塑料盒模具設(shè)計說明書正文

1、一、塑件成型工藝性分析1.1塑件的分析外形尺寸 圖1 塑件圖如圖1所示，該塑件壁厚為1.6mm-2mm，為薄壁類殼體類塑件，塑件外形尺寸不大，為矩形狀，較規(guī)則，塑料熔體流程不太長，要求塑件表面平整光滑，無翹曲變形、皺折和裂紋等缺陷，防止產(chǎn)生熔接痕。根據(jù)塑件的外形特征，且材料為熱塑性塑料，選擇注射成型是合適的成型方法。精度等級 塑件部分尺寸的公差任務(wù)書中已經(jīng)給定，可知塑件對精度的要求較高，未注的公差取為MT5。脫模斜度聚丙烯（PP）的成型性能良好，成型收縮率較小，該塑件的平均壁厚約為2mm，任務(wù)書中已經(jīng)給定脫模斜度范圍為301°。1.2 PP工程塑料的性能分析聚丙烯（PP）是一種半結(jié)晶

2、性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入14%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在140。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比

3、均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不像PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。聚丙烯（PP）是常見塑料中較輕的一種，其電性能優(yōu)異，可作為耐濕熱高頻絕緣材料應(yīng)用。PP屬結(jié)晶性聚合物，熔體冷凝時因比容積變化大、分子取向程度高而呈現(xiàn)較大收縮率(1.0%1.5%)。PP在熔融狀態(tài)下，用升溫來降低其粘度的作用不大。因此在成型加工過程中，應(yīng)

4、以提高注塑壓力和剪切速率為主，以提高制品的成型質(zhì)量。聚丙烯（PP）性能參數(shù)見下表1。表1 聚丙烯（PP）的性能指標(biāo)指標(biāo)數(shù)據(jù) 指標(biāo)數(shù)據(jù)密度/(kg.m-3)0.900.91拉伸彈性模量E1/MPa1.11.6 ×103比體積/(dm3.kg-1)1.101.11抗彎強度w/MPa675吸水率(24h) p.c/%0.010.83沖擊韌度k / kJ.m-23.54.8熔點t/130-160抗拉屈服強度b/MPa50收縮率S/%1.03.0硬度HB8.65熱變形溫度 t/102115體積電阻系數(shù)V /.cm>1016熔點 t/1701761.3 PP的注塑成型過程及工藝參數(shù)（1）注

5、射成型過程1）干燥處理：如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。2）注射過程：塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱塑化，達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程可分為塑化，鎖模，充模，保壓，補縮，冷卻等幾個階段。（2）注射工藝參數(shù)：1）注射機選擇：螺桿式注射機，螺桿轉(zhuǎn)速為48N/（r·min-1）2）料筒溫度 后段：160180 中段：180200 前段：2002203）噴嘴溫度：2202404)模具溫度： 80905）注射壓力：70100MPa4）注射時間：50s（包括合模時間，注射時間，冷卻時間，輔助時間）注射壓力考慮到本塑件不大，結(jié)構(gòu)不算非常復(fù)雜，厚度適中，可以用較低的注射壓力。

6、注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了塑件的表面質(zhì)量以及銀絲狀缺陷的程度，壓力過小，塑件收縮大，與型腔表面脫離的機會大，制件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強烈，容易造成粘模。對于螺桿式注射機一般取70MPa100MPa。注射速度 PP采用中等注射速度較好。當(dāng)注射速度過快時，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差以及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。本塑件為薄壁制件，且澆口類型為點澆口，故又要保證有足夠高的注射速度，否則塑料熔體難以充滿型腔。二、注塑機的選擇及相關(guān)參數(shù)的校核對塑料盒進行零件工藝分析、成型過程工藝分析和工藝參數(shù)的大致選定的基礎(chǔ)上，根據(jù)塑件批量大小和

7、精度要求就可以確定型腔數(shù)量和排列方式，根據(jù)模具所需注射量就可以確定注射機的型號及安裝尺寸的確定。2.1 確定模具的結(jié)構(gòu)形式 圖2 分型面的選擇確定分型面通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)該選在凸耳端截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖2所示。確定型腔數(shù)量此塑料盒屬于中小型零件，形狀比較規(guī)則，精度要求一般，沒有注明生產(chǎn)要求，沒有側(cè)孔，不需要進行側(cè)抽芯。采用一模一腔可簡化模具結(jié)構(gòu)，提高制件的精度，但考慮到經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率，并結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)，防止模具過于復(fù)雜，初步擬定為一模兩腔?？紤]到分型的承壓面寬度不小于25mm（中型模具），型腔中心距初定為100mm，凹模長度定義為140mm，型

