塑料模具成型工艺与模具设计

塑料模具成型工艺与模具设计内容摘要：

料产生飞边。 满足压力平衡的方法排位均匀、对称。 这种平衡可分毕业设计（论文） 12 为轴向平衡和侧向平衡。 （ 2）从磨具结构角度需考虑以下几点 1）排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定的距离，以满足封胶要求。 2）排位时应满足模具结构件，如偰紧块、滑块、斜推杆等的空间要求。 同时应保证以下几点： ①模具结构件有足够的强度。 ②与其他模架零件无干涉。 ③有运动件时，行程须满足脱模要求。 有多个运动件时，要注意相互之间不能产生干涉。 3)为了使磨具达到较好的冷却效果，排位时应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水孔的位置。 4）排位时应尽可能得紧凑，以减小磨具外形尺寸，且长宽比例要适当，同时也要注意注射机的安装要求。 该产品只能从侧面进胶，同时为了型腔对称压力平衡，才用一模两腔，结构如下图： 毕业设计（论文） 13 4 模具设计 注塑机选型 注射机 是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离进行计算。 根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户自己提供型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。 注射量计算 该产品为 PP，查书《设计与制造实训》得知其密度为 ~ 收缩率为 %~%，计算其平均密度为 ，平均收缩率为 %。 通过三维软件建模分析计算 得两个塑件体积为： V 塑 = cm3 塑件的质量： M 塑 =ρ V 塑 M 塑 = 浇注系统体积： V 浇 = cm3 浇注系统质量： M 浇 = 故得总体积和总质量为： V总 = V塑 （ 1+0 2） n 或 V总 = nV塑 +V浇 V 总 =； M 总 = 注射机型号的选定 注射机型号的选择：计算注射机的公称注射量 V公 = V总 ／ 08 V公 = 985／ 08= 毕业设计（论文） 14 根据以上计算初步确定公称注射量为 160cm3， 确定注射机的型号为 SZ125/630型卧式注射机 方案一： 根据以上的计算初步选定型号为 SZ125/630 型卧式注射机，其主要技术参数见表。 表 SZ125/630 型注射机主要技术参数 [4] 螺杆直径 /mm 40 拉杆内间距 /mm 370x320 推动行程 /mm 550 最大模具厚度 /mm 300 理论容量 / 3cm 140 最小模具厚度 /mm 150 注射速度 /(g/s) 110 顶出杆根数 1 塑化能力 /(g/s) 定位孔直径 /mm 125 额定注射压力 /MP 126 顶出中心孔直径 /mm 35 螺杆转速 /(r/min) 14~200 顶出力 /KN 1500 锁模力 /KN 530 喷 嘴 球半径 SR/mm 15 开模行程 /mm 270 孔直径 /mm 型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核 [6] 1） 型腔数量的校核 （ 1） 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 210 . 8 1 6 . 8 6 0 1 . 0 4 71 0 6 . 3K M t mn m       （ ） 71右 边 ， t 取 60s, 符合要求。 式中 K—— 注射机最大注射量的利用系数，非结晶型塑料一般取 ； M—— 注射机的额定塑化量，改注射机为 ； T—— 成型周期，因塑件还比较大，壁厚，取 30s。 m1—— 单个塑件的质量，取。 m2—— 浇注系统的质量，取。 （ 2） 按注射机的最大注射量校核型腔数量 210 .8 1 4 0 1 .0 4 1 .0 4 11 0 6 .3nK m mn m      符合要求。 式中 Nm —— 注射机允许的最大注射量，该注射机为 140g。 毕业设计（论文） 15 其他符号意义与取值同前。 （ 3） 按注射机的额定锁模力校核型腔数量 壳体正反两面产生的胀模力由内模壳抵消；左右两行位压力由导柱和前模板的斜面抵消，取这两处力的一半为正压力： 211 1 2 8 6 ( 7 2 3 0 ) 8 7 7 22A m m     分型面合模处的作用面积： 222 2 2 20 0 80 0A m m    塑料熔体对型腔的成型压力是 60 100 aMP ，一般是注射压力的 30%65%， 取平均压力为： 3(1 8 6 5 ) 1 0 415002P 型 aP （ ） 1 1 2 2530000 1 . 3 1( ) 4 1 . 5 ( 8 7 7 2 8 0 0 )Fn P A A   型 （ ） 符合要求。 2） 注射机工艺参数的校核 （ 1） 注射量的校核 注射量以容积表示最大注射容积为 ： 3m a x 0. 85 14 0 11 9V v c m     最少注射容积 ： 3m in 35V v cm min maxV V V 而 cm 符合要求。 （ 2） 锁模力的校核 前面计算过，符合要求。 （ 3） 最大注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 max 126P MP 应该大于注射成型所需调用的注射压力的 0P 即 max 039。 P k P 式中 39。 ； 0P 为 70— 90 aMP ； 代入数据计算， 符合要求。 3） 安装尺寸的校核 毕业设计（论文） 16 最大与最小模具厚度 模具厚度 H 应满足 m in m axH H H 式中 m in m a x1 5 0 , 3 0 0H m m H m m 该套模具厚度 H=25+50+70+80+25=250mm。 