凹陷及变形；

6）应注意控制成形温度，料温低时方向性明显，尤其低温高压时更显著，模温低于50℃时，塑件表面不光泽，易产生熔接不良和流痕，模温高于90℃时易发生翘曲和变形；

7）塑件壁厚应均匀，避免缺口和尖角，防止应力集中，塑件内不能有铜质嵌件，聚丙烯与铜接触后会变脆；

8）取向显著，不宜采用直接浇口，否则浇口附近残余应力大，易使塑件翘曲变形。

（2）塑件

尺寸精度：塑件所有尺寸未标注公差，按标准GB/T14486-1993中MT6级精度。

表面质量：塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。

结构工艺性：卡通旅游壶壶身为回转体壳类零件，腔体深130mm，壁厚均匀2mm，大于最小壁厚要求；外侧带有装饰部件矩形壳体，内侧中空部分与开合模方向垂直，必须设置侧抽芯。总体尺寸φ81×132，属于小型塑件。

通过以上分析可知，该塑件可采用注射成形生产。又因产量为80,000件，属于中批量生产，采用注射成形具有较高的经济效

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益。

注塑机选择的依据

注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。

从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。

1、 注射机的选用

计算塑件的体积、质量

经PROE软件测得塑件的体积V=67.691cm3 ，质量M=61.6g，曲面面积S总=69354mm2,投影面积S投=5238.96mm2，塑件包紧型芯的侧面

积A=32772.2mm2。

由于产品规定生产中选用一模一腔，加上凝料的质量（初步估算约

6.407g）

塑件成型每次需要注射量。

M +6.407=6.407+61.6=68.007（g）

选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量和

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注射压力初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。

为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

nM塑 M浇 0.8M公

式子中，M塑—单个塑件的质量（g）

M公— 注塑机公称注射量（g）

M塑— 浇注系统的质量（g）

n— 型腔数目（个）

nM塑 M浇 1 61.6 6.407 68.007g 0.8M公 0.8 1068 854.4g

为了保证注射成型，注射机的注射压力要大于注射时需要的压力。由《塑料成型工艺与设备》表2-11查表得PP的注射压力为

70-120Mpa 取100Mpa查阅

《注塑模具设计师速查手册》，可以选择海天牌注塑机MA3800/2250A。

MA3800/2250A 型注射机的主要参数如下表所示

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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，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，由《注塑模具设计实用教程》表1—4查得PP型腔压强为20MPa，即：

胀型力=制品投影面积A×型腔压强P

=5238.96mm2×20MPa

=104.78KN

锁模力F≥胀型力÷80%=104.78KN÷80%=130.975KN

3、开模行程校核

开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。所需开模行程为：

S>H = H1 + H2 +（5～10）=132+38+10=180mm

4、脱模力校核

脱模力的计算将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。如果塑件为不带通孔的壳体,脱模力主要是由塑料成型收

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缩而产生的对型芯包紧力和克服大气压力两部分组成。

由于本塑件的模架结构较简单，精度要求较不高。所以采用一般公式计算即可，即：

F=PA( cos -sin )

式子中，F—脱模力（N）

P—塑件对型芯产生的单位正压力(MPa)[此处取P=10MPa] A—塑件包紧型芯的侧面积（mm2）

—摩擦系数[此处取 =0.3]

—脱模斜率[算的 =3.5°]

F=PA( cos -sin )

=10×30875.40×（0.3×cos3.5°－sin3.5°)

=73.78KN<110KN

综上可得，注塑机选择海天牌注塑机MA3800/2250A符合设计要求。

模具设计方案的分析、比较、确定

（1）分型面的选择

分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。

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分型面的选择原则：

a）、便于塑件脱模：

Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内；

Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯；

Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；

b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏

c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）

d）、有利于排气

综合上述确定模具的开模方向为塑件的高度方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在杯口处，如图a所示。同时，塑件采用瓣合式型腔，侧向分型面如图b所示。

图a 主分型面 图b 侧分型面

（2）型腔数量的确定

模具型腔的数量通常是客户或产品工程部根据产品的批量、塑料制品的精度、塑料制品大小、用料以及颜色来确定的。、 a.根据所用注塑机的注塑量确定型腔数量

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各腔塑料制品总量+浇注系统凝料≤注塑机额定注射量×80%

b.根据注塑机的额定（或公称）锁模力确定型腔数量

A分 P型 F锁

由模具课程设计指导书可知卡通旅游壶壶身注射设计为一模一腔。

（3）型腔布局

由于采用一模一腔模具结构，型腔居中布置。

（4）确定模具总体结构类型

由于塑件侧壁的装饰挂台与装饰部件、螺纹，所以需要设置侧向分型抽芯结构，因此，模具总体结构类型为侧抽芯注射模。

（5）选择标准模架

此设计中采用龙记(LKM)标准模架。

该塑件适宜采用直接浇口，因此，选择大水口模胚。考虑到动模有动模板、支承板，推杆推出机构，则应选择BH型模胚。

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模具各部分具体结构设计

A.结构设计

型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。

型芯尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，选择通孔台肩类型。

型腔尺寸较小、结构简单，考虑到侧壁的装饰挂台与装饰部件和螺纹需要设置侧向分型抽芯结构，适于采用瓣合式。

B.计算型腔模板周界

1)长度L=81＋2X20＋2X100=321

2)宽度N=81＋2X20＋2X100=321

3）选取标准的型腔模板周界尺寸

首先确定模架宽度，N=321，选标准尺寸330；L=321，

选标准尺寸350。最终确定模架规格为330×350。

4）确定模板厚度

A板 定模板，用来固定定模型芯，定模型芯有效高度33mm，因为斜滑块要在A板上滑动，所以要加上滑块高度140，则A板厚度可选标准中A板厚度HA=170mm。

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B板 动模板，用来固定动模型芯，选取标准中B板厚度HB=35mm。 C板 垫块，采用胶杯模结构，无需C板用注塑机推杆直接推在推板上。

