湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院学院（系、部）2012～2013 学年第 1 学期课程名称注塑成型工艺及模具设计指导教师陈吉平职称教授学生姓名薛开勇专业班级学号题目大口桶盖塑料成型加工及模具成绩起止日期2012 年12 月02 日至2012 年12 月25 日目录清单《塑料成型模具设计》课程设计设计说明书大口桶盖注塑成型工艺与模具设计起止日期：2012 年12 月03 日至2012 年12 月25 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院- 1 -2012年12 月22 日目录课程设计任务书 1 大口桶盖附图2第1章塑料成型工艺性分析3 1.1塑件分析 3 1.2性能分析 31.2.1成型性能 31.2.2使用性能31.2.3主要性能指标4 1.3注射工艺参数4第2章分型面位置的分析和确定4 2.1分型面的选择原则4 2.2分型面选择方案5第3章塑件型腔数目及排列方式的确定5 3.1型腔数目的确定5 3.2型腔的排列方式5第4章注射机的选择和有关工艺参数的校核6 4.1所需注射量的计算64.1.1塑件质量和体积64.1.2浇注系统凝料体积64.1.3所需总注射量6 4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 6 4.3注射机型号的选择7 4.4有关工艺参数的校核74.4.1按注射机的额定注射量校核型腔数量74.4.2注射量的校核74.4.3塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核84.4.4注射压力的校核84.4.5 安装部分的尺寸校核8 第5章浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算105.1主流道的设计10 5.2冷料穴的设计11 5.3浇口设计115.3.1浇口类型及位置的方案选择115.3.2浇口的结构尺寸- 15 -第6章成型零件的设计及力学计算- 15 -6.1成型零件的结构设计12 6.2成型零件工作尺寸计算- 16 -6.3成型零件的强度及支撑板厚度计算- 18 -6.3.1成型壁厚- 18 -- 2 -6.3.2型腔底板厚度- 18 -6.4成型零件的钢材的选用- 19 -第7章模架的确定和标准件的选用- 19 -第8章导向机构的设计- 20 -第9章脱模机构的设计- 20 -9.1脱模机构的设计原则- 20 -9.2塑件的脱模机构- 20 -9.3复位机构及其他机构- 21 -第10章温度调节系统的设计- 21 -10.1加热系统- 21 -10.2冷却系统- 21 -10.2.1冷却介质- 21 -10.2.2冷却系统的简单计算与核验- 21 -第11章排气槽的设计19第12章模具总体结构20第13章设计总结错误!未定义书签。
第14章参考文献错误!未定义书签。
- 3 -湖南工业大学课程设计任务书2011-2012学年第1学期机械工程学院(系、部) 专业材料成型班级材料094班课程名称：塑料成型加工与模具设计题目：大口桶盖注塑成型工艺及模具设计完成期限：自2011年12月12日至2011年12月25日共2周指导教师（签字）：________________ 年月日- 4 -- 5 -教研室主任(签字)：________________ 年 月 日 大口桶盖附图大桶盖二维图大桶盖三维图技术要求：1、塑件材料为PP(聚丙烯)；2、塑件外表要求光滑；3、脱模斜度30′-1°；4、中批量生产；5、未注圆角R1-R2。
第1章塑料成型工艺性分析1.1 塑件分析如图1.1所示，塑件为大口桶盖，塑件材料为PP（聚丙烯），中批量生产。
由图可知，主要尺寸组成：塑件主体是厚度为2.5mm的薄壳体，圆柱侧面均匀分布着12跟R3.5的防滑圆柱，其他圆角为R1-R2，结构简单，便于加工成型。
图1-1 塑件工艺图1.2 性能分析1.2.1 成型性能该塑件材料选用PP（聚丙烯），聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解；流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔、凹痕、变形；冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度；料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕，90度以上易发生翘曲变形；塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。
1.2.2 使用性能聚丙烯（PP）是热塑性塑料，耐腐蚀性和聚乙烯相似，且较优。
除浓硝酸、发烟硫酸、氯磺酸等强氧化性酸外，能耐大多数的有机和无机酸、碱、盐，也适于- 6 -在室外大气中暴露（加入2％炭黑的品种）。
对应力腐蚀破裂的抗蚀性良好，但能被某些强有机溶剂破坏。
聚丙烯比重小，强度高于聚乙烯，常温下耐冲击性能良好，0℃以下则变差。
耐温高性，在低于应力下可长期使用于110～120℃，因此，广用于聚乙烯和聚氟乙烯不适用的较高温度的环境。
加工成型方法和一般热塑性塑料相同，可制成管、槽、排烟道、实验室设备等，也可作这热喷或流化涂层。
1.2.3 主要性能指标1.3 注射工艺参数第2章分型面位置的分析和确定2.1分型面的选择原则分型面的选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大影响，它决定了模具的结构类型，是模具设计工作中的重要环节。
模具设计时应根据塑件的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出形式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。
