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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計）
題目： 食品加工機容器蓋注塑模具設計
學 院：工學院
姓 名：周建珍
學 號：20101166
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
年 級：2010級
指導教師：蔡金平 職 稱：講師
二0一四年五月
摘要
模具作用主要為注塑、吹塑、擠出、鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。
根據(jù)產(chǎn)品的分類在不同的模具可以分為沖壓模具,塑料模具,分為壓力注入模具,鑄造模具和吹模具),橡膠模、鑄造模具、玻璃模具等等。其中,注塑模具和沖壓模具技術成熟,廣泛使用,因此占據(jù)更大的比例。我的設計任務或食品加工機容器蓋注塑模具設計,各部分模型覆蓋榨汁機。這個設計通過食品加工機容器蓋過程的正確分析,設計了一副一個模塊和一個空腔注塑模具。和詳細的描述了成型零件,包括核心和腔的設計、工藝參數(shù)的重要部分的計算和選擇、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)和其它結構的設計過程。模板的設計,利用PRO / E模具基地專家這里EMX7.0完成,從標準模架的選擇的輸出產(chǎn)品,全部采用三維設計。我在一個食品加工機容器蓋模具設計過程中,從建模到模具零件設計,模具的設計核心,直到最后的模具型腔運動仿真過程所有充分發(fā)揮職業(yè)/工程師設計軟件模塊和插件的優(yōu)點,這一過程幾乎是沒有圖紙設計。
模具的設計特點是:滑塊安裝在動模上,斜導柱安裝在一個固定的模式,因此,確保順利完成側向抽芯。
關鍵詞：食品加工機容器蓋；注塑模具；PRO/E；EMX7.0
Abstract
Mold role mainly for injection molding, blow molding, extrusion, forging and pressing molding, smelting, punching, stretching method to get the required products of various molds and tools.
According to the classification of the products made in different mould can be divided into stamping mould, plastic mould, is divided into pressure of injection mould, casting mold and blow mold), rubber mold, casting moulds and glass mold and so on. Among them, the injection mold and stamping die technology mature, widely used, therefore occupy a larger proportion. The my design task or food processor container cap injection mold is designed, its parts model is covered juicer. This design through the correct analysis of food processor container cover process, designed a pair of one module and one cavity injection mould. And detailed describes the molding parts, including the design of the core and cavity, the calculation of important parts of the process parameters and the selection, cooling system, the design process of the gating system and other structures. To the design of the formwork, using PRO/E mold base expert here EMX7.0 to complete, from the choice of standard mould base to the output of the product, all adopt the 3 d design. I was in a food processor container cover mold design process, from modeling to mould parts design, the design of the mould core, until the last of the mold cavity motion simulation process all give full play to the PRO/ENGINEER design software modules and the advantage of the plug-in, the process is almost do it without drawing design.
The design of the mold is characterized by: sliding block installed on the moving mould, inclined guide pillar installed in a fixed mode, so that to ensure the smooth completion lateral core pulling.
