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1、2. 塑件成型工艺学分析2.1 塑件的分析2.1.1 外形尺寸零件外形如图2.1所示。该塑件壁厚为1.5毫米左右，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。2.1.2 精度等级该零件未注精度，故默认取一般精度，即IT4级。2.1.3 材料选择选用材料为30%玻璃纤维增强级尼龙6（即PA6-GF30），符合经济要求也提高了成型效率。2.1.4脱模斜度PA6-GF30为无定型塑料，成型收缩率较小，参考表2.1选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为30。表2.1 常用塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚25 4525 45硬聚氯乙烯、聚碳酸酯35 453
2、0 50聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛35 13030 40热固性塑料25 4020 502.2 PA6-GF30的性能分析2.2.1 使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学稳定性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可以镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。2.2.2 成型性能（1）无定型塑料。 其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。（2）吸湿性强。 水的质量分数应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。（3）流动性中等 溢边料0.05mm左右。（4）模具设计时要注意浇
3、注系统，选择好进料口的位置、进料形式。当推出力过大或机械加工时塑件表面易呈现白色痕迹。2.2.2 PA6-GF30的主要性能指标其性能指标见表2.2。表2.2 PA6-GF30的性能指标密度（）1.211.35屈服强度（MPa）164比体积（）0.870.91拉伸强度（MPa）150吸水率（%）0.91.3拉伸弹性模量（MPa）2600熔点（）210225抗弯强度（MPa）227计算收缩率(%)0.30.7抗压强度（MPa）140比热容1470弯曲弹性模量（MPa）14002.3 PA6-GF30的注射成型过程及工艺参数2.3.1 注射成型过程（1）成型前的准备。对PA6-GF30的色泽、粒度
4、和均匀度等进行检验，由于PA6-GF30吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。（2）注塑过程。 塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型。其过程可分为充模，压实、保压、倒流和冷却5个阶段。（3）塑件的后处理，处理的介质为空气和水，处理温度为6075，处理时间为1620s。2.3.2 注射工艺参数（1）注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min。（2）料筒温度（）：后段150170；中段165189；前段180200。（3）喷嘴温度（）：170180。（4）模具温度（）：5080。（5）注射压力（MPa）：80130。（6）成型时间（s）：30（注射时间取1.
5、6，冷却时间20.4，辅助时间8）。3.拟定模具的结构形式3.1 分型面位置的确定模具上用来取出塑件或浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。模具的分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具复杂程度具有很大的影响。通过对塑件结构的形式分析，分型面应选在零件截面积最大且利于开模取出塑件的平面上，其位置如图3.1所示。图3.1 分型面的选择3.2 型腔数量和排列方式的确定3.2.1型腔数量的确定型腔数量的确定主要是根据制品的质量、投影面积、几何形状（有无侧抽芯）、制品精度、批量以及经济效益来确定。但是以上这些因素有时是相互制约的，所以在确定设计时，必须进行协调以保证满足其主要条件。该
6、塑件的精度要求一般，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模两腔的结构形式。3.2.2型腔排列形式的确定多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图3.2所示。图3.2 型腔数量的排列分布3.2.3 模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，呈直线对称排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分
7、型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板，支撑板和脱模板。由以上综合分析可确定选用带脱模板的单分型面注塑模。3.3 注射机型号的确定3.3.1 注射量的计算通过三维软件建模设计分析计算得塑件体积：塑件质量：式中，参考表2.2，可取1.3。3.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。由于本次采用的流道简单且较短，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的0.5倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和两个塑件的体积之和）为3.3.3 选择注射机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑件总体积，依公式（
8、）则有：。根据以上的计算。初步选定公称注射量为10cm3，注射机型号为SZ-60/450卧式注射机，其主要参数见表3.1。表3.1 注射机主要技术参数理论注射容量/cm378移模行程/mm220螺杆柱塞直径/mm30最大模具厚度/mm300注射压力/MPa170最小模具厚度/mm100注射速率/gs-160锁模形式双曲肘塑化能力/gs-15.6模具定位孔直径/mm55螺杆转速/rmin-114200喷嘴球半径/mm20锁模力/KN450喷嘴口半径/mm3拉杆内间距/mm2802503.3.4 注射机的相关参数校核（1）注射压力校核。查表3.2可知，PA6-GF30所需注射压力为90101MPa
9、，这里取PO=100MPa，该注射机的公称注射压力P公=170MPa，注射压力安全系数k1=1.251.4，这里取k1=1.3,则所以，注射机注射压力合格。表3.2 部分塑料所需的注射压力Po塑料注射条件厚壁厚（易流动）中等壁厚度难流动的薄壁厚窄浇口件聚乙烯70100100120120150聚氯乙烯100120120150150聚苯乙烯80100100120120150ABS80110100130130150聚甲醛85100100120120150聚酰胺90101101140140聚碳酸酯100120120150150有机玻璃100120110150150(2)锁模力校核。. 用Pro/e对塑
10、件进行分析，得到塑件在分型面上的投影面积A塑。浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，可以按照多型腔模具的统计分析来确定，A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍。由于本例流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些，这里取A浇=0.2A塑。塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总，则模具型腔内的胀型力F胀，则式中，P模是型腔的平均计算压力值，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540MPa。对于黏度较大且精度较高的塑料制品应取较大值。PA6-GF30属于中等黏度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35MPa。查表3
11、.1可得注射机的公称锁模力F锁=450KN，锁模力的安全系数为k2=1.11.2，这里取k2=1.2，则所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。4. 浇注系统的设计注射模的浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔融塑料的通道。其作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传递到型腔塑件各个部位，而得到要求的塑件。4.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速
12、度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。4.1.1主流道尺寸（1）主流道的长度：小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。（2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=（3+0.5）mm=3.5mm。（3）主流道大端直径：（4）主流道球面半径：SRo=注射机喷嘴球头半径+（12）mm = 22mm（5）地面的配合高度：h=3mm。4.1.2 主流道的凝料体积 4.1.3 主流道当量半径4.1.4 主流道浇口套形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严
13、格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套和定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢，热处理淬火表面硬度为5055HRC,如图4.1所示。图4.1 主流道浇口套的结构形式4.2 分流道的设计4.2.1 分流道的布置形式 在设计时候应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。4.2.2 分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时候可适当选小一些。单边分流道长度L分取12mm，如图3.2所示。
14、4.2.3 分流道的当量直径因为该塑件的质量。所以分流道的当量直径:式中，D是流道的当量直径（mm）；M是流经分流道的熔体质量（g）；L是分流道的长度（mm）。4.2.4 分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用圆形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量损失、流动阻力均不大。4.2.5 分流道截面尺寸 分流道的横截面的尺寸应根据塑件的大小，壁厚、形状与所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道的长度等因素来确定。对于常见（2.03.0）mm壁厚，采用的圆形截面分流道的直径一般在3.77.0mm之间变动。对于流动性能好的材料，比如:PA、PE、PP等，当分流道很短时，可以小到2.5mm。初步确定分流道的尺寸为4。4.2.6 凝料体积（1） 分流道的长度 （2） 分流道截面积 （3） 凝料体积 4.2.7 校核剪切速率（1）确定注射时间：查表4.1，可取t= 1.0s。表4.1 注射机公称注射量V公与注射时间t的关系公称注射V公/cm3注射时间t/s公