8、腔布置方式如圖3所示。圖3 型腔布置2.2 注射機選型注射量的計算通過UGNX建模分析，如圖4所示，塑件體積為VI=42.57cm3，塑件質(zhì)量為m1=38.31g，（取PP的密度為0.90g/cm3），流道凝料的質(zhì)量m2按照塑件質(zhì)量的0.2倍估計，所以注射量為：m=1.2nm1=1.2×2×38.31=91.84g（1）V=m=53.691.9441.00.905=102.16cm3（2）圖4 UGNX質(zhì)量體積屬性分析選擇注塑機根據(jù)以上計算得出在一次注射成型過程中注入模具型腔的塑料的總體積為V=102.16cm3，有參考文獻1式（4-18）V公=V/0.8=102.16/0

9、.8=127.70cm3。根據(jù)以上的計算初步選定公稱注射量為320cm3，注射劑型號為XYZ300的臥式螺桿注塑機，其主要技術(shù)參數(shù)見表2。表2 注射機技術(shù)參數(shù)指標(biāo)參數(shù)指標(biāo)參數(shù)理論注射容積/cm3320最大成型面積/cm3650螺桿直徑/mm60移模行程/mm340注射壓力/MPa175最大模具厚度/mm355螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）0180最小模具厚度/mm285注射時間/s2.5拉桿空間/mm400×300塑化能力/(kg/h)19頂出力/kN70kN注射方式螺桿式推出形式/mm中心及兩側(cè)推出合模力/kN1500鎖模形式液壓機械噴嘴球半徑/mm18噴嘴口直徑/mm5定位孔直徑/mm

10、150模板尺寸/mm620×5202.3 注射機相關(guān)參數(shù)的校核注射壓力的校核查參考文獻2表13-2，PP的注射壓力為70MPa140MPa，這里取P0=100MPa，該注射機的公稱注射壓力為150MPa，注射壓力安全系數(shù)ki=1.251.4，這里取ki=1.3。則：ki P0=1.3×100=130MPa<175MPa（3）所以，注射劑注射壓力合格。鎖模力校核1) 塑件在分型面上的投影面積A塑=662+2×8×2=4388mm2（4）2) 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆的數(shù)值，可以按照多型腔模具的統(tǒng)

11、計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍，由于本設(shè)計的流到較簡單，采用一腔一模，因此流到凝料的投影面積可以適當(dāng)取消些，這里取A澆=0.2A塑（5）3) 塑料盒澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積為：A總=nA塑+A澆=2×A塑+0.2A塑=2×1.2×4388=10531.2mm2（6）4) 模具型腔內(nèi)的膨型F脹=A總P型=10531.2×25=263280N=263.28kN（7）PP屬于容易成型的塑料，式中P型為型腔壓力，取25MPa（見參考文獻2表2-2）。由表3，注射劑的公稱鎖模力為F鎖=1500kN，鎖模力的安全系數(shù)K2

12、=1.11.2，這里取K2=1.2，則K2F脹=1.2F脹=1.2×263.28=315.94kN<F鎖（8）所以注射劑的鎖模力滿足要求。最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力即為注射機的最高壓力Pmax=175MPa (見表3)，應(yīng)該大于注射成型時所需調(diào)用的注射壓力P0，即PmaxKP0=1.4×70140=98196MPa（9）故符合設(shè)計要求。式中 K安全系數(shù)，常取K=1.251.4，該處取1.4； P0實際生產(chǎn)中，該塑件成型時所需的注射壓力，為70MPa100MPa。型腔數(shù)量校核本設(shè)計的型腔數(shù)量n=2。1) 由注射機料筒塑化率校核模具的型腔數(shù)n nKMt3600-

13、m2m1 =0.8×68400×503600-0.2×2×38.3138.31 =19.44（10）故型腔數(shù)校核合格。式中 K注射機最大注塑量的利用系數(shù)，無定形塑料一般取0.8； M 注塑機的額定塑化量（gh)，該注射機為68400gh； t 成型周期，取50s參考文獻2表13-2； m1 單個塑件的質(zhì)量，m1=38.31g； m2澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量m2=0.2nm1=0.2×2×38.31=15.324g（11）2) 由注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量nKmN-m2m1=0.8×500-0.2×2×3

14、8.3138.31=10.04（12）故型腔數(shù)量校核合格。式中 mN注射機的允許最大注射量(cm3)，該注射機為500cm3。其他符號意義同上。3) 按注射機的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 nF鎖-P型A澆總P型A塑 =2×106-0.2×25×106×2×544×10-625×106×4388×10-6=18.18（13）故型腔數(shù)量校核合格。式中 A澆總澆注射系統(tǒng)在模具分型面上的總投影面積A澆總=0.2nA塑（14）其他符號意義同上。三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通道

15、，它的作用是將塑料熔體順利的充滿型腔的各個部位。具有傳熱、傳壓和傳熱的功能，正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔，影響順利充模的關(guān)鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設(shè)計。3.1 主流道的設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或者型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套，材料選用45號鋼，并經(jīng)過局部熱處理，球面硬度38HRC45