Keywords: food processor container cover ;injection mold;PRO/E ;EMX7.0
I
目 錄
1 緒 論..............................................................................................................1
1.1 塑料成形模具在加工工業(yè)中的地位.........................................................1
2 塑料件工藝性分析..........................................................................................3
2.1 塑件結構特征..........................................................................................3
2.2 PS塑料的材料特性.................................................................................3
2.3 塑件注塑成型工藝分析...........................................................................4
3 設計方案及參數(shù)的確定..................................................................................6
3.1 注射機的確定.........................................................................................6
3.2 相關參數(shù)校核.........................................................................................6
3.2.1 對注射機主要工藝參數(shù)的校核.........................................................6
3.2.2 對注塑機有關安裝尺寸的校核.........................................................7
3.2.3 開模行程和頂出距離校核................................................................7
3.3 澆注系統(tǒng)設計.........................................................................................8
3.3.1 主流道設計......................................................................................8
3.3.2 分流道設計......................................................................................8
3.3.3 冷料穴設計......................................................................................9
3.3.4 澆口設計..........................................................................................9
3.4 分型面位置的確定.................................................................................10
3.5 排氣系統(tǒng)設計........................................................................................10
3.6 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計.................................................................................11
4 模具設計的有關計算....................................................................................12
4.1 脫模阻力計算........................................................................................12
4.2 型腔尺寸計算........................................................................................12
4.3 型芯尺寸計算........................................................................................13
5 模具結構設計...............................................................................................14
5.1 模具成型工作零件的結構設計...............................................................14
5.11 凹模的結構設計...............................................................................14
5.12 凸模的結構設計...............................................................................14
5.2 側向抽芯機構設計.................................................................................15
5.3 推出機構設計........................................................................................15
5.4 合模導向機構........................................................................................16
6 模具總裝圖、模具的動作過程圖和模具爆炸圖...............................................17
參考文獻..........................................................................................................19
致謝.................................................................................................................20
1 緒論
1.1 塑料成形模具在加工工業(yè)中的地位
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要基礎,模具是工業(yè)生產(chǎn)和制造設備的關鍵過程。塑料模具是用來成型塑料模具零件,這是一個類型的陰模。日本工業(yè)認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基礎”,美國表示“模具是促進社會繁榮的動力”。的強度水平的模具設計、制造實力優(yōu)勢或劣勢,加工設備,模具質量是好還是壞,直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和舊產(chǎn)品的升級,影響產(chǎn)品質量和增加經(jīng)濟效益。塑料工業(yè)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的手工設計的注塑模具已經(jīng)無法適應當前的形勢。CAD技術在國外,80年代是一個大量的塑料機械行業(yè)的應用。
目前國外模具CAD / CAM / CAE技術已達到一個非常高的水平。模塑仿真分析已發(fā)展非常完善,實現(xiàn)了注射成型過程的模擬,精確的計算和應用程序的設計原則,設計工程師在產(chǎn)品設計階段,“制造”“生產(chǎn)”在電腦上塑料制品、靈活和能夠改變和適應市場需求的變化。
2 塑料件的工藝性分析
2.1 塑件的結構特征
此次設計的塑件為食品加工機容器蓋，其實體如圖1-1，主要參數(shù)如圖1-2
圖2-1 塑件實體圖
圖2-2 塑件主要尺寸
2.2 PS塑料材料特性
選擇的材料聚苯乙烯(PS)。PS塑料有一定的機械強度、絕緣性能好,抗輻射技術,成型好,但脆性較大,更透明的儀器沒有擊中,儀器外殼,封面的身體,和生活用品,等。PS塑料材料性能的性質:PS塑料是無色、透明,光澤的粒狀材料,它的結構是線性的熱塑性聚合物,它的密度是1.054克/立方厘米。PS塑料成型特點:
(1)脆性裂紋,熱膨脹系數(shù)較大,容易產(chǎn)生內(nèi)應力。
（2）不給干之前最少的吸水性,形成。
(3)流動性很好,但應注意模具間隙,防止過度的物質。
