一塑件成型工艺分析
1.塑件的工艺分析
2.材料分析
二拟定模具的结构形式
1.模腔数目的确定
2.分型面的选择
三注射机型号的确定
1.注射机容量的计算
2.锁模力的计算
四浇注系统设计
1.主流道设计
2.冷料穴的设计
3.浇口的设计
五成型零件的设计
1.型腔的机构设计
2.成型零件的钢材选用
3.成型零件工作尺寸的计算
六模架的确定
七导向机构的设计
八脱模机构的设计
九冷却系统的设计
一塑件成型工艺的分析
1.塑件的工艺分析
产品名：
整流罩
产品数量：
年20万件
产品特点：
用途广泛，零件简单，产量不大。
塑件应有较好的耐磨性。
2塑件材料的性能分析
PA66（聚酰胺66或尼龙66）， PA66又称尼龙66；
化学式：
[-NH（CH2）6－NHCO（CH2）4CO]n－
外观白包或带黄色颗粒状
PA66密度（g/cm3）1．10-1．14
拉伸强度（Mpa）60.0-80．0
洛氏硬度118
冲击强度（kJ/m2）60-100
静弯曲强度（MPa）100-120
马丁耐热（℃）50-60
弯曲弹性模量（MPa）2000～3000
体积电阻率（Ωcm）1.83×1015
介电常数1．63PA66塑料性能 半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。
密度1．15g/cm3。
PA66注塑模工艺条件
干燥处理：
假如加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。
然而，假如储存容器被打开，那么建议在85℃的热空气中干燥处理。
假如湿度大于0.2%，还需要进行105℃，12小时的真空干燥。
熔化温度：
260~290℃。
对玻璃添加剂的产品为275~280℃。
熔化温度应避免高于300℃。
模具温度：
建议80℃。
模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理特性。
对于薄壁塑件，如果使用低于40℃的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持塑件的几何稳定性，需要进行退火处理。
注射压力：
通常在750~1250bar，取决于材料和产品设计。
注射速度：
高速（对于增强型材料应稍低一些）。
流道和浇口:
由于PA66的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。
浇口孔径不要小于0.5*t（这里t为塑件厚度）。
如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。
如果用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是0.75mm。
PA66塑料的化学和物理特性 PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。
它是一种半晶体-晶体材料。
。
PA66的收缩率在1%~2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%~1%。
收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。
二拟定模具的结构形式
1.模腔数目的确定
该零件精度要求高，批量不大，且零件有点复杂宜采用单型腔模具。
2.分型面的选择
由于本塑件的结构较简单，只应在塑件最大轮廓处。
如图：
三注射机型号的确定
1.注射机的容量计算
注射模一次成型的塑料重量应在注塑机理论注射量的10%-80%之间，既能保证制品的质量，又可充分发挥设备的能力，则选在50%-80%之间为好。
通过割补法计算出塑件的体积V=16.9cm3,塑件的质量mg=16.9*1.15=19.4g
流道的质量是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来算。
此设计是一模一腔，所以注射量为mg=（1+0.6）*1*19.4=31g注射容量为V=（1+0.6）*16.9=27cm2
2.锁模力的计算
锁模力应该大于塑料熔体的胀型力。
即：
F锁>F胀=A分·P型
P型就是模具型腔内塑料熔体的平均压力，PA66的注射压力可选在75-125MPa之间，根据产品的设计取P=100MPa
A分就是塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和
凝料口的面积按塑件面积的0.2来算
A=（1+0.2）*3.14*30.5*30.5=3505.3mm2
故胀型力F=A*P=3505.3*100=350.53KN
