塑料盒多網(wǎng)格注塑模設(shè)計(jì)

1、目錄一、塑件成型工藝性分析31、塑件的分析32、PS的性能分析33、PS的注射成型過程及工藝參數(shù)4二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式41、分型面位置的確定42、型腔數(shù)量和排列方式的確定53、注射機(jī)型號的確定5三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)61、主流道的設(shè)計(jì)72、分流道的設(shè)計(jì)83、澆口的設(shè)計(jì)84、校核主流道的剪切速率85、冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算9四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算91、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)92、成型零件鋼材的選用103、成型零件工作尺寸的計(jì)算104、成型零件尺寸及動模墊板厚度的計(jì)算10五、模架的確定111、各模板尺寸的確定112、模架各尺寸的校核11六、排氣槽的設(shè)計(jì)12七、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)121、推出方式的確定1

2、22、脫模力的計(jì)算133、校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力13八、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)131、冷卻介質(zhì)132、冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算133、凹模嵌件和型芯冷卻水道的設(shè)置13九、導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)14十、總裝圖和零件圖的繪制15參考文獻(xiàn)15一、塑件成型工藝性分析1、塑件的分析 塑料盒，大批量生產(chǎn)，精度：MT5。所選課題03（1） 外形尺寸 該塑件壁厚為2mm，塑件外形尺寸一般，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型。（2） 精度等級 按實(shí)際公差MT5進(jìn)行計(jì)算。（3） 脫模斜度 PS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，參考表2-10選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。PS的性能分析1 PS為

3、無定形聚合物，流動性好，吸水率低（小于00.2%），是一種易于成型加工的透明塑料。其制品透光率達(dá)88-92%，著色力強(qiáng)，硬度高。但PS制品脆性大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力開裂，耐熱性較差（60-80），無毒，比重1.04gcm3左右（稍大于水）。2 PS的工藝特點(diǎn)PS熔點(diǎn)為166，加工溫度一般在185-215為宜，分解溫度約為290，故其加工溫度范圍較寬。PS料在加工前，可不用干燥，由于其MI較大、流動性好，注射壓力可低些。因PS比熱低，其制作一些模具散熱即能很快冷凝固化，其冷卻速度比一般原料要快，開模時(shí)間可早一些。其塑化時(shí)間和冷卻時(shí)間都較短，成型周期時(shí)間會減少一些；PS制品的光澤隨模溫增加而越好。特點(diǎn)：

4、電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,無色透明,透光率僅次于有機(jī)玻璃,著色性耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好,.強(qiáng)度一般,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂,不耐苯.汽油等有機(jī)溶劑.     用途：適于制作絕緣透明件.裝飾件及化學(xué)儀器.光學(xué)儀器等零件.     成型特性：      1. 無定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動性較好,可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型.      2. 2.宜用

5、高料溫,高模溫,低注射壓力,延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔.變形.     3.可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時(shí)損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻.塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱.表13. PS的注射成型過程及工藝參數(shù)注射成型過程1) 成型前的準(zhǔn)備。對PS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于PS吸水性較小，成型還是應(yīng)進(jìn)行干燥。2) 注射過程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。塑件的后處理。成型后的塑料產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)加以

6、退火為宜，80，24h為宜 注射工藝參數(shù)二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1、分型面位置的確定 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖所示。2、型腔數(shù)量和排列方式的確定（1） 型腔數(shù)量的確定 該塑件采用的精度一般5級，且需要保證表面質(zhì)量，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步定為一模一腔，多點(diǎn)澆口形式。 （2）模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模一腔，多點(diǎn)澆口形式，定模部分需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由上綜合分析可確定選用帶脫模板和脫料板的三分型面注射模

7、。3、注射機(jī)型號的確定（1） 注射量的計(jì)算 通過三維建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得： 塑件體積：82.17 塑件質(zhì)量：82.17×1.04=85.46g式中， 參考表4-44可取1.04g/cm.（2） 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值,但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來估算.由于本次采用流道且較長,因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.5倍來估算,故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 (3) 選擇注射機(jī) 根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量185.93cm,并結(jié)合式(4-18)則有：115.038/0.8=143.79cm。 根據(jù)以上的計(jì)算

