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1、第1章 塑料成型工艺性分析1.1 塑件的分析（1）外形尺寸 如图1.1所示，该塑件壁厚为3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性较好，适合于注射成型。（2）精度等级 任务书中塑件未注公差，已说明未注公差为MT5，可查参考书。（3）脱模斜度 PP的成型性能良好，化学稳定性较好，成型时收缩大，易变形翘曲。参考文献1表2-10选择塑件上的型芯与凹模的统一脱模斜度为1。（4）塑件尺寸如图1.1所示。 图1.1 塑件尺寸1.2 PP塑料的性能分析聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。1）成型特性（1）物理性能
2、：PP为无毒、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最最轻的品种之一，对水特别稳定，在水中14h的吸水率仅为0.01%。分子量约815万之间，成型性好。但因收缩率大，原壁制品易凹陷，制品表面光泽好，易于着色。（2）力学性能：PP的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比高密度PE(HDPE)高。突出特点是抗弯曲疲劳性（7107）次开闭的折选弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下不如尼龙。（3）热性能：PP 具有良好的 耐热性，熔点在164170，制品能在100以上温度进行消毒灭菌。在不受外力的作用下，150也不变形。脆化为-35，在低于-35会发生
3、脆化，耐热性不如PE。2）成型工艺注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/来确定，注射量20%-85%即可。干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：PP的熔点为160-175，分解温度为350，但在注射加工时温度设定不能超过275。熔融段温度最好在240。模具温度：模具温度50-90，对于尺寸要求较高的用高模温，型芯温度比型腔温度低5以上。注射压力：采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。注射速度：为减少内应
4、力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。流道和浇口：流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。熔胶背压：可用5ba
5、r熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。详细的纯聚丙烯性能指标见表1.1。表1.1 聚丙烯的性能指标密度(kg/dm3)0.900.91抗拉屈服强度（MPa）5667比体v(dm3/kg-1)1.101.11拉伸弹性模量E1103MPa1.11.6收缩率S()1.03.0拉弯强度（MPa）67.5热变形温t()102115硬度（HB）R95105熔点t()170176体积电阻数（ ）10161.3 PP的注射成型过程及工艺参数1）注射成型过程（1）成型前的准备 对聚丙烯的色泽、粒度和均匀度等进行检验，聚丙烯成型前须进行干燥，处理温
6、度为80度到100度，干燥时间1-2小时。（2）注射过程 塑料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的型腔成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理（退火）。退火处理的方法为红外线灯、烘箱，处理温度为70度，处理时间是2-4小时。2）注射工艺参数（1）注射机：螺杆式，螺杆转速为48r/min。（2）料筒温度(t/)：前段160-180；中段180-200；后段200-220。（3）模具温度(t/)：80-90。（4）注射压力（p/Mpa）：70-100。（5） 成型时间（/s）：注射时间20-60；高压时间0-3；冷却时间20-90
7、；总周期50-160。25第2章 拟定模具的结构形式和初选注射机2.1 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面的选择有图2.1与图2.2所示的两种方案 图2.1 方案1 图2.2 方案2分型面应选在利于开模取出塑件的平面即选择图2.2的方案2。2.2 型腔数目和排位方式的确定（1）型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求不高，塑件的尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件的尺寸、模具结构的尺寸的关系，以及制造费用和各种成本的费用等因素，初步定为一模四腔结构形式。（2）型腔排列的形式的确定由于该模具选择的是一模四腔，故流道采用H形对称排列，使型腔进料平衡，如图2
8、.3所示。（3）模具结构形式的初步确定图2.3 型腔数量的排列布置由以上分析可知，本模具设计为一模四腔，对称H型直线排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推件板推出或推杆推出方式。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型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或者推件板。由上综合分析可确定采用大水口（或者带推件板）的单分型面注射模。2.3注射剂型号的确定1）注射量的计算通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如图2.3所示。塑件体积：V塑39.46cm3塑件质量：m塑=V塑=39.460.91=35.91g式中，可根据参考文献1表9
9、-6取0.91g/cm32) 浇注系统凝料体积的初步计算 由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定的数值，但是可以根据经验按照塑件提及的0.2倍1倍来估算。由于本次设计采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积0.3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4个塑件体积之和）为 V总=1.3nV塑=1.3439.46=205.20cm3图2.4 体积分析3) 选择注射机根据以上计算得出在一次过程中注入模具型腔的总体积为V总=205.20cm3，由参考文献1式(4-18)V公 =V总/0.8=205.20/0.8=256.49cm3。根据以上的计算，初步选择公称注射量3
10、00cm3，注射剂型号XZY-300卧式注射机，其主要技术参数参见表2.1表2.1 注射机主要技术参数理论注射量125cm3拉杆内向距260 360mm螺杆塞直径42mm移模行程300mm注射压力150MPa最大模具厚度300mm注射速率100g/s最小模具厚度200mm塑化能力16.8g/s锁模形式双曲肘螺杆转速0220r/min定位孔直径100mm锁模力9 喷嘴球半径12mm喷嘴孔直径4.5mm4）注射剂的相关参数的校核（1）注射压力校核 参考文献1表41可知，PP所需注射压力为70MPa100MPa，这里取p0=100Mpa，该注射机的公称注射压力p公=175MPa，注射压力安全系数k1
11、 这里取1.251.4,这里取k1=1.3。 k1 p0=1.3100=130Mpap公，所以，注射剂注射压力合格。（2）锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积 A塑=5050+302252=5170mm3浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，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。由于本设计的流道简单，分流道相对简单，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取A浇=0.2A塑。塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则 A总=n(A浇+ A塑)=41.2 A塑=24816mm2模具型腔内的胀型力F
12、胀，则 F胀=A总p模=2481625=620.34kN式中，p模是型腔的凭平均计算压力值。p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为25MPa40MPa。对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PP属中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故p模取25MPa。由表2.1可知该注射机的公称锁模力1500kN锁模力安全系数为k2=1.11.2，这里取k2=1.2，则取k2F胀=1.2 F胀=1.2620.34N 所以注射机锁模力满足要求。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。第3章 浇注系统的设计3.1 主流道的设计主流道通常位于建模中心塑料熔体的入口处
13、，它将注射剂喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为椭圆形。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度和充模时间。另外，由于主流道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。1）主流道的设计（1）主流道的长度。一般有模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行计算。（2）主流道小端直径。d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=5.5mm。（3）主流道大端直径。D=d+L主tan=9mm，式中4。（4）主流道球面半径。SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=18+2=20mm。2）主流道的凝
14、料体积 V主=L主（R主2+r主2+ R主r主）/3=50(52+2.752+52.75) /3=2326.5mm23）主流道当量半径 Rn= =3.875mm4) 主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常任然将其分开来设计，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。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A,热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。如图3.1所示。定位圈的结构由总装图来确定。3.2分流道的设计1）分流道的布置形式为了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，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡。因此采用平衡式分流道，如图3.2所示。2）分流道的长度根据四个型腔的结构设计