(4)柱塞或螺桿注射機成型。但為了防止溢出的材料,推薦的自鎖式噴嘴。
表2-1 注射的工藝參數(shù)
注射機的類型
噴嘴的形式
噴嘴的溫度
料筒的溫度
柱塞式
自鎖式
160～170
前段
中段
后段
170～190
170～190
140～160
模具的溫度/℃
注射的壓力/MPa
保壓力/MPa
注射的時間/S
20～60
60～100
300～40
0～3
保壓的時間/S
冷卻的時間/S
成型的周期/S
成型的溫度/℃
15～40
15～30
40～90
170～280
注射的壓力MPa
流動距離比
成型時放出的
熱量/J/Kg
噴嘴孔的直徑/mm
88.2
300～260
2.7×105
φ4
食品加工機器蓋設計塑料容器,其形狀更為復雜,和外部結構內(nèi)凹,所以應采用側抽芯結構。漂亮的產(chǎn)品外表面要求,所以表面的表面粗糙度有一定的需求,導致模具加工精度較高。為了確保零件的機械性能和容易成型,塑膠件的個人特征聯(lián)合應該圓弧過渡。
2.3 塑件注塑成型的工藝分析
（1） 塑件的質量屬性
（2） 容器蓋零件材料是PS,密度1.054克/立方厘米。在Pro / E rongqigai開放。PRT。在選定的菜單項分析-模型-質量屬性,彈出屬性對話框質量。標簽,單擊“定義”“密度”文本框中輸入1.054,然后單擊按鈕,完整的質量屬性模型的計算,部件的體積是154.62立方厘米,質量是162.97克。厚度的分析
塑料零件壁厚對塑料零件的質量有很大的影響,因此在設計時應充分考慮其壁厚。壁厚太小,流動阻力大,形狀復雜的產(chǎn)品很難完整的模具。在壁厚的設計,最小尺寸的塑料零件壁厚應符合下列要求:脫模,脫模機制來抵御沖擊和振動,有足夠的強度和剛度;裝配承受緊固力。有關規(guī)定的塑料部分,熱塑性塑料的最小厚度值,最小壁厚的公式是:
――塑件最小壁厚（mm）
――預計塑件壁高（mm）
根據(jù)上述公式，容器蓋的最小壁厚應為：
本制件的壁厚為S=2.9>Smin，滿足最小厚度條件。
3 設計方案以及參數(shù)的確定
3.1 注射機型號的確定
塑件的體積計算
通過對塑件的質量屬性的分析，得到其體積約為154.62，考慮到澆注系統(tǒng)凝料的體積，用修正公式估算為：
（1-2）
根據(jù)所需塑料的總體積通過查表可初步選定型號為XS—ZY—250的注塑機。
其主要技術參數(shù)如下：
表2-1 S—ZY—250注射機的主要技術參數(shù)
螺桿的直徑(mm)
注射的容量(mm)
注射的壓力(MPa)
鎖模力(kN)
最大成型面積(cm)
55
400
109
2540
645
注射的時間(s)
模具的高度(mm)
模板最大行程(mm)
定位孔徑(mm)
噴嘴的球徑(mm)
2
最大500
最小165
260
φ125
SR18
孔φ4
3.2 相關參數(shù)的校核
3.2.1 對注射機主要工藝參數(shù)的校核
（1）最大注射量的校核
注射機的額定注射量為400cm3
塑件的體積為 201.006cm3
澆注凝料的體積為 V =45cm3
注射機一次的實際注射量＝201.006 + 45 = 245.006cm3 < 400 80% =320cm3
所以，最大注塑量滿足要求。
（2）注射壓力的校核
PS塑料成型時所需要的注射壓力為15～20MPa，小于SX-ZY-250注射機的額定注射壓力109MPa
因此，注射機的注射壓力滿足要求。
（3）鎖模力的校核
每一臺注射機，都具有一個額定的鎖模力，所設計的模具在注射充模時，分型面張開的力不能超過額定鎖模力，可用如下公式表示：
此式中:
F—鎖模力 ，kN；
—塑料熔體對型腔成形的壓力，從常用塑料注射成型時選用的注射壓力表查得PS塑料的
A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上最大的投影面積，cm；
因此小于最大鎖模力2540kN
因此，選取注射機鎖模力滿足要求。
3.2.2 對注塑機有關安裝尺寸的校核
1) 安裝模具高度
每臺注塑機都有一個允許安裝的模具高度范圍，所設計模具高度應該在這一允許范圍內(nèi)：
H min≤≤H max 式中: —模具的高度；
H max 、H min —分別為注塑機允許安裝的最大和最小模具的高度。在本設計中，
=460， H max=500，H min=165，由此可以得到安裝高度符合要求。
2) 定位圈的尺寸
位置環(huán)直徑應定位孔直徑和注塑成型機是間隙配合,位置環(huán)的高度應小于定位孔深度、注射機定位孔位置環(huán)的基本尺寸φ120mm,H=20mm,有5mm到固定板固定模式。
3)噴嘴的大小
注塑模具的澆口襯瓦坑之間的球體半徑應大于注入噴嘴球頭半徑R=15mm，取R=16mm香港主流方式小孔直徑D應大于注塑機噴嘴直徑D應大于注塑機噴嘴直徑d=3mm,通常取D=d+1=4mm
4)模具的形狀大小
模具寬度大小應在注塑機模板的范圍大小,同時,模具的形狀大小應該小于注塑機拉桿間距,確保模具至少可以從一個方向通過桿安裝在注塑機之間的空間,注塑機設計選擇365 x 365鋼筋間距,和模具形狀大小是550 x 650,必須滿足安裝尺寸。
