塑料注射模具的主要工作內(nèi)容

1、一 塑料注射模具的主要工作內(nèi)容1.設(shè)計前的準(zhǔn)備工作（1)熟悉塑件：塑件的幾何形狀、塑件的使用要求、塑件原料的特性；（2)檢查塑件的成型工藝性；（3)明確現(xiàn)有注射機(jī)的型號和規(guī)格（若沒有應(yīng)查手冊選用）；2.注射模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟（1)確定型腔的數(shù)目 （2)選擇分型面 （3)確定型腔的布置形式 （4)確定澆注系統(tǒng) （5)確定脫模方式 （6)確定調(diào)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （7)確定凹模和型芯的固定方式 （8)確定排氣形式 （9)決定注射模的主要尺寸 （10)選用標(biāo)準(zhǔn)模架 （11)繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖 （12)校核模具與注射機(jī)有關(guān)尺寸 （13)注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計的審核 （14)繪制模具的裝配圖 （15)繪制模具零件圖

2、（16)復(fù)核設(shè)計圖樣3.注射模具的審核（1)基本結(jié)構(gòu)方面的審核 （2)設(shè)計圖紙方面的審核 （3)注射模設(shè)計質(zhì)量方面的審核 （4)裝拆及搬運條件方面的審核二 塑件工藝分析2.1 塑件尺寸結(jié)構(gòu)分析（1）零件名稱：墨盒（2）設(shè)計要求： 生產(chǎn)批量：小批量 材料：聚丙烯 未注公差取IT5級精度2.2 塑件原材料分析（1） 聚丙烯塑料的材料特性 聚丙烯無色、無味、無毒。外觀與聚乙烯相似，但比聚乙烯更透明，更輕。密度只有0. 90-0. 91g/cm3。聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能。聚丙烯具有良好的耐熱性，制品能在100以上溫度進(jìn)行消毒滅菌，在不受外力的條件下，150也不變形。2.3

3、塑件的尺寸與公差塑件的尺寸受制于以下因素：（1） 用戶的使用要求；（2） 塑件的流動性；（3） 塑件熔體在流動充填過程中所受到的結(jié)構(gòu)阻力。塑件的尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)：（1） 影響塑件尺寸精度的因素主要有：聚丙烯的收縮率及其波動；（2） 塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；（3） 模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配及模具的合模所帶來的形位誤差等）；（4） 成形工藝因素（模塑成形的溫度T、壓力P、時間t、取向以及成形后處理等）；（5） 成形設(shè)備及控制精度等。2.4 塑件的表面質(zhì)量塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性和表面粗糙度，與其模塑成形工藝、塑料的品種、模塑成形零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。

4、三 模具設(shè)計3.1 型腔數(shù)目和分布型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等綜合因素來考慮。根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n，即公式中 F-注射機(jī)額定鎖模力（N）； P-型腔內(nèi)塑件熔體的平均壓力（MPa）； A1、A2-分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）。本塑件是試制所以考慮到成本問題采用一模一腔3.2分型面的設(shè)計分型面的位置選擇的總體原則是能保證塑件的質(zhì)量、便于塑件脫模及簡化模具的結(jié)構(gòu)，分型面受到塑件在模具中成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀及推出方式、操作工藝等多種工藝因素的影響

5、，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較具體可以從以下幾個方面進(jìn)行選擇。（1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；（2） 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊；（3） 保證塑件的精度要求，外觀質(zhì)量要求；（4） 便于模具加工制造、對排氣效果的影響；（5） 考慮對成型面積的影響。綜合以上因素考慮，最終分型面選擇在塑件的最大輪廓處。3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，它對注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。我們采用了直接澆口。3.3.1 主流道設(shè)計流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注入的塑料熔體導(dǎo)入分流道。主流道與噴嘴的接觸處多作

6、成半球形的凹坑。二者應(yīng)嚴(yán)密接觸以避免高壓塑料的溢出。主流道為圓錐形。主流道設(shè)計：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。主流道圓錐角=3o，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63m。主流道大端呈圓角，半徑r=2mm，主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為5256HRC。3.3.2澆口設(shè)計澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本塑件采用直接澆口。(1)直接澆口 優(yōu)點: 1.流動性良好