满足模具设计的要求。 4）开模行程 校核 12 ( 5 10)H H H m m   H —— 注射机动模板的开模行程，取 270mm， 见 表 ； 1H —— 塑件推出行程取 ； 2H —— 为包括流道凝料在内的塑件高度 ； 2 mm 代值计算能满足。 模具浇注系统设计和浇口的设计 浇注系统是引导凝料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道， 具有传质、 传压和传热的功能。 主流道 的设计 [4] 主流道 是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。 1）主流道尺寸和浇口的设计 （ 1） 主流道的小端直径 D =注射机喷嘴直径 +（ ~1） =3+（ ~1），取 D=。 （ 2） 主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径 +（ 1~2） =15+（ 1~2），取 SR=16mm。 （ 3） 球面的配合高度 35h mm mm ，取 h=3mm。 （ 4） 主流道的长度 取 L=。 （ 5） 主流道大端直径 39。 2 ta n 4D D L   （半锥角 1 ） 取 39。 mm 毕业设计（论文） 17 浇口套总长 0 65. 5 68. 5L L h m m m m m m     （ 6）主流道的凝料体积 V主 = π3 L(R2 +r2 +Rr)= π3 655((352 )2＋ (582 )2 +352 )= (7)主流道当量半径 Rn = : = 2）浇口套的设计 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、 T10A 等，热处理硬度为 50HRC~55HRC,如图 所示。 图 主流道衬套 3）定位圈的设计与固定 由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式， 注射机定位孔尺寸 为 毕业设计（论文） 18   ， 定位圈尺寸取   ， 两者之间呈较松的间隙配合。 定位圈结构尺寸如 图 所示；定位圈和衬套的固定形式如 图 所示。 图 定位圈 图 主道衬套的固定形式 1内六角螺纹； 2定位圈； 3定模座板； 4主流道衬套； 5定模板 浇口的 设计 浇口设计的基本要求：总的要求是使融料以较快的速度注入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭，因此浇口截面要小，长度要短，这样可增大流料的速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇道凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。 浇口位置的选择有以下原则： （ 1） 应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动。 （ 2） 应有利于流动、排气和补料。 毕业设计（论文） 19 （ 3） 应使流程最短，流料变向最少，并防止细长型芯变形。 （ 4） 应考虑定位作用对塑件性能的影响。 （ 5） 应尽量开设在不影响塑件外观的部位。 （ 6） 应有利于减少熔接痕和增加熔接强度。 （ 7） 应满足熔体流动比。 最大流动距离比是指熔体在型腔内流动最大长度 L于流道厚度 t之比，常用塑料流动比的经验数据见表 42. 表 42 常用塑料的流动比经验数据 模塑材料 注射压力（ MPa） L／ t 模塑材料 注射压力（ MPa） L／ t 聚乙烯 150 250 ～ 280 聚丙烯 120 280 聚乙烯 60 100～ 140 聚丙烯 70 200～ 240 侧浇口的特点：侧浇口又叫边缘浇口、矩形浇口，从塑件侧边缘进料，其截面形状一般加工成矩形。 侧浇口的特点：截面形状简单，加工方便，去浇口容易，易于调整浇口尺寸，控制剪切速率和浇口封闭时间。 但是压力损失大，保压补缩比直接浇口小。 侧浇口特别是适用于多型腔两板式注射模，适于断面尺寸较小的塑件。 侧浇口尺寸的的确定： 1） 计算侧浇口的深度。 查表得侧浇口的深度计算公式为： h=nt= 3mm= 式中 —— t 是塑件壁厚， n是塑件的成型系数，对于 PP取成型系数位。 在工厂进行设计时，侧浇口深度常常先取小值以便在今后试模时发现问题进行修模处理，并根据表 49 中推荐的 PP 的侧浇口深度为 ～ ，故此浇口的深度 h取。 毕业设计（论文） 20 表 49 矩形侧浇口的基本尺 塑料 壁厚 t∕ mm 塑件复杂性 厚度 h∕ mm 宽度 b∕ mm 长度 L∕ mm 聚乙烯 ﹤ 简单 ～ 0． 7 中小型塑件（ 3～ 10） h 大型塑件 ＞ 10h ～ 聚丙烯 ～ 3 简单 ～ 聚苯乙烯 ＞ 3 简单 ～ 有机玻璃 ﹤ 简单 ～ ABS ～ 3 简单 ～ 聚甲苯 ＞ 3 简单 ～ 聚碳酸酯 ＜ 简单 ～ 中、小性塑件（ 3～ 10） h 大型塑件 ＞ 10h ～ 2 2） 计算侧浇口的宽度。 根据查表可得侧浇口的宽度 B的计算公式位 B= n√A30 = √A30 ≈ ～ 查表 411 取宽度 B=3cm 式中 n 是塑料成型系数，对于 PP 其 n=； A 是凹膜的内表面积。 3） 计算浇口的长度。 查表可知侧浇口的长度 L浇 一般选用 ～ ，这里取 L浇 = 毕业设计（论文） 21 表 411 侧浇口的和点浇口的推荐值 塑件壁厚∕ mm 侧浇口横截面尺寸∕ mm 点浇口直径 d∕ mm 浇口长度 l∕ mm 深度 h 宽度 b ＜ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ （ 3)侧浇口剪切速率的校核 1）计算浇口的当量半径。 有面积相等可得 π R浇2 = Bh ,由此矩形浇口的当量半径 R浇 = (Bhπ )12 =√3 ≈ 2）校核。