塑料——底板注塑模設(shè)計

1、、塑件的工藝性分析1、塑件的成型工藝性分析塑件如圖1 1所示圖1 1 底板名稱：底板材料：酚醛塑料粉4010數(shù)量：較較大批量生產(chǎn)要求：塑件外表面光滑、美觀，塑件允許的最大脫模斜度為0.5 度。1：塑件材料特性 酚醛塑料是一種產(chǎn)量較大的熱固性塑料， 是以酚醛樹脂為基礎(chǔ)而制得的。酚醛樹脂本身很脆，呈琥珀玻璃態(tài)，必 須加入各種纖維或粉末狀填料后才能獲得具有一定性能要求的酚醛塑 料。酚醛塑料大致可分為層壓塑料，纖維狀塑料和碎屑狀壓塑料四類。 本產(chǎn)品是以酚醛樹脂為基材，木粉和礦物為填料制成熱固性模塑料。該 產(chǎn)品具有較高的電氣性能和機械性能。適 用于制作低壓電器和儀表外殼 及一般的絕緣結(jié)構(gòu)件。酚醛塑料與一

2、般的塑料相比，剛性好，變形小，耐熱耐磨，能在120 150 C的溫度范圍內(nèi)長期使用；在水潤滑條件下，有極低的摩擦 因數(shù)且電絕緣性能優(yōu)良。其缺點是質(zhì)脆， 抗沖擊強度差。2丨：塑件材料成型特點 酚醛塑料成型性能好，特別適用于壓 縮成型；模溫對流動性影響性較大，一般當(dāng)溫度超過160 C時流動性迅 速下降； 厚壁大型塑料內(nèi) 部溫度過高， 易發(fā)生硬化不均及過熱現(xiàn)象。2、塑料成型工藝參數(shù)的確定查相關(guān)手冊得到酚醛塑料粉 4010 塑件的成型工藝參數(shù)：密度：1.45收 縮 率：0.6 0.9預(yù)熱溫度：105 3 C預(yù)熱時間；515min料筒溫度：噴嘴溫度：模具溫度：115165 C注射溫度：壓制溫度；1601

3、75 C注射壓力：30 40MPa成型時間：12min/mm3、計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積： 通過 proe 中的“分析=模型=質(zhì)量屬性”功能可得塑料盒的體積為 16.9 cm3，采用 一模兩件的模具結(jié)構(gòu)， 考慮其外形尺寸， 加上澆注系統(tǒng)的冷凝 料及注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初選注塑機為 XS-ZY-60 型。4、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析(1) 結(jié)構(gòu)分析 要想獲得合格的塑料制件除選用 塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)計有直接關(guān) 系，只有塑件設(shè)計滿足成型工藝要求，才能設(shè)計出合理的模

4、具結(jié)構(gòu)以防 止成型時產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，達到提高生產(chǎn)率和降 低成本的目的。從零件圖上分析，由于該零件屬于簡單的制品。(2) 尺 寸精 度分 析 塑 件的 尺 寸精 度 是指 所獲 得 的塑 件尺 寸 與產(chǎn) 品 圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與 模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動及成型時工藝條 件的變化，塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑 件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度 等級。由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知酚醛塑料粉 4010 材料 的制件為 MT5 級 。以 上分析 可

5、見，該 零件 的 尺寸精度 不高沒 有 太多的的精度要求，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。(3) 表 面 質(zhì) 量 分 析 該 零 件 的 表 面 除 要 求 沒 有 缺 陷 、 毛 刺 、內(nèi) 部 不 得有導(dǎo)電介質(zhì)外。除此外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件 的成型要求可以得到保證。二 注 塑 模 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇，型腔數(shù)目的確定，型 腔的排列方式，冷卻水道布局，澆口位置設(shè)置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè) 計，側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計，推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。1、分型面的選擇分型面的選擇原則：a)