7、2.構(gòu)造簡單。3.適用樹脂廣。4.材料充填性佳。5.成形品表面收縮下陷少。6.省略流道之加工。7.壓力損失少。8.可成形大型或深度較深之成形品。缺點：1.一次只能成型一個成形品，無法取數(shù)個多點澆口，除非使用多噴嘴成 型機(jī)。  2.有澆口殘留痕跡影響外觀及增加后續(xù)加工。3.平而淺的成形品易翹曲、扭曲。4.須決定澆口循環(huán)。  5.澆口附近殘留應(yīng)力大，容易導(dǎo)致破裂或變形（2）澆口位置的選用模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)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

8、的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇。3.3.3 冷料穴的設(shè)計冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。我們這里選用與拉料桿匹配的倒錐形冷料穴,冷料穴開在主流道的末端對面的動模板上，直徑稍大于主澆道直徑，便于冷料的進(jìn)入。3.3.4澆口套的設(shè)計根據(jù)主流道的直徑選取標(biāo)準(zhǔn)的主流道襯套。主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯上 圖一3.4成型零件的設(shè)計模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接

9、與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強度和剛度校核。3.4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件， 其結(jié)構(gòu)特點：隨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變化。由于塑件的結(jié)構(gòu)簡單，

10、型腔加工容易，所以選用整體式型腔。 圖二（2） 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計采用整體式，其結(jié)構(gòu)牢固，但不便于加工，材料消耗較多，且費工費時。這種結(jié)構(gòu)主要用于工藝試驗?zāi)＞?，科研小批量塑料件成形模具和小型模具上的形狀簡單的型芯?.4.2成型零件工作尺寸計算所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應(yīng)塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也難以達(dá)到高精度，為了計算簡便，有如下規(guī)定：（1）塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負(fù)值“”，制品內(nèi)腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的標(biāo)注方法與上不符，則應(yīng)按以上規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心

11、距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取。（2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的，即z=，型腔尺寸不斷增大，則取“+z”,型芯尺寸不斷減小則取“-z”，中心距尺寸取“”?，F(xiàn)取z=。（3）塑件的收縮率：聚丙烯塑料的收縮率為1.03.0%，本次設(shè)計取收縮率為2%。A. 凹模尺寸計算（1）凹模的徑向尺寸 Lm聚丙烯塑件的精度一般為MT4級，模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/31.12/30.37 mm；取x=0.75， 聚丙烯塑料的收縮率在1.03.0%，取2.0% 。Lm1=172.4(1+2%)-3/4×1.12-0+0.37=175.008-0+0.37徑向尺寸

12、189的公差值為1.24，模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/31.24/30.41 mm；取x=0.75。Lm2=189(1+2%)-3/4×1.24-0+0.41=191.85-0+0.41（2） 凹模的深度hmhm1=251(1+2%)-2/3×1.62-0+0.54=254.94-0+0.54hm2=243 (1+2%)-2/3×1.48-0+0.49=246.87-0+0.49hm3=253(1+2%)-2/3×1.62-0+0.54=256.98-0+0.54B. 凸模尺寸計算（1）型芯的徑向尺寸 Lm模具最大磨損量取塑件公

13、差的1/6；模具的制造公差z=/31.12/30.37 mm；取x=0.75， 聚丙烯塑料的收縮率在1.03.0%，取2.0% 。L1m=165(1+2%)+3/4×1.12 +0-0.37=169.14+0-0.37L2m=171(1+2%)+3/4×1.12 +0-0.37=175.26+0-0.37徑向尺寸189的公差值為1.24，模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/31.24/30.41 mm；取x=0.75。Lm2=189(1+2%)+3/4×1.24-0+0.41=193.71-0+0.41（2）型芯的深度hmhm1=248(1+2%

14、)+2/3×1.62+0-0.54=254.04+0-0.543.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計的總體原則：（1）要求在開模過程中塑件留在動模一側(cè)，以便推出機(jī)構(gòu)盡量設(shè)在動模一側(cè)，從而簡化模具結(jié)構(gòu)。（2）正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應(yīng)靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應(yīng)是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。（3）推出位置應(yīng)盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。（4）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠（即：推

15、出到位、能正確復(fù)位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠(yuǎn)動靈活，制造及維修方便。塑件結(jié)構(gòu)簡單，采用推桿推出。為了防止應(yīng)力集中，使用了五根推桿。3.5.1 推桿 推桿的直徑選4mm、5mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)，長度由模板厚度和塑件的推出距離決定，取115mm、136mm。推桿材料選用，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號鋼。3.5.2 復(fù)位桿 復(fù)位桿的直徑選20mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)。3.5.3 推板 推板長、寬、厚分別300、150、20mm為采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A3。3.5.4 推桿固定板 推桿固定板的長、寬、厚為300、150、25mm，采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A3。3.5.5 固定螺釘 選用M14內(nèi)六角螺釘，

