多孔塑料罩注塑模课程设计Word文件下载.docx

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1、塑件成型工艺性分析

名称：

塑料仪表盖，

要求：

大批量生产，精度：

MT5

塑件的质量要求不允许有裂纹和变形缺陷

脱模斜度1°

~30′；

未注圆角R2-3, 

塑件材料为LDPE

一．塑件的工艺性分析

（1）塑件的原材料分析如表4所示。

表4塑件的原材料分析

塑料品种

结构特性

使用温度

化学稳定性

性能特点

成型特点

低密度聚乙烯（LDPE）塑料材料

支链型线型分子机构的热塑性塑料

小于80℃

较高，比较稳定。

在-60℃时下仍具有较好的力学性能

成型性能好，熔体黏度小

结论

该塑料具有良好的工艺性能，适宜注射成型，成型前原料要干燥处理。

（2）塑件尺寸精度和表面粗糙度分析

每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有点属于高精度，就按实际公差进行计算。

（3）塑件结构工艺性分析

该塑件的厚度3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。

（4）低密度聚乙烯的成型性特点：

1）成型性好，可用注射，挤出及吹塑等成型条件。

2）熔体黏度小，流动性好，溢边值为0.02mm；

流动性对压力敏感，宜用较高压力注射。

3）质软易脱模，当塑件有浅凹（凸）时，可强行脱模。

4）可能发生熔体破裂，与有机溶剂接触可发生开裂。

5）冷却速度慢，必须充分冷却，模具设计时应有冷却系统。

6）吸湿性小，成型前可不干燥。

二、拟定模具的结构形式和初选注射机

1．计算塑件的体积

根据零件的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的体积为：

V1=24.39cm3

所以一次注射所需要的塑料总体积V=48.78cm3

2.计算塑件质量

查相关手册，LDPE的密度为0.916~0.930g/cm3。

取0.92g/cm3

塑件与浇注系统的总质量为M=44.88g

3．选用注射机

根据塑件的形状，选择一模两件的模具结构，所以初选SZ150/630型塑料注射机，其各参数数据如下：

主要技术参数项目

参数值

额定注射量/cm3

125

最小模具厚度/mm

170

锁模力/kN

630

模板最大行程/mm

270

注射压力/MPa

120

喷嘴前端球面半径/mm

15

最大注射面积/cm2

320

喷嘴直径/mm

4

动，定模模板最大安装尺寸

320mm×

320mm

定位圈直径/mm

25

最大模具厚度/mm

300

二．模具结构方案的确定

1.分型面的选择

通过对塑件结构的形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的低平面上，其位置如下图

图2分型面

2.型腔数量的确定及型腔的排列

该塑件采用一模两件成型，型腔布置在模具中间，有利用与浇注系统的排列和模具平衡。

图三型腔排列

三、浇注系统的设计

3.1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者型腔中。

主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流体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体速度和充模时间。

【2】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主流道长度：

小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。

②主流道小端直径：

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm

=（3+0.5）mm=3.5mm

③主流道大端直径：

d＇=d+2L主tanα≈7mm，式中α=4º

④主流道球面半径：

SRo=注射机喷嘴头半径+（1~2）mm

=（10+2）mm=12mm

⑤球面的配合高度：

h=3mm

（2）主流道的凝料体积

V主=π/3×

L主（R²

主+r²

主+R主r主）

=3.14/3×

50×

（3.5²

+1.75²

+3.5×

1.75）mm

=1121.9mm³

=1.12cm³

（3）主流道当量半径

Rn=（1.75+3.5）/2=2.625mm

（4）主流道浇口套的形式

主流道衬套为标准间可选购。

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，但考虑上述的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。