根据每一个生产周期的注射量和锁模力的计算值，查阅参考书，选用XS-ZY-125卧式注射机其主要技术参数如下：
注射容量
（cm3）
注射压力
（MPa）
锁模力
（KN）
模具最大厚度（mm）
模具最小厚度（mm）
125
120
900
300
200
模板行程
（mm）
喷嘴球半径
（mm）
喷嘴孔直径
（mm）
螺杆直径
（mm）
300
12
4
45
四浇注系统设计
1.主流道设计
（1）主浇道浇口尺寸
由上可知塑料机喷嘴孔径d=4mm，喷嘴球半径R=12mm，则主流道小端尺寸为：
5mm.主流道设计成圆锥形，其锥角6°.由于小端前面是球面其深度为3~5mm。
主流道球面半径比喷嘴球面半径大1~2mm。
流道的表面粗糙度值Ra为0.008um
（2）主浇道浇口套
主浇道浇口套一般采用碳素钢T8，T10等材料制造，热处理淬火硬度53-57HRC。
主流道浇口套及固定形式如下图：
2.浇口设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。
由于该模具是一模一腔，且制品底部不影响外观和使用情况，为使模具尽可能的简单固采用直接浇口。
确定浇口位置通常要考虑以下几项原则：
1.尽量缩短流动距离；
2.避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；
3.浇口应开在塑件壁厚处；
4.考虑分子定向的影响；
5.减少熔接痕提高熔接强度；
所以浇口的形式如下图：
3.排气系统的设计
在注射成型的过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低挥发气体，这些气体应利用推杆和分型面的配合间隙排除，间隙值为0.03-0.05mm。
五成型零件的设计
1.成型零件的机构设计
（1）凹模是成型塑件外表面的部件，按其机构可分为整体式和组合式。
整体式凹模是由一整块金属材料直接加工而成。
本塑件结构简单，分型面设在衬套的底部，凹模设计成通孔，且深度比较浅，易加工，故可采用整体凹模结构。
（2）型芯的结构设计
整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。
最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。
模具型芯如图：
2.成型零件钢材选用
塑料模钢材的性能要求
（1）机械加工性能良好
（2）抛光性能优良
（3）耐磨性和抗疲劳性能好
（4）芯部强度高
（5）就有耐腐性能
（6）有一定的热硬性
凹模的技术要求：
1）材料：
3Cr2Mo
2）热处理：
HRC40-50
3）表面粗糙度：
型腔表面Ra0.2~Ra0.1,配合面Ra0.8
4）表面处理：
表面镀鉻。
抛光
5）凹模加工：
模套与模块锥面配合严密处配制加工
型芯的技术要求：
1）材料：
T8
2）热处理：
HRC45-50
3）表面粗糙度：
型芯便面Ra0.1-Ra0.025。
配合面Ra0.8
4）型芯加工：
同轴度高处配制加工
3.成型零件工作尺寸的计算
工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，成型零件的加工精度和质量决定了塑件的精度和质量，工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约。
取PA66的平均收缩率%1.5.塑件未注公差可查表得知。
塑件的尺寸如图所示
（1）型腔的尺寸
模具最大磨损量取塑件的1/6；模具的制造公差ξz=△/3;取x=0.75.型腔最大面积处：
LM=
mm
其中：
D1=6,S=1.5%.x=0.75
代入数据得：
Lm=61.63+00.37
查书本可得型芯径向尺寸公式为（最小面积处）：
lm=
根据公式可得型芯径向尺寸lm：
lm=
其中：
d=10、S=1.5%、Δ=0.32、δ=0.11；
代入数据得：
d1=
mm
根据公式可得型芯的径向尺寸d3为：
3=
其中：
=16、S=1.5%、Δ=0.38、δ=0.13；
代入数据得：
d3=
mm
查书本可得型腔深度尺寸公式：
HM=
mm
根据公式可得型腔深度尺寸H2为：
H2=
其中：
=40、S=1.5%、Δ=0.74、δ=0.25；
代入数据得：
H2=40.62
查书本可得型芯高度公式为：
hm=
根据公式可得型芯的高度h2为：
h2=
其中：
=20、S=1.5%、Δ=0.44、δ=0.15
代入数据可得：
h2=
mm
查书可得中心距的尺寸公式为：
C2=[C1+C1×S]±δz/2
其中S=1.5%.δ=0.07
由于该塑件凹槽不规则，C取近似值20
代入数据可得：
C2=20.29±0.07mm；
型腔侧壁壁厚公式：
