塑料模具工藝性

1、一、 塑件工藝性分析1.塑件原材料的成型特性分析 ABS是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料。ABS是不透明非結(jié)晶型聚合物，無毒、無味,密度為1.021.05g/cm3ABS具有突出的力學(xué)性能，堅(jiān)固，堅(jiān)韌，堅(jiān)硬;具有一定的化學(xué)性能和良好的介電性能；具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機(jī)械加工，成型塑件表面有較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點(diǎn)是耐熱性差，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度為93左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。ABS成型性能如下:（1）易吸水，成型加工前應(yīng)干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時(shí)

2、間預(yù)熱干燥。(2)流動(dòng)性中等，溢邊值為0.04mm左右(3)壁厚和熔料溫度對(duì)收縮率影響極小，塑件尺寸精度高(4)比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。(5)表觀粘度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。(6)易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。(7)宜采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在5060；而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制6080。(8)頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面會(huì)留下白色痕跡，脫模斜度易取2°以上。2.塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量的分析該塑件的尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺

3、寸，未注公差按MT5級(jí)查取公差，塑件上的主要尺寸的公差要求如下：外形尺寸21.50-0.44 5.80-0.24 120-0.32 170-0.38 5.80-0.24內(nèi)形尺寸3.30+0.24 R490+0.64 10+0.20 60+0。24 6.90+0.28 塑件的表面質(zhì)量無特殊要求。3.塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 從圖紙上看，該塑件左下部有兩個(gè)均布的加強(qiáng)肋，可增強(qiáng)塑件的強(qiáng)度，減小塑件的變形。壁厚相對(duì)均勻，且符合最小壁厚的要求，無圓角。為使塑件順利脫模，可在塑件內(nèi)部及加強(qiáng)肋處增設(shè)1°2°的拔模斜度。 綜合來看，該塑件無特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求，在注射成型生產(chǎn)時(shí)，只要工藝參

4、數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。4.塑件的生產(chǎn)批量 該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動(dòng)脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。二、 工藝方案的確定1.塑件的體積和質(zhì)量（1） 塑件的體積：V=2*5.8*2.5+(7.5*1.5*2.4-1/2*1.5)*4+2*7.5*1.4*6.9+1/3*14(3*17+2*16.5+3*17*2*16.5) 853.33mm³ (2) 塑件的質(zhì)量：查有關(guān)手冊(cè)，ABS的密度為m=v=1.03*853.33*10-30.88 g 2.分型面的選擇不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計(jì)方法，都必須先確

5、定分型面，因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量、便于清除毛刺及飛邊、有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體、分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)及便于取出塑件等因素，分型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處，如下圖所示 3.確定型腔數(shù)量由于該單個(gè)塑件，體積較小，約為0.85cm³，且此塑件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，為盡量提高生產(chǎn)率，決定采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，型腔環(huán)形分布在型腔板上，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。4.初選注塑機(jī) （1）根據(jù)該塑件的體積、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和ABS的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見下表 塑件的注射成型

6、工藝參數(shù)工藝參數(shù) 內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱與干燥溫度8090 成型時(shí)間/s注射時(shí)間35時(shí)間2h保壓時(shí)間1530料筒溫度/ 后段180200冷卻時(shí)間1530中段210230總周期4070前段200210螺桿轉(zhuǎn)速/（rmin¹)3060噴嘴溫度/180190 后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/6080溫度/70注射壓力/Mpa7090時(shí)間/h24（2）確定模具溫度及冷卻方式ABS為非結(jié)晶型塑料，流動(dòng)性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在5070。（3）確定成型設(shè)備 由于塑件采用注射成型

7、加工，使用一模四腔分布，因此可計(jì)算出一次成型過程所用塑料量為：W=4m+m廢=4*0.88+0.88*20%=3.696g 根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑件的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考資料可得，初選SZY-300型螺桿式注射機(jī)，螺桿式注射機(jī)的主要參數(shù)如下：序號(hào)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)值1最大注射量/cm3202注射壓力/MPa1253鎖模力/KN14004動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸/（*）520*6205最大模具厚度/3556最小模具厚度/1307最大開模行程/3408噴嘴前端球面半徑/129噴嘴孔直徑/410定位圈直徑/125三模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.澆注系統(tǒng)的設(shè)

