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1引言…………………………………………………………………………1

2塑件工艺分析………………………………………………………………1

3确定型腔数目………………………………………………………………2

4成型零部件的设计…………………………………………………………3

5浇注系统的设计……………………………………………………………6

6结构零部件的设计…………………………………………………………9

7推出机构设计………………………………………………………………10

8冷却系统和排气系统的设计………………………………………………11

9选择注射机型号……………………………………………………………12

结束语…………………………………………………………………………14

参考文献………………………………………………………………………14

致谢……………………………………………………………………………15

保护罩模具设计

吴少欣

摘要：

本文叙述了761-2保护罩注塑成型工艺及模具结构，为了保证上盖表面光滑的要求，浇口采用潜伏式浇口，进行一模八腔注射。

关键词：

保护罩潜伏式浇口注射成型

1引言

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。

随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就是要求成型塑件的模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高。

因此，模具设计水平的高高低、模具制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着各种产品的质量、经济效益的真长以及整体工业水平的提高。

综上所叙，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响显得日益重要。

2塑件工艺分析

2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征

该塑件材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）具有良好的综合力学性能，丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性能和染色性能。

ABS无毒、无味、呈微黄色，成型条件的塑件由较好的光泽。

密度为1.02——1.05g/cm3。

ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液。

ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。

ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。

ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度70ºC左右，热变形温度为93ºC左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用要求。

根据应用要求的不同，ABS可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。

成型特点：

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下。

壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50——60ºC，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60——80ºC。

2.2分析塑件的结构工艺性

该塑件尺寸较小，整体结构较简单，不带有曲面特征。

结构特征符合塑件的设计要求。

根据塑件的工作要求和表面特征，故选一般精度：

4级。

2.3工艺性分析

为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口，这种浇口的分流道为于模具的分型面上而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。