6、 、 便 于 塑 件 脫 模 ：I、在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)n 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯川、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位;b) 模具結(jié)構(gòu)簡單，有利于型腔的加工c) 確保塑件尺寸精度d) 型腔排氣順利e) 無損塑件外形f) 合理利用設(shè)備塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，該塑件的分型面位置如 圖這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件的外表面 光滑，同時有利于塑件的脫模。因此選擇此分型面如圖2 1所示2、確定型腔數(shù)目及布置塑件形狀較簡單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)批量較大，所以應(yīng)使用多型腔注射模具。模具采用一模兩腔平衡式的型腔布置這樣的模具結(jié)構(gòu)尺寸較小制造加工方便，生產(chǎn)效率高，塑料成本較低

7、。型腔布置如圖2 2所示：o /XiOO/4-代十OO On圖2 2型腔布局圖3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計1、澆注系統(tǒng)的組成所謂注射模的澆注系統(tǒng)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(wěn)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(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一 般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。我們在這里選用普通澆 注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。設(shè)計 原則：（1）排氣良好（2）流程短（3）防止型心和嵌件移位和變形（4）整修方便（5）防止塑件翹曲變形（6）澆注系統(tǒng)的截面和長度盡量取小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的 塑料量。（7）

8、保證型腔填充2、主流道的設(shè)計如圖2 3所示：圖2 3根據(jù)設(shè)計手冊查得G54-S-200注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴口孔徑：d= 4mm,噴嘴前端球面半徑：R=18 mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=Ro + （ 1 2） mmD=do +（0.51） mm取主流道球面半徑 R=19 mm取主流道的小端直徑 D= 4.5mm為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度 為13C ,經(jīng)換算得主流道大端直徑D= 8.5mm，為了使料能順利的進入 分流道，可在主流道的出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換 的主流道襯套形式，選取材料

9、為T8A ,熱處理以后的硬度為5357HRC, 主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。3、澆口套的設(shè)計由于注塑成型時主流道要與高溫塑料熔體和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和 碰撞，所以一般都不將主流道直接開在定模上，而是將它單獨開設(shè)在一 個嵌套中，然后將此套再嵌入定模內(nèi)，該嵌套稱為主流道襯套(也有文獻 稱為澆口套)。采用主流道襯套以后，不僅對主流道的加工和熱處理以及 襯套本身的選材等工作帶來很大方便，而且在主流道損壞后也便于修磨 或更換。圖2-4 主流道襯套：(1) 對于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計成一個整體， 但在多數(shù)情況下均分開設(shè)計。(2) 主流道襯套應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材(如T8A等)

10、，熱處理后硬度為5357HRC。(3) 襯套的長度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端 面不得突出在分型面上，否則不僅會造成溢料，而且還會壓壞模具。 襯套與定模之間的配合采用H7/m6?？紤]到上述注意的問題，主流道襯套的材料選用T8A，熱處理后硬度 53-57HRC，為了便于維修，主流道襯套與定位環(huán)分開設(shè)計。4、分流道的設(shè)計由于是一模兩腔，所以需要分流道。分流道就是主流道與澆口之間 的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。對分流道的要求 是：熔體通過時的溫度下降和壓力損失都盡量地小，能平穩(wěn)均衡地將熔 體分配到各個模腔，不過分增加塑料消耗量。多型腔模具必定設(shè)計分流 道，單型腔大型

11、腔塑件在使用多個點澆口時也要設(shè)置分流道。 分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、 U形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提咼效率， 加工難度等綜合考慮我們這里就選用圓形分流道。 分流道的尺寸：分流道的尺寸需根據(jù)制品的壁厚，體積，形狀復(fù) 雜程度以及所用塑料的性能等因素而定。分流道表壁的表面粗糙度值不宜太大，一般要求達到Ra1.25 2.5叩 即可，這樣可增大對外層塑料熔體的流動阻力，保證熔體流動時具有合 適的切變速率和剪切熱。圓形截面的分流道的截面尺寸：H= ( 2/3 ) B， a =5 10，B=4 12mm 分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者

