塑料模具设计矿泉水瓶坯

毕业设计设计/论文题目： 饮料瓶胚 班 级： 模具3092班 姓 名： 孙晓杰 29号 指导老师： 乔女 目录任务书1.塑件图的分析41.1塑件的模塑方法41.2塑件材料的性能41.3塑件的结构特性42.初选成型设备52.1计算塑件体积和体积52.2型腔数目的确定52.3选择注射机的型号62.4注射机的参数62.5确定成型工艺参数73.模具结构的设计83.1分型面的选择83.2型腔数目的确定及型腔的排列83.3浇注系统设计83.4型芯、凹模的结构设计93.5冷却系统的设计93.6合模导向机构的设计103.7型芯、型腔尺寸计算123.8推件方式的选择153.9侧向分型与抽芯机构的设计153.10模架结构的确定163.11模具设备的校核17 3.12 模具闭合高度的确定和校核 184.总装配图和各零件图195.重要零件的加工工艺266.致谢297.参考文献30 任务书: 1.塑件图2.生产批量：大批量1.塑件图的分析1.1塑件的模塑方法PET属于通用工程塑料的一种热塑性聚酯。可采用注塑成型、挤出成型、吹塑成型，对于瓶胚常采用注射成型，考虑到该材料的性能，采用热流道注射成型方法，选择较大的螺杆长径比。1.2塑件材料的性能1结构特点：PET的分子为高度对称芳环的线型聚合物，易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的纤性，成模性。2使用温度：PET的加工范围较窄，一般为270290，接近分解温度（300）。其的结晶速度慢，为促进结晶，常采用高模温，一般为100130。3一般性能：PET树脂为乳白色半透明或无色透明体，属于中等阻隔材料，吸水性大，加工前必须干燥。4力学性能：PET模的拉伸强度很高，它的力学性能受温度的影响较小。 5电学性能：PET为极性聚合物，电绝缘性优良，耐电晕性较差。 6环境性能：PET的耐热性能不高，耐老化性好，不易燃烧，PET中含有脂键，在高温和水蒸气条件下不耐酸、碱的作用。它的耐侯性优良。1.3塑件的结构特性1塑件的尺寸精度（1）塑件对于内、外形尺寸均无特殊要求，根据材料查塑料模型成型技术表39，为注公差尺寸按MT6级计算。（2）对于中心距尺寸78查塑料模型成型技术表37，为MT5MT6级，满足注射成型要求。 2表面质量分析 该塑件表面光滑、无斑点、条纹、不允许有凹痕等缺陷，表面粗糙度可取Ra0.8um，而塑件内部无较高的粗糙度要求。 3 塑件的结构工艺性（1）该塑件整体为旋转体，瓶胚口有21mm长的M282.5的螺纹，瓶胚底有SR8的半球体瓶体内光滑，无凹可直接采用整体式型芯成型。（2）从图纸上分析，塑件制品的壁厚不均匀，但塑件最小壁厚为1mm，符合最小壁厚要求。（3）塑件的型腔尺寸不大，但塑件较高为成型螺纹，采用组合式凹模成型。结论：综上所述，该塑件可采用热流道注射模注射成型，脱模斜度为3. 2.初选成型设备2.1计算塑件体积和重量1计算塑件体积 V=4/3（）+34（）+34（）+21（） =33.65 2计算塑件重量 根据塑件材料的选用查表310 =1.38kg/ 所以，一个塑件的重量为m=v=1.3833.65=46.44g2.2型腔数目的确定根据塑件的形状及尺寸以及生产批量的要求，采用一模出八件的模具结构。1)利用模流分析软件对其成型过程作以模拟，如图： 综合上述结果，对其注塑过程中所需时间和物料都有较为准确的判断和估算。2.3选择注射机的型号根据塑件的体积以及型腔数，查模具设计与制造简明手册表240.初选螺杆式注型号为XSZY500.2.4初选注射机的参数型号XSZY500螺杆直径注射容量500注射压力104MPa锁模力3500KN最大注射面积1000模具厚度最大450mm模板行程700mm最小300mm喷嘴球半径18mm孔直径定位孔直径mm顶出中心孔径两侧孔径孔距530mm2.5确定成型工艺参数 查塑料材料的选用 试模时可根据实际情况作适当调整塑 件 名 称矿泉水瓶坯塑件草图材 料 牌 号PET单 件 重 量46.44g成型设备型号XSZY500每 模 件 数8成型工艺参数材料干燥干燥设备名称烘箱温度 /130150时间 /h34成型过程料筒温度后段 /250-290中段 /260-295前段 /265-300喷嘴 /260-300模具温度 /68-140时间注射 /s3-5保压 /s15-30冷却 /s15-30压力注射 /MPa86-120保压 /MPa30-50后 处 理温度 /130-140时间 /h1-2编 制日 期审 核日 期3.