爪形塑料盖注射模课程设计Word文档格式.docx

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高冲击性强度聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法而产生的一种抗冲击的聚苯乙烯产品。

这种聚苯乙烯产品通过添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起。

当收到冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉。

因此裂纹的扩展收到阻碍，抗冲击性得到了提高。

HIPS为乳白色不透明颗粒。

密度为1.05g/cm3，熔体温度150℃~180℃，热分解温度300℃。

溶于芳香烃，氯化烃，酮类（除尔酮外）和酯类。

能耐许多矿物油，有机酸，碱，盐，低级醇及其水溶液，不耐沸水。

HIPS是最便宜的工程塑料之一，和ABS，PC/ABS，PC相比，材料的光泽性比较差，综合性能也相对差一些。

PS的冲击强度低，做出的产品很脆，PS经改性后，可使PS的冲击性能提高2~3倍。

其性能指标见表一

表一HIPS的性能指标

密度ρ／㎏·

dm-3

1.04~1.06

抗拉屈服强度δb／MPa

14~48

比体积ν／（dm3·

㎏-1）

0.91~1.02

拉伸弹性模量E1／MPa

（1.4~3.1）×

103

吸水率24h／％

0.1~0.3

抗弯强度δω／MPa

35~70

收缩率s／％

0.3~0.6

冲击韧性（缺口）αk／（kJ·

m-2）

1.1~23.6

热变形温度t／℃

64~92.5

硬度（HB）

M20~80

熔点t／℃

131~165

体积电阻系数ρυ／（Ω·

cm）

>

1016

3.HIPS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HIPS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，HIPS成型前必须进行干燥，处理温度60℃~80℃，干燥时间2h。

（2）注射过程。

塑料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入模具的型腔成型，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（退火）。

退火处理的方法为红外线灯、烘箱，处理温度为70℃，处理时间为2h~4h。

2）注射工艺参数

（1）注射机：

螺杆式，螺杆转速为48r／min。

（2）料筒温度t／℃：

前段170~190；

中段170~190；

后段140~160。

（3）模具温度t／℃：

32~65；

（4）注射压力（p／MPa）：

60~110；

（5）成型时间（s）：

30（注射时间初取1.6，冷却时间取20.4，辅助时间取8）。

二拟定模具的结构形式和初选注射机

1.分型面位置的确定

通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底面上，其位置如图二所示。

图二分型面的选择

2.型腔数量和排位方式的确定

（1）型腔数量的确定由于该塑件的精度要求很高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可才用一模多腔的结构形式。

同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步确定为一模两腔结构形式。

（2）型腔排列形式的确定由于该模具选择的是一模两腔，故才用对称排列，使型腔进料平衡，如图三所示。

图三型腔数量的排列布置

（3）模具结构的形式的初步确定由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑料结构形状，推出机构初选推件板推出或推杆推出方式。

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、支撑板或推件板。

由上综合分析可确定才用大水口（或带推件板）的单分型面注射模。

3.注射机型号的确定

1）注射量的计算

通过Pro／E建模分析得到塑件质量属性如图四所示。

图四塑件质量属性

塑件体积：

V塑=31.945cm3

塑件质量：

m塑=ρV塑=31.945×

1.05=33.5g／cm3

式中，ρ可根据参考文献[2]表9-6取1.05g／cm3。

2）浇注系统凝料体积的初步估算

由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2被~1倍来估算。

由于本次设计才用流道简单并且较短，因此，浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和2个塑件体积之和）为

V总=1.3nV塑=1.3×

2×

31.945=83.06cm3

3）选择注射机

根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为V总=83.06cm3，

由参考文献[1]式（4-18）V公=V总／0.8=103.8cm3。

根据以上的计算，初步选择公称注射量为200cm3，注射机型号为SZ-200／120卧式注射机，其主要技术参数件表二。

表二注射机主要技术参数

理论注射量／cm3

200

拉杆内向距／mm

355×

385

螺杆柱塞直径／mm

42

移模行程／mm

350

注射压力MPa

150

最大模具厚度／mm

400

注射速率／g·

s-1

120

最小模具厚度／mm

230

塑化能力／㎏·

h

70

锁模形式

双曲肘

螺杆转速／r·

min-1

0~200

模具定位孔直径／mm

125

锁模力／kN

1200

喷嘴球半径／mm

喷嘴孔直径／mm

4

4）注射机的相关参数的校核

（1）注射压力校核。

参考文献[1]表4-1可知，PS所需注射压力为80MPa~100MPa，而HIPS与PS相差不大，这里取p0=100MPa，该注射机的公称注射压力p公=150MPa，注射压力全系数k1=1.25~1.4，这里取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=762π／4=4534mm2

②浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照多型腔模具的统计分析确定。

A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2倍~0.5倍。

由于本设计的流道较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。

这里取A浇=0.2A塑。

③塑件和浇注系统分型面上总的投影面积，则

A总=n（A塑+A浇）=2×

1.2A塑=10881.6mm2

④模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀=A总p模=10881.6×

35=380.856kN

式中，p模是型腔的平均计算压力值。

p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%~40%，大致范围为25MPa~40MPa。

对于黏度较大的精密度较高的塑料制品应取较大值。

HIPS属中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故p模取35MPa。

由表二可知该注射机的公称锁模力F锁=1200kN，锁模力安全系数k2=1.1~1.2这里取k2=1.2，则取k2F胀=1.2F胀=1.2×

380.856=457.03<

F锁，所以注射机锁模力满足要求。

对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。

三浇注系统设计

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到或型腔中。

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，由于主流道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）主流道的长度一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行计算。

（2）主流道小端直径d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=4.5mm。

（3）主流道大端直径D=d+2L主tan（α／2）=8mm，式中α取4°

（4）主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=15+2=17mm。

（5）球面的配合高度h=3mm。

2）主流道的凝料体积

V主=L主（R2主+r2主+R主r主）π／3=50×

（42+2.252+4×

2.25）×

3.14／3=1573.3mm3

3）主流道当量半径

Rn=mm

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。

对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬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刚才进行单独加工和热处理。

本设计中浇口套才用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC~55HRC。

如图五所示。

定位圈的结构由总装图来确定。

图五主流道浇口套的结构形式

2.分流道的设计

1）为了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，同时还需要考虑到减少分流道容积的压力平衡，因此采用平衡式分流到，如图六所示。

图六分流道布置形式

2）分流道的长度

根据两个型腔的结构设计，分流道长度适中，如图六所示。

3）分流道的当量直径

流过一级分流道塑料的质量

m=ρV塑=31.945×

1.05×

2=67.1g<

200g

但该塑件壁厚在3mm~4mm之间，按经验曲线查得D’=4.7,再根据单向分流道长度43mm，再查得修正系数fL=1.05，则分流道直径经修正后为

D=D’fL=4.935≈5mm

4）分流道的截面形状

本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体热量散失、流动阻力均不大。

5）分流道界面尺寸

设梯形上底宽为B=6mm（为了便于道具选择），底面圆角的半径R=1mm，梯形高度取H=2B／3=4mm，设下底宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。

代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形底部圆弧对面积减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。

通过计算梯形斜度α=10.6°

，基本符合要求，如图七所示。

图七分流道截面形状

6）凝料体积

（1）分流道的长度L分=43×

2=86mm。

（2）分流道截面积

（3）凝料体积

V分=L分A分=86