注射模设计说明.docx

注射模设计说明.docx

《注射模设计说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注射模设计说明.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

注射模设计说明

一塑件原材料选用与性能分析

1分析制件材料的使用性能

ABS属热塑性非结晶型塑料，不透明。

ABS由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的，这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。

ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的制件有较好的光泽，密度为1.02~1.05g/cm3。

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

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。

2分析塑料成型工艺性能

ABS属于无定形塑料，流动性中等；升温时黏度增高，所以成型压力较高，故制件的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，预热干燥80~100℃，时间2~3h；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力。

该产品为某电工产品外壳，要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，同时还必须满足绝缘性。

采用ABS材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺。

二塑件结构与质量分析

1塑件的尺寸精度分析

从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，该零件重要尺寸如：

等的尺寸精度为MT2~MT3级（查GB/T14486-2008中常用材料模塑件尺寸公差登等级选用表），未标注公差的尺寸为自由尺寸，可按MT5级塑料件精度查取公差值（可查GB/T14486-2008中模塑件尺寸公差表）。

2塑件表面质量分析

该塑件是某电工产品外壳，要求外表美观、光洁无毛刺、无缩痕，表面粗糙度可取Ra0.8，而塑件内部没有较高的粗糙度要求，模具制造和成型工艺容易保证。

3塑件结构工艺性分析

此塑件外形为方形壳类零件，腔体为25mm深，壁厚均匀2mm，外形尺寸适中，塑件成型性能良好，脱模斜度选为1°；

4侧孔和侧凹

该塑件在宽度/长度方向有三个通孔，因此模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。

5塑件的体积和质量计算

根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到塑件的体积为：

V=31.180cm3

故塑件的质量W=V·ρ＝32.115g（ABS塑料密度按1.03g/cm3）

三注塑成型机的选择

初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。

1依据最大注射量初选设备

单个塑件体积V=31.180cm3

由于塑件尺寸不大，结合模具设计要求，采用一模两腔，加上浇注系统凝料体积（初步估算约为34cm3）

塑件成型每次需要注射量：

2V+34=96（cm3）

根据注射量，查附表一选择XS-ZY-130型号的螺杆式注射机，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%。

3依据最大锁模力初选设备

当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和胀模现象。

单个塑件在分型面上投影面积A1。

A1≈128*85=10880（mm2）

成型时熔体塑料在分型面上投影面积A。

初步估算凝料在分型面上投影面积约2500mm2

A=2*A1+2500=24260（mm2）

成型时塑料熔体对动模的作用力

F=Ap=829.7KN

式中：

p是塑料熔体对型腔的平均成型压力，成型ABS塑件型腔所需的平均成型压力p=34.2Mpa。

根据锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则，查附录一选择XS-ZY-130型号的螺杆式注射机。

四塑件工艺参数的确定

ABS成型性能较好，成型温度范围宽，通常在160℃以上即可成型，在270℃以上才开始出现分解，塑件注射成型工艺参数如下表所示：

工艺参数

规格

工艺参数

规格

预热和干燥

温度：

80~85℃

时间：

2~3h

成型时间s

注射时间：

20~90

保压时间：

0~5

冷却时间：

20~120

总周期：

50~220

料筒温度℃

后段：

150~170

终段：

165~180

前段：

180~200

螺杆转速

r/min

30~60

后处理

在70~80℃红外线烘箱中保温2~4h，

缓冷至室温取出

喷嘴温度℃

170~180

模具温度℃

50~70

注射压力Mpa

60~100

保压压力Mpa

40~60

五模具分型面的选择

该塑件外形要求美观、光洁无毛刺和缩痕，表面质量要求较高。

在选择分型面时，根据分型面的选择原则——便于脱模，分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，为保证塑件表面质量要求分型面不在塑件的壁部，而是端部。

六浇注系统的设计

1主流道设计

查注射机喷嘴球半径SR0=10mm，喷嘴孔直径d0=φ4mm。

根据模具主流道与喷嘴的关系：

SR=SR0+（1~2）mm，d=d0+0.5mm

取主流道球面半径：

SR=11mm,球面深度取3mm（3~5mm）。

取主流道的小端直径：

d=4.5mm

为了便于将凝料从主流道拔出，将主流道设计成圆锥形，如图所示，其锥角为α=4°（2～4°），表面粗糙度Ra≤0.4μm。

为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=3mm（1～3mm）的圆弧过渡。

主流道长度由定模板厚度确定，一般不超过60mm（初步确定L=50mm）。

2分流道设计

分流道的形状与尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。

该塑件的体积不大，形状较为简单，且壁厚均匀，塑件外表面不允许设置浇口，可以考虑采用潜伏式浇口。

分流道的截面形状有圆形、半圆形、U形、矩形及梯形等形状。

为使流道中热量和压力损失最小，并且便于加工，采用截面形状为U形的分流道，分流道长度取40mm，为利于熔体的流动及填充，分流道与浇口处的连接采用r=1.2mm的圆角过渡。

参考《实用模具设计简明手册》,对于熔体粘度较小，壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，其分流道直径按下式计算：

D=

式中W—流经分流道的塑料质量（g）

L—分流道的长度（mm）

D=

=

=0.2654×5.667×2.5148

=3.7823mm

查表5-9得知：

ABS分流道截面直径经验值为4.8～9.5mm，再根据塑件尺寸，选定分流道的尺寸如下图所示：

分流道表面粗糙度Ra取1.6μm，这样流道外层流速较低，容易冷却而形成固定表皮层，有利于流道保温。

3浇口设计

由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置不允许设置在塑件的外表面，因此可选择内侧潜伏式浇口，如下图所示：