模具的结构设计3.1分型面的选择在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，有利于侧面分型和抽芯以及成型后能顺利塑出塑件，有两种分型面的选择方案。 采用方案一分型即便于成型塑件，取出塑件也可以使塑件表面美观，无毛刺，螺纹也易成型所以方案一分型比较合适。3.2型腔数目的确定及型腔的排列 由于该塑件采用的是一模出八件，且采用的是热流道，所以，型腔布置时关于纵向对称，排两排。这不仅有利于浇注系统的排列，而且有利于模具的平衡。3.3浇注系统的设计1主流道设计 热流道的主流道于普通浇注系统的主 流道相同。根据模具设计与制造简明手册 查得XSZY500型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球面半径=18mm，喷嘴孔直径=7.5mm根据模具主流道与喷嘴的关系： R=+(12)mm=18+(12)mm=1920mm 取R=19mm d=+0.5mm=7.5+0.5=8mm2进料位置的确定 根据塑件外观质量的要求以及型腔的安装方式，进料位置设计在瓶胚底部3热流道板是标准件外购，且热流道自带加热装置3.4型芯、凹模的结构设计型芯、型腔可采用整体式或组合式结构 由于该塑件的径向尺寸较小，最大只有33，但塑件较高，塑件内部光滑无凸凹，从加工与成型的角度分析，采用整体式型芯。考虑道零件螺纹的成型，型腔采用组合式。3.5冷却系统的设计1）模具温度调节的重要性 模具温度调节是指对模具进行冷却和加热，必要时要两者兼有，从而达到控制模温的目的。对模具加热还是冷却，与塑料的品种、苏简单形状与尺寸，商城效率及成型工艺对模具的温度要求有关。2)、注射模冷却系统的设计原则 1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 2、冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 3、浇口处加强冷却 4、冷却水道出、入口温差尽量小 5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外，冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的溶解部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度，冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。3)冷却水道长度的计算：（1） 冷却水质量的计算：M=nm/Cp(t-t) 即：n为单位时间内注射次数为80次/h m包括浇注系统的塑件质量为0.037kg 为355kj/kg Cp为水温20度是=4.183kj/kg.c t=20c t=30c t=25 c 得M=77.2 kg（2） 冷却水孔壁与冷却水交界处传导系数 =7348（1+0.015 t）V/d 查表4-15可知V=0.81 d =0.514 所以得=15921.9KJ/mh c (3) 冷却水总的传热面积A m ABS注射成型模温t =65 c 即公式 A= nm/( t - t) 则可得A=0.00506 m(4)冷却水孔的长度L 公式L=A/d 即L=0.2686m冷却系统排布如图：3.6合模导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间准确对合，起定位和定向作用。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构。1)导柱导向机构的作用1、 导向作用 当动模和定模上模和下模合模时，首先是导向零件导入，引导动、模或上、模准确合模，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或凹模的损坏。2、 定位作用 导向装置直接起了保证动、定模或上、下模合模位置的准确性保证模具型腔的型腔和尺寸的精确性，从而保证塑料制品的精度。3、 承受一定的侧压 由于塑料熔体充模过程或由于成型设备精度低的影响，都可能对导柱在工作过程产生一定侧压力，因而在模塑过程中需要导向装置承受有一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。