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1、第二章 注塑模具设计实例实例一：单分型面注塑模具设计一、 塑件工艺性分析 该塑件是一塑料瓶盖，如图2一1所示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量很大，材料为聚乙烯（PE，在高密度聚乙烯中掺入了部分低密度聚乙烯，改善塑件的柔韧性），成型工艺性很好，可以注射成型。图21 二、 塑成型设备的选择与成型工艺规程的编制1 注射机的选用1)注射量的计算 通过计算或Pro/E建模分析，塑件质量m为2.8g，塑件体积V1=3.077cm3流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模八腔，所以注射量为： m=1.6nm 1.6 8 2.8=35. 84g 2)塑件和流道凝料在分
2、型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍0.5倍，因此可用0. 35 nA1来进行估算，所以 A=nA1A2=nA10. 35nA11.35nA18412. 336mm2式中 A1= = 0. 785 31. 52=778. 92mm2 FmA p型8412. 336 30252370N252. 37kN式中型腔压力p型取30MPa（因是薄壁塑件，浇口又是潜伏式浇口，压力损失大，取大一些）。 3）选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用SZ
3、一60/450卧式注射机，见表2一1 2 注塑成型工艺参数选用 表2-1 注射机主要技术参数理论注射容量/cm,78锁模力kN450螺杆直径mm30拉杆内间距mm280 x 250注射压力MPa170移模行程/mm220注射速率(g/s)60最大模厚mm300塑化能力/(g/s)5.6最小模厚mm100螺杆转速(r/min )14200定位孔直径mm55喷嘴球半径mm20喷嘴孔直径mm3.5锁模方式双曲肘3 注塑成型工艺规程的制定车间塑料注射成型工艺卡片资料编号共 页第 页零件名称 上盖 零件图号 装配图号材料牌号 PE 材料定额 设备型号 SZ一60/450每模件数 8 单件质量 2.8g
4、工装号材料干燥设备温度8085时间h23料筒温度后段中段前段喷嘴140160 170200170180模具温度 6070压力注射压力MPa60100背压MPa时间注射s1560保压s03冷却s1560时间定额辅助min后处理温度70单件min时间s24检验编制校对审核组长车间主任检验组长主管工程师三、塑模具结构方案设计1 型腔数量的确定及型腔的排列1)型腔数量的确定 该塑件精度要求不高，又是大批大量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，初定为一模八腔的模具形式。2)型腔排列形式的确定该塑件有两圈内螺纹，要使螺纹型芯从塑件上脱出，必须设计一套自动脱螺纹的齿轮传动结
5、构，并且型腔的分布圆直径和齿轮分布圆直径相吻合，若采用一模八腔，型腔分布圆直径就相当大了，这样模具结构尺寸就比较大，加上齿轮传动系统，模具结构复杂，制造费用也很高。但该塑件螺纹的牙型不高，且呈圆弧形牙，内侧凸起与直径的比例约为5.26%（100%=6.25%）因为所用材料为聚乙烯，材料弹性模量比较小，材质硬度不高，可采用强制脱模的方式，这也是注塑厂成型这种类型瓶盖的常用方法。因此本设计采用推件板推出的强制脱模方法，型腔的排列方式采用双列直排，如图22所示。图22从上面分析中可知，本模具拟采用一模八腔，双列直排，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用潜伏式浇口或侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部
6、分需要一块型芯固定板和支承板，因此基本上可确定模具结构形式为A型带推件板的单分型面注射模。2 分型面的选择根据塑件结构形式，分型面选在瓶盖的底平面，如图2一2所示。3 浇注系统与排气系统设计1)主流道尺寸 根据所选注射机，则主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸(0.5-1) = 3.5 +0.5 = 4mm 主流道球面半径为 SR=喷嘴球面半径(1-2)=202=22mm 2）主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取40mm，约等于定模板的厚度（见图2一3）。衬套如图2一3所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为 5