8、,初步選定公稱注射量為320cm ,注射機(jī)型號為臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：理論注射容量/320移模行程/mm150螺桿柱塞直徑/mmV注射壓力/MPa60最大模具厚度/mm355175最小模具厚度/mm285注射時(shí)間/s2.5鎖模形式液壓-機(jī)械拉料桿內(nèi)間距/mm400300模具定位孔直徑/mm150螺桿轉(zhuǎn)速/r·min0200噴球嘴直徑/mm18鎖模力/kN1500噴嘴口孔徑/mm5（4）注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核1) 注射壓力校核.查表4-1可知PS所需注射壓力為60110MPa,這里p=110MPa,該注射機(jī)的公稱壓力為p=175MPa ,注射壓力安全系數(shù)k=1.251.4 ,

9、這里取k=1.3 ,則:k p=1.3×110=143p,所以,注射機(jī)注射壓力合格。2）鎖模力校核a、 塑件在分型面上的投影面積A,則A。b、 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A數(shù)值，可以按照統(tǒng)計(jì)分析來確定。A是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積 A的0.20.5倍.由于本流道設(shè)計(jì)簡單,分流道相對較短,因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些,這里取A=0.4 A .c、 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A,則A=n(A+ A)= n(A+0.4 A)=1×1.4×A=1×1.4×8360=11704mmd、

10、 模具型腔內(nèi)的脹形力F,則F, 式中,p是型腔的平均計(jì)算壓力值.p是模具型腔內(nèi)的壓力,通常取注射壓力的20%40%,大致范圍為2540MPa.對于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值.HIPS屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件,故p取35MPa .查表4-45可得該注射機(jī)的公稱鎖模力F,鎖模力安全系數(shù)為,這里取,則F,所以,注射機(jī)鎖模力合格.對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定,結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。 流道

11、的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。（1） 主流道尺寸1) 主流道的長度：小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取50mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。2) 主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）mm=(4+1)mm=6mm3) 主流道大端直徑：,式中。4) 主流道球面半徑：SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12）mm=19mm.5) 球面的配合高度:h=5mm.(2) 主流道的凝料體積(3) 主流道當(dāng)量半徑 （4） 主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料

12、的要求較嚴(yán)格，因面盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱火處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為5055HRC。2、分流道的設(shè)計(jì)（1） 分流道的布置形式 在高計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（2） 分流道的長度 采用5個(gè)點(diǎn)澆口，由塑件尺寸知應(yīng)大于取70mm（3） 分流道的當(dāng)量直徑 因?yàn)樵撍芗馁|(zhì)量 =82.176g200g,分流道的當(dāng)量直徑為（4） 分流道截面形狀

13、 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U 形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設(shè)計(jì)在分型面上。本設(shè)計(jì)采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大。（5） 分流道截面尺寸 設(shè)梯形的下底寬度為x，底面圓角的半徑R=1mm，并根據(jù)表4-6設(shè)置梯形的高h(yuǎn)=8mm，則該梯形的截面積為再根據(jù)該面積與當(dāng)量直徑為9mm 的圓面積相等，可得：即可得x6.71mm取7mm,則梯形的上底約為9mm.（6）凝料體積1）分流道的長度為470mm.2)分流道截面積63.585mm3)凝料體積（7）校核剪切速率1) 確定注射時(shí)間：查表2-3，可取t=2.2s2) 計(jì)算分流道體積流量:3)

14、由式 (4-20) 可得剪切速率 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。（8）分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5即可，此處取Ra1.6，另外，其脫模斜度一般在之間，這里取脫模斜度為8 。3、澆口的設(shè)計(jì)（1） 點(diǎn)澆口尺寸的確定根據(jù)資料一表4-10及資料二推薦數(shù)值確定點(diǎn)澆口尺寸如下：（2） 側(cè)澆口剪切速率的校核 校核澆口的剪切速率確定注射時(shí)間:查表2-3，可取t=2.2s;計(jì)算澆口的體積流量：計(jì)算澆口的剪切速率：剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。4、校

15、核主流道的剪切速率上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。（1） 計(jì)算主流道的體積（2） 計(jì)算主流道的剪切速率 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。5、冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算冷料穴的作用是儲存熔料前鋒的冷料防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量，本設(shè)計(jì)僅有分流道冷料穴。四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算1、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中采