16、HRC，設(shè)計獨立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用，主流道襯套直徑略大于噴嘴直徑0.5mm1mm以避免溢料并且防止銜接不準(zhǔn)而發(fā)生的堵截現(xiàn)象，其關(guān)系如圖5所示。主流道尺寸主流道的尺寸計算如表3所示。表3 注射機技術(shù)參數(shù)計算項目計算過程結(jié)果主流道小端直徑D/ MM主流道球面直徑SR/ MMD= D0+0.51=5+0.51式中D0為注塑機噴嘴直徑，D0=5MMSR=SR0+12=18+12式中SR0注射機噴嘴球半徑, SR0=18 MM6204球面配合高度H/ mm主流道長度L0/mm H=35 mm盡量小于60mm，由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)選取225主流道大端直徑D/mmD=d+2L0tan=6

17、+2×25tan1.5°=78.33mm 式中，半錐角為1°2°，這里取=1.5° 7.31澆口套總長L/mmL= L0+h=35+4=39 mm 39主流道襯套的形式及其固定主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套，以便于有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用45鋼或者合金鋼，熱處理硬度為5262HRC。本設(shè)計若采用分體式結(jié)構(gòu)，主流道比較長，凝料體積比較大，因此把襯套和定位圈做成一整體的延伸式澆口套，有利于縮短主流道長度。因流道長短與所選模架大小有關(guān)，所以在確定

18、流道尺寸之前根據(jù)型腔數(shù)量及布局估算動、定模板的平面尺寸，即粗定模架的型號和規(guī)格，這樣才能使理論計算有據(jù)有依。延伸式澆口套如圖6所示。圖5 噴嘴與澆口套尺寸的關(guān)系圖6 澆口杯3.2分流道的設(shè)計分流道的布置形式分流道是主流道和澆口之間的通道，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道在分型面生的布置與型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本設(shè)計采用平衡式流道布置，以使塑料熔體經(jīng)分流道能均衡的分配到兩個型腔和避免局部膜脹力過大影響鎖模。圖7為分流道布置形式。1主流道 2水平分流道3 垂直分流道 4點澆口圖7 分流道布置形式分流道

19、的長度分流動的設(shè)計應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失、熱量損失和流道凝料。由圖7知分流道水平單向長度L1=50mm。根據(jù)所選模板的厚度（70mm）和凹模高度（考慮到水道的布置等因素），圓錐形垂直分流單向長度為L2=50mm ，分流道總長度為L總=2L2+L1=2×100=200 單向分流道的長度為L3=L2+L1=50+50=100mm。分流道的形狀及其尺寸為了便于機械加工和凝料脫模，分流道設(shè)置在分型面上，但本模具為3板模，有兩個分型面，梯形分流道設(shè)在定模板A上，圓錐形的分流道設(shè)置在A板和定模內(nèi)的凹模中。分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形，為減少分流道壓力損失并考慮到容易脫模，

20、在定模板A板上的水平分流道設(shè)計成梯形，A板和定模凹模中的垂直分流道設(shè)計成圓錐形流道。梯形流道的設(shè)計本塑件壁厚為2mm左右，質(zhì)量為38.31g，可以采用下列經(jīng)驗公式計算分流道的直徑：D=0.2654m×4L3=0.2654 38.31×4100=5.19mm（15）式中 D分流道直徑（mm）； m塑件的質(zhì)量（g），為38.31g； L3單向分流道的長度（mm），為100 mm。對于PP塑料，D值在1.6mm9.5mm范圍內(nèi)（見參考文獻2表2-4），故合理。對于梯形流道，設(shè)置梯形的上底寬B=6mm（便于選擇刀具），底面圓角半徑為R=1mm，根據(jù)參考文獻2式2-21式，H=233

21、4B （16）設(shè)置梯形的高為H=3B/4=4.5mm，設(shè)下底寬度為b，梯形面積應(yīng)滿足一下關(guān)系式B+b2H=4D2（17）代入計算得b=3.40，考慮到梯形底部弧對面積的減小及脫模斜度等因素，取b=3.5mm，通過計算梯形斜度為 =9.5°，基本符合要求，如圖8 所示。圓錐形分流道的設(shè)計為方便凝料的脫出，推凝料板及A板的分流道設(shè)計成圓錐形，取其錐角為3°。由于上述計算的分流道的直徑為5.2mm，梯形流道的寬邊為6mm，所以圓錐分流道的大端直徑取5.0mm。因錐形流道通過定模板厚為20mm，通過定模凹模30mm，取點澆口高度為1mm。那么分流道小端直徑估算如下。 d1=D-2h