3.2.3 開模行程和頂出距離校核
每個注塑機有一定的模具,塑料脫模距離必須小于注射機的最大開模距離。兩板模,應檢查模具旅行如下：
S≥H1+H2+5～10（mm） （1-12）
式中 S—注塑機的開模行程；
H1、H2 分別是頂出距離和塑件高度 。
但是塑件要求有側向抽心，因此開模行程要按下式進行計算：
S≥Hc +5～10（mm） （1-13）
式中 Hc-完成側向抽心所需要的開模行程，當Hc ＞H1+H2時按S≥Hc +5～10（mm）計算，
當Hc ＜H1+H2時按S≥H1+H2+5～10（mm）計算。Hc=2/sin15°=7.7mm,因此用下式計算。
式子左邊=260mm；
式子右邊=95+139=234mm
根據(jù)上面兩式可知開模行程滿足。
綜上，XS—ZY—250的注塑機滿足要求。
3.3 澆注系統(tǒng)設計
由于成型部分必須使用滑塊側結構,結構形狀復雜的零件,為了提高生產(chǎn)率,與一個模塊和一個腔更合適。
3.3.1 主流道的設計
（1）錐度：一般在2°～8°內(nèi)選取，更常用采用4°～ 8°。在模具的主要原因與錐形的主流方法是可以更容易打開主流方式設置材料固定模具,所以在這個設計取5°。
（2）徑向尺寸：主流的小的徑向尺寸(與噴嘴連接的一端)應大于噴嘴孔徑0.5～1.0 ， 這樣，當主流道與噴嘴的同軸度有偏差時，可以防止主流道凝料不容易從定模一側拉下來，因此在此設計中取3mm。
（3）凹球面半徑R1應該大于球直徑噴嘴R 1 ~ 2mm,這樣的過程中注入噴嘴和模具密切接觸,避免產(chǎn)生間隙之間的兩個球形融入在這個差距,阻礙主流的冷凝方式順利拉從模具上,所以在這個設計取16mm。結構設計如下：
圖3-1 澆口套
3.3.2 分流道設計
(1)長度:并聯(lián)方式的長度取決于模具型腔的總體布局方案和門口的位置。從輸送融化使得更少的壓力和熱量損失的要求,應該盡量縮短。
(2)部分大小:分流河道截面積應該能夠確保腔充滿的塑性收縮添加融化后腔,冷卻凝固。所以,分流河道橫截面直徑或壁厚應大于厚度的塑料碎片。根據(jù)需求的相關信息的PS塑料推薦分流河道部分直徑
4.8~9.5mm，此設計中取第一分流道的直徑為8 mm，第二分流道的直徑為6mm。（3）斷面形狀:實際的形狀設計的并聯(lián)方式所采用的截面形狀是圓的,半圓形,矩形,梯形和U形,等等。只因為,半圓并聯(lián)方式加工模板,可以節(jié)省加工成本,和熱損失不太大,所以本設計采用半圓分流河道。結構設計如下：
圖3-2分流道截面
3.3.3 冷料穴設計
渣孔的影響,在澆注系統(tǒng)流動前鋒冷材料,為了防止冷材料進入空腔,影響塑料成形零件的質量;在寒冷的點集拉材料,模具,將主流的方式設置材料從一組模具澆口設置,最后發(fā)起機構將塑件和澆注系統(tǒng)設置的外模。在這個設計我使用Z字形拉桿。結構設計如下：
圖 3-3 主流道冷料穴和拉桿的形式
3.3.4 澆口設計
熔融體融化成空腔的路徑。它的位置、大小和形狀直接影響塑料零件的質量。如果設計不當,容易導致填充效果不好,產(chǎn)生一定的焊疤,泡沫,翹曲變形、不均勻密度和內(nèi)部壓力太大,甚至導致腔不能填滿。因為塑料部件的不對稱結構,有三個滑塊結構,在這里為了更好的成型產(chǎn)品,本設計采用潛伏式門。機構設計如下：
圖3-4潛伏澆口的形式
3.4 分型面位置的確定
選擇分型面位置時,應考慮以下因素:
(1)一般不選擇分型面在裝飾表面,消失在角落
(2)應保持在動態(tài)模型和塑料,所以有利于釋放;
(3)部分的同心度要求較高的同側分型面,這樣我們可以保持印象集中性;
(4)軸向機構需要考慮軸向距離;
(5)使用時作為主要分型面排氣,分型面應在物質流的結束。
綜合以上因素,設計將分型面選擇最大投影面，如下圖:
圖3-5 分型面
3.5 排氣系統(tǒng)設計
塑料熔體在模具,澆注系統(tǒng),必須擺脫空氣腔內(nèi)死去,或塑料部件將形成泡沫,產(chǎn)生焊接、成型缺陷等表面輪廓不清楚,所以你必須考慮模具設計模具的排氣問題。排氣方式用于這個設計分型面,使用動態(tài)配合間隙排氣的固定模板,和模具的推桿,更核心的是,或多個排氣通道的形成,因此可以利用推桿和模板和核心間的縫隙,把廢氣之間的差距。
3.6 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計
由于本工藝模具的溫度為20℃～60℃小于90℃，因此設計中不需要設置加熱裝置，只需設計冷卻裝置。
冷卻通道的設計原則:
（1）冷卻水應盡可能斷面尺寸要大。
（2）模具表面的冷卻水路距離應該是合適的。當塑料零件壁厚均勻,冷卻水道腔表面的距離最好是相同的;但是,當非均勻壁厚,厚度冷卻通道應該到腔表面的距離,間距也可以適當。一般通道表面的腔洞距離12到15毫米。
3)門應加強冷卻。
4)冷卻通道布局應該避開塑料零件容易產(chǎn)生焊疤。
基于上述原理,設計采用直流冷卻系統(tǒng)結構。
4 模具設計的有關計算
4.1 脫模阻力計算
本設計的塑件是從型芯上脫下，塑件冷卻收縮時產(chǎn)生的對型芯包緊所造成的脫模阻力為：
其中 E-塑料的彈性模量；