16、用整體嵌入式凹模。（2） 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（型芯） 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型,本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模。2、成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20（美國牌號）。對于成型塑件外圓筒的大型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼Cr12MoV,而對于成型內(nèi)部圓筒的型芯而言，型芯較小，但塑件中心輪轂包住型芯，型芯需散發(fā)的熱量比較多，磨損出比較嚴(yán)重，因此也采用Cr12MoV

17、,型芯中心通冷卻水冷卻。3、成型零件工作尺寸的計(jì)算采用表4-15中的平均尺寸法計(jì)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(jì)算。（1） 凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的塑件制造公差，相應(yīng)的塑件制造公差mmmm式中，S 是塑件的平均收縮率，查表1可得PS 的收縮率為0.5%0.6%,所以其平均收縮率 ; 是系數(shù),查表2-10可知x 一般在0.50.8之間,此處取 ; 分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差(下同); 是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差,對于中小型塑件取（下同）。（2） 凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換:塑件高度的最大尺寸 ,相應(yīng)的 式中, 是系數(shù),由查表2-1

18、0可知一般在0.50.7之間,此處取。（3） 型芯徑向尺寸的計(jì)算 ., （4） 型芯高度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸轉(zhuǎn)換： 式中, 是模具尺寸計(jì)算系數(shù),查表2-11可知一般在0.50.8之間,此處取。（5）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁是采用嵌件，為結(jié)構(gòu)緊湊，根據(jù)簡單模具單型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式有:故可取33mm（6） 動模墊板厚度的計(jì)算 動模墊板厚度根據(jù)資料一表4-19經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下： b=100 ,初選第5序列模架，L=200-30-30=140 型腔注射壓力平p=35MPa 故有厚度故動模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取32mm 。五、模架的確定根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計(jì)算出凹模嵌件所占的

19、平面尺寸為 160mm×160mm，又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置等，再同時(shí)參考4.12.4節(jié)中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式和表4-38，可確定選用模架序號為5號（W×L=200mm×315mm），模架結(jié)構(gòu)為4型。1、各模板尺寸的確定1) A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為50mm，澆注系統(tǒng)高27.5mm.故凹模固定板厚度取80mm。 2) B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取32mm。3) C板尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(510)mm=95-100mm,初步選定C為100mm. 2、模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)

20、計(jì)的尺寸。1) 模具平面尺寸200mm×315mm345mm×345mm(拉桿間距)，校核合格。2) 模具高度尺寸330mm,285mm330mm355mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。3) 模具的開模行程325mm（開模行程），校核合格。六、排氣槽的設(shè)計(jì)該塑件由于采用點(diǎn)口進(jìn)料，熔體由上而下充滿型腔，推件板和凸模配合間隙推桿的配合間隙、分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排出。七、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、推出方式的確定本塑件圓周采用脫模板、中心采用推桿的綜合推出方式。脫模板推出時(shí)為了減小脫模板與型芯的摩擦，設(shè)計(jì)中在用脫模板與型芯之間留出0.2mm的間隙，并采用錐面配合

21、，可以防脫模板因偏心而產(chǎn)生溢料，同時(shí)避免了脫模板與型芯產(chǎn)生摩擦。2、 脫模力的計(jì)算 因?yàn)?，所以，此處視為厚壁圓筒塑件，根據(jù)式4-27脫模力為同理可算得故3、校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力（1） 推出面積（2） 推出應(yīng)力53Mpa(抗壓強(qiáng)度)合格。八、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩，在此只進(jìn)行簡單的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。1、冷卻介質(zhì)屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200和5080。所以，模具溫度初步選定為50，用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。2、冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算（1） 單位

22、時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W1) 塑料制品的體積 2) 塑料制品的質(zhì)量 3) 塑件壁厚為2mm，可以查表4-34得t=20.5。取注射時(shí)間，脫模時(shí)間，則注射時(shí)間:。由此得每小時(shí)注射次數(shù)：N=(3600/30)次=120次4) 單位時(shí)間注入模具中得塑料熔體得總質(zhì)量：W=Nm=120×0.103.268kg/h=12.39kg/h。（2） 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 查表4-35直接可知HIPS的單位熱量的值的范圍在(310400)KJ之間，故可取=370Kj/kg。（3） 計(jì)算冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容c=4.187Kj/(kg)。則根據(jù)公式可得： （4） 確定冷卻水路的直徑d 當(dāng)時(shí)，查表4-30可知，