注塑模設計

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1、 注塑模 盒蓋塑件圖 技術要求: 1. 塑件材料 PE 2. 未標注公差尺寸按SJ1372-78.8級。 3．大批量生產。 摘 要 本文是關于盒蓋注塑模具的設計，在正確分析塑件工藝特點和PE材料的性能的后，采用了點澆口進行澆注。詳細介紹了對凸模，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機構，選擇標準零件，設計非標件的設計過程。涉及模具結構、強度、壽命計算及熔融塑料在模具中流動預測等復雜的工程運算問題；運用CAD、輔助工程UG等不同的軟件分別對模具的設計、制造和產品質量進行分析。綜合運用了專業(yè)基礎、專業(yè)課知識設計，其核心知識是塑料成型模具、材料成型技術基礎、機械

2、設計、塑料成型工藝、模具CAD\CAM、Moldflow等。 關鍵詞：點澆口；盒蓋注塑模設計；塑料成型模具 Abstract This article is about the design of the box cover injection mold, in the correct analysis of the plastic parts process characteristics and PE material properties, using the point gate for pouring. The design process of punch, die,

3、casting system, demoulding mechanism, selection of standard parts and design of non-standard parts is introduced in detail. It involves complex engineering calculation problems such as mold structure, strength, life calculation and flow prediction of molten plastic in mold. Different software, such

4、as CAD and UG, are used to analyze the design, manufacture and product quality of molds. Integrated use of professional basis, professional course knowledge design, its core knowledge is plastic molding mold, material molding technology foundation, mechanical design, plastic molding process, mold CA

5、D\CAM, Moldflow and so on. Key words: point gate; Design of injection mold for box cover; Plastic mold 目錄 摘 要 I 第一章 塑料制件的工藝性分析 4 1.1塑件原材料的分析 4 1.1.1 HDPE加工性能 5 1.2 成型塑料制結構工藝性 6 第二章 注射工藝分析及塑料模的結構設計 11 2.1零件的三維建模 11 2.2澆口位置 11 2.3分型面 15 2.4型腔的數(shù)目與布局 16 2.5澆注方案的設計 16 2.5.4點澆口剪切速率的校核 19

6、 2.6型芯型腔結構的設計 21 2.7 型腔的強度校核 22 2.7.1整體式矩形型腔側壁和底板厚度的計算 23 2.7.2整體式圓形型腔側壁和底板厚度的計算 24 2.8 脫模機構的設計 26 2.9 標準模架的選取 26 第三章 成型設備及工藝參數(shù) 28 3.1成型設備 28 3.2 注射機的工藝參數(shù) 30 3.3塑料注射模塑工藝 31 第四章 模具成型零件尺寸的確定 32 4.1型芯型腔尺寸的計算 32 4.2 脫模機構尺寸計算 33 第五章 注塑機有關參數(shù)的校核 34 5.1最大注塑量校核 34 5.2開模行程的校核 34 5.3按注射機的額定鎖模力

7、進行校核 35 5.4模具閉合高度的校核 35 6.1 模具主要連接件選擇或設計 37 6.2模具主要定位件選擇 37 6.3 模具主要導向件選擇或設計 37 7.1模具溫度對塑件成型的影響 38 7.2模具熱平衡計算 38 7.2.1進入模腔的總熱量 39 7.2.2 模具散熱量 39 第九章 設計總結 43 致謝 44 參考文獻 45 第一章 塑料制件的工藝性分析 1.1塑件原材料的分析 塑件盒蓋采用HDPE材料， HDPE是一種由乙烯共聚生成的熱塑性聚烯。高密度聚乙烯，英文名稱為“High Density Polyethylene”，簡

8、稱為“HDPE”。HDPE是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗沖擊性，其性能見表2-1。 表2-1 HDPE性能表 HDPE 性能 吸濕性 結晶性原料，吸濕性極小，不超過0.01%，因此在加工前無需進行干燥處理。 流動性 分子聯(lián)鏈柔性好，鍵間作用力，熔體粘性低，流動性極好，因此成型時無需太高壓力就能成型出薄壁長流程制品。 收縮率 收縮值大，方向性明顯，HDPE收縮率在1．5%左右。因此容易變形翹曲，模具冷卻條件對收縮率的影響很大

9、，故應該控制好模具溫度，保持冷卻均勻、穩(wěn)定，模具溫度的選擇范圍應根據(jù)密度的不同而不同，通常HDPE的模具溫度為50～95，在選擇時還應注意制品形狀與溫度之間的關系。 模具溫度 HDPE的結晶能力高，模具的溫度對塑件的結晶狀況有很較大的影響。模溫高，熔體冷卻慢，塑件結晶度高，強度也就高。 比熱容 HDPE的熔點不高，但比熱容較大， HDPE是結晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不宜用直接澆口,以防收縮不均,內應力增大.注意選擇澆口位置,防止產生縮孔和變形。常用的澆口有直澆口，點澆口，潛伏澆口，側澆口等，其中點澆口

10、前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產生較大的剪切熱，從而導到長熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填，因而對于薄壁件PE等表觀粘度隨剪切速率變化敏感的塑料有利。所以應選著點澆口。 HDPE用于注射成型，其工藝參數(shù)見表2-2： 47 表2-2 HDPE塑料注射工藝參數(shù) 預熱和 干燥 溫度t/℃110～120 成型時間 注射時間/s 0~5 時間τ/h8~12 保壓時間/s 15~60 料筒 溫度 t/℃ 后段 140~160 冷卻時間/s 15~60 中段 180~200 總周期/s 40~1