依次初步设计浇口尺寸为1.6、50°、15°

4冷料穴设计

选用“Z”字形拉料杆的冷料穴。

七模具顶出系统的设计

1脱模力的计算

脱模力F可以粗略的用下式计算：

F=FZ+FQ

式中：

FZ——塑料收缩产生的对型芯的抱紧力造成的抽芯阻力，N；

FQ——真空负压造成的抽芯阻力，Ｎ。

FZ=pA（μcosα-sinα）

μ——塑料与钢的摩擦系数，PC、POM取0.1~0.2，其余取0.2~0.3；

p——塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件p=（2.4~3.9）*107Pa，模内冷却的塑件p=（0.8~1.2）*107Pa；

A——塑件包围型芯的面积，mm2

α——脱模斜度，取0.5°～1.5°

FQ=0.1A1

式中：

A1——垂直于抽芯方向的投影面积，mm2。

2推出机构方式的选择

选用推杆推出机构结构简单，使用方便，根据脱模力大小，推杆选用直径可根据压杆稳定公式计算：

式中d——推杆的直径

L——推杆的长度

F——塑件的脱模力

E——弹性模量（推杆选用T10A，E=2.06*105Mpa）

n——推杆数量，根据塑件和型腔或型芯的结构和尺寸确定；

K——安全系数，取K=1.5。

推杆直径确定后，还应进行强度校核，其计算公式为

式中[

]——推杆材料的需用压应力，

工作端面为圆形。

尾部采用台肩固定，推杆台阶部分的直径d1=2d。

推杆部分与模板上推杆孔的配合常采用H8/f8，推杆与推杆孔的配合长度取L=（2~3）d，推杆工作端配合部分的粗糙度Ra≤0.8μm。

八模具的冷却系统设计

1冷却水体积流量

ABS塑料的模具平均工作温度为60℃，用常温20℃的水作为模具冷却介质，其出口温度为30℃，每次注射质量为100g，注射周期150s。

ABS注射成型固化时单位质量放出热量Δh=3.5*105J/kg。

冷却水的体积流量计算如下：

式中：

n——每小时注射的次数

ρ——冷却水在使用状态下的密度，1000kg/m3

Cp——冷却水的比热容，4187J/（kg•℃）；

t1——冷却水出口温度，30℃

t2——冷却水入口温度，20℃

2冷却管道直径的确定及结构设计

根据冷却水体积流量查表可初步确定冷却水管道直径；一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。

平均壁厚为2mm时，水孔直径可取8~10mm，平均壁厚为2~4mm时，水孔直径可取10~12mm，平均壁厚为4~6mm时，水孔直径可取10~14mm。

3冷却回路所需的总表面积A

式中：

——冷却水的表面传热系数，W/（m2K）

tm——模具成型表面的温度

tw——冷却水的平均温度

4冷却回路的总长度

模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却

型腔的冷却水道结构。

型腔的冷却是由定模板（中间板）上的两条直径为的冷却水道完成的；

型芯冷却水道结构。

型芯内部开有φmm的冷却孔，中间用隔水板隔开，冷却水由支撑板上的φmm冷却水孔进入，型芯与支撑板之间用密封圈密封。

九模具模架的选择

1该模具采用一模两腔左右分布，分流道长度为40mm，所以型腔在分型面上投影尺寸为296mm*85mm，即l=296mm根据表7-3模板的侧壁厚度经验公式可得：

S=0.2l+17mm=76.2mm

由于l>100mm，实际模板的壁厚为（0.85~0.9）S，即（64~69）mm，初选取66mm。

支撑板厚度查表7-4，由于b=85mm＜102mm，所以支撑板厚度：

h=（0.12~0.13）l=（0.12~0.13）*296=（35.32~38.48）mm

2计算型腔模板周界

整体式模板尺寸可以确定如下：

型腔模板的长度：

L=296+2S=448.4mm

型腔模板的宽度：

N=85+2S=237.4mm

3模板周界尺寸

根据上面计算尺寸，查GB/T4169.8-2006标准模板的尺寸，将计算出的数据向标准尺寸靠拢修整。

确定模板周界尺寸为250mm*450mm

4确定模板厚度

该制件为薄壳形塑件，塑件高度为25mm，型腔设计在定模一侧，型腔深度取60mm即可

5选择模架类型

根据已经确定下来的模具周边尺寸，配合模板所需厚度，查GB/T12556-2006标准模板规格：

九注射机有关参数的校核

1模具闭合高度的确定

根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：

定模座板H定=型腔板（定模板）H型=型芯固定板H固＝　　　

支撑板H支＝　　　　垫板高度H垫＝　　　　模脚H脚＝　　　　

模具闭合高度H1＝H定＋H型＋H固＋H支＋H垫＋H脚

模具闭合高度和压力机的模具厚度关系应满足：

Hmin≤Hｍ≤Hmax（Hmax=550，Hmin=250）

２　模具安装部分的校核

该模具外形尺寸为L×B，XS-ZY-130型注射机模板最大安装尺寸为715mm*715mm，故能满足模具安装要求。

３　模具开模行程的校核　

XS-ZY-130型注射机的最大开模行程S=900mm

对于单分型面的注射模，开模行程按下式校核：

S≥H1+H2+（5~10）mm

对于双分型面的注射模，开模行程按下式校核：

S≥H1+H2+ａ+（5~10）mm

式中　Ｈ１——塑件推出距离，一般等于模具型芯高度；

　　　Ｈ２——塑件（包括浇注系统）高度；

ａ：

——取出浇注系统凝料所需的定模座板与流道板分离的距离。