mm
式中r—型腔内壁半径（mm）；
σ—为型腔材料的许用应力（MPa）；
PM—为型腔内塑料熔体压力（MPa）；
其中：
r=30.5mmPM=100Pa
查《简明塑料模具实用手册》得：
3Cr2Mo的许用应力σ=350MPa；
代入公式得s=15.8mm
考虑到加工和其它零件的放置，固取凹模镶块的外形尺寸为140mm×140mm。
型腔底板厚度的计算
由于型腔的主要问题是变形，固采用刚度条件计算，查《简明塑料模具实用手册》可得：
型腔底板厚度公式
mm
式中E—为型腔材料的弹性模量（MPa）；
δ—为允许的型腔弹性变形值；
其中：
r=40.5mm、PM=45MPa
查《简明塑料模具实用手册》得：
钢的弹性模量为E=210×103MPa；
型腔允许弹性变形值δ=0.03mm；
代入公式（5-20）得：
h=24.2mm
考虑到模具的整体结构协调，取th=28mm
六模架的确定
选用模架尺寸为346mmx250mmx393其中：
定模座板H1=46mm；定模固定板H2=80mm；推件板H3=20mm；；
动模板H5=40mm；动模座板H7=35mm。
根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块H6=70mm。
七导向机构的设计
设计导柱和导套时应该注意以下几点：
1.导柱应合理地分布在模具的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。
2.导柱的长度应比型芯端面的高度高出6~8mm，以免进入凹模是与凹模相碰而损坏。
3.导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，常采用20低碳钢经渗碳0.5~0.8mm,淬火50~55HRC，也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理。
4.为使导柱能顺利的进入导套，导柱端部应做成最小或半球形，导套的前端应倒角。
5.导柱对称分布
导套的结构见图纸
八脱模机构设计
推出机构的设计原则：
1）尽量使塑件留在动模上
2）使制品在推出的过程中不变形不损坏
3）推出动作可靠，更换推出零件容易。
4）使脱模后的制品有良好的外观
1.脱模力的计算
由于推出力F的作用，使塑件对型芯的总压力降低了Ftsina，因此，推出时的摩擦力Fm为
Fm=（Fb-Ftsina）u
式中Fm是脱模时型芯受到的摩擦阻力。
Fb是塑件对型芯的包紧力
Ft是脱模力
a脱模斜度
u是塑件对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3
所以Ft=Fb（acos-sina）=AP（ucosa-sina）
式中A是塑件包紧型芯的面积
P是塑件对型芯单位面积的包紧力。
一般情况下，模内冷却的的塑件P取0.8*107~1.2*107
Ft=AP（ucosa-sina）=6.25*104N
本塑件形状为圆筒行，采用推板推出机构。
推板与推件板之间用固定式连接的形式，即在推杆头部设计成螺纹与推件板连接，以防止推件板在推出过程中脱落。
九冷却系统的设计
查表可知PA66的模具温度在40和100间.设定模具平均工作温度为80用常温
的水作为模具冷却介质，其出口温度为
。
产量为（初算没2min1套）1kg/h。
1求塑件在硬化时每小时释放的热量
查课本P250可知PA66的单位流量为6.5～7.5x105j/kg
取PA66的单位流量为7x105j/kg得
=7x105j/kg
2求冷却水的体积流量
冷却水的体积流量公式为V=Q1/60cp（t1-t2）m3/min
其中：
Q1=7x105j/kg.cp=0.91x103.t1=30℃。
t2=20℃
代入公式得v=1.28x10-3m3/min
查《简明塑料模具实用手册》可知所需的冷却水管直径较小。
由上述可知，设计冷却水直径为10nm符合要求。
小结
两个星期的课程设计就要结束了，受益匪浅。
开始的时候确实是不知道从何下手，查了不少资料，问了不少同学，再经老师的指导才算理解了这个零件。
设计的时候更是错误频出，画图也出现了很多理论和技术上的错误。
一次次的修改，通过查阅网上的资料才逐渐找到了感觉。
仅仅是设计个模具的雏型，就做得这般吃力，这让我知道我到的东西是多么的少。
也深刻的体会的到了模具设计的精细与一丝不苟。
同时在设计的过程中我也学到了许多之前没有掌握的知识，CAD的运用也更为熟练了，受打击的同时也算是有了不小的收获。
这次的设计虽然有很多不足之处，但我依然很开心，原来学模具再设计的过程才是最充实的。
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