ε-塑料的收縮率；
t-塑件的壁厚；
l-型芯長；
μ-塑料泊松比；
f-摩擦因數(shù)；
α-型芯錐角。
A-垂直于抽芯方向型芯的投影面積
代入數(shù)據(jù)可得
4.2 型腔尺寸計算
PS塑件的精度一般情況下為5級，模具最大磨損量應該取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.08mm；選取x=0.75， PS塑料的收縮率在0.3～0.8%，取0.5% 。
型腔的徑向尺寸的計算公式：
式中：L ：型腔徑向尺寸
: 塑料平均收縮率
： 塑件基本尺寸
: 系數(shù)， 選取為 0.75
: 塑件的成形公差 取為
: 塑件公差
根據(jù)上面的公式可計算出型腔的各徑向尺寸：
型腔深度的尺寸計算公式： 取值為0.5
4.3 型芯尺寸計算
型芯徑向尺寸的計算公式：
根據(jù)此計算型芯各徑向尺寸：
型芯高度尺寸的計算公式： 取值為0.5
5 模具結構設計
5.1 模具成型工作零件的結構設計
直接接觸塑料成型零件和塑料零件形狀的零件。形成塑料零件成型零件的形狀稱為死(或腔),內(nèi)部的構成部分的形狀形成部分稱為凸模(或核心)。
因為凹凸模塊直接接觸高溫高壓塑料和塑料零件脫模時反復摩擦,因此需要凹凸模塊有足夠的強度、硬度、耐蝕性和較低的表面粗糙度。凹凸模具所有積分,優(yōu)點是處理成本低,但常用的模組模板材料,如常見的中碳鋼,用作凹凸模具,使用壽命短,如果選好材料的模板整體凹凸模具,制造成本會更高。
在所有因素、凹、凸模全部采用嵌入式作為一個整體。為了確保模具的使用壽命,和不要浪費昂貴的材料,損害,也方便維修和替換。
5.11模具設計的結構
死,也被稱為腔成型塑料表面外的主要部分,根據(jù)不同可分為整體結構和模塊化的兩種形式。
本設計采用嵌入式設計方法作為一個整體。其零件圖如圖：
圖5-1凹模
5.12 凸模設計
凸模也稱型芯，是成型塑件的內(nèi)表面的主要零件，按照結構不同可分為整體式和組合式兩種形式。此設計中采用整體嵌入式設計方法。其零件圖如圖：
圖5-2凸模
5.2 側向抽芯機構設計
在這個設計,外部的塑料部件在一個方向垂直于開模的方向有一個凹槽,塑料零件不能直接由推桿脫模,強勁的發(fā)射機構,如在這一點上,模具成型零件必須在這里可以橫向運動的核心事件,因此介紹了塑料脫模之前,首先拿出一面成型零件,然后從模具塑料部件。所有的因素在設計采用斜導柱側抽芯機構。其零件圖如下：
圖5-3滑塊
5.3 推出機構設計
塑料注射成型后的零件和模具澆注系統(tǒng)的順利引發(fā)機制稱為推出機構。
在所有的注塑模具機構,最常用和最簡單的引入機制與推桿推出,推管推出機制,推動董事會,等等。發(fā)射機制設計原則如下:
1.以確保零件可以啟動過程中不會發(fā)生變形和損傷。
2.盡可能在一側的模具設計。
3.可靠的結構要求。
4.確保良好的塑料零件表面。
根據(jù)上述原則,設計采用推桿推出機構。其特點是:將啟動機制制造和更換方便;發(fā)起的運動阻力小,提出靈活、可靠;損傷后推桿來取代。
圖5-4 推桿的固定形式
5.4 合模導向機構
在注射模工作的時候，為了保證動模、定模成型零件的正確定位，并且確保塑件形狀和尺寸精度，必須設置合模導向機構，如圖5-5所示
圖5-5導柱導向機構
其作用有如下：
定位功能,在模具裝配的過程和過程中,避免混亂,模具,確保零件的形狀和尺寸精度。指導作用,指導當夾緊部分接觸第一次,指導和封閉?；蛏?、下模準確,避免核心第一腔導致成型零件的損壞。側的壓力下。
6 模具總裝圖和模具的動作過程圖
模具總裝圖，如圖6-1所示
圖6-1模具總裝圖
模具動作過程，如圖6-2所示
圖6-2模具動作過程
模具爆炸圖，如圖6-3
圖6-3爆炸圖
參考文獻
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致謝
回想四年前的我們，對于農(nóng)大的一切都充滿了好奇，而當我們習慣了這里的生活時，卻不得不說再見。農(nóng)大以其優(yōu)良的學習風氣、嚴謹?shù)目蒲蟹諊涛仪髮W，以其博大包容的情懷胸襟、浪漫充實的校園生活育我成長。隨著畢業(yè)論文完成的步伐，大學的生活也進入了倒計時。在我完成畢業(yè)論文的過程中，從最初的分析，到資料收集，到畫圖、修改，到論文定稿，我的指導老師蔡金平老師給予了我耐心的的指導和無私的幫助。他是一個認真負責的老師，在我第一次去找他時，他細心地指導我，糾正我的思路。正是有了老師耐心的指導，我的畢業(yè)論文才得以順利完成，所以要特別感謝蔡金平老師。
其次要感謝我的同學李蒙蒙和李靖，在我遇到困難和疑惑時，他們熱心的幫助，給予我極大地支持，使我克服一個個困難。當然還要感謝320的室友們，陪我一起學習、玩耍，在大學四年的時光里陪伴我度過開心與難過，讓我生活充滿了溫暖。
最后我要感謝父母的養(yǎng)育之恩，是你們含辛茹苦的養(yǎng)育我，給了我一個充滿關愛和溫暖的家。正是因為你們無私的付出，才使我成為了一個有知識有文化對國家有用的人。
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