22、1tan1.5° =5.0-2×20+30-1-4.5×tan1.5° =2.7mm（18）3.3 冷料井的設(shè)計為了避免前端冷料進入分流道和型腔造成成形缺陷，主流道對面設(shè)置冷料井，本設(shè)計屬于兩分模，故主流道冷料穴設(shè)置在脫料板上，且無需拉料桿。其形式采用柱子球形，如圖9所示。圖8 梯形分流道圖9 主流道冷料穴形式3.4 澆口的設(shè)計澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的影響很大，本設(shè)計采用點澆口，澆口截面積通常為分流道界面積的0.07倍0.09倍，澆口長度約為0.5mm0.75mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)

23、經(jīng)驗公式確定，取其下限值，然后在試模時修正。點澆口尺寸的確定有經(jīng)驗數(shù)據(jù)及經(jīng)驗公式（見參考文獻2表2-6）。取得點澆口的參數(shù)見表4。表4 點澆口參數(shù)表澆口形式經(jīng)驗數(shù)據(jù)/MM取值/MM點澆口L=0.50.75有倒角C時取L=0.752L=1C=R0.3或者為0.3×45°C=R0.3=2° 4°=3°d=0.32d=1D1DD1=5.4澆口位置的確定模具設(shè)計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影

24、響模具結(jié)構(gòu)。總之要塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇。通常要考慮以下幾項原則。（1）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處，使熔體從厚壁流向薄壁，并保持澆口至型腔各處的流程基本一致。（2）避免澆口處產(chǎn)生噴射和蠕動，而在充填過程中產(chǎn)生波紋。（3）考慮分子的取向影響，澆口應(yīng)設(shè)置在塑件的主要受力方向上，因為順著流動方向的力學(xué)性能要高于其他方向。特別是帶填料的增強塑料，這種特性更加明顯。（4）在選擇澆口位置時應(yīng)考慮到塑件尺寸的要求，因為塑料流經(jīng)澆口充填型腔時，在流動方向與垂直于流動方向上的收縮率不盡相同，所以要考慮到變形和收縮的方向性。（5）須盡量減少熔接痕跡，應(yīng)有利于型腔中氣體的排出。（6）

25、注意對外觀質(zhì)量的影響。澆口的位置不僅僅影響著熔體的在模腔內(nèi)的流動，同時也是決定制品性能好壞的重要因素之一，根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)分析，塑料盒為以對稱結(jié)構(gòu)，為平衡流體的流動，有利于充模流動、排氣和補料。澆口位置應(yīng)設(shè)計在塑料盒上表面的中心處。用點澆口進料，選在該位置不但模具簡單，塑件幾乎沒有熔接痕，也利于排氣，提高塑件的精度。并且熔體沖模良好。對于該模具，從主流道到兩個型腔的分流道的長度相等，形狀及斷面尺寸對應(yīng)相同，各個澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。3.5 澆注系統(tǒng)體積計算澆注系統(tǒng)凝料體積計算 主流道與主流道冷料井凝料體積 V主=V錐+V冷=L12D0d0+d02+D02+12×43

26、15;18D03 =（25+6.5）127.312+7.31×6+62+12×43×18×7.313 =1098.69+102.21=1200.9mm3（19） 分流道凝料體積梯形分流道凝料體積V梯=3.5+62×4.5×120=2565mm3（20）圓錐形分流道凝料體積V錐=2×L12D1d1+d12+D12=2×50125.02+2.7×5.0+2.72 =1198.2mm3（21）澆口很小，體積忽略。 澆注系統(tǒng)凝料體積 V澆注=V主+V梯+V錐 =1200.9+2565+1198.2=4964.1m

27、m3（22） 注系統(tǒng)的凝料質(zhì)量m澆注=4.96×0.90=4.46g（23）該值小于公式（11）之前估計的38.31×0.2=7.66g，所以前面的各項計算與校核符合要求。澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算流過澆口的體積VJ=V塑=42.57cm3（24）流過分流道的體積 VF=V塑+V錐+V梯2 =42.57+1.198+2.5652=44.45cm3（25）流過主流道的體積VZ=2VF+V主=2×44.45+1.20=90.10cm3（26）3.6澆注系統(tǒng)校核澆注系統(tǒng)體積流率的計算 確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾矢鶕?jù)經(jīng)驗（PP）的流動性，澆注系統(tǒng)各段的剪切速率取以下值，所成

28、型的質(zhì)量較好。主流道、分流道： s=5×102s-15×103s-1，點澆口最大剪切速率：g=1×105s-1（參考文獻2表2-8）。 確定體積流率q。澆注系統(tǒng)各段的q值不同Ø 主流道體積流率qs因塑件不大，且為一模兩腔，所需注射塑料熔體的體積也因此不是很大，而主流道尺寸由于和注射機噴嘴孔直徑相關(guān)聯(lián)，其直徑并不小，因此主流道體積流率并不大，取s=2×103s-1，代入得qS=4RS3=4×0.3333×2×103=58cm3/s（27）式中 Rs主流道平均半徑（cm），為7.31+622×0.1=0.33