8、計(jì) 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個(gè)部分組成?？紤]到塑件是采用一模四腔的布置，屬于大批量生產(chǎn)等情況，澆口采用對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)，加工和維修方便的側(cè)澆口。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如下圖所示: （1） 主流道和定位圈的設(shè)計(jì)主流道采用可拆卸更換的澆口套，澆口套和定位圈屬于注射模具的通用件，設(shè)計(jì)者盡量采用推薦尺寸的澆口套和定位圈。查資料得到SYZ-300型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑SR0=12；噴嘴孔直徑d0=4.根據(jù)模具主流道和噴嘴的關(guān)系：SR=SR0+（12），d=d0+0.5,取：主流道球面半徑SR=14(取標(biāo)準(zhǔn)值)；主流道的小端直徑d=4.5.為了便于將凝料從主流道中拔出，

9、將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為2°4°。計(jì)算其大端直徑約為4，同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)R=15的圓弧過渡。該模具的澆口套和定位圈設(shè)計(jì)如圖1、圖2. 圖1圖2（2）分流道的設(shè)計(jì)分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該塑件的體積不大，形狀也不算太復(fù)雜，且壁厚均勻，采用一處進(jìn)料方式，縮短分流道長度，有利于塑件的成型和外觀質(zhì)量的保證。本任務(wù)從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道如下圖，查有關(guān)資料取R=5mm(3)澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的型腔分布情況，選用如下圖所示的側(cè)澆口，澆口的位置選擇在塑件最右端處，不影響塑件的

10、外觀。（4）冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴用于儲(chǔ)存流動(dòng)熔體前端的冷料頭，避免這些冷料進(jìn)入型腔影響塑件質(zhì)量或堵塞澆口。冷料穴設(shè)置在主流道的末端和分流道的轉(zhuǎn)向位置處，其長度通常為澆道直徑d的1.52倍。2.型腔布置 對(duì)于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對(duì)稱、均衡、取件方便。本模具采用一模四腔，型腔中心對(duì)稱分布，如下圖所示：3.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）型腔設(shè)計(jì)考慮到該塑件的型腔不算復(fù)雜，塑件的尺寸較小，以及冷卻水道的布置方便等，決定采用結(jié)構(gòu)簡單緊湊的整體式型腔。(2)型芯設(shè)計(jì)組合式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于機(jī)械加工和熱處理，修理及更換方

11、便，同時(shí)也有利于型芯冷卻和排氣。由于該塑件有加強(qiáng)肋，考慮到型芯加工制造方便和降低模具成本，故采用組合式型芯。 4.推出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)該塑件的形狀特點(diǎn)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推桿和推件板推出，其中，推件板推出機(jī)構(gòu)可靠，頂出力均勻，不影響塑件的外觀，但制造困難，成本高；推桿推出機(jī)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以還是選擇推桿推出。5.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)該塑件采用大批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率；ABS為非結(jié)晶型塑料，流動(dòng)性中等，因此，采用冷卻水冷卻，冷卻水道開在定模板。四主要零部件計(jì)算1.型零件的成型尺寸該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算，查有關(guān)手

12、冊(cè)得ABS的收縮率為0.4%0.7%，故平均收縮率SCP=(0.4%+0.7%)/2=0.55%=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取Z=/4，成型零件尺寸計(jì)算如下: 型腔的計(jì)算：徑向尺寸公式為：（Lm）0+Z=(1+SCP)LS-0.750+Z 170-0.38=(1+0.0055)*17-0.75*0.380+0.095=16.800+0.09516.50-0.38=(1+0.0055)*16.5-0.75*0.380+0.095=16.310+0.09520-0.2=(1+0.0055)*2-0.75*0.20+0.05=1.860+0.0530-0.2=(1+0.0055

13、)*3-0.75*0.20+0.05=2.870+0.055.80-0.24=(1+0.0055)*5.8-0.75*0.240+0.06=5.650+0.0660-0.24=(1+0.0055)*6-0.75*0.240+0.06=5.850+0.066.90-0.28=(1+0.0055)*6.9-0.75*0.280+0.07=6.730+0.07型腔深度公式為：(Hm) 0+Z =(1+SCP)HS-2/30+Z120-0.32=(1+0.0055)*12-2/3*0.320+0.08=11.850+0.0820-0.2=(1+0.0055)*2-2/3*0.20+0.05=1.880