2)导柱导向机构主要是导柱和导套 1、导柱的形式 有带头和带肩的两类。带头导柱结构简单，加工方便用于简单模具。有肩导柱其结构复杂，用于精度高生产大批量的模具，导柱与导套配合，导套固定孔直径相等，两孔同时加工，确保同轴度的要求。2、 导柱结构和技术要求 （1） 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm,以避免导柱未导正方向而型芯先进入型腔。（2） 形状 导柱前端应做成锥台或球形，以使导柱顺利的进入导向孔。（3） 材料 导柱应具有耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢经渗碳淬火或T8钢，T钢经渗碳淬火处理，硬度为5055HRC,导柱固定的部分表面粗糙度Ra为0.8um，导向部分便面粗糙度为Ra0.80.4 um. （4） 数量及布置 导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，一般保证模具强度（导柱中心至模具边缘距离通常为导柱直径11.5倍）。为确保合模时只能一个方向合模导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径对称布置，导柱可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，应根据模具结构来确定，在不妨碍脱模取件的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型面较多的一侧。 （5） 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/ f7间隙配合。 根据模具结构的要求，导柱应布置4个，并尽可能对称布置与分型面的四周，以保证分型时受力均匀，中间板不被卡死。布局图如下;3.7型芯、型腔尺寸计算查塑料模塑成型技术表39为注公差按MT6级计算 查模具结构型式与应用手册PET的收缩率为1%2%故平均收缩率%=（1+2）/2%=1.5%模具的成型零件的制造公差=/31.型芯径向尺寸 已知塑料制品尺寸为22查塑料模塑成型技术表37 公差=0.44 =（+%+3/4） =（22+22x1.5%+3/4x0.44） =22.66 已知塑料制品尺寸为SR8查塑料模塑成型技术表37 公差=0.32 =（+%+3/4） =（8+8x1.5%+3/4x0.32） =8.36 2.型腔径向尺寸 已知塑料制品尺寸为22查塑料模塑成型技术表37 公差=0.44 =（+%-3/4） =（22+22x1.5%-3/4x0.44） =22.00 已知塑料制品尺寸为33查塑料模塑成型技术表37 公差=0.52 =（+%-3/4） =（33+33x1.5%-3/4x0.52） =33.11 已知塑料制品尺寸为24查塑料模塑成型技术表37 公差=0.44 =（+%-3/4） =（24+24x1.5%-3/4x0.44） =24.03 已知塑料制品尺寸为25查塑料模塑成型技术表37 公差=0.48 =（+%-3/4） =（25+25x1.5%-3/4x0.48） =25.02 3. 型芯高度尺寸 已知塑料制品尺寸为78=（+%+2/3） =（78+78x1.5%+2/3x0.64） =79.604. 型芯高度尺寸 已知塑料制品尺寸为90查塑料模塑成型技术表37 公差=0.88=（+%-2/3） =（90+90x1.5%-2/3x0.88） =90.76已知塑料制品尺寸为21 查塑料模塑成型技术表37 公差=0.44=（+%-2/3） =（21+21x1.5%-2/3x0.44） =21.02已知塑料制品尺寸为15 查塑料模塑成型技术表37 公差=0.40=（+%-2/3） =（15+15x1.5%-2/3x0.40） =14.965. 螺纹型环尺寸 螺纹M28x2.5的大径d=28 中径d= d0.6495P=26.39 小径d= d1.0825P=25.29大径 查螺纹公差标准GB197-81得 b=0.15mm 查塑料模塑成型技术表42 =0.04mm =（+%-b） =（28+28x1.5%-0.15） =28.27 中径 查塑料模塑成型技术表42 =0.03mm =（d+ d%-b） =（26.39+26.39x1.5%-0.15） =26.64 小径 查塑料模塑成型技术表42 =0.04mm =（d+ d%-b） =（25.29+25.29x1.5%-0.15） =25.52螺距 查塑料模塑成型技术表43 =0.04mm =（+%）/2 =（2.5+2.5x1.5%）0.02 =2.540.023.8推件方式的选择根据塑件的形状特点，模具型芯在动模部分。