29、3cm（28）Ø 澆口體積流率點澆口用適當(dāng)?shù)募羟兴俾蔳=1×105s-1代入得qg=4Rg3=4×0.13×1×105=78.5cm3/s（29）式中 Rg點澆口半徑（cm），為0.1cm。注射沖模時間的計算 模具沖模時間ts=Vzqs=90.1058=1.55s（30） 單個型腔沖模時間tg=Vjqg=42.5778.5=0.54s（31） 注射時間根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間t=ts3+2tg3=0.88s（32）根據(jù)參考文獻2表2-3，t注射機公稱注射量以內(nèi)的最大注射時間2.5s，所以時間合理。校核各處剪切速率 澆口剪切速率g=4qgR3=4

30、×78.53.14×0.13=1×105s-1=1×105s-1（33）合理。 分流道剪切速率R=3.3qRRn3=3.3×50.53.14×0.2643=2.88×103s-1>5×102s-1（34） 5×102s-1<2.88×103s-1<5×103s-1 合理。式中 qR分流道體積流率cm3/sqR=VFt=44.450.88=50.5cm3/s（35） Rn分流道截面積的當(dāng)量半徑（cm）Rn=32A2L=32×6+3.52×4.523.

31、146+3.5+2×4.5/cos9.46=2.50mm =0.25cm（36）A 橫截面積B 梯形截面周長 主流道剪切速率s=3.3qsRs3=3.3×583.14×0.3333=1.65×103s-1（37）5×102s-1<1.65×103s-1<5×103s-1合理。四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型制品的外表面的成型零件，按照凹模的結(jié)構(gòu)的不同可以將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式。根據(jù)對塑件結(jié)構(gòu)的分析，本設(shè)計采用整體嵌入式凹模，如圖10所示。凸模的結(jié)構(gòu)

32、設(shè)計凸模是成型制品內(nèi)表面的零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型，該塑件采用整體型芯，但為了脫模機構(gòu)的安置和水道的設(shè)計，將凸模做成空腔，和凸模芯相配。因塑件的抱緊力較大，所以脫模設(shè)在動模部分。凸模結(jié)構(gòu)如圖11所示。凹凸模和凸模芯的位置關(guān)系如圖12所示。圖10 凹模結(jié)構(gòu)圖11凸模結(jié)構(gòu)1-螺釘 2- 凹模 3-推桿 4-凸模芯 5-凸模圖12 凹凸模和凸模芯的位置關(guān)系成型零件鋼材的選用該塑件的成型零件要求有足夠的剛度、強度、耐磨性和良好的抗疲勞性，同時考慮它們的機械加工性能和拋光性能。又因為塑件的要求精度高，選擇嵌入式凹模的材料為718H（參考文獻3表9-4-5）。對于成型塑件內(nèi)表面的凸模型芯來

33、說，不僅有塑件精度高的要求，同時脫模時和塑件的磨損嚴(yán)重，因此，鋼材也選用為718H，進行滲氮處理。4.2 成型零件工作尺寸計算采用參考文獻2式（2-262-30）相應(yīng)的公式中的平均尺寸算法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。型腔長度尺寸計算 LM1=1+ScpLsl-x0+z =1+0.02×66-0.58×0.30+0.019=67.1460+0.019（38）式中 Scp塑件平均收縮率，PP的收縮率由表1可以知為1.0%3.0%，則 Scp=0.01+0.032=0.02（39）式中 Ls1塑件外形長度尺寸，為66mm； X修正系數(shù)，查參考文獻

34、2表2-10，取0.58； 塑件公差值，由制件要求知，為0.3mm z 制造公差，塑件的公差要求在MT1級左右，查參考文獻2表2-11，取0.019mm。型腔寬度尺寸計算型腔寬度除去沒有公差要求的凸耳，其余和型腔長度尺寸一樣，公差也一樣，故除去凸耳的型腔寬度尺寸LM2=LM1=67.1460+0.019（40）型腔深度尺寸計算 HM=1+ScpH-x0+z =1+0.02×40-0.58×0.40+0.025=40.5680+0.039（41）式中 H塑件開口端到分型面的基本尺寸，即塑件高度，為40mm； X修正系數(shù)，查參考文獻2表2-10，取0.58； 塑件公差值，由制件

35、要求知，為0.4mm z 制造公差，塑件的公差要求在MT3級左右，查參考文獻2表2-11，取0.039mm。其他尺寸以此類推，型芯尺寸按公式計算hM=1+Scph-x-z0（42）計算結(jié)果如表5所列。表5塑件成型零件工作尺寸計算表模具尺寸名稱塑件尺寸/位置尺寸塑件精度等級塑件尺寸公差模具等級GB/T1800模具尺寸計算結(jié)果模具尺寸規(guī)范化型腔長度66MT10.3667.1460+0.01967.1+0.089+0.108型腔寬度66MT10.3667.1460+0.01967.1+0.089+0.108型腔高度40MT30.4840.5680+0.03940.5+0.088+0.117型芯高度3