7、3HRC一57HRC。图233）分流道设计 （1）分流道布置形式 分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，如图24所示。 （2）分流道长度 第一级分流道L1 = 50mm 第二级分流道L2 = 10mm 第三级分流道L3 = 15.5 mm （3)分流道的形状、截面尺寸 形状及截面尺寸。为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即 B = 0.2654= 0.2654 = 1.99
8、6根据参考文献1取B = 4mm。 H =B=4 = 2. 67mm，取H = 3mm 分流道L1截面形状如图25所示。图25图244）浇口的设计 根据外部特征，外观表面质量要求比较高，应看不到明显的浇口痕迹，圆周上布满了防滑直纹，因此采用潜伏式浇口，在开模时浇口自行剪断，几乎看不到浇口的痕迹。对于这类小型薄壁塑件，几乎所有工厂都是这样做的（个别工厂在盖的顶部采用点浇口），若采用侧浇口，不太符合工程实践。图27图26 5）排气槽的设计 瓶盖成型型腔体积比较小，约为3. 1 cm3，注射时间约为1s，采用的是潜伏浇口向型腔顶部倾斜，塑料熔体先充满型腔顶部，然后充满周边下部，这样型腔顶部不会造成憋
9、气现象，气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。如果对于中大型塑件一定要通过计算，开设一定量的排气槽，方可保证产品质量。4 成型零件结构形式设计1)凹模（型腔） 瓶盖圆周上均匀分布着防滑直纹，若凹模制成整体式，则直纹用机械加工方法很困难（没有退刀位置），若制造一个电极来加工防滑直纹，成本也比较高。整体模板都要用价格较贵重的模具钢，维修也不方便。因此，瓶盖圆周部分若采用局部嵌人式凹模，上述存在的问题能够很方便地得到解决，如图28所示，嵌件外径尺寸按经验，取44mm（壁厚7mm）。 2）型芯型芯是一个带有两圈螺纹的、且牙型不高的整体式型芯，如图29所示。图29图285 推出方式设计推
10、件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩擦，采用如图2一10所示结构，推件板与型芯间留0. 2mm -0. 25 mm的间隙，本设计中取0. 2mm，并用锥面配合，以防止推件板因偏心而板溢料。图2106 加热与冷却方式设计根据注塑厂的生产经验，在强制脱模的情况下，型芯必须冷却，型芯纵向分两排布置，若是采用串联水道，势必造成型芯温差较大，因此两排型芯应分别采用两条进出水道，在注射工艺过程中，根据具体情况确定采用并联水道还是串联水道。在定模部分的流道凝料也应得到冷却，可开设一条往返水道，模外胶管串联，水道流量大小可根据注射时具体工艺情况进行调整，水孔开设见图2一12，如图2一12所示装配图。7 标
11、准模架的选择根据型腔的布局可看出，型腔嵌件分布尺寸为115195，又根据型腔侧壁最小厚度为18.24，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为5号（200 L = 200 250），模架结构为A4的形式，如图2一11所示。 各模板尺寸的确定。 1） A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度18.5，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取40mm 。 2） B板尺寸 B板是凸模（型芯）固定板，凸模的成型部分直径为巾28，因此B板厚度取32 mm 。 3） C垫块尺寸 垫块 =推出行程推板厚度推杆固定板厚度(510) =
12、18.5 +20+(510)= 58.563.5根据计算，垫块厚度C取63。 上述尺寸确定之后，就可以确定模架序号为5号，板面为200 250，模架结构形式为A4的标准模架。 从选定模架可知，模架外形尺寸：宽长高=200 250 237 图211 四、 有关设计计算1成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸公差按SJ1372 -78标准中的6级精度选取。1)型腔径向尺寸式中s一塑件平均收缩率s = =0. 025 Ls塑件外径尺寸（取31.5）； x修正系数（取0.58)； 塑件公差值（查塑件公差表，取0.52）； 制造公差，（取A/5) 2)螺纹型芯径向尺寸 (1)螺纹型芯大径 式中ds大塑件内螺纹大
13、径基本尺寸（取28) ; 中塑件内螺纹中径公差（取制造公差S：的5倍）； 中径制造公差，根据参考文献2中的表9.4一10（取0. 03）。 (2)螺纹型芯小径 式中ds小塑件内螺纹小径基本尺寸（取26. 6） 。 (3)螺距工作尺寸 式中ts塑件内螺纹螺距（取4.5） 。 3）型腔深度尺寸 式中 h 塑件高度最大尺寸（取18. 5）; x修正系数（取0.56）； 塑件公差值，查塑件公差表（取0.44)。 4）型芯高度尺寸 式中 H塑件孔深最小尺寸（取17) ; x修正系数（取0.58）； 塑件公差值，查塑件公差表（取0. 40) 注：瓶盖螺纹是一个非标准型螺纹，螺距4.5，牙型高度比较小，在螺纹结构设计上，适合于强制脱模，所以螺纹中径和标准相差很大，就不做计算了，瓶盖在使用中满足要求。2型腔侧壁与动模垫板
