方罩壳注塑模设计.docx
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方罩壳注塑模设计
方罩壳注塑模设计
毕业设计课题申报表
专业20**级
课题名称
方罩壳注塑模设计
指导教师
职称
所需学生数
课题工作内容
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一、塑件制品分析
1、用途：
聚丙烯可用做各种机械零件，如：
法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件；可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层；可制造盖和本体和一的箱壳，各种绝缘零件，并用与医药工业中。
2、品种：
改制品的塑料品种为热塑性塑料中的PP（聚丙烯），聚丙烯无毒，无味，无色。
外观与聚乙烯较为相似，但更透明、更轻，其密度为：
0.90~0.91g/cm3.它不吸水，光泽好且易着色，具有优良的介电性能，耐水性，化学稳定性，易于成型加工。
其屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬度及弹性均比一般塑料优良。
聚丙烯注射成形一体铰链有特别高的抗弯曲疲劳强度。
聚丙烯的熔点为：
164℃~170℃，耐热性好，可在100℃以上温度下消毒灭菌，但在-35℃时会发生脆裂，且在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防化剂。
3、塑件形状：
该制件形状为旋转体，上端有M10的螺纹，形状较为简单：
（如图）
制品材料：
PP
4、尺寸精度：
由于改制件未标注公差，查（《塑料模具设计与制造》P39表1-11、1-12）取MT5，B类公差。
5、①表面粗糙度：
该制品可按照成型方法不同可查表（《塑料模具设计与制造》P42表1-13取值），但一般取值为1.2~0.2um,本书参考0.2um一值。
②塑件表面质量，热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因如下表：
制品表观缺陷
产生的原因
塑件不完整
①注射量不够，加料量及素化能力不足；
②料桶、喷嘴及模具温度低；
③注射压力太低；
④注射速度太慢或太快；
⑤流道或浇口太小，浇口数目不够，位置不当；
⑥飞边溢料太多；
⑦塑件壁厚太薄，形状复杂且面积大；
⑦原料流动性太差，或含水分及挥发物多
塑件四周飞边过大
①分型面贴和不严，有间隙，型腔和型芯部分滑动零件间隙过大；
②模具强度和刚性差；
③料桶、喷嘴及模具温度太高；
④注射压力太大、锁模力不足或锁模机构不良，注射
机定、动模板不平行；
⑤原料流动性太大；
⑥加料量过多
塑件有气泡
①塑料干燥不良，含水分或挥发物；
②料温高，加热时间长，塑料存在降解、分解；
③注射速度太快；
④注射压力太小；
⑤模温太低，易出真空泡；
⑥模具排气不良
塑件凹陷
①加料量不足；
②料温太高，模温也高，冷却时间短；
③塑件设计不合理，壁太厚或厚薄不均
④注射及保压时间太短；
⑤注射压力不足；
⑥注射速度太快；
⑦浇口位置不当，不利于供料；
塑件尺寸不稳定
①注射机的电气，液压系统不稳定；
②加料量不稳定；
③塑料颗粒不均，收缩率不稳定；
④成型条件（温度、压力、时间）变化，成型周期
不一致；
⑤浇口太小，多型腔时各进料口大小不一致，进料不平衡；
⑥模具精度不良，活动零件动作不稳定，定位不准
确；
塑件粘模
①注射压力太高，注射时间太长或太短；
②模具温度太高；
③浇口尺寸太大或位置不当；
④模腔表面粗糙度过大或有划痕；
⑤脱模斜度太小，不易脱模；
⑥推出位置结构不合理
熔接痕
1料温太低，塑料流动性太差
②注射压力太小，注射速度太低；
③浇口系统流程长，截面积小，进料口尺寸及形状、
位置不对，料流阻力大；
④塑件形状复杂，壁太薄；
⑤冷料穴设计不合理
塑件表面出现波纹
①料温低，模温、喷嘴温度也低；
②注射压力太小，注射速度低；
③冷料穴设计不合理；
④塑料流动性差；
⑤模具冷却系统设计不合理；
⑥流道曲折、狭窄，表面粗糙
塑件翘曲变形
1具温度太高，冷却时间不够；
2塑件形状设计不合理，薄厚不均，相差太大，强度不足；
3嵌件分布不合理，预热不足；
④塑料分子取向作用太大；
⑤模具推出位置不当，受力不均；
⑥保压补缩不足，冷却不均，收缩不均；
塑件分层脱皮
①不同塑料混杂；
②同种塑料不同级别相混；
③塑化不均匀；
④原料污染或混入异物
6、生产批量：
由于该制件几何形状较小故设计成一模多腔，则为大批量生产。
7、成型工艺分析：
①收缩性：
速件从模具中取出后冷料到温室，其尺寸体积全发生变化，这种性能称为收缩性。
收缩性可分为实际收缩性和计算收缩率两种。
公式如下：
S’=Lc-Ls/Ls*100%
S=Lm-Ls/Ls*100%
式中：
S’为实际收缩率；
S-计算收缩率
Lc-速件在形成温度时的单项尺寸
Ls速件在室温时的单向尺寸
Lm模具在室温时的单向尺寸
其影响因素主要有塑料品种、塑件结构、模具结构、成型工艺，通常收缩率不是一个定值，而是在一定范围内变化，它的波动将引起塑料的波动，因此模具设计时应根据这些因素综合考虑来选择塑料的收缩率，对精度高的塑件应选取收缩率波动范围小的塑料，并留有修正余地。
②流动性：
在成型过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力称为流动性，聚丙烯为热塑性塑料，可根据相对分子质量大小，熔体指数，螺旋线长度，表观黏度及流动比等一系列指数进行分析。
凡是促进熔料温度降低，流动阻力增大的因素，流动性都会下降，。
经过分析与查证PP具有良好的流动性，其主要影响因素是温度、压力、模具结构。
因此，在设计时均应考虑上诉因素。
③相容性：
由于不考虑PP与其它材料的混合使用，因此，不做赘述。
④吸湿性和热敏性：
聚丙烯属于既不吸湿也不易黏附水份的塑料，且在高温和受热时间过长的情况下一般不会产生分解，故有较好的热稳定性。