12、相互影響。 分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式 的布置方法。 分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并 用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。5、澆口的設(shè)計澆口是指連接分流道和型腔的進料通道，它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸 最小且長度最短的部分。交口的作用主要是：塑料熔體通過澆口時剪切 速度增高，粘度降低，有利于充型；同時熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的 溫度升高，粘度降低，從而提高了塑料的流動性，有利于充型；另外在 注射過程中，塑料充型后在澆口處及時凝固，防止熔體倒流；成型后也 便于塑件與整個澆注系統(tǒng)的分離。但是澆口的尺寸過小會使壓力損失增 大，冷凝加快，補縮

13、困難。故澆口設(shè)計十分重要，一般澆口有如下幾種 形式。根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。故 采用截面為矩形的側(cè)澆口 ,查表初選尺寸為(b x l x h) 1.5mm x 0.6mm x 0.8mm。4、排氣方式在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔 融 的 塑 料 流 體 進 入 模 具 型 腔 內(nèi) ，氣 體 如 不 能 及 時 排 出 會 使 制 件 的 內(nèi) 部 有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣；利用合模間隙排氣。由于酚醛塑料粉 4010 屬于熱固性塑料，注 射模不但要排出型腔中的 空氣，還要排出固化反

14、應(yīng)所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，因此，排氣量大，在澆 注前就應(yīng)該開始排氣。在 此選用在分型面上開排氣槽，寬度為 3 8mm， 深度 為 0.06 0.18mm 。5、推 出機 構(gòu)設(shè) 計推出機構(gòu)設(shè)計原則： 推出 機構(gòu)應(yīng) 設(shè)置在動 模一 側(cè) 保證 推出時 塑件不變 形或 損 壞 機構(gòu) 簡單動 作可靠 良好 的塑件 外觀 合模 時正確 復(fù)位本模具采用頂桿推出機構(gòu)。(1) 頂桿 的形式 采用等 圓截 面 頂桿，其尾 部采用軸 肩形 式 ，頂 桿 材料為 T8A ，頭部要淬火，硬度應(yīng)達到 40HRC 以上，滑動配合部分表面 粗糙度達到Ra0.631.25,頂桿的位置高在阻力大的地方。(2) 頂 桿 的 固 定 及

15、 配 合 頂 桿 與 頂 桿 孔 部 為 滑 動 配 合 ， 一 般 選 H7/f6 ，其配合間隙兼有排氣作用，但不應(yīng)大于所用塑料的排氣間隙，以 防漏料。 配合長度一般與頂桿直徑的 2 3倍，頂桿端面構(gòu)成型腔的一部 分 ，應(yīng) 精 細拋 光 。采 用頂 桿比 較 容 易 使 單 邊 間 隙 達到 0.01 0.02mm 的 要 求 。 推 桿 選 用 d=6mm 頂 桿 推 出 距 離 d=12mm。圖2 5推桿 推桿的固定方式如圖：圖2 66、成型零部件的設(shè)計凹模是成型塑件外邊面的成型零件。一般有如下幾種：(1 )、整體式凹模：結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的 制品便面不會帶有鑲拼的

16、接縫的溢料痕跡。有較高的強度和剛度，但加工困難。適合于形狀簡單的中小型塑件(2 )、整體嵌入式凹模：適用于小型，多腔注射模或需要節(jié)約優(yōu)質(zhì)材 料的場合。整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠強 度與剛度，使用可靠且置換方便(3 )、組合式凹模：適用于形狀復(fù)雜和面機較大的凹模。(4 )、鑲拼式凹模：可用于小型精密或大型模具(5 )、瓣合式凹模：成型零件設(shè)計時應(yīng)盡量避免鑲拼結(jié)構(gòu)，以免熔體鉆模。由于模具是 一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，難易程度和考慮加工的材料的價值利用等因素， 凹模采用整體式結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式如圖2 7所示；凸模和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計：凸模核型芯都是用來成型塑件制品的內(nèi)表面的成型零件。主要有