14、+0.0521.50-0.44=(1+0.0055)*21.5-2/3*0.440+0.11=21.320+0.11490-0.64=(1+0.0055)*49-2/3*0.640+0.16型芯的計(jì)算：徑向尺寸公式為：(lm)0-z= (1+SCP )ls+0.750-z3.30+0.24= (1+0.0055 )*3.3+0.75*0.240-0.06=3.500-0.0610+0.2= (1+0.0055 )*1+0.75*0.20-0.05型芯高度公式為：(hm)0-z= (1+SCP )hs+2/30-z8.50+0.28=(1+0.0055)*8.5+2/3*0.280-0.07=8

15、.730-0.0750+0.24=(1+0.0055)*5+2/3*0.240-0.06=5.190-0.062.模具型腔壁厚的確定 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，本模具的型腔采用的是整體式，因此可用整體式矩形型腔壁厚計(jì)算公式來確定型腔側(cè)壁厚度S和型腔底板厚度T. （1）型腔側(cè)壁厚度S的計(jì)算 按剛度條件計(jì)算 S鋼cph4/E=(0.031*30*19.54/2.2*105*21.35) 0.3式中c-由h/l決定的系數(shù)，查表得c=0.031:； p-型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取30Mpa; h-型腔深度，h=19.5mm; E-模

16、具鋼的彈性模量，一般中碳鋼E=2.1*105Mpa,預(yù)硬化塑料模具鋼E=2.2*105Mpa; -模具剛度計(jì)算許用變形量，查表得=25i2=25*(0.45*W1/5+0.001*W)=25*(0.45*21.51/5+0.001*21.5)= 21.35按強(qiáng)度條件計(jì)算S強(qiáng) 3ph2(1+W)/ ½=3*30*19.52*(1+0.108*0.27)/30½10.84mm式中p-型腔內(nèi)最大熔體壓力,取30Mpa； h-型腔深度，h=19.5mm; W-抗彎截面系數(shù)，由h/l決定，查表得W=0.108；-型腔的邊長比，=b/l=5.8/21.5=0.27；-模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)

17、力，一般中碳鋼=160Mpa，預(yù)硬化塑料模具鋼=300Mpa。（2）型腔底板厚度T的計(jì)算按剛度條件計(jì)算T鋼cpb4/E1/2=(0.0226*30*124/2.2*105*21.35)1/2 0.142mm式中c-由型腔邊長比l/b決定的系數(shù)，查表得c=0.0226； p-型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取30Mpab-型腔寬度，b=12mm;E-模具鋼的彈性模量，一般中碳鋼E=2.1*105Mpa,預(yù)硬化塑料模具鋼E=2.2*105Mpa;-模具剛度計(jì)算許用變形量，查表得=25i2=25*(0.45*W1/5+0.001*W)=25*(0.45*21.51/5+0.00

18、1*21.5)= 21.35按強(qiáng)度條件計(jì)算T強(qiáng)pb2/ 1/2=(0.4*30*122/300)1/2=2.4mm.式中-由型腔長度與型腔寬度之比決定的系數(shù)，查表得=0.4； p-型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取30Mpa b-型腔寬度，b=12mm;-模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力，一般中碳鋼=160Mpa，預(yù)硬化塑料模具鋼=300Mpa。根據(jù)以上剛度、強(qiáng)度的計(jì)算，得出型腔的壁厚要求為：型腔側(cè)壁厚度S10.84mm；型腔底板厚度T2.4mm.3.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用推桿推出機(jī)構(gòu)，由于該塑件的脫模力不太大推桿的布置空間足夠，所以無須用繁瑣的計(jì)算方法確定推桿的尺寸大小，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

19、選取d=8的國家標(biāo)注推桿，注意保證推出距離大于型芯的凸出長度23，即推出距離大于8.5。4.標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 綜合考慮本塑件采用一模四腔中心對(duì)稱分布、澆口、型腔的壁厚要求、塑件的尺寸大小，冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表選取標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸為250mm*230mm*30mm,選用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架，標(biāo)記為A2-250230-30-Z1 GB/T 12555-2006。五注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核1.注射量的校核 在一個(gè)注射成型周期內(nèi)，注射模具內(nèi)所需的塑料熔體總量（mi）與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔容積有關(guān)，即mi =Nms+mj式中 N-型腔數(shù)量； Ms-單個(gè)制品的質(zhì)量或體積，g或cm3; Mj-澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積，g或cm3。已知N=4、ms=0.88g 、經(jīng)估算mj 0.47g,則mi 3.99 cm3.SZY-300型螺桿式注射機(jī)的最大注射量為mI320cm3 3.99 cm3.2.模具閉合高度的確定組成模具閉合高度的模板及其他零