36、8MT30.4838.528-0.039038.5+0.028+0.077型芯寬度19.533MT40.4919.629-0.052019.6-0.044+0.008型芯長度118.2MT20.2718.444-0.021018.4-0.059+0.080型芯長度222.4MT20.2722.738-0.021022.7-0.021 0側(cè)壁厚度計算及校核凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強和凹模的深度有關(guān)，其厚度根據(jù)參考文獻3式3-5-59計算。a=c·P·h4Ep13=0.188×25×4041.6×105×0.01113=19.01mm（44

37、）式中 c由（側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊長/側(cè)壁內(nèi)側(cè)高度=66/40=1.65）確定的常數(shù)，其值查參考文獻3表3-5-3，取c=0.188 ； P型腔壓力，為25MPa； h內(nèi)側(cè)高度，為40mm； E材料的彈性模量，為1.6×105MPa p模具剛度計算許用變形量，由于側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊長L=60mm300mm，p=L6000=666000=0.011（45）凹模側(cè)厚壁3側(cè)都為27mm比19.01mm大，薄壁處為兩腔交接處，其受到兩個方向大小幾乎相等脹大力，兩張力相互抵消，其壁厚沒有太大要求，故凹模的厚度是滿足要求的。底板厚度計算及校核底板厚度可按照下式計算T=0.54L2p·AEL1p13=0.

38、54×14425×87441.6×105×350×0.01113 =55.1mm（46）式中 L2兩墊塊之間的距離（mm），L2=230-2×43=144mm； L1模具長度（mm），為350mm； P型腔壓力，取25MPa；A 塑件在分型面上的投影面積，兩個塑件為A=2×66×66+2×2×8=8744mm2（47） E材料的彈性模量，為1.6×105MPa。對于定模板，由于在注射過程中與凝料板、定模底板在合模力的作用下相互壓緊，背靠注射機固定板，故不會出現(xiàn)剛度不足，于是取定模板厚7

39、0mm。對于動模板，根據(jù)核算所需的動模板壁厚為55.1mm，加上凸模嵌入深度為30mm，需要85.1mm，選擇90mm厚的動模板能滿足要求。動模板厚度滿足要求。五、脫模推出機構(gòu)的設(shè)計注射成型每一循環(huán)中，澆注系統(tǒng)凝料和塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的流道、凹?；蛘咝托旧厦摮觯咎啄＞叩拿摮鰴C構(gòu)比較簡單，澆注系統(tǒng)采用凝料推板推出，塑件采用推桿推出。5.1 澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構(gòu)開模第一次分型時，由于圓形扣拉模置的作用下，主分型面A不能打開，在壓縮彈簧的作用下，位于定模的B分型面打開，一級分流道凝料（梯形截面）和二級分流道（圓錐形截面）在拉料桿的作用下，拉斷點澆口，從定模A板及定模凹模中脫出；當(dāng)定模A板與

40、推料板分開到一定距離時，由于定距拉桿和螺釘?shù)淖饔?，C分型面打開，是凝料推板在開模方向移動15mm，從而凝料推板分流道倒鉤端從一級分流道的凝料中脫出，同時主流道凝料從主流道襯套中脫出15mm，分型順序、定位螺釘和螺釘尺寸如圖13所示。定距拉桿長150mm，定距長度90mm，定距長度大于凝料的總長（約65mm）,因此凝料能夠順利脫出，脫出距離有保證。 1-墊塊 2-動模板 3-定距拉桿 4 圓形扣拉模 5-定模板 6-凝料推板 7-強力彈簧 8-定模座板 9-定距螺釘圖13 分型順序、定距拉桿和定距螺釘5.2塑件的推出機構(gòu)脫模力的計算脫模力是從動模上的主型芯脫出塑件所需施加的力，它包括塑件對型芯的

41、抱緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構(gòu)本身的運動阻力。本設(shè)計運用簡單估算法對模具進行計算。F總脫=Fc+Fb（48）式中 Fc塑件對型芯的抱緊力（N）； Fb脫模需克服的大氣阻力（N），F(xiàn)b=0.1Ab，這里0.1的單位為MPa，Ab為型芯的橫截面積。第一、二次的分型時的脫模力主要由澆注系統(tǒng)產(chǎn)生，當(dāng)熔體冷卻時，會產(chǎn)生收縮，分流道是依靠拉料桿強制把點澆口拉斷并從分流道中拉出，而主流道凝料是依靠推料板把拉料桿強制從分流道凝料中拔出及主流道從襯套中脫出。開模力大，因此脫模力也大，所以澆注系統(tǒng)的脫?？刹贿M行脫模力的核算。第三次分型面的脫模力由于動模側(cè)接觸制品的面積明顯大于定模，容易判斷在第三次分型時制品留