16、長度為40mm。3.5.6 支承釘 支承釘工作部分的直徑為14mm,長度為190mm，材料選用45號鋼。3.5.7 開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核對單分型面注射模，開模行程為：SmaxH=H1+H2+(510)mm式中，H1為塑件推出距離 H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 Smax注射機(jī)移動板最大的行程其開模行程H應(yīng)小于動模移動板與定模固定板之間的最大距離S0減去模具厚度H1，即，HS0-H1。對于單分型面注射模HS0- H1-H2-(510)mm3.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。3.6.1帶頭導(dǎo)柱的設(shè)

17、計選用階梯型導(dǎo)柱，導(dǎo)向部分直徑22mm,高度340mm。為減小導(dǎo)柱導(dǎo)套的磨擦，在導(dǎo)柱上開設(shè)油槽。材料選用20號鋼。3.6.2帶頭導(dǎo)套的設(shè)計選用臺肩型導(dǎo)套，導(dǎo)向部分直徑22mm,高度300mm,壁厚6mm,臺肩高度8mm。材料選用碳素工具鋼T8A,淬火處理HRC4548，表面粗糙度Ra0.8。3.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿。注射過程中，澆注系統(tǒng)和模腔內(nèi)的空氣以及塑料熔體分解

18、放出的少量氣體和低分子揮發(fā)物必須及時排出。常見的排氣方式有:排氣槽排氣;分型面排氣；拼、鑲件縫隙排氣；推板間隙排氣；粉末燒結(jié)合金塊排氣；強制排氣。由于塑件的尺寸適中，為薄殼型塑件，模具型腔空間較小，排氣量不大。另外模具的推桿較多，形成的排氣通道較多，所以可利用推桿與模板間的縫隙排氣，分型面排氣，不必設(shè)計專門的排氣裝置。3.8 模架的選擇及模具工作原理3.8.1 模架的設(shè)計(1)選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號 中小型模架國家標(biāo)準(zhǔn)有四種基本型的結(jié)構(gòu)根據(jù)塑料注射模模架國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12556.112556.2-1990,模具結(jié)構(gòu)采用較為簡單的A1型，結(jié)構(gòu)如圖三： 圖三2）模架尺寸查表可得標(biāo)準(zhǔn)模架，采用標(biāo)準(zhǔn)模架：

19、300x300(mm) XS-ZY-3000注塑機(jī)要求：最大模具厚度960mm、680mm、400mm，模具厚度最終確定為544mm。（3）動模板設(shè)計動模板設(shè)計尺寸為：300× 300 × 60 mm.材料為45鋼。動模墊塊尺寸為：48× 300 × 150 mm.材料為A3鋼。（4）定模板設(shè)計定模板的設(shè)計尺寸為：300× 300 × 25 mm.材料為碳素工具45鋼。（5）選擇動模部分和定模部分的緊固螺釘（6）注射模的參數(shù) 模具外形尺寸(長×寬×厚）： 300×300×544mm定位圈尺寸：1

20、00mm3.8.2 模具總裝圖 圖四3.9 注塑機(jī)的選用及校核3.9.1 注射機(jī)的選擇由Pro/E繪制三維塑件圖可以得出聚丙烯塑料墨盒的體積為 V=909.641cm²，質(zhì)量為M=818g，F(xiàn)鎖=564KN。根據(jù)塑件的實際結(jié)構(gòu)尺寸及成型要求，以及注射機(jī)的各參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的成型設(shè)備，現(xiàn)選用臥式注射機(jī)XS-ZY-3000。如表一所示表3 XS-ZY-3000注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/3000鎖模力/ 6300螺桿直徑/120拉桿內(nèi)間距/ 900×800注射壓力/90、115開模行程/1120注射時間/ 3.8最大模厚/960合模方式充液式螺桿轉(zhuǎn)速/()20100噴嘴球半徑/定位圈尺寸/注射方式螺桿式注射行程/340 表一3.9.2 注射機(jī)的參數(shù)校核 （1）最大注射量的校核注射機(jī)的額定注射量為3000cm3； 塑件體積：909.641cm3。實際注射量910cm3則最大注射量滿足要求。（2）注射壓力的校核聚丙烯塑料的注射壓力為25MPa,XS-ZY-3000注射機(jī)的注射壓力為115 MPa，則選取