一模四腔透蓋注射模具課程設計說明書

1、第 1章 塑件分析、塑料的選取及其工藝性分析1.1 塑件分析本課程設計為一個透蓋，如下圖所示。塑件結構簡單，塑件的質量要求是不允許有裂紋，變形缺陷，脫膜斜度30 分 1 度；材料要求為PPS生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設計要求進行轉換。1 塑件圖1 2塑件成型工藝性分析1.1.1 塑件的分析（ 1）外形尺寸。該塑件的壁厚為3mm 4mm。式、塑件的外新尺寸不大。塑料熔體流體不太長。塑件材料為熱塑性塑料，流動性較好，適合于注塑成型。（ 2）精度等級。塑件每個尺寸的公差都不一樣，任務書中已經(jīng)給定部分的尺寸公差，未標注的為MT3。（ 3）脫模斜度。PPS的成型性能良好，成型收縮率較小，差參考文獻

2、 表選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一斜度為1 度。1.1.2 .PPS 塑料的性能分析聚苯硫醚英文簡寫為PPS，是一種新型高性能熱塑性樹脂，具有機械強度高、耐高溫、耐化學藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。它是無定形料，吸濕小，但宜干燥后成型。它的流動性介于ABS和PC之間，凝固快，收縮小，易分解，選用較高的注射壓力和注射速度。模溫取100-150 度。主流道錐度應大，流道應短。成型收縮率：0.7%。成型溫度：300-330。PPS的其他特性如下：耐化學性能好，蠕變量低，吸水率低，尺寸穩(wěn)定性好，彈性模量高，阻燃，具有機械強度高、耐高溫、高阻燃、耐化學藥品性能強等優(yōu)點；具有硬而脆、結晶度高、難

3、燃、熱穩(wěn)定性好、機械強度較高、電性能優(yōu)良等優(yōu)點。在電子、汽車、機械及化工領域均有廣泛應用。1.3.PPS 的注射成型過程及工藝參數(shù)1.3.1 注射成型過程（1） 成型前的準備。對PPS的色澤，粒度和均勻度進行檢驗，PPS成型前必須進行干燥，處理溫度為60 到 80 度，干燥時間為2 小時 。（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)以后，有模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成，其過程可以分為充模，壓實，保壓，倒流和冷卻五個階段。（ 3）塑件的后處理。退火處理為紅外燈，烘箱，處理溫度為70 度，處理時間為2 到 4 小時。1.3.2 注射工藝參數(shù)（ 1 ）注射機：螺桿式，螺桿轉速為

4、48min。（2）料筒溫度為t/ ：前段 300-330 ；中段 300-330 后段 270-290. 材料的成型溫度為330 度。（ 3）模具溫度為t/ ：120-150.（4） 注射壓力（MPa）：35-105.（ 5）成型時間（s）：30（注射時間初取1.6 ，冷卻時間取20.4，輔助時間取8）。第 2 章 注射機型號的確定2.1 注射量的計算通過 ProE 建模分析得塑件質量屬性如圖2.1 所示：2.1 塑件質量分析圖塑件體積：V =20.33cm3;塑件質量：M V塑 1.30 20.33 26.43 g。該塑件的精度要求不高，塑件尺寸較小，且應為大手批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結構

5、形式，同時，考慮到塑件尺寸、模具結構尺寸的關系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步定為一模四腔的結構形式。且型腔的排列采用平衡式排列。2.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的關設計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.21 陪來估算，由于本次采用的流產(chǎn)簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的按塑件體積的0.3倍來估算，故一次注入模具開腔塑料的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和 4 個塑件體積之和)為：3V總 =1.3nV塑 =1.3 4 20.33 105.72 cm3;由資料可知注射機的額定注射量V 為：3V1=V總0.8 132.15 cm3;2.3 選擇注射機根據(jù)椐以上初步選