5）选定模架

模架标记：33 35 BH-A70B35无C板 LKM

如图所示。

6）检验模架与注射机的关系

模具外形尺寸330×350，拉杆空间730×730，显然330＜730，合理。

最大模具厚度730＞模具厚度280＞=最小模具厚度280 ，合理。

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开模行程=132＋38＋10=180＜最大开合模行程300，合理。

（6）浇注系统

型腔布局为一模一件，直接浇口浇注系统。

主流道

圆锥形，锥角a=2°，表面粗糙度Ra0.63um。主流道进口端直径D1=3.5mm，长度L=37.3，完整尺寸见附录浇口套零件图。设计时浇口套尽量短，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图所示。

7）推出机构

采用推板推出机构，因为塑件是一个杯形件，型芯高大包紧力大所以

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用推板推出。因为塑件很高，所以不设计方铁和底板，用注塑机两侧的顶杆直接顶在推板上。

8）温度调节系统

注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。此塑件模具的冷却分为几种：

1、型芯人冷却，采用衬套运水的方式冷却，因为型芯比较大可以装入一个衬套。

2、定模型芯冷却，沿着定模型芯侧壁走一圈然后出来。

3、哈夫块的冷却，把B板避空让水管在B板的避空孔中运动，水管跟着哈夫块一起运动。

（9）排气系统

由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，哈夫块之间的一些配合间隙可以排气。间隙通常为0.02～0.03mm ，不必设排气槽。

模具在生产时的动作过程

此模具属于胶杯模，动作过程就是：

1、 模具合模注塑机前移注满型腔。

2、 注满后保压补缩。浇口凝固之后注射座后移

3、 一段时间后进冷水冷却，

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4、 当冷却到一定温度之后，开模。

5、 开模时因为拉钩的拉力和弹簧的弹力使滑块沿着导滑槽斜向运

动使塑件脱离哈夫块。

6、 塑件继续和动模一起运动

7、 运动到一定距离注塑机推杆推动推板把塑件推出动模型芯。

8、 合模时推板和滑块、A板相接触实现复位。

9、 开始下一个循环

简述模具的特点

此模具采用的是注塑机推杆直接推动推板推出塑件，因为塑件较高所以采用胶杯模结构，型芯运水采用衬套运水，斜滑块采用哈夫块，滑块冷却采用避空A板水管随滑块一起运动，胶杯模的特点就是斜滑块做在A板滑块在拉钩和弹簧的作用下斜向运动完成侧抽芯。因为拉钩设计在推板上，所以要用4个尼龙柱塞拉住推板使推板不至于因为拉钩拉力而推出塑件。实现了顺序开模。斜滑块设计要注意定位、限制自由度、滑块滑行的距离。因为是桶行件是深腔制品，所以顶出时可能会存在真空问题，于是就设计了一个破坏真空的装置。这套模具没有设计方铁和底板，节省了模具高度，使我们用较小的注塑机也可以满足塑件的注塑要求。这样设计结构紧凑、设计合理。

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设计体会

经过两个星期的的实训，我充分地认识了塑料模具结构，从最初的拿到塑件不知所措到能够不整个模具设计出来，虽然是在老师的讲解下勉强把模具结构搞清，但我自认为我是有了很大的的提高，至少看到塑件我能够用模具的方法去分析它。能知道它是用什么方法做出来的或者用了什么结构，虽然设计出来的模具也许不是很合理，我相信大问题不会有，只是小问题。设计模具就是设计设计模具的八大系统，只要把八大系统做好就可以了。

其实对于我们学过模具的人来说，因为我们有理论知识，只要我

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们能够把理论用到实践中去，我们就再复杂的模具也不会怕了。理论联系实际这是我们最缺乏的一点，因为我们学习了许多模具结构，如果不能用于实际也是白搭。

其实我们设计的结构课本上都有，只要我们能够好好得利用课本，就能把基本的模具结构做到最好。前面的学习态度对于我们现在的设计也是很重要的。

在这里要特别感谢周铭杰、康俊远老师对我们的模具设计给予了有效的指导，使我们在设计过程中比较顺畅的完成了设计。

参考资料

[1]屈华昌主编，塑料成型工艺与模具设计，高等教育出版社，2009

[2]塑料模具设计手册编委会，塑料模具设计手册，机械工业出版社，2004

[3]叶久新、王群主编，塑料制品成型及模具设计，湖南科学技术出版社，2003

[4]付宏生、刘国良主编，塑料成型工艺与设备，机械工业出版社，2009

[5]张维合主编，注塑模具设计使用教程，化学工业出版社，2010 刘朝福主编，注塑模具设计师速查手册，化学工业出版社

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hcp1.html