开模后，塑件对型芯的包紧力大于塑件塑件对型腔的粘附力，塑件留在型芯上。推出机构可采用推杆推出或推件板推出。推杆推出结构简单，推出平稳可靠但推出时会在塑件上留下顶出痕迹，且该塑件较高包紧力较大 ，需要的推杆数量太多，推杆直径也会较大。推件板推出在制品的整个周边进行推出，因而脱模力大而且均匀，运动平稳，无明显推出痕迹，但为了避免推件板与哈夫块发生干涉，必须设计复位机构。在合模过程中，推出板在合模力的作用下依靠弹簧而复位，这不仅可以简化模具结构而且可以降低成本。从以上分析，该塑件采用推件板推出。3.9侧向分型与抽芯机构的设计 该塑件的一端有15mm长的螺纹型环，在21mm处由一个33的凸起，为了便于成型和型腔板便于加工以及塑件便于推出，采用侧抽芯成型螺纹型环和凸起。考虑到抽芯距不大，且模具在开模的同时完成侧抽芯，在开模完成后再推出塑件，所以选用哈夫块抽芯，同时为了避免抽芯与推出塑件发生干涉，应对哈夫块采用限位装置。1）抽芯距的计算： 因该塑件为圆形，采用二等分哈夫块合模，哈夫块的抽芯距应为： S=+（23）mm 式中S抽芯距 R制品最大外形半径 r阻碍制品推出的外形最小半径 S=+（23）mm =+（23）mm =(13.3214.32)mm 取 S=15mm2）哈夫块的设计： a、因哈夫块的刚性好，能承受较大的抽芯力，所以哈夫块的斜角比一般的斜导柱的斜角大些，取=20b、哈夫块在抽芯时不能脱离限位装置，以防止哈夫块脱出模套，哈夫块的推出长度不超过导滑长度的2/3.3)限位装置的设计： 为了便于加工，两侧各加工一个楔紧块，中间加工一个楔紧块，同时完成两边的抽芯。为了保证楔紧块的导滑作用，在两侧的楔紧块上各设置两个限位销，中间两哈夫块互相限位。因楔紧块的作用是压紧哈夫块，使哈夫块不致产生位移，保证哈夫块与其在成型时的位置精度，故楔紧块的楔角=20，其固定形式如下图3.10模架结构的确定根据塑件的排布情况以及成型要求，选择GB/T12556.1-90派生P9型200X315的标准模架一副。其中上模座板的尺寸为315X315,厚度为25mm，下模座板的尺寸为315X315,厚度为25mm.3.11模具校核设备1、根据最大注射量的校核以注射机最大注射量标定最大注射容积： KVV=V+V V-注射机最大注射容积（mm） V-制品的总体积（包括制品、流道凝料在内）（mm） V-一个品的体积（mm） V-流道凝料的体积（mm）n - 型腔数k 注射机最大注射量的利用系数，取k=0.8KV=0.8500 cm=400 cmV=V+V=（833.65833.6530%）cm=349.96 cm满足KVV，故XS-ZY-500型注射机能满足使用要求.2、注射机压力的校核 校核公式 PP P注射机的最大注射压力（MPa） （P=220MPa） P塑料制品成型所需的注射压力（MPa）（对于塑件P一般为40100MPa）满足PP，故XS-ZY-500型注射机能满足使用要求.3、锁模力的校核FF=模AF-注射机的最大锁模力P-模内平均压力A-制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和经计算A=7522.8 mm=75.23cm查塑料模塑成型技术表5-2得 P=24.5MPaF=P A=24.575.23KN=1843.15KN查模具设计与制造简明手册表2-40 F=3500KNF故XS-ZY-500型注射机能满足使用要求.3.12模具闭合高度的确定和校核1)根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：定模座板H=25mm 支架H=55mm 浇口固定板H=10mm凹模板H=69mm 导滑板H=21mm 推件板H=15mm 型芯固定板H=25mm 支撑板H=40mm 垫板H=130mm 动模座板H=25mm模具闭合高度：H=H+ H+ H+H+ H+H+H+H+H+H= 25+55+ 10+69+21+15+25+40+130+25mm=415mm2)模具安装部分校核该模具的外形尺寸为315mm315mm ， XS-ZY-500型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=300mm,最大厚度Hmax=450mm，即模具满足HminHHmax的安装条件。