11、40 前段 180~190 螺桿轉速n/(rmin-1) 30~60 噴嘴溫度 150~180 后處理 方法 紅外線燈,烘箱 模具溫度 50~95 溫度t/℃ 70 注射壓力MPa 70~100 時間r/h 2~4 1.1.1 HDPE加工性能 HDPE的各種加工性能見表2-3。 表2-3 HDPE塑件的加工性能表 屈服強度/Mpa 50 拉伸強度/Mpa 22~39 熔點(或粘溫度)/C 130～160 伸長率（%） 35 熔融指數(shù)(MFI) 拉伸彈性模量/GPa (0.84~0.95) 熱變形溫度/C(45MPa)(

12、180MPa) 72~82 彎曲彈性模量/Gpa 1.1~1.4 計算收縮率(%) 2.0~5.0 彎曲強度/MPa 20.8~40 比熱容 /(J) 1470 密度/(g) 0.92~0.97 熱導率 /(W) 0.263 吸水率24h長時間(%) 0.01< 從表中可以看出HD PE有很高的耐水性 ，長期與水接觸其性能可保持不變。流動性好。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，成型時在流動方向和垂直方向上收縮性差異較大，易產生變形、縮孔且聚乙烯質地柔軟且易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。 1.1.2 塑料對模具溫度的要求 （1）模具溫度對HDPE制件的成型有較大

13、的影響，在對HDPE塑件成型時，模具的溫度太小低時，會產生澆注痕、充不滿、易引起翹曲變形或應力開裂.模具溫度太高時,易造成溢料和粘模.模具溫不易波動過大,要不然會造成制件收縮不均,應力過大,變型也較大,從而影響制件的形狀尺寸。 （2）模具溫度的選擇范圍應根據(jù)密度的不同而不同，通常PE的模具溫度為20℃～90℃，在選擇時還應注意制品形狀與溫度之間的關系，如箱形、框形制品常以模腔溫度高于模芯溫度的辦法解決其側壁易變形的問題。 1.2 成型塑料制結構工藝性 塑件的結構應從圖紙上分析考慮塑件壁厚均勻、符合要求、利于脫模;塑件的轉角處采用圓弧過渡，分散載荷、增強及充分發(fā)揮塑件的機械強度，改善

14、塑料熔體的流動性，便于充滿型腔、脫模、消除壁厚轉折處的凹陷等缺陷、便于模具的機械加工和熱處處理，從而提高模具的使用壽命。 塑件在模具中成形結束時，可能會出現(xiàn)下列情況： （1） 由于塑件冷卻后產生收縮，會使塑件抱住型芯或型腔中的凸起部分 （2） 對于收縮率極小的塑件，已成型的塑件很可能緊緊在模具腔體表面上; （3） 對于粘附力很強的塑件，當模具型腔表面高度光潔時，已成型的塑件很可能緊緊粘附在模具腔體的表面上：上述現(xiàn)象的存在，都將影響塑件從模具的型芯或型腔中取出。為了防止脫模時拉傷或擦傷塑件，設計塑件時必須考慮塑件內表面沿模方向均具有足夠的脫模斜度。 所以本設計從以下幾個方面對其分析：

15、  圖2-1塑件尺寸圖 該產品的尺寸有一部分為未注公差,參考《塑料成型工藝及模具設計》其精度一律按SJ1372-78.8級處理。考慮到配合問題，該產品精度要求最高的尺寸應為四個側凹處。一般模具的精度要比塑件的精度高2～3級,所以取模具精度為MT7。 1.2.1尺寸精度 根據(jù)塑件的基本尺寸，和塑件材料的公差等級得到塑件的轉換尺寸見表2-4。 表2-4 塑件尺寸 精度等級 尺寸類型 原始尺寸 轉換尺寸 備注 MT7 內形尺寸 38 GB/T 14486-1993 28 34 66 68 外形尺寸 52 70.6

16、 57 型腔高度 10.5 5.2 5.2 1.2 1.2 凸臺長度 2.3 1.2.2塑件壁厚 塑件應有一定的壁厚，這不僅是為了塑件在使用中有足夠的強度和剛度，而且也為了塑料在成型時保持良好的流動狀態(tài)。塑件的壁厚首先決定于塑件的使用要求，即強度、結構、重量、電氣性能、尺寸穩(wěn)定性以及裝配等各項要求。另外還必須指出，壁厚與流程有密切關系。所謂流程是指熔料從澆口起流向型腔各處的距離。經試驗證明各種塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小與塑件壁厚成比例關系。塑件壁厚越大，則允許最大流程越長。 同種塑料制品的壁厚要盡可能的均勻,壁厚過小則難以充型,且強度剛度不足,過大用料