6、擇額定注射量為200cm3，注射機型號為SZ 200/120 臥式注射機。SZ 200/120 型臥式注射機有關技術參數(shù)如下表：表 1. 注射機技術參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)名稱理論注射量/cm3200拉桿內(nèi)向距/mm355 ×385螺桿柱塞直徑/mm42移模行程/mm350注射壓力/MPa150最大模具厚度/mm400注射速率/g · s 1120最小模具厚度/mm230塑化能力/kg· h70鎖模形式雙曲肘螺桿轉速/r· min 10220模具定位孔直徑/mm125鎖模力/kN1200噴嘴球半徑/mm15噴嘴孔直徑/mm42.4 注射機的相關參數(shù)的校核1)注

7、射壓力校核查參考文獻1 表 4-1 可知，PPS所需注射壓力為60MPa 110MPa,這里取p0 100MPa， 該注射機的公稱折射壓力p公 =150MPa注射壓力安全系數(shù),k1=1.251.4，這里取k1 =1.3，則k1 p0 1.3 100MPa 130 p公 ，所以，注射機壓力合格。鎖模力校核(1) 塑件在分型面上的投影面積2A塑 ( 70 70-8 8-4 5 5)/4 =3717.76mm2(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 數(shù)值，按照多型腔模具的統(tǒng)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 0.2 0.5

8、倍。由于本設計流道較簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小些。這里取A澆 =0.2 A塑 。(3) 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則2A總n(A塑A澆 )n(A塑0.2A塑 )4 1.2A塑17845.2mm(4) 模具型腔內(nèi)的脹型力F脹 ，則F 脹A總 p模17845.2 35 624.58kN式中，p模 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25MPa 40MPa。 對于黏度較大的精度的塑件制品應取較大值。PPS屬于中等黏度的塑件且塑件精度要求不高，故p模 取 35MPa。由表 2-1 可知該注射機的公稱鎖模力F鎖 =1200kN，鎖模力安全

9、系數(shù)k2=1.1 1.2，這里取k2=1.2，則可取k2F脹1.2F脹1.2 624.58 749.50k<F鎖 ，所以注射機鎖模力滿足要求。對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結構尺寸確定后方可進行。32第 3 章 型腔數(shù)目和排位方式確定3.1 型腔數(shù)量的確定我們小組采用按注射機的額定鎖模力來確定型腔數(shù)目n，有npA Fp pA1式中Fp 注射機的額定鎖模力254000（ N）A 單個塑件在分型面上的投影面積8167.14（ mm2）A1 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積200（ mm2）P 塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa） ，其大小一般是注射壓力的80%。代值計算得n = 14.27

10、 故取值為14綜合考慮塑件的尺寸及表面的精度要求以及塑件的結構，宜采用盤型澆口。若采用一模多腔設計、加工難度大，成本高。所以采用一模四腔。通過對塑件結構形式的分析，分型面應該選在端蓋面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如下圖所示。動模部分2 分型面的選擇3.2 . 型腔的數(shù)量和排位方式的確定。（ 1 ）型腔數(shù)量的確定。由于該塑件的精度要求不高，塑件尺寸較小，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結構形式。同時，考慮到塑件尺寸、模具結構尺寸的關系以及制造費用和各種成本費用的因素，初步確定為一模四腔結構形式。（ 2）型腔中心距的確定。本模具是小型模具，型腔嵌件的大小按分型面的上承壓面的寬度>

11、;10mm來考慮（中型模具>25mm，大型模具>50mm），該模具型腔嵌件直徑取80mm。流道可以直接開設在模仁（嵌件）上，本模具是圓形嵌件，為了加工和裝配方便，流道邊與嵌件之間>5mm.即可（分流道與矩形型腔邊相距應為>10mm，以滿足蜂膠要求）。因此型腔布置圖如下：3.型腔布置圖3.3 型腔排列形式的確定2 圖 3-1 及其說明，故采用H形對稱排列，使型腔進料平衡，如圖3.1 所示。3.1 型腔排列第 4 章 分型面的選擇及澆注系統(tǒng)設計4.1 分型面選擇一般原則1) .分型面應選在塑件外形最大輪廓處2) .避免模具結構復雜3) .分型面應便于塑件脫模4) .分型面應

