注射模设计大作业1

注射模设计

本设计为一塑料杯盖，如图4—327所示。塑件比较简单，塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷，脱模斜度30'~1o；塑件材料ABS，生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。

图4—327

一、塑件成型工艺性分析 1、塑件的分析

（1）外形尺寸 该塑件壁厚为1和2.5mm ，塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不长，适合于注射成型，如图4—327所示

（2）精度等级 每个每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。

（3）脱模斜度 ABS属无定型塑料，成型收缩率较小参考表2—10选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1o 。 2、ABS的性能分析

（1）使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型及机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。 （2）成型性能

1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。

2）吸湿性强 含水量应小于0.3%（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3）流动性中等。溢边料0.04mm左右。

4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。

（3）ABS主要性能指标 其性能指标见表4—44

表4—44 ABS的性能指标 密度g/cm3 比体积cm3/g 吸水率(%) 熔点/℃ 计算收缩率(%) 1.02~1.08 0.86~0.98 0.2~0.4 130~160 0.4~0.7 屈服强度/MPa 拉伸强度/MPa 拉伸弹性模量/MPa 抗弯强度/MPa 抗压强度/MPa 弯曲弹性模量/MPa 50 38 1.4×1000 80 53 1.41×000 比热容 J /(kg·℃) 1470

3、ABS的注射成型过程及工艺参数 （1）注射成型过程

1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度与均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。

2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进行模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为60~75℃，处理时间为16~20s。 （2）注射工艺参数

1）注射机：螺杆式，螺杆转数为30r/min

2）料筒温度（℃）：后段150~170;中段165~180;前段180~200。 3）喷嘴温度（℃）：170~180。 4）模具温度（℃）：50~80。 5）注射压力（MPa）：60~100。

6）成型时间（S）：17（注射时间取1.6，冷却时间7.4,辅助时间8）

二、拟定模具的结构形式

1.分型面位置的确定

通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图1所示。

2.型腔数量和排列方式的确定

（1）型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在2~3级之间，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。

（2）型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图2所示。

（3）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出机构采用脱模板推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板。由上综合分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。

三、注射机型号的确定

（1）注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得

塑件体积：

v塑?17.139cm3

塑件质量：m塑??V塑?1.02?17.139?17.5g

3式中，?参考表4-44可取1.02g/cm

（2）浇注系统凝料体积的初步估算 根据经验浇注系统凝料体积按塑件体积的0.2倍估算,即浇筑系统凝料和两个塑件体积之和为

V总?V塑（1?0.2）?2?17.139?（1?0.2）?2?41.14cm3

（3）选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔塑料总体积为

V总?41.14cm3，并结合式（4-18），则有：V3

总/0.8?51.42cm3。根据以上计算

移模行程/mm 300 300 200 100 12 4 初步选定公称注射量为125cm，注射机型号为XS-ZY-125卧式注射机，主要技术参数如下 理论注射容量/cm注射压力/MPa 注射速率/g·s塑化能力/g·s锁模力/kN 拉杆内间距/mm -1 -1 -1 3 125 42 150 10～40 900 260×360 螺杆柱塞直径/mm 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 锁模形式 模具定位孔直径/mm 喷嘴球半径/mm 喷嘴口孔径/mm 螺杆转速/r·min注射机的相关参数的校核

1) 注射压力的校核 查表可知ABS所需注射压力为80～110MPa，取p0=100MPa。注射机公

称注射压力p公=150MPa，注射机安全系数k1=1.25～1.4，取k1=1.3，则

k1p0=1.3×100=130MPa＜p公，所以注射机注射压力合格。

2) 锁模力校核

① 塑件在分型面上的投影面积A塑，则

A塑??r2?3.14?392?4776mm2

② 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，则A浇=0.2A塑。

③ 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总，则

A总?n(A塑?A浇）?n(A塑?0.2A塑）?2?（4776?0.2?4776）?11462.4mm2

④ 模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀?A总P模?11462.4?35N?401.184KN

ABS属中等粘度塑件及有精度要求的塑件，p模取35MPa。已知注射机的公称锁模力F=1000kN，锁模力安全系数为k2=1.1～1.2，取k2=1.2，则 k2F胀?1.2?401.184?481.42KN?F锁 所以注射机锁模力合格。

锁

四、浇注系统的设计 1.主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 （1）主流道尺寸

1）主流道的长度：小型模具

应尽量小于60mm，本次设计中初取35mm进行设计。

2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm = (4+0.5) mm =4.5mm。 3）主流道大端直径：d=d+2L主tan4）主流道球面半径： S

'=4.5+2?35?tan45=9.4mm，式中

。= 。

=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=（12+2）mm=14mm

5) 球面配合高度：h=3mm。 （2）主流道凝料体积 V主??L主（R2主?r2主?R主r主）?3.14x35x(4.72+2.252+4.7x2.25)=1.38cm3

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R?（3）主流道当量半径：n4.7?2.25?3.5mm 2（4）主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求比较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为20~55HRC。

2.分流道的设计

（1）分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡时分流道。 （2）分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当小一些。单分流道长度（

3

）分

流道

的

当量

取35mm，如下图所示。 径

因

为该

塑件

的

质量

m塑??V塑?1.02?17.139?17.5g ，根据式 (4-16) ，分流道的当量直

径为 D分?0.265m塑4L分?0.2654?17.5?435?2.7mm

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