17、過多,增加注塑周期,易產生氣泡,縮孔,凹陷,翹曲等缺陷。HDPE的最小壁厚為0.6mm，一般制件厚度為2.25～2.60mm，大型制件壁厚為>2.4~3.2mm。該盒蓋各部分的壁厚差不多,最大為1.3mm最小為1.2mm。 表2-5是塑料常用壁厚的推薦值。 表2-5塑料常用壁厚推薦值 塑料名稱 50mm流程最小壁厚 小型塑件推薦壁厚 中型塑件推薦壁厚 大型塑件推薦壁厚 聚乙烯 0.6 1.25 1.6 2.4～3.2 同一種塑件的壁厚應盡可能一致，否則會因冷卻或固化速度不同產生應力，使塑件產生變形、縮孔及凹陷等缺陷，通常塑件壁厚的不均勻容許在一定范圍內變化，對于

18、注塑及壓注成型塑件，壁厚變化一般不應超過1：3。不同壁厚應采用適當?shù)男揎棸霃绞购癖〔糠志徛^渡。 1.2.3 脫模斜度 為了便于塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯，在設計時塑件內外壁應具有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關。硬質塑料比軟質塑料脫模斜度大;形狀愈復雜或成型孔較多的塑件取較大的脫模斜度塑件高度愈高、孔愈深。則取較小的脫模斜度;壁厚增增加，內孔包住型芯，脫模斜度也應大些。 （1）脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內外形尺寸而定；塑件內孔，以型芯小端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度由擴大方向取得；塑件外形，以型腔（凹模）大端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度

19、由縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內。 （2）當要求開模后塑件留在型腔內時，則塑件內表面的脫模斜度應大于塑件外表面的脫模斜度，即數(shù)值反之。 表1-4 塑件的脫模斜度 塑實名稱 脫模斜度 型腔 型芯 聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），軟聚氯乙烯（LPVC）， 聚酰胺（PA），氯化聚醚（CPT） 25′~45′ 20′~45′ 硬聚氯乙烯（HPVC），聚碳酸酯（PC），聚砜（PSU） 35′～40′ 30′～50′ 聚苯乙烯（PS），有機玻璃（PMMA），ABS，聚甲醛（POM） 35′～130′ 30′～40′ 熱固性塑料

20、 25′～40′ 20′～50′ 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內，本模具脫模斜度取30′。 1.2.4表面粗造度 塑料制件的表面粗糙度是決定其表面質量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關。一般來說，模具表面的粗糙度值要比塑件低1～2級。塑件的表面粗糙度Ra一般為1.6～0.2um.模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，所以應隨時給予拋光復原。一般來講型腔的粗糙度達到0.2～0.8um。 1.2.5圓角 在塑件設計過程中，為了避免應力集中，提高塑件強度，改善塑件的流動情況及便于脫模，在塑件的各面或內部連接處，應采用圓弧過渡。尤其對

21、增強塑料更有利于填充型腔。另外，塑件上的圓角對于模具制造和機械加工及提高模具強度，也是不可少的。在塑件結構上無特殊要求時，塑件的各連接處均應有半徑不小于0.5-1mm的圓角。此塑件的圓角統(tǒng)一取R0.6。 第二章 注射工藝分析及塑料模的結構設計 2.1零件的三維建模 圖3-1塑件的三維建模 2.2澆口位置 澆口是流道和型腔的連接部分，也是注塑模進料系統(tǒng)的最后部分，其基本作用為： (1) 使從流道來的熔融塑料以最快的速度進入充滿型腔。 (2) 型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。澆口的設計和塑件的尺寸、形狀模具結構,注射工藝條件及塑件性能等因素有關.

22、但是根據(jù)上述兩句基本作用來說,澆口截面小,長度要短,因為只有這樣才能滿足增大流料速度,快速冷卻封閉,便于塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。 (3) 澆口設計要點可歸納如下： a) 澆口開設在塑件斷面較厚的部位,使熔料從厚料斷面流入薄斷面保證充模完全; b) 澆口位置的選擇,應使塑料充模流程最短,以減少壓力損失； c) 澆口位置的選擇,應有利于排除型腔中的空氣； d) 澆口不宜使熔料直沖入型腔,否則會產生漩流,在塑件上留下旋形的痕跡,特別是窄的澆口更容易出現(xiàn)這種缺陷； e) 澆口位置的選擇,應防止在塑料表面上產生拼縫線,特別實在圓環(huán)或是圓筒形的塑件中,應在澆口的面的熔料澆合處加開冷料井

23、； f) 帶有細長的型芯的注塑模的澆口位置,應當離成型芯較遠,不使成型芯受料流沖而變形； g) 大型或扁平塑件成形時,為防止翹曲、變形、缺料可采用復式澆口； h) 澆口應盡量開設在不影響塑件外觀的位置，如邊緣底部； i) 澆口的尺寸取決于塑件的尺寸、形狀和塑料的性能； j) 設計多個型腔注塑模時，結合流道的平衡來考慮澆口的平衡，盡量做到熔融料同時均勻充滿各個型腔。 在設計澆注系統(tǒng)時，首先是選擇澆口的位置。澆口位置選擇直接關系到產品成型質量及注射過程的順利進行，澆口位置的選擇應遵循以下原則： (1) 澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理； (2) 澆口位

24、置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使具流程為最短； (3) 澆口的位置應保證塑料流入型腔時，對型腔中寬暢，厚壁部位，以便于塑料順利流入； (4) 澆口位置應開設在塑件截面最厚處； (5) 避免塑料在流下型腔時直沖型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能盡快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件變形； (6) 盡量避免使制品產生熔接痕，或使其熔接痕產生在制品不重要部位； (7) 澆口位置及其塑料流入方向，應使塑料在流入型腔時，能沿著型腔平行的方向均勻地流入，并有利于型腔內氣體的排出； (8) 澆口應設置在制品上最易清除的部位，同時盡可能不影響產品外觀。 通過Moldflow對塑件各方面進行分析如