42、在動模側(cè)。系數(shù)=L+bt=66+663.14×2=25.7910（49）所以制件可以視為薄壁塑件（參考文獻2第27頁），式中t為塑件壁厚，約為2mm；L和b分別為長度和寬度，都是66mm。 型芯抱緊力Fc=12K·fc··ETf-Tjt·h=12×0.9536×0.45×9.8×10-5×1.6×103×108-60×2×40=3100N（50）式中fc脫模系數(shù)，PP取0.45； 塑料的線性膨脹系數(shù)，9.8×10-5-1 E脫模溫度下，PP的抗拉

43、彈性模量，取1.6×103MPa； Tf 塑料軟化溫度，取108 Tj脫模時塑件溫度，取60；t壁厚，取2mm；h型芯脫模方向高度，為40mm；以上系數(shù)參見參考文獻2表2-12。其中K=fccos-sinfc1+fccossin=0.45cos1°-sin1°0.45×1+0.45cos1°sin1°=0.9536（51）式中脫模斜度，取1°。由于塑件底部設(shè)計有排氣孔，并且推桿與型芯也存在間隙，故塑件在脫模時與外界相通，不需要克服大氣阻力。于是F總脫=Fc=3100N（52）脫模力校核當(dāng)進行塑件的推出時，由于注射機的頂出力為

44、70kN（見表3），遠大于動模部分的脫模力3100N，因此塑件可以順利推出。圖14 推桿推桿最常見的有直桿式圓柱形推桿，本設(shè)計就采用該類型的推桿，其形式見圖14所示，根據(jù)推桿布置原則、型芯大小和可供布置推桿的空間，設(shè)計推桿的直徑為5，塑件每個型腔有9個腔，每個腔1根推桿。則兩個型腔共18根推桿。推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f8配合(參考文獻3第137頁)。推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型芯表面齊平，或者高出型芯上表面0.05mm左右。推桿與推桿固定板采用徑向單邊0.5mm的間隙，推桿臺肩與沉孔軸向間隙為0.03mm0.05mm。這樣能在多推桿的情況下，不因各板上推桿孔間距的加工誤差而引起的軸

45、線不一致而發(fā)生卡死的現(xiàn)象。推桿材料選擇為3Cr2W8V，表面氮化處理，退趕上段的硬度應(yīng)達到HRC6065。推桿接觸面總面積和接觸應(yīng)力為A總推=4×18×52=353.25mm2（53）=F總脫A總推=3100353.25=8.78MPa<=12MPa（54）式中 PP塑料在脫模溫度下的許用接觸應(yīng)力，見參考文獻2表2-12，取min=12MPa，因此本模具的推桿的推出面積是可以滿足要求的，塑件不會產(chǎn)生頂白現(xiàn)象。六、排氣系統(tǒng)的設(shè)計在塑料的填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分再注射溫度下蒸發(fā)而興盛的水蒸氣，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑

46、產(chǎn)生的氣體等，這些氣體如果不能順利排出，在制件上形成氣孔、接縫、表面輪廓不清和不能完全充滿型腔等缺陷。同時，還會因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫灼傷制件，產(chǎn)生焦痕。為了避免這些缺陷，防止塑件在頂出時造成真空而變形，必須設(shè)計排氣槽。該模具的分型面設(shè)置4處排氣點，在動模板上布置如圖15所示。(a)整體設(shè)置（b）排氣槽尺寸圖15 凹模上排氣槽設(shè)計七、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計注射模設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的就是通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率，由于制品材料為PP，模具溫度要求在90以下，又是中小型模具，所以無需加熱裝置。7.1 冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì)一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200，而塑件固化后從模具

47、型腔取出時溫度在60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，讓塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。 由于PP的流動性為中等，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù)大，故該套模具采用常溫水冷卻。7.2 冷卻系統(tǒng)的簡略計算忽略模具因空氣對流、熱輻射以及注射機接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻。塑件在固化時每分鐘釋放的熱量QQ=WQ1=0.111×590=64.49kJmin（55）式中 W每分鐘內(nèi)注射模具中的塑料質(zhì)量（kg/min），生產(chǎn)周期按每分鐘注射1.2次（循環(huán)周期為50s）計算。W=1.2Vs·=1.2×102.17

48、5;0.90=110.916g=0.111kg（56） Q1PP單位質(zhì)量放出的熱量，查參考文獻4表4-35，為590 kJ/kg.冷卻水的體積流量qv=WQ1c11-2=64.491×103×4.187×25-20 =3.08×10-3m3/min（57）式中冷卻水的密度，為1×103 kg/m3； c1冷卻水的比熱容，為4.187kJkg·； 1冷卻水出口溫度，取25； 2冷卻水入口溫度，取20。冷卻水管直徑，查參考文獻4表4-30，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=5mm。冷卻水在管道內(nèi)的流速Vv=4qvd2=4×3.08&

49、#215;10-33.14×5×10-32×60=2.62m/s（58）比湍流要求的最低流速1.66m/s大，能達到湍流狀態(tài)，故能滿足冷卻要求。冷卻水管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)h=4187fv0.83600d0.2=4187×3.16×10-3×1×103×2.620.836005×10-30.2 =7.2 kw/(m2·）=25920kJ/(m2·h·） （59）式中 f與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理常數(shù)，查參考文獻3表3-9-5值，25時取3.16×10-3。.