故注射机XS-ZY-500满足模具安装要求。3)模具开模行程校核经查资料注射机XS-ZY-500型的最大开模行程S=700mm满足下式计算所需的出件要求:SH1+H2+(510)mm =94+90+7=191mm经验证XS-ZY-500型注射机能满足使用要求，故可以采用。 4 . 总装配图和各零件图 哈夫块 型芯固定板 型芯 型腔 楔紧块 型腔固定板 推件板 浇口套 支承板 垫板5、重要零件的加工工艺型芯加工工艺过程 材料：CrWMn 热处理：HRC54-58 序号工序名称工序内容1下料锯床下料33X1120 ，8件 2车削按图车削Ra0.4um及以下，表面留双边余量0.3-0.4mm两端在零件 长度之外做反顶尖3热处理淬火、回火54-58HRC，弯曲0.1mm4车床加工研磨反顶尖5外磨磨削Ra1.6um及以下表面，尺寸磨至中限范围，Ra为0.4um6线切割切去两端反顶尖7钳工抛光Ra为0.4um处8钳工模具装配（试压）9电镀试压后Ra为0.4um表面镀铬10钳抛光Ra为0.4um表面凹模加工工艺过程 材料：CrWMn 热处理：HRC54-58 序号工序名称工序内容1下料锯床下料28X1102锻造锻成43X78的圆坯3退火消除内应力，并改善加工性能4刨削刨六面，留取双面磨削余量为0.5mm5磨削六面至规定尺寸6钳工划出凹模孔轮廓线及各螺钉孔、销钉孔位置7工作型孔粗加工按划线去除废料，在铣床上按划线加工型孔（单边余量0.15-0.25mm）和凹模孔斜度8凹模孔精加工采用压印锉修法按凸模配作，压印锉修时保证凸凹模间隙值及均匀性9孔加工加工各螺孔、销孔，并精铰销孔和攻丝10热处理HRC54-5811磨刃口及精修在平面磨床上磨上、下平面后，钳工修整哈夫块的加工工艺过程 材料：CrWMn 热处理：HRC54-58序号工序名称工序内容1下料锯床下料，4件2锻造将圆棒料锻成1000X45X313退火消除内应力，并改善加工性能4刨削刨削各表面，245X28X265慢切切外形及撬模槽6钳工（1）划线 划出孔位置，并在孔中心处用三爪中心冲冲样冲眼。（2）钻孔 钻螺纹孔及33孔（3）铰孔 铰33孔到要求（4）攻丝 攻螺纹丝到要求7热处理淬火回火使硬度达到54-58HRC8磨平面在平面磨床上磨外表面，保证装配要求9钳工修棱边、组合调整锁紧、抛光全部9表面处理表面镀铬0.005-0.0110钳工抛光6.致谢致 谢 通过毕业设计我比较系统的掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识。对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的，并且进一步了解了塑料制品成型的工艺。对于模具，特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的讲解下，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍。设计中，充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次设计。在本次设计中，我认为收获最大的就是接触了很多新东西。由于本次设计采用的热流道在平时的学习和实习中接触很少，所以在设计中查阅了大量的书籍，在此特别感谢各位指导老师，在您们的指导下，我完成了本次设计。本次设计为一模八腔，现在有的厂已经注射成型一模九十六腔。虽然通过设计掌握了一定的理论知识，但实际的操作是否这样却不可知。鉴于此，我感到自己的知识是很少的，学习应该是无止境的。由于学生的水平有限，而且缺乏经验，在设计中不妥之处在所难免，恳请各位老师指正。最后再次向在设计中给我提供帮助的老师和同学说声：“谢谢！”7.参考文献参考文献1. 翁其金 塑料模塑成型技术 北京：机械工业出版社2000.112刘家平 机械制图 西安：西安电子科技大学出版社 20063徐茂功 公差配合与技术测量 北京：机械工业出版 20004甄瑞麟 模具制造技术 北京：机械工业出版社 20055冯炳尧 模具设计与制造简明手册 上海：上海科学技术出版社 19856.王文广 塑料材料的选用 北京：化学工业出版社 20017.许发樾 模具结构型式与应用手册 北京：机械工业出版社 20068.王旭 塑料模结构图册 北京：机械工业出版社