25、下： 從分析結果可以看到由藍到紅的不同顏色紅色的位置是澆口分布最差的位置，而藍色的地方卻是最佳澆口位置分布。我們選擇澆口的時候可以根據(jù)此圖和實際情況來確定。在選擇好最佳澆口位置后，便可以開始對塑件進行模流分析，包括注射時間分布，注射質量分布，注射壓力分布，注射壓力損失分布，注射溫度分布等。根據(jù)模流分析情況可以對塑件進行設計，并在適當時候進行可行的修改和優(yōu)化，達到最佳效果。 進行最佳澆口位置分析如下： 圖3-2澆口匹配性 現(xiàn)在提出兩種澆口位置方案： A方案：澆口設在塑件中心處。 B方案：澆口設在邊緣澆處。 表3-1 塑件分析表 序號 A方案 B方案 1

26、 充 填 區(qū) 域 分析 由圖中可以看到只有一種顏色。充填區(qū)域為1。也就是全部充滿， 上圖的沖型能力和A方案差一樣，都滿足注塑要求。 2 注射時間分布分析 藍色區(qū)域注射時間最短，紅色區(qū)域是注射時間最長。 注塑時間為0..5437秒，滿足工藝條件。 注射時間為1.65秒，時間比A方案要大1.1137秒。注謝時間比較大不合理。 3 注射壓力分布分析 通過上圖分析，藍色表示壓力分布最小的位置，紅色表示壓力分布最大的位置，藍色變到橘紅色的其他顏色則表示壓力的變化位置。A方案的充型壓力是6.827MPa。 通過上圖分析，B方

27、案的最大壓力是12.02MPa，比A方案大5.2MPa 6 注射氣穴分布分析 氣穴的數(shù)量相對來說比較少了，那樣我們就可以完全采用分型面排氣就可以解決問題，模具結構也相對簡單了很多。 有較多的氣穴，大多數(shù)的氣穴同樣分布在分型面處。同樣也可以采用分型面解決問題。 兩種方案比較下選擇A方案，澆口設在塑件的中心處。 2.3分型面 分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構，澆注系統(tǒng)的設計，塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，所以分型面的選擇是注塑模設計中的一個關鍵因素。在先擇分型面時應綜合分析比較以選擇較為合理的方案，選擇時應遵循以下原則： （1）分型面應選在

28、塑件外形最大輪廓處 （2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模 （3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求 （4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求 （5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 （6）分型面的選擇應有利于排氣 除以上原則以外，分型面的選 擇還要考慮到型 腔在面上投影面積的大小外以避免接近或超過所選注射機的最大注射面積而可能產生溢流現(xiàn)象。 圖3-3分型面方案一 圖3-4分型面方案二 根據(jù)以上分型面選擇原則，方案一選擇了在最大輪廓處，不影響制件的外觀，保證了制件的制造精度也利于排氣。而方案二選擇了最大平面處，但易出現(xiàn)溢邊，不易排氣，不易卸料及模具結構的設計，所

29、以本設計選擇方案一。 2.4型腔的數(shù)目與布局 2.4.1模具型腔數(shù)目 型腔數(shù)量與注塑機的塑化速率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，另外型腔數(shù)量還直接影響塑件的精度和生產的經濟性。型腔數(shù)量的確定方法有很多種，下面按照注射機的最大注塑量來確定型腔數(shù)量： （3-1） 式中 k——注射機最大注射量的利用系數(shù)，般取0.8； mp——注射機最大注射量，60g； m1——澆注系統(tǒng)凝料量，2.8g； m——單個塑件的質量，5.6g。 代入以上數(shù)據(jù)得n≤8；由于模具采用的是四個內抽芯滑塊，比較復雜所以取n=1，采用一模一腔結構。 2.4.

30、2模具型腔的布局 模具型腔的布局應遵循以下條件： （1）型腔的布置和澆口的開設部位應力求對稱，以防模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象 （2）型腔排列宜緊湊，以節(jié)約鋼材，減輕模具的重量 （3）圓形排列平衡好，加工困難；直線形排列加工容易，但平衡性好，而且加工性尚可，使用廣泛。 本產品采用一模一腔，型腔的布置和澆口對稱開設。 2.5澆注方案的設計 2.5.1 確定澆注系統(tǒng)的原則 在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素： (1) 塑料成型特性 設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成形物性的要求，以保證塑件質量 (2) 塑件大小及形狀 根據(jù)塑件大小，形狀壁厚、技術要求等因素，結合選擇分型面同時

31、考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成形，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯或型芯受力不勻以及應充分估計可能產生的質量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。 (3) 模具成型塑件的型腔數(shù) 設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。 (4) 塑件外觀 設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。 (5) 注射機安裝模板的大小 在塑件投影面積比較大時，設置澆注系統(tǒng)時應考慮到注射機模大小是否允許，并應防止模具偏單邊開設進料口中，造 成注射時受力不勻。 (6) 成形效率 在大量生產時設置澆注第