12、有利于側面分型及抽芯5) .分型面應保證塑件質量6) .分型面的選擇用力與防止溢流7) .分型面的選擇應有利與排氣8) .分型面的選擇應使成型零件便于加工9) .應盡量減少由于脫模斜度造成塑件大小端的差異A A 面，如圖4.1 所示4.1 分型面4.2 澆注系統(tǒng)設計原則1) .了解塑料的工藝特性2) .排氣量好3) .防止型芯和塑件變形4) .減少熔體流程即塑料耗量5) .修整方便，并保證塑件的外觀質量6) .要求熱量及壓力損失小參考著以上原則，我們采用如圖所示澆注系統(tǒng)，如圖4.2所示：4.2 澆注系統(tǒng)圖4.2.1 主流道的設計4.2.1.1 主流道尺寸1) .主流道通常位于模具中心塑料熔體的

13、入口處，它將注射機噴嘴噴射2) .主流道的長度一般由模具結構確定，對于小型模具L 應盡量小于60mm，設計中初取50mm.3) .注流道的小端直徑d =注射機噴嘴尺寸+( 0.51) mm=4.5mm.4) .主流道的大端直徑D =d+2L 主 tan(a/2)=8mm(其中取值在2o6o，這里取4o) 。5) . 主流道的球面半徑SR=注射機噴嘴球頭半徑+( 12) mm=15+2=17mm.6) . 球面的配合高度h =3mm.4.2.1.2 主流道的凝料體積V主 L主 (R2主r2主R主r主 )/3 50 (522.252 42.25)3.14/3 1573.3mm3.4.2.1.3 主

14、流道當量半徑R總 =（ 2.25+4） /2=3.125mm4.2.1.4 主流道的澆口套選用及形式主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機反復接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁饕r套與定位圈設計成一個整體，介考慮上述因素通常公然將其分開來設計，以便天拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質剛材進行單獨加工和熱處理。本設計中澆口套采用工具剛T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC55HRC，流道表面的粗糙度Ra<=0.8um。澆口套如圖4.3所示：4.3 澆口套4.2.2 分流道的設計1）分流道的布置形式為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免溫度降低，同時還要

15、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）分流道的長度根據(jù)四個型腔的結構設計，分流道長度適中，如圖4.4所示4.4 澆注系統(tǒng)3）分流道的當量直徑流過一級分流塑料的質量mV塑20.33 1.30 2 52.86 2 0 g0但該塑件厚度在3mm5mm 之間， 參考文獻 2圖 2-3的經(jīng)驗曲線查得D =4.7,再根據(jù)單向分流道長度60mm由圖2-5 查得修正系數(shù)fL =1.05, 則分流道直徑經(jīng)修正 后為D D'fL 5.5 1.05 5.775mm4）分流道的截面形狀分流道的截面形狀采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料的熱量散失、流動阻力均不大。5）分流道界面尺寸梯形的上

16、底寬度為B=7mm 了便于選擇刀具），底面的半徑R=1mm 形高度取H=2B/3=4.7mm 下底寬度為b 梯形面積應滿足關系式：B bH D224代值計算得b=4.1mm,考慮到梯形底部圓弧對面積的減小及脫模斜度等因素，取 b=5mm,通常計算梯形斜度a=12.0o,基本符合要求，如圖4.4所示。6）凝料體積（ 1） 分流道的長度為L分 （ 45 6 49）2 200mm7)校核剪切速率2) 分流道截面積3) 凝料體積57A分5.5 33mm233V分 L 分 A分200 33 6600 mm 6.6cm考慮到圓弧的影響取V分6.5cm31) 確定注射時間：查參考文獻2表2-3，可取t=2s