8、模具设计的分析：
由于制件几何形状较小，要求批量生产，故初步确定为一模多腔；塑件上端有M10的螺纹，故必须设计脱螺纹机构或侧分型机构，为保证塑件结构完整顺利脱离型芯，初步定为顺序脱模，既为双分型面注射模。
9、制品质量：
根据M=ρVV=1/4πd²
其中ρ为0.90g/cm3
V=π/4D²H-π/4d²h
=π/4（25²-23²）×26+π/4（10²-7²）×6
≈2.084cm³
故M约为3.686g
二、注塑机的选用
根据计算出的制件体积、质量大致确定模具的结构，初步选定注塑机型号，方法如下：
在选用的时候，根据产品所需的实际注塑量，并考虑一模型腔数量，再留有一定余量选择注塑量。
由于本制件为大批量生产，且初步考虑型腔数目确定为2腔。
根据Mj≥Ms/0.8
Vj≥Vs/0.8
Mj——注塑机最大理论注塑量
Ms——理论注塑容量
Mj——一幅模具成型产品所需的实际质量
Vs——一幅模具成型产品所需的实际注塑容量
将制件的质量和体积代入上式后，根据所得结果选定SZ系列注塑机，其主要参数如下：
注
塑
装
置
项目
SZ-25
/20
螺杆直径/mm
25
螺杆转速/（r/min）
0~220
理论注塑容量/cm³
25
注塑压力/Mpa
200
注塑速率/（g/s）
35
塑化能力/（kg/h）
13
锁
模
装
置
锁模力/kN
200
拉杆间距/mm
242×187
模板行程/mm
210
模具最小厚度/mm
110
模具最大厚度/mm
220
定位孔直径/mm
55
定位孔深度/mm
10
喷嘴伸出量/mm
20
喷嘴球半径/mm
SR10
顶出行程/mm
55
顶出力/kN
6.7
电
气
油泵电机功率/kW
7.5
加热功率/kW
26
其
他
机器重量/t
2.7
外形尺寸（L×W×
H）/（m×m×m）
2.1×1.2×1.4
三、模具设计的有关计算
1、型腔型芯工作尺寸的计算
⑴凹模的工作尺寸计算
凹模是成型塑件外型的的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐增大。
所以，为了使模具磨损后留有修模的余地并满足装配的需要，在设计时包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸工差取上偏差。
凹模的径向尺寸计算公式：
L=[Ls（1+k）-（3/4）△]0+δ
式中Ls——塑件外型径向公称尺寸
K——塑料的平均收缩率
△——塑件的尺寸公差
δ——模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/3~1/6。
凹模的深度尺寸计算公式：
H=[Hs（1+k）-（2/3）△]+δ0
式中Hs——塑件高度方向的公称尺寸。
经查得PP的收缩率约为0.6%塑件未注公差按MT5B类公差选取，其单项公差为0.70。
塑件尺寸如图：
①型腔径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=△/3，X取0.75
M10→-M10-0.70
（Lm1）+δz0=[（1+S）Ls1-X△]+δz0
=[（1+0.6%）×10-0.75×0.70]+0.23
=9.53+0.230
D25→D25-0.70
（Lm2）+δz0=[（1+S）Ls2-XΔ]+δ0
=[（1+0.6%）×25-0.75×0.70]+0.230
=24.6+0.230
②型腔深度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差尺寸1/6；模具制造公差δz=△/3；取X=0.5,
30→30-0.70
（Hm1）+δz0=[（1+0.6%）×30-0.5×0.70]+0.230
=29.83+0.230
6→6-0.70
（Hm2）+δz0=[（1+0.60%）×6-0.5×0.70]+0.230
=5.68+0.230
（2）.型芯的工作尺寸计算
①型芯的径向尺寸：
模具最大磨损量取塑件的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取X=0.75
D6→D6+0.70
（Ls1）δz=[（1+s）Ls+x△]0-δz
=[（1+0.06%）×6+0.75×0.70]0-0.23
=6.560-0.23
（Ls2）-δz=[（1+s）Ls+X△]0-δz
=[（1+0.06%）×21+0.75×0.70]0-0.23
=21.650-0.23
②型芯高度尺寸：
模具最大磨损量取塑件公差的1/6，制造公差δ=Δ/3；取X=0.5
1）30→30+0.700
（Hm1）0-δ=[（1+S）Hs+ΔX]0-δz
=[（1+0.6%）×30+0.5×0.70]0-0.23
=30.530-0.23
2）6→6+0.700
（Hm1）0-δz=[（1+S）Hs2+xΔ]0-δz
=[（1+0.6%）×6+0.5×0.70]0-0.23
=6.3860-0.23
2.型腔壁厚、支撑板厚度的确定
型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进行计算的。
刚度不足将产生过大的弹性变形并产生溢料间隙；强度不足将导致型腔产生塑性变形甚至破裂。
由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响，所以理论计算并不能完全真实的反映结果。
通常在模具设计中，型腔及支撑板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。
型腔压力/MPa
型腔侧壁厚度S/mm
<29（压塑）
0．14L+12
<49（压塑）
0．16L+15
<49（注塑）
0．20L+17
壁厚S的经验数据
b
/mm
b=L
/m
b=1.5L
/mm
b=2L
/mm
<102
（0.12-
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