方便加工和热处理，型芯部分采用拼镶结构。

3确定型腔数目

3.1初步确定型腔数目

根据塑件的结构及尺寸精度要求采用一模八腔。

3.2计算塑件体积

按照图1塑料件图所示尺寸近似计算：

塑件体积

3.3计算单件塑件重量

塑件重量ms=1.058cm3X1.05g/cm3=1.11g

3.4浇道体积

3.5浇道质量

3.6总体积

3.7总质量

4成型零部件的设计

4.1型腔、型芯工作尺寸计算

PC塑料的收缩率是0.3%~0.8%。

平均收缩率S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%

型腔径向尺寸Lm+0δz=[（1+S）LS-x△]+0δz

型腔深度尺寸Hm+0δz=[（1+S）Hs-x△]+0δz

型芯径向尺寸lm-0δz=[（1+S）lS-x△]-0δz

型芯高度尺寸hm-0δz=[（1+S）hS+x△]-0δz

中心距尺寸Cm±δz/2=（1+S）CS±δz/2

式中LS———塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）；

lS———塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）；

HS———塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）；

hS———塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）；

CS———塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）；

X———修正系数，取0.5~0.75；

△———塑件公差（mm）；

δZ———模具制造公差，取（1/3~1/4）△。

4.1.1型腔尺寸计算

尺寸公差值/mm计算

33.50.26Lm+0δz=[（1+0.55%）X33.5-0.75X0.26]0+0.087=33.4890+0.087

28.40.24Lm+0δz=[（1+0.55%）X28.4-0.75X0.24]0+0.08=28.3760+0.08

3.50.14Lm+0δz=[（1+0.55%）X3.5-0.75X0.14]0+0.047=3.4440+0.047

2.50.12Lm+0δz=[（1+0.55%）X2.5-2/3X0.12]0+0.04=2.4340+0.025

15.50.20Lm+0δz=[（1+0.55%）X15.5-2/3X0.20]0+0.067=15.4250+0.067

17.60.20Lm+0δz=[（1+0.55%）X17.6-2/3X0.20]0+0.067=17.5370+0.047

4.1.2型芯尺寸计算

尺寸公差值/mm计算

28.50.24lm-0δz=[（1+0.55%）X28.5+0.75X0.2]0-0.08=28.8070-0.08

27.40.24lm-0δz=[（1+0.55%）X27.4+0.75X0.24]0-0.08=27.7010-0.08

10.50.18lm-0δz=[（1+0.55%）X10.5+0.75X0.18]0-0.06=10.6930-0.06

2.20.12lm-0δz=[（1+0.55%）X2.2+0.75X0.12]0-0.04=2.3020-0.04

1.40.10lm-0δz=[（1+0.55%）X1.4+0.75X0.10]0-0.033=1.4830-0.033

10.10lm-0δz=[（1+0.55%）X1+0.75X0.10]0-0.033=1.0810-0.033

14.50.20lm-0δz=[（1+0.55%）X14.5+2/3X0.20]0-0.077=14.7130-0.077

17.60.20lm-0δz=[（1+0.55%）X17.6+2/3X0.20]0-0.077=17.8300-0.077

各个工作部位尺寸计算结果如上所示。

通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及3mm和小于3mm并带有大于0.10mm公差部位不需要进行收缩计算。

4.2成型零部件的强度与刚度计算

整体式圆型型腔侧壁厚度的计算：

按刚度条件计算s≥

=

=5.81mm

按强度条件计算h≥

=4.50mm

整体式圆型型腔底板厚度的计算：

按刚度条件计算h≤

=3.43mm

按强度条件计算s≥

=5.87mm

式中s———圆形型腔侧壁厚度（mm）；

p———型腔内熔体的压力（MPa）p=30Mpa；

h1———承受熔体压力的侧壁高度（mm）h1=14.5mm；

r———型腔内壁半径（mm）r=16.75mm；

E———钢的弹性模量，取2.06X105Mpa；

[δ]———允许的变形量（mm）[δ]=0.05mm；

[σ]———型腔材料许用拉应力[σ]=160Mpa；

表4.1常用塑料注射时所选用型腔压力/MPa

塑料品种

高压聚乙烯（PE）

低压聚

乙烯（PE）

PS

AS

ABS

POM

PC

型腔压力

10~15

20

15~20

30

30

35

40

5浇注系统的设计

5.1确定分型面的位置

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇口系统设计、塑件结构工艺及尺寸精度、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。

该塑件需要侧抽芯，所以根据其特点及表面质量要求，采用平直分型，如图2所示。

5.2确定浇口形式及位置

为了提高成型效率，并避开制品光滑区域采用潜伏式浇口。

浇口尺寸与位置如图2所示。

浇口直径可以根据经验公式计算

d=（0.14~0.20）（δ2A）1/4A

式中d———浇口直径（mm）；

δ———塑件在浇口处的壁厚（mm）；

A———型腔表面积（mm2）。

d=（0.14~0.20）[22X（72X40+72X8X2+40X8X2）]1/4mm≈1mm

5.3型腔位置的排布

该件采用一模八腔的结构形式，浇注系统的设计也采用从主流道到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的设计，即型腔平衡式布置的形式，如图3所示。

5.4初步设计主流道及分流道形状和尺寸

主流道设计成圆锥型，其锥角2o~6o，取3o，内壁粗糙度Ra取0.4μm。

分流道截面设计成U型截面，加工较易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。

U型截面分流道的直径可根据塑件的流动性等因素确定，该塑料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），流动性为中等，所以选U型截面。