32、統(tǒng)還應考慮到在保證成形質量的前提下盡量縮短流程，減小斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成形周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。 (7) 冷料 在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。 2.5.2澆口形式的選擇 澆口亦稱進料口，是連接流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否完好、高質量地注射成型。按澆口的結構形式和特點，常用的澆口可分為：直接澆口、側澆口、扇型澆口，點澆口、平縫澆口、潛伏澆口、環(huán)形澆口等。不同的澆口形式對塑料熔體的充填特性、成型質量及塑件的性能會產生不同的影響。各種塑料因其性能的

33、差異而對不同形式的澆口會有不同的適應性，設計模具時可參考表3-2所列部分塑料所適應的澆口形式。 表3-2常用塑料所適應的澆口形式 塑料種類 澆口形式 直接澆口 側澆口 平縫澆口 點澆口 潛伏澆口 環(huán)形澆口 硬聚氯乙烯（HPVC） O O 聚乙烯（PE） O O O 聚丙烯（PP） O O O 聚碳酸酯（PC） O O O 聚苯乙烯（PS） O O O O 橡膠改性苯乙烯 O 聚酰胺（PA） O O O O 聚甲醛(POM) O

34、 O O O O O 丙烯腈—苯乙烯 O O O ABS O O O O O O 丙烯酸酯 O O 注：“O”表示塑料適用的澆口形式。 本模具采用點澆口，點澆口全稱針點式澆口，是典型的限制型澆口。具有如下優(yōu)點： (1) 可大大提高塑料熔體剪切速率，表觀粘度降低明顯，致使充模容易。這對PP,PS,和ABS等對剪切速率敏感，即非牛頓指數(shù)愈小的熔體更加有效。 (2) 熔體經過點澆口時因高速摩擦生熱，熔體溫度升高，粘度再次下降，致使流動性再次提高。 (3) 能正確控制補料時間，無倒流之慮；有利降低塑件特別是澆口附近的殘余應力，提

35、高了制品質量。 (4) 能縮短成型周期，提高生產效率。 (5) 有利澆口與制品的自動分離，便于實現(xiàn)塑件生產過程的自動化。 (6) 澆口痕跡小，容易修整。 (7) 在多型腔模中，容易實現(xiàn)各型腔均衡進料，改善了塑件質量。 (8) 能較自由地選擇澆口位置。 2.5.3點澆口尺寸的確定 點澆口的各種尺寸如表3-5所示，d=0.5～1.5mm,最大不超過2mm，當l=0.5～2時常取1.0～1.5mm，如表3-5中的三種儲料井a)小件用，b)大件用，c)熱固性用，塑件是小型件及材料HDPE是熱塑性材料所以選用a)型澆口。 點澆口的直徑用下面經公式3-2計算

36、（3-2） d——點澆口直經，mm。 ——塑件在澆口處的壁厚，mm； A——型腔表面積； 計算得d=0.5。 取d=0.5mm，，，mm，mm。 圖3-5點澆口的儲料井 2.5.4點澆口剪切速率的校核 因為該副模具是一模一腔，塑料件體不是很小，采用點澆口的剪切速率校核。經驗：主流道 、分流道 、點澆道，其它澆口 。采用Moldflow軟件進行點澆口的剪切速率分析，得出圖3-6。 點澆口的剪切速率為1.065105，基本符合要求。 圖3-6 點澆口剪切速率 2.5.5主流道形狀與尺寸 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射

37、機噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，其作用是通過流道截面積使熔料平穩(wěn)轉換流向注入型腔，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有比較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 主流道固化時間要求：為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。 在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常設計在模具的澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，錐角為，小端直經d比注射機噴嘴直徑大0.5～1mm,流道的表面粗糙度Ra ≤ 0.8 μm。澆口套一般采用碳素工具鋼（如T8A

38、、T10A等）材料制造，熱處理淬火硬度53～57HRC。 主流道與噴嘴結構如圖3-7所示,接觸處多做成半球形的凹坑，凹坑球半徑R應比噴嘴球頭半徑r大l～2mm。注射機XS-Z-60的噴嘴孔直徑是4mm取d為5mm, 噴嘴圓弧半徑R為12mm，r取13mm. 圖3-7 主流道與噴嘴結構 圖3-8 主流道尺寸 由經驗公式： D==5.69 (3-2) 式中：D——主澆道大端直徑（mm）； d——主澆道小端直徑（5mm）； a——主澆道錐角℃（2）； L——主澆道長度（mm）。

39、 由于塑件比較小，所以把澆口套和定位圈設計成一體形式，其結構如下圖： 圖3-9 澆口套結構形式 表3-3 主流道尺寸 名 稱 尺 寸 名 稱 尺 寸 小端直徑 5mm 大端直徑 5.69mm 球面半徑 13mm 主流道長度 34.5mm 主流道錐角 2 材 料 T10A，熱處理淬火 硬度 表面粗糙度 2.5.6 澆注系統(tǒng)方案 由于聚乙烯流動性比較好，塑件結構簡單，易于成型，所以選用第一種形式的澆口比較合理，最終澆注系統(tǒng)設計如圖3-10所示： 圖3-10 點澆口設計的形式 2.6型芯型腔結構的設計 2.6.