17、。2) 計算單邊分流道體積流量：q分V分 /2 2V塑6.5/2 2 20.33221.95cm 3 s-13) 查參考文獻2 (式2-22)可得剪切速率0.971 103s-13.3q分3.3 21.95R3分3.14 (5.775/2)3 10-3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在5×102s-15× 103s-1 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Ra 1.25 m 2.5 m即可，此處取 Ra 1.6 m。另外脫模斜度5o12o之間，通過上述計算脫模斜度分別取5o和 12

18、o即可。4.2.3 澆口的設計該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質量要求高，采用一模四腔注射，為便是于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側澆口。其界面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正且開設在分型面上，從開腔的邊緣進料。1) 側澆口尺寸的確定( 1 ) 計 算 側澆 口的 深 度 。 根據(jù)表 2-6，可得側澆口的深 度 h 算公式為h nt 0.7 3 2.1mm 式中， t 是塑件壁厚，這里t取 3mm;n 是塑料成型系數(shù)，查資料可得n=0.7。（ 2）計算側澆口的寬度。根據(jù)表2-6，可得側澆口的寬度B 和計算公式為：B n A 代入數(shù)據(jù)可得B =2mm.303）計算側澆口的長度。

19、根據(jù)表2-6，可取側澆口的長度L 澆 =0.75mm.2）側澆口剪切速率的校核（ 1） 確定注射時間，查參考文獻2表 2-3，可取t=2s。V塑20 33（ 2） 計算澆口的體積流量：q澆10.165cm ·st2（ 3） 計算側澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得：3 3q澆4 1. q34 104s 1，則R3n4 .3Rq3澆n3.3 01.00.715635 2.53 1044 104s1，剪切速率合格。Rn為矩形澆口的當量半徑。4.2.4 校核主流道的剪切速率1）計算主流道的體積流量V主 V分nV塑1.573 6.6 4 20.333 1q主43.55cm st22）計算主流道

20、的剪切速率0.715 103s 13.3q主3.3 43.55R3主3.14 43 10-3主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5 102s 1 5 103s 1之4.2.5 冷料穴的設計及計算冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質量。設計既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球狀形拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對球狀的包緊力凝料從主流道中脫出。第 5 章 成型零部件設計5.1 成型零件的結構設計1）凹模的結構設計根據(jù)對塑件的結構分析，采用整體嵌入式凹模，如圖5.1

21、 所示。5.1 型腔結構2）凸模的機構設計。根據(jù)塑件的結構及包緊力分析，采用如上圖所示結構。5.2 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、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20。 對于成型塑件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用P20 鋼，進行滲碳處理。5.3 成型零件工作尺寸的計算查有關資料得聚苯硫醚(PPS)的平均收縮率為Scp = 0.7% ， 根據(jù)塑件尺寸公差要求， 模具的公差取z /4。 51、 44.01、 20、 10、51

22、77; 0.02、 44.01 ± 0.18、20±0.12、10±0.08、R1.5±0.01、16±0.14、5±0.07、3±0.07。( 1)凹模徑向尺寸的計算塑件外部徑向尺寸的轉換51±0.2=51.20-0.4mm，相應的塑件制造公差為1 ： 0.4mm； 44.01 ±0.18=44.190-0.36mm,相應的塑件制造公差為2： 0.36mm。查參考文獻2表2-10，修正系數(shù)x1 =0.65， x2 =0.65， x3 =0.70， x4 =0.75 由公式LM (1 Scp)lsx z

23、可算得( 51)= ( 51.20+51.20 0.007 0.65 0.4) +0.10=51.3000.1( 44.01)= (44.19+44.19 0.007 0.65 0.36)+0.090=44.2700.09由以上公式依次算出 10 截面的尺寸為 10.0300.04 mm， 20 截面的尺寸為20.08 00.03 mm( 2)凹模深度尺寸的計算HM 1 ( 1 Scp)Hs x 0 z1查參考文獻2表 2-10得x1 =0.60， x2=0.58由此公式依次算出16的截面高度為16.2800.24mm， 26 的截面高度為26.5100.30mm。38： dm (d d Sc