U形截面分流道的宽度d可在5~10mm内选，半径R=0.5d，深度h=1.25R。

根据经验分流道的直径d可取6mm，半径R取3mm，深度h取4mm。

根据型腔在分型面上的排布情况可分为一次分流道和二次分流道。

设计参数、尺寸如图4所示。

根据以上设计参数校核流动比

Ф=ΣLi/ti

式中Φ———流动距离比；

Li———模具中各段料流通道各段模腔的长度（mm）；

ti———模具中各段流通道及各段模腔的截面厚度（mm）。

Ф=48/6+1/0.5+26/6+184/6+33.7/0.6

=101.2

因为影响流动比的因素主要是塑料的流动性，查表得ABS允许流动比[Ф]=130~90，所以Ф<[Ф]，因此主流道与分流道的设计满足模具型腔填充要求。

5.5冷料穴和拉料杆的设计

冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。

这些冷料既影响容体充填的速度，又影响成型塑件的质量。

主流道末端的冷料穴除了上述功能外，还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。

该模具冷料穴的设置如图5所示。

拉料杆的作用是注射结束模具分型时，将主流凝料从定模浇口套中拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。

该塑件表面光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落表面相互碰撞将造成表面刮痕等缺陷，因此该模具采用Z字形拉料杆，如图6所示。

工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套，推出后由于钩子的方向性而不能自动脱落，需要人工取出。

6结构零部件的设计

6.1支承板设计

支承板的作用是承受成型是塑料熔体对动模模型腔的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。

支承板需要有较高的平行度和必要的硬度和强度。

支承板的厚度计算h≥{5pbL4/32EB[δ]}1/3

式中h———支承板的厚度（mm）；

p———承受的注射压力（MPa）；

L———支承板跨度（mm）；

b———支承板受力的宽度（mm）；

E———刚的弹性模量，取2.06X105Mpa；

[δ]———允许的变形量（mm）；

h≥{5X30X134.8X544/32X2.06X105X190X0.05}1/3mm≈14.0025mm

由上面所计算的数值可知支承板厚度≥14.0025mm,取15mm。

该模具支承板取160X250X20GB/T4169.8——1984

6.2选用模架

根据塑件图样及技术要求，型腔投影面积的周界尺寸及型腔壁厚强度和刚度计算后的尺寸和抽芯机构所站的尺寸，以确定模架的规格；该模具采用基本型A2型，模板周界尺寸250X250mm，定模板190X240X32mm，动模板200X240X25mm，支承板190X240X15mm，定模座板200X250X15，动模座板200X250X15mmGB/T12556.1——1990，如图7所示。