40、1 型芯結構的設計 由于塑件內壁有側凹，需要側向抽芯，所以 型芯采用鑲嵌式，結構如圖3-11所示： 圖3-11 型芯結構圖 2.6.2型腔結構的設計 由于是采用單型腔，塑件為小型塑件，所以型腔采用整體式，型腔結構如圖3-12所示： 圖3-12 型腔結構圖 2.7 型腔的強度校核 模具的各零件必須有足夠的強度及剛度，以承工作時的各種作用力。因此模具零件應按其工作的受力情情況予以強度或或剛度等計算，并設計合理的結構。但是在實際中經常公按經驗予以設計及確定尺寸或對一些主要成型零件按具體受力情況作必要的計算。但對大型模具的型腔等主要零件應予以計算設計為宜。 型腔強度

41、及剛度是經常需進行計算的。型腔在成形壓力下要產生變形，變形量必須在允許范圍內，變形量過大導致型腔擴大易出飛邊并使塑件尺寸增大，甚至造成型腔破裂。另外當成形后成形壓力消失時則型腔因彈性復原而收縮，當收縮量大于塑件收縮率時則會使型腔緊緊地包住塑件造在開模因難或塑件殘留在定模上使脫模困難，易損壞塑件或使塑件質量不良。 模具的型腔設計成整體式的，由于塑件的結構把型腔分為長方型與圓型兩個部分下面分別對兩個部分進行校核。 2.7.1整體式矩形型腔側壁和底板厚度的計算 （1）整體式矩形型腔側壁厚度的計算 ①按剛度條件計算 如圖3-13可按公式3-3計算。 s≥ （3-3）

42、 式中 p—型腔壓力50MPa。 c—由/決定的系數(shù)，0.93，查表3-4。 H1 —型腔深度，10.5mm； E—彈性模量，鋼取2.1105 Mpa —允許變形量，0.02查表3-5。 結果：s≥5.12mm。 ②按強度條件計算側壁厚度 按公式3-4計算。 （3-4） 式中 —矩形成型型腔的邊長比，1.0。 —抗彎截面系數(shù)，見表3-4，0.108。 —材料抗拉強度，500Mpa。 其他參數(shù)及數(shù)據(jù)同公式3-3。 結果：s≥1.32 由于整體式凹模側壁最小厚度為17mm，所以凹模側壁合格。

43、（2）整體式矩形腔底板厚度計算 ①按剛度條件計算 厚度按公式3-5計算 （3-5） 式中 —由型腔邊長比決定的系數(shù)，查表3-6，0.0138。 其它參數(shù)與數(shù)據(jù)同式3-3。 結果：≥10.63mm。 ②按強度條件計算 厚度按公式3-6計算 （3-6） 式中 —由模腳（墊塊）之間距離各型腔邊長比所決定的系數(shù)，查表3-7，0.3078mm。其它參數(shù)與式3-3相同。 結果：≥1.2。而模具的矩形腔底板厚度是14.5mm所以滿足要求。 2.7.2整體式圓形型腔側壁和底板厚度的計算 （1）整體式圓形型腔側

44、壁厚度的計算 ①按剛度條件計算 側壁厚度按式3-7計算 （3-7） 其中參數(shù)與數(shù)據(jù)同式3-3。 結果：s≥6。 ②按強度條件計算 側壁厚度按式3-8計算 （3-8） 式中 r為圓形型腔半徑，35.3mm。 結果：s≥4.2mm。而模具側壁最小厚度為20.5，所以滿足要求。 4）整體式圓形型腔底板厚度的計算 ①按剛度條件計算 底板厚度按式3-9計算 (3-9) 式中 r取底面圓弧半徑28.5mm，其他參數(shù)與式3-3和式3-7中相同。 結果：s≥11.2mm。 ②按強度條件計算 底板厚度按式3-10計算

45、 （3-10） 式中參數(shù)與以上公式相同。 結果：7mm。 模具的型腔底板厚度為14.5mm，所以滿足要求。  表3-4系數(shù)c、w值 H1/ 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 2.0 c 0.930 0.570 0.330 0.188 0.117 0.073 0.045 0.031 0.015 0.006 0.002 W 0.108 0.130 0.148 0.163 0.176 0.187 0.197 0.205 0.210 0.235 0.254

46、 表3-5 不發(fā)生溢料的間隙值 低粘度塑料 尼龍（PA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯、（PP）、聚甲醛（POM） ≤0.025～0.04 中粘度塑料 聚聚乙烯（PS）、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） ≤0.05 高粘度塑料 聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSF）、聚苯醛（PPO） ≤0.06～0.08 表3-6 系數(shù)c′的值 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 c′ 0.0138 0.0164 0.0188 0.0209 0.0226 0.0240 0.0251 0.0260

47、 0.0267 0.0272 0.0277 表3-7系數(shù)的值 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.8 >2.8 0.3078 0.3834 0.4256 0.4680 0.4872 0.4974 0.5000 圖3-13整體式型腔 2.8 脫模機構的設計 由于此塑件屬于殼形制品，所以采用斜導桿內側抽芯件推出。另外設有復位桿，開模時在推板的作用下，斜導桿內側抽芯件將塑件從主型芯上推出。合模時通過復位機構回到閉合位置。 由于斜導桿要同時起到推桿、內型芯的作用，所以將它設計為下圖的這種形式： 圖3-14 斜導桿內側抽芯 2

48、.9 標準模架的選取 模架是注塑模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機的聯(lián)系成為一個整體。標準模架一般由定模座板、定模板、動模板、動模支撐板、墊塊、動模座板、導柱、導套及復位桿等組成。 基本型組合分為4種，如圖3-15： 圖3-15 標準模架 根據(jù)其結構形式，選擇A2型模架查模具設計手冊，模架選用125180。其他基本尺寸如表3-6： 表3-6 模架的基本參數(shù) 項目 數(shù)據(jù)(mm) 定模座板 16 定模板 20 動模板 20 動模支撐板 25 墊塊 63 動模座板 16 推桿固定板 12.5 推板 16 澆口套 24 模具型腔 70.