24、p 3/4)0 z=39.1400.2mm由此公式依次算出 34 截面尺寸為 35.0400.2 mm， 10.2 截面尺寸為10.5600.11 mm(1) hm (h hScp 2 /3)0zh=(0.77+0.77 0.007+2 0.46/3) 0 z=1.0900.11 mm5 的截面高度尺寸為5.2000.13 mm第 6 章 推出機構設計6.1 脫模力的計算（ 1） 38型芯脫模力r 19r 19 4.75 10，可視為厚壁圓筒塑件，查參考文獻3式4-26脫模力t4為F1 2 rESL（ f tan ） 0.1A ,代入數(shù)據(jù)得F 1 =204.2N；（1K1）K2（ 2） 34型

25、芯脫模力r 17r 4.25 10，代入數(shù)據(jù)得F2 =1567.5N；t4（ 3） 10 型芯脫模力r 5 1 10 ，代入數(shù)據(jù)算得F 3 =469.2N；t5（ 4） 總脫模力F 總F 1 F 2 F 3 =2240.9N6.2 推出方式及推桿位置的確定由塑件形狀及尺寸初步判斷采用推桿推出，其中5mm 的推桿設置4 根，16mm 的推桿設置1 根。（ 1）推出面積A桿（ d12 4 d22 1） 0.25（52 4 162） 279.46mm24（ 2）推桿推出應力F總 2240.9 8.02，根據(jù)參考文獻2表 2-12 查得許用應力 =10MPa,所A桿279.46以有 < ，合符要

26、求。根據(jù)制品結構特點，確定制品的推出方式為二次推出，保證塑件不頂出而變形損壞及影響外觀。位置如圖6-1 所示。6-1 推桿位置圖第 7 章 冷卻系統(tǒng)的設計該塑件的原料為聚苯硫醚（PPS） ，在前面塑料的工藝性分析時已經(jīng)指出：聚乙烯冷卻時應保證冷卻均勻、穩(wěn)定、速度慢且充分冷卻。針對該塑件采用加平行水道，以達到塑件的穩(wěn)定充分冷卻。如圖7-1 所示：第 8 章 標準模架的選擇根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸位置尺寸可確定模架的結構型式和規(guī)格，查中國模具設計大典選用模架250× 250 系列；具體尺寸為：定模座板厚度：A=20mm定模厚度：A1=32mm動模型腔板厚度：B=40mm凸模固定板厚

27、度：32mm支承板厚度：40mm墊塊厚度：C=80動模座板：B1=25mm模具高度：H=16+32+50+63+16=177mm模具外形尺寸：125× 125× 177mm3第 9 章 注射機相關參數(shù)的校核9.1 最大注射量的校核Nm m1 Kmp式中：n 型腔數(shù)目;mp注射機允許的最大注射量（g 或 cm3）m 單個塑件的質量或體積（g 或 cm3）m1 澆注系統(tǒng)凝料及飛邊的質量和體積（g 或 cm30）K 注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取K=0.8代值n=2， m=20.147cm3， m1=4.358cm3計算得出結論：符合9.2 模具與注射機安裝部分相關尺寸的校核為了使注射模具能夠順利的安裝到注射機上并產(chǎn)生合格的塑件，一般情況下設計模具時應校核的部分包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大和最小模厚度、模板上安裝螺孔位置及尺寸等。（ 1） 噴嘴尺寸注射機噴嘴前端球面半徑r 應比模具澆口套始端的球面半徑R 小 12mm，注射機噴嘴直徑d比模具澆口套始端小口徑D 小 0.51mm。 以防止凝料及影響脫模。（ 2） 定位圈的尺寸與注射機固定模板的定位孔按H9/f9 間隙