塑料模说明书Word格式.docx

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0.5°

～1°

；

4）未注圆角：

R0.5mm～R1m

2.PP的性能分析

PP是一种高聚物，单体是丙烯CH2＝CH－CH3，通过加聚反应得到聚丙烯，化学式可表示为（C3H6）n，结构简式可表示为〔－CH2－CH（CH3）－〕n。

塑料品种

结构特点

使用温度

化学稳定性

性能特点

成型特点

聚丙烯

线型结构结晶型

10~120℃

较好

耐寒性差，光氧作用下易降解老化，力学性能比聚乙烯