选择分型面的总原则是保证塑件质量，且便于塑件脱模和简化模具结构，具体映遵循以下原则:- 7 -- 8 -1）分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构,选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模；2）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位,并使其产生的溢料边易于消除和修整；3）分型面的选择应保证塑件尺寸精度；4）分型面选择应有利于排气；5）分型面选择应便于模具零件的加工；6）分型面选择应考虑注射机的规格。
7)分型面选择尽可能满足制件的使用要求。
9）分型面选择要有利于保证制品的外观质量。
2.2分型面选择方案由塑件形状及加工要求，可以采用如下图两种分型面方案：方案Ⅰ方案Ⅱ图2-1 分型面方案Ⅰ方案Ⅰ中分型面与开模方向平行,置于最大截面处,塑件包紧在动模型芯上。
利用推出机构易于推出,开模行程合理,模具结构简单,制造方便,塑件成型精度高,能够满足要求；案Ⅱ与方案Ⅰ很类似,但是方案Ⅰ多了一块型腔底板，加大了模具的制造复杂性和成本，所以方案Ⅰ不如方案Ⅱ好。
综上所述,分型面采用方案Ⅱ。
第3章 塑件型腔数目及排列方式的确定3.1型腔数目的确定为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具- 9 - 设计时应合理确定型腔数目。
模具型腔数目可选择一模一腔或者一模两腔。
由于该塑件尺寸较大，结构不是很复杂，精度要求较高，再结合经济性，可以确定采用一模一腔的结构。
3.2 型腔的排列方式由于采用的是一模一腔式结构，故排列结构是单一的。
点浇口适用于壳类、盒类塑件，故选用点浇口，模具结构为三板式直浇道推杆推出形式。
第4章 注射机的选择和有关工艺参数的校核注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解现有注射机的技术规格才能设计出符合要求的模具。
注射机规格的确定主要是依据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量,锁模力,注射压力,拉杆间距,最大和最小模具厚度,推出形式,推出位置,开模距离等进行计算。
4.1所需注射量的计算4.1.1塑件质量和体积根据体积公式∑⨯=H S V ,初步算得结果如下：塑件体积：315.102cm V ≈塑件密度：1.04～1.06g/cm 3 ，取3.05g/cm 1=ρ塑件质量： g cm g m V m 28.93/91.0c 5.1023311=⨯==ρ4.1.2浇注系统凝料体积流道凝料的质量（包括浇口）2m 可按塑件质量的0.6倍计算,由于该模具采用一模一腔,所以浇注系统凝料质量为：g m 99.556.0g 28.936.0m 12=⨯=⨯=体积为：33125.616.05.1026.0cm cm V V =⨯=⨯=4.1.3所需总体注射量该模具一次注射所需塑料质量和体积分别为：g m m m m 25.149g 28.936.16.1121=⨯==+=333211645.615.1020cm cm cm V V V =+≈+=4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积为2A ,在模具设计前是个未知数,根据单型腔模的设计分析,塑件在分型面上的投影面积为1A ，2A 是1A 的0.2-0.5倍,因此可用0.351A 来进行计算，故1212135.135.0A A A A A A =+=+=221.207711538635.1mm mm A =⨯=型腔压力：MPa MPa P K P 5.28953.00=⨯=⨯=型式中：K ——压力损耗系数，可在4.0~2.0的范围内选取，此时取0.3； 0P ——为注射压力，为70—120MPa ，取95MPa ；则 KN P A F m 0.592=⨯=4.3注射机型号的选定由上述数据查参考文献【1】附录6选注射机型号为XS-ZY-250,基本参数如下：4.4 有关工艺参数的校核 4.4.1按注射机的额定注射量校核型腔数量222115386414014014.34/mm mm mm d A =⨯⨯==π由参考文献【1】中5-2式可知，n jg V V V n -≤8.0式中：g V —注射机额定注射量 ，3cm ；j V —浇注系统凝料量，3cm ；n V —单个塑件的体积，3cm ；易算得，1≤35.15.10250.61-2508.0333=⨯cm cm cm ，符合条件。
4.4.2注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型周期内所需要注射的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内，取最大值为80%，则n j g nV V 80%V +≤式中：g V —注射机允许的最大注射量，3cm ；j V —浇注系统所需塑件的体积，3cm ；n V —单个塑件的体积，3cm 。
则：(102.53cm +61.53cm =1643cm )≤(80%×2503cm =2003cm )故满足要求。
4.4.3塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核计算投影面积与锁模力远小于所选注射机的投影面积和锁模力，故满足要求。
4.4.4注射压力的校核所选注射机额定注射压力为130MPa ,该塑件的注射压力为70-120MPa ,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,PP 的流动性能好,故注射压力选用95MPa ,注射应满足0max kP P ≥式中: max P —注射机额定注射压力；0P —注射成型时所用的注射压力；K —安全系数,常取4.1~25.1=K ,取1.3。