50、冷卻管道總傳熱面積AA=60Q1h·=60×64.4925920×80-25+202=2.80×10-3m2（60）式中 模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（），模具溫度取80。模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)n=AdB=2.80×10-33.14×5×10-3×140×10-3=1.272孔（61）可見冷卻水道至少需要兩條，為了方便水道布置和冷卻均勻，實際在動模中的每腔安排3個冷卻水道。7.3 冷卻水道的布置考慮到實際應(yīng)用中冷卻效果和模具的結(jié)構(gòu)，避免干擾推桿，冷卻水路模型布置如圖16所示。(a)裝配時動模板

51、側(cè)的冷卻水道(b)裝配時定模板側(cè)的冷卻水道圖16冷卻水道模型八、模架的確定8.1 模架的選擇根據(jù)模具型腔布局的及凹模的設(shè)計，凹模所占的平面尺寸為220mm×120mm ，型腔所占平面尺寸為166mm×70mm，根據(jù)參考文獻27-1和7-2的經(jīng)驗公式，有：70W3-10（62）可求得W386，查參考文獻2 表7-4，同時考慮各個機構(gòu)的安置，取W=230mm；L方向長度要求沒有W大，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模具架的選擇，取L=350mm。模具采用點澆口，塑件用推件桿推出，根據(jù)參考文獻2表7-2，故選用點澆口DC型模架，查參考文獻2表7-4的W×L=230mm×350mm得各

52、模板的初步厚度尺寸。8.2 各模板尺寸的確定A板（定模板）尺寸 A板為定模板，塑件高度為40mm，凹模的厚度為70mm，凹模放置在定模板的深度為70mm，考慮到模板上還要開設(shè)冷卻水道，取A板的厚度為90mm。B板尺寸B板為動模板尺寸，按照4648式的計算，取動模板厚為90mm。C板尺寸C板為墊塊。墊塊厚度=推出行程推板厚度+推桿固定板厚度+（510）mm=（40+15+20+510）mm=80mm85mm，按標(biāo)準(zhǔn)選為90mm。經(jīng)上述計算，模架尺寸確定，標(biāo)記為：模架DC353590×90×90GB/T12555-2006。其他尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選擇。8.3 模架各尺寸的校核根據(jù)所選注

53、射機來校核模具設(shè)計的各尺寸模具平面尺寸為230mm×350mm570mm×570mm（拉桿內(nèi)間距），校核合格。模具厚度尺寸，為345mm。注射機的最大模板厚度為500mm，345mm500mm，校核合格。模具的開模行程對于雙分型面而言，按照參考文獻2式2-14開模行程為H=H1+H2+510S（63） 式中 S注射機移動模板的最大行程mm，為500mm。 H1塑件推出距離（mm），取40mm； H2塑件的高度（mm），取40mm； 取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度，取90mm。代入計算得H=40+40+90+510=175mm180mm500mm，符合要求。8.4 導(dǎo)向和定位機構(gòu)

54、的設(shè)計注射機的導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位導(dǎo)向兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(dǎo)向。錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。該模具采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)）做模具的粗定位，本模具的型腔在動、定模兩方面都有，且一次做多個制件，為了使定位更準(zhǔn)確，使塑件分型線處沒有錯模痕跡，需采用精密導(dǎo)向的定位裝置，因此采用錐面定位塊精確定位。精定位塊的選型和布置根據(jù)參考文獻2表7-41，選用4個圓柱定位元件，其直徑為D=16mm,按照國標(biāo)GB/T4169.11-2006選擇。在充分考慮到導(dǎo)柱、復(fù)位桿、限位拉桿在分型面的布置后，錐面定位塊在分型面的布置見裝配圖。推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套的設(shè)計該套模具采用推板導(dǎo)柱固定在動模底板上的形式，前端伸入動模板18mm，對于本套模具，推板導(dǎo)柱主要起對推出系統(tǒng)的導(dǎo)向作用。該模架設(shè)計4套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合為H7/n6，與動模座板的配合為H7/k6。導(dǎo)柱按照國標(biāo)GB/T4169.4-2006選擇，直徑D=16mm，長度為122mm。導(dǎo)套按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4169.3-2006選擇，且導(dǎo)柱相