17、以下幾種；(1 )、整體式凸模：整體式凸模使用整塊材料加工而成。結(jié)構(gòu)牢固， 不易變形，成型制品不會帶有鑲拼接縫的溢料痕跡，但形狀復(fù)雜。(2 )、圓柱型新結(jié)構(gòu)：一般采用軸肩與墊板的固定方法，定為配合部 分長度為3 5mm，用小間隙或過渡配合，有利排氣。(3) 、拼凸模結(jié)構(gòu)：當(dāng)制品內(nèi)型比較復(fù)雜，凸模加工制造困難時可采 用這種方式。(4 )、活動凸模：包括瓣式凸模，側(cè)向型芯或其他可以運動的凸模， 型芯和成塊。難易程度和考慮加工的材料的價值利用等因素，凸模采用整體式結(jié)構(gòu)。7、模架的選擇模架的結(jié)構(gòu)如圖所示：三、選擇成型設(shè)備并校核有關(guān)參數(shù)1、注射機的選擇選用注射機時，通常是以某塑件(或模具)實際需要的注射

18、量初 選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號；為了保證正常 的注射成型，模具每次需要的實際注射量應(yīng)該小于某注射機的公稱注 射量，即：V實:V公式子中，V實一實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（cm3 ）。通過proe中的“分析=模型=質(zhì)量屬性”功能，可得塑料盒的體 積為16.9 cm3，考慮到設(shè)計為2腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料，查閱塑料模 設(shè)計手冊的國產(chǎn)注射機技術(shù)規(guī)范及特性，可以選擇XS ZY 60.其最大 理論注射容量為60cm 3，符合：7實:V公為了保證正常的注射成型

19、，在一個 注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系 統(tǒng)倆部分容量之和，即V=n Vz+ Vj式中 V個成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量n型腔的數(shù)目Vz 單個塑件的容量Vj 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量故應(yīng)使nVz + Vj 0.8 Vg進過計算可得塑件的體積為16.9 cm3，模具是一模兩腔，澆注系統(tǒng) 的凝料為0.6 cm3可得：n Vz + Vj =16.9x2+0.6=34.6 pm ( n Az + Aj ) = Ff式 中 F 鎖 模 力 ( N )Pm 塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力(MPa )注射機可用的安全鎖模力應(yīng)取額定鎖模力的 80，F(xiàn)=0.8Fe Ff

20、F=0.8 Fe=0.8 X 500=400KNFf=20X( 2X2000+160 )=83200N=83.2KN經(jīng)校核符合題意。(1) 開 模 距 離 校 核開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用 它必須小于注射機移動模板的最大行程So對單分型面注射模，所需開模行程為：Smax - H = H1 + H2 + ( 510 ) =5+10+10=25mm式中 H1 制品所用的脫模距離H 2 制品高度模板最大行程：1 80伽，可得符合要求。經(jīng)校核注射機最大注射量，注射壓力，鎖模力和開模行程等參數(shù)均 能滿足使用要求，故可用。四、模具成型零件工作尺寸的計算該塑件的成型零件尺寸計算時均

21、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。查有關(guān)模具設(shè)計手冊得酚醛塑料的收縮率為s=0.6%0.9%,故平均 收縮率0為Sep二(0.6 0.9)%/ 2 = 0.75%。塑件公書32差按照SJ1372中的4級精度公差選取，即取64為64 . ； 60為60 0.32 ; 24 為 24 0.22 ； 10 為 10 0.16 ; 2 為 2 0.12; 12 為 12 0.18 20 為 20 0.22。根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取，一3 o型腔和型芯工 作尺寸計算如下：類別塑件尺寸計算公式型芯或型腔尺寸型腔深度尺寸2.12；12D M = ( H+HS / 2 0z /、-40.032) 02.120.0310.16.6Dm = ( H+HS / 2 $ /10.140.042)40.04064.32_o.32DM=(D+DS -/ 2 -良/64.5家08型腔內(nèi)型2)40.080尺寸6O.32o.32DM=(D+DS -/ 2 -J /60.4900.082)40.08024.221DM=(D+DS -/