6.3垫块的设计

垫块的作用是支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件。

其中相关尺寸根据模架以及推出高度而定，取240X25X50GB/T4169.6——1984。

6.4合模导向机构的设计

合模导向机构是保证动、定模和模时，正确地定位和导向的零件，承受一定的侧压力。

该模具导柱为带头导柱ф20X50X25GB/T4169.4——1984，导柱的材料为T8，淬硬到HRC50~55；

该模具导套为直导套ф20X32GB/T4169.2——1984，导套的材料为T8，淬硬到HRC50~55。

7推出机构设计

7.1推出力的计算

推出力的作用是克服推出机构移动的摩擦力。

Ft=Ap（μcosa–sina）+qA1

式中A———塑件包络在型芯的面积（mm2）；

A1———制件垂直与脱模方向的投影面积（mm2）；

p———塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取0.8X107~1.2X107Pa；

μ———塑件对钢的摩擦系数，取0.1~0.3；

a———脱模斜度；；

Ft———脱模力（推出力）；

q———大气压力0.09Mpa。

A≈1/2（29Xπ+23.8Xπ）X13=1177.648mm2

A1≈（33.7/2）2Xπ=891.51665mm2

Ft=1177.648X1.2X10X[0.3cos100-sin100]+0.09X891.51665

=1801.4368N

7.2确定推出方式及推杆位置

根据制品机构特点，确定在制品的八个角上设置八根普通的圆顶杆，如图8所示。

对于流道的固化塑料也设置推杆，如图8所示

普通的圆推杆按GB/T4169.1——1984选用，均可满足推杆刚度要求。

查表，选用ф3mmX100mm型号的圆形推杆12根，选用ф6mmX86.5mm型号的圆形推杆4根，拉料杆ф6mmX56型号的1根。

8冷却系统和排气系统的设计

8.1冷却回路尺寸的确定及布置

由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的冷却，因此用塑件的平均壁厚来确定水孔直径。

塑件平均壁厚为0.66mm，尺寸较小，确定水孔直径为6mm。

通过调节水温、水速来满足要求。

由于ABS型时要求模温在60~80℃，因此在定模板上设置两条ф6mm冷却水道，冷却水路布置如图9所示。

8.2排气系统的设计

该速件尺寸较小，材料为聚碳酸脂（PC），PC材料不发生溢料间隙值为

0.06~0.08mm。

利用分型面和推杆、复位杆的配合间隙排气即可。

9选择注射机型号

9.1初步确定注射机型号

9.1.1根据塑件注射量大小来选择额定注射量

塑件重量ms≈1.16g

根据图4可计算出浇注系统体积

浇注系统重量

总重量

根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：

机额定注射量GB，每次注射量不超过最大注射量的80%

即n=（0.8GB-Gj）/GS式中n—型腔数

Gj—浇注系统重量（g）

GS—塑件重量（g）

GB注射机额定注射量（g）

估算浇注系统的体积Vj的结果：

Vj=5.22g

设n=8则得：

GB=（nGS+Gj）/0.8

=（8×1.16+5.22）/0.8g

=18.125g

9.1.2根据锁模力来选择

Fz=p（nA+A1）

式中Fz———熔融塑件分型面上的涨开力（N）；

p———塑件熔体对型腔的成型压力，其大小为注射压力的80%；

A———单个塑件在模具上的投影面积（mm2）；

A1———浇注系统在模具上的投影面积（mm2）。

Fz=40MPaX（2X72X40+2X6X36.5）mm2=247920N=247.920kN

PC塑料所需注塑机注射压力为88.2Mpa；模具总高为167mm。

根据以上分析、计算，查《塑料成型工艺与模具设计》表4.2初选注射机型号为：

XZ-40/32。

注射机XZ-40/32有关技术参数如下：

注射压力/Mpa150

锁模力/kN320

最大开合模行程S/mm160

模具最大厚度/mm160

模具最小厚度/mm130

喷嘴圆弧半径/mm10

喷嘴孔直径/mm3

拉杆空间/mm205

9.2校核注射机

9.2.1注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核

由于在初选注射机时是根据以上几个技术参数选用的，所以在这里不用在进行校核，已符合所选注射机要求。

9.2.2开模行程的校核

注射机最大开模行程S≥H1+H2+（5~10）mm

式中S—注射机最大开模行程（mm）；

H1—推出距离（脱模距离）（mm）；

H2—包括浇注系统在内的塑件高度（mm）；

H1+H2+（5~10）=8+（8+55）+10mm=81mm

注射机最大开模行程S为180mm，故满足要求。

9.2.3模具在注射机上的安装

从设计的模架外形尺寸看，该模具可以采用压板固定方式，所以所选注射机安装尺寸规格满足要求。

10结束语

通过这几个月的实习工作，不仅是对我这三年来学习的总结和回顾，同时也让我深深的明白了自身的诸多不足之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习、不断地充实自己。

由于时间和自身能力有限，论文难免会存在着不足之处，恳请各位老师给予指正。

参考文献

[1]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：

高等教育出版社，2001

[2]李澄，吴天生，闻百桥主编.机械制图[M].北京：

高等教育出版社，1997

[3]史铁梁.模具设计指导[M].北京：

机械工业出版社，2003

[4]许发樾.实用模具设计与制造手册[M].北京：

机械工业出版社，2002

[5]吴兆祥.模具材料及表面处理[M].北京：

机械工业出版社，2000

[6]陈于萍.互换性与测量技术基础[M].北京：

机械工业出版社，2001

致谢

转眼间，就要踏入社会工作了。

非常感谢福建船政交通职业学院为我提供了求学的机会，在工厂中师傅对我细心的教导，以及学院所有的老师对我的栽培。

也感谢指导老师谢宇玲老师对于毕业论文方面的指导，让我能够顺利毕业！

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