设计中常采用碳素工具钢（T8A或者T10A），热处理淬火表面硬度为50~55HRC，如图3—1：

浇口采用侧浇口。

主流道设计如图：

侧浇口和分流道如图：

3.2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，因此采用平衡式分流道。

（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，故设计时可适当选小一些。

单边分流道长度L分取35mm。

（3）分流道的当量直径

因为该塑件的质量m塑=ρV塑=28.0g<

200g，因此分流道当量直径为：

D分=0.2654×

（m塑）^½

×

（L分）^¼

=0.2654×

28^½

35^¼

=3.5mm

（4）分流道截面形状

常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。

本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料融体的热量散失、流体阻力均不大。

（5）分流道截面尺寸

设梯形的下底宽度为x，地面圆角的半径R=1mm，并根据教材表4-6，设置梯形的高h=3.5，则该梯形的面积为：

A分=（x+x+2×

3.5tan8º

）h/2=（x+3.5tan8º

）×

3.5

再根据该面积与当量直径为3.5mm的圆面积相等，得：

（x+3.5tan8º

）×

3.5=πD²

分/4=3.14×

3.5²

/4，

可得x≈2.25，则梯形的上底约为2.25+2X3.5tan8º

=3.25mm，如图3—2：

（6）凝料体积

①分流道长度L分=35×

2=70mm。

②分流道截面积A分=（2.25+3.25）/2×

3.5=9.625mm²

。

③凝料体积V分=A分L分=70×

9.625=673.75mm²

≈0.67cm²

（7）校核剪切速率

①确定注射时间：

查教材表4-8,可取t=1.6s。

②计算分流道体积流量：

q分=（V分+V塑）/t=（0.67+26.618）/1.6=17.055cm³

/s

③可得剪切速率

γ分=3.3q分/（πR³

分）=3.3×

17.055×

10³

/[3.14×

（3.5/2）³

]

=3.34×

s﹣¹

该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5×

10²

~5×

s﹣¹

之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。

（8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度

分流道的表面粗糙度要求不是很低，一边取Ra1.25~2.5μm即可，此处去Ra1.6μm，另外，其脱模斜度一般在5º

~10º

之间，这里去脱模斜度为8º

3.3浇口的设计

该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。

其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。

（1）侧浇口尺寸的确定

1）计算侧浇口的深度。

根据教材表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为

h=nt=0.6×

3mm=1.8mm

式中，t为塑件壁厚，t=3mm；

n为塑料成型系数，对于HIPS，其系数n=0.6；

在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，一边在今后试模时发现问题进行修复处理，并根据教材表4-9中推荐的HIPS侧浇口的厚度为0.8~1.1mm，故此处浇口深度h取1.0mm。

2）计算侧浇口的宽度。

根据教材表4-10，可得侧浇口的宽度B的计算公式：

B=n×

A^½

/30=0.6×

8729.985^½

÷

30=2.18≈2cm

式中，n是塑料成型系数，n=0.7；

A是凹模的内表面面积（约为塑件的外表面面积）。

3）计算侧浇口的长度。

根据教材表4-10，可得次交口的长度L浇一边选用0.7~2.5mm，这里去L浇=0.7mm。

（2）侧浇口剪切速率的校核

1）计算浇口的当量半径。

由面积相等可得πR²

浇=Bh，由此矩形浇口的当量半径R浇=（Bh/π）^½

2）校核浇口的剪切速率

查教材表4-8，可取t=1.6s。

②计算浇口的体积流量：

q浇=V塑/t=26.618/1.6=16.64cm³

③计算浇口的剪切速率：

γ浇=3.3q浇/（πR³

浇）=3.3q浇/[π×

（Bh/π）^3/2]

=3.3×

1.664×

10^4÷

3.14÷

（2×

1.0÷

3.14）^3/2

=3.44×

10^4s﹣¹

该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×

到5×

10^4之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。

3.4校核主流道的剪切速率

上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。

（1）计算主流道的体积流量

q主=（V主+V分+nV塑）/t=（1.12+0.67+2×

26.618）/1.6=34.39cm³

（2）计算主流道的剪切速率

γ主=3.3q主/（πR³

主）=3.3×

34.4×

÷

2.625³

=1.999×

主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×

之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。

3.5冷料穴的设计及计算

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，起作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。

本设计仅有主流道冷料穴。

由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。

开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。

四、成型零件的结构设计及计算

由零件图分析可知，决定型腔径向尺寸的主要有：

50mm、60mm、30mm,R2,塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸,可按MT5级塑件精度取公差值,分别是：

，

等。

凹模径向尺寸:

分别代入得：

轴向尺寸：

代入得：

凸模径向尺寸：

代入得：

轴向尺寸：

式中△——塑件的允许公差；

Scp——塑料的平均收缩率，取Scp=0.6%；

δz——成型零件制造公差,取塑件公差的1/4；

——修正系数，一般中小型塑件取为3/4；