49、6 模具的總高 173 第三章 成型設備及工藝參數(shù) 3.1成型設備 3.1.1注射機的技術規(guī)格 在接收客戶訂貨時，客戶必須對所用注射機提出明確的規(guī)格。在所提供的注射機規(guī)格中應包括以下內容： （1）注射機型號及生產廠家； （2）注射機最大注射容積(最大注射量)； （3）注射機鎖模力； （4）注射機噴嘴球面半徑及噴嘴孔徑； （5）注射機定位孔直徑； （6）注射機拉桿內間距； （7）注射機容模量(允許的模具最大、最小閉合高度)； （8）注射機的頂出方式(液壓頂出或機械頂出以及頂出點位置、頂桿直徑) （9）注射機開模行程及最大開距； （10）必要時還要提供注射

50、機頂出行程及頂出力。 3.1.2注射機的選擇 （1）公稱注射量 由注射量選定注射機.由UG軟件建模分析得（材料密度取p=0.95g/cm3）: 總體積 = 5.9 cm3 總質量 = 5.6 g 流道凝料V′=0.5V (流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實際注射量為:V實=5.91.5=8.85 cm3； 實際注射質量為M實=1.5M=5.61.5=8.4g； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： V實 ≤ 0.8V公 V公= V實/0.8=8.850.8=11.06 cm

51、3 （2）一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應在注塑機理論注射量的10%-80%之間；既能保證制品質量，又可充分發(fā)揮設備的能力，則選50%～80%為最佳。 （3）塑件的形狀較簡單，壁厚均勻，也無特別高的精度要求，但是塑件的材料為PE，一般選用的壓力為70～100Mpa，PE的注射壓力在70～100Mpa，塑件的結構較簡單，取P=80Mpa。 ① 塑件的投影面積計算 A=31.17 cm2。 ② 型腔的壓力計算P腔=2/3P=53.3Mpa。 ③ 鎖模力的計算F=A*P腔 =31.17X53.3=1661N。 根據(jù)計算，初選柱塞式注射機 ：XS-ZY-125。 注射機有關參

52、數(shù)的校核和最終選擇： (1)模具閉合高度的校核 模具的閉合高度應在注射量最大與最小閉合高度之間即： Hmin＜H＜Hmax 選擇模架高度為H總=173mm。

53、

54、

55、 由于XS-ZY-125型注射機所允許模具的最小厚度為Hmin=200mm，最大厚度為Hmax=300mm,所以，模具閉合高度不能滿足安裝要求。 改選XS-Z-60型，最大裝模高度Hmax=200mm，最小裝模高度Hmin=70mm。 H總=173mm介于二者之間，滿足模具厚度

56、安裝要求。 3.2 注射機的工藝參數(shù) 注塑機型號 XS-Z-60 額定注射量/ cm 60 螺桿（柱塞）直徑/ mm 38 注射壓力/ Mpa 122 注射行程/ mm 170 注射方式 柱塞式 鎖模力/ KN 500 最大成型面積/ cm2 130 最大開合模行程/ mm 180 模具最大厚度/ mm 200 模具最小厚度/ mm 70 噴嘴圓弧半徑/ mm 12 噴嘴孔直徑/ mm 4 頂出形式 中心沒有頂桿，機械頂出 動、定模固定板尺寸/ mm 330440 拉桿空間/ mm 190300 合模方式 液壓—機

57、械 液壓泵 流量/ L/min 70、12 壓力/ Mpa 6.5 電動機功率/ KW 11 加熱功率/ KW 2.7 機器外形尺寸/ mm 31608501550 3.3塑料注射模塑工藝 車間 塑料注射模塑工藝卡片 資料編號 共 1頁 第1 頁 零件名稱 盒蓋 材料牌號 HDPE 設備型號 XS-Z-60 裝配圖號 2010-LW14B-0096-00 材料定額 每模件數(shù) 1件 零件圖號 單件重量 5.6g 工裝號 材料干燥 設備 溫度/oC 時間/h 料筒溫度（oC） 后段/

58、oC 140～160 中段/oC 180～200 前段/oC 噴嘴/oC 180～190 150～180 模具溫度/ oC 50～95 時間 注射/s 保壓/s 0～5 15～60 冷卻/s 15～60 壓力 注射壓力/Mpa 70～100 背壓/Mpa 后處理 溫度/oC 鼓風烘箱100～110 時間定額 輔助/min 時間/min 8～12 單件/min 檢驗 編制 校對 審核 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 孫千龍 孫千龍 王祖元 張曉東 孔凡立 王鵬 范岐 第四章 模具成型

59、零件尺寸的確定 4.1型芯型腔尺寸的計算 查有關手冊得高密度HDPE的收縮率為S=1.5％～3.0％，故平均收縮率為：S=（3.0-1.5）％／2=0.75％=0.0075mm，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取=Δ／3。 表5-1型腔成型尺寸計算 已知：平均收縮率S =0.0075mm；模具的制造公差取=Δ／3。修正系數(shù)X=0.5 類別 模具零 件名稱 塑件 尺寸 計算公式 計算結果 型腔尺 寸計算 型腔長度尺寸計算 70.6 = [(1+S)L- X] 70.6 型腔寬度尺寸計算 52

60、 51.9 型腔深度尺寸計算 10.5 = [(1+S)H- X] 10.1 型芯尺 寸計算 型芯長度尺寸計算 68 = [(1+S)L+ X] 69 型芯寬度尺寸計算 49.4 50.3 型芯高度尺寸計算 9.2 = [(1+S)H+ X] 9.8 ——型腔徑向尺寸（mm）； ——型腔深度尺寸（mm）； ——型芯徑向尺寸（mm）； ——型芯高度尺寸（mm）； ——模具制造偏差（mm）； S——平均收

61、縮率（mm/mm）； 模具磨損量 磨損嚴重時 =Δ/2 磨損輕微時 =Δ/5～Δ/8 不考慮磨損時，去掉各式中的 4.2 脫模機構尺寸計算 4.2.1 抽芯距的計算 側向抽芯距一般比塑件上的側凹、側孔的深度或側向凸臺的高度大1～3 mm，由于塑件凸臺較小，取1mm用公式表示為： s=s′+1=1+1=2 mm (5-1) 式中 s——抽芯距，mm； s′——塑件上側凹、側孔的深度或側向凸臺的高度，mm。 4.2.2斜導桿傾角的確定 由于抽芯距較小，所以選擇傾角=5。 4.2.3斜導桿傾角的驗證 s=tan20=0.0882

62、3=2.024 mm>2 mm 故滿足抽芯要求。 第五章 注塑機有關參數(shù)的校核 5.1最大注塑量校核 最大注塑量是注射機中一個重要的參數(shù)，注塑機必須滿足注射一次成型所需的注塑量，其中包括流道凝料。 最大注塑量的校核用一下公式： >+ (6-1) 式中 --制品的質量 5.6g --澆道凝料質量 2.79g（第一次注射時才有） K—0．8 -----最大注射量 PE的密度為0.95 g/。 得48 g >8.39

63、 g 故滿足要求 5.2開模行程的校核 注射機的開模行程 是有限制的，塑件從模具中取出時所而的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。對雙分型面注射模具，需要在開模距離中增加定模板與中間板之間的分開距離a。a的大小應保證可以方便地取出流道內的凝料，這時： s++a+(5~10)mm (6-2) s—注射機最大開模行程。 —推出距離，23mm; —包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，10.5mm。 18023+25+20+10 mm。 所以開模行程滿足要求。 圖6-3 雙分型

64、面模具開模行程的校核 5.3按注射機的額定鎖模力進行校核 模具在注射時，會有一定的注射壓力，注射機的注射過程中必須對模具有充足的鎖模力，否則會出現(xiàn)飛邊，漏料，充不滿等缺陷，影響成型精度。 （6-3） 式中—注射機的額定鎖模力,500KN。 —單個塑件在模具分型面上的投影面積，2500。 —澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，26。 —塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般注射壓力的80%，48Mpa。 —型腔數(shù)目，為1。 結果：。 所以鎖模力滿足要求。 5.4模具閉合高度的校核 模架的各部參數(shù)的數(shù)據(jù)見表3-6。模具的閉合高度為17

65、3如圖6-4所示，XS-Z-60型注射機最大裝模高度Hmax=200mm，最小裝模高度Hmin=70mm所以裝模高度滿足要求。 圖6-4模具閉合高度 經以上驗證XS-Z-60注射機滿足要求。 第六章 模具主要連接、定位、導向件設計 6.1 模具主要連接件選擇或設計 模板之間的連接件采用內六角螺釘，型腔與模板之間采用配合連接，澆口套與模板之間的連接采用內六角螺釘。推板與推板固定板之間也是用內六角螺釘連接。 6.2模具主要定位件選擇 模架在安裝時，為確保其安裝精度，一般都先將模板定位，采用的定位件為圓柱定位銷。 6.3 模具主要導向件選擇或設計 模

66、具主要采用導柱進行導向，導柱與導套一般采用間隙配合，當要求精度高時，可選用小間隙配合，但過小的間隙配合會引起較快的磨損、拉傷，設計使用壽命交長的模具不宜將導柱孔直接加在模板上，而應嵌入導向套，導向套表面硬度大、耐磨、易更換。 根據(jù)標準模架，可以確定導柱基本尺寸d=12mm，采用帶頭直導柱。導套與模板之間采用過盈配合。 第七章 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計 7.1模具溫度對塑件成型的影響 模具溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。模具溫度是否合適、均一與穩(wěn)定，對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響。在注射成型中，注射入模具中的熱塑性熔融樹脂，必須在模具內冷卻固化才能成為塑件，所以模具溫度必須低于注射入模具型腔內的溶融樹脂的溫度。由于 樹脂本身的性能特點，所以不同的塑料要求不同的模具溫度。 對于粘度低、流動性好的塑料，如聚聚乙烯，聚丙烯等，因成型工藝要求模溫不太高，用常溫水對模具冷卻即可。對于粘度高、流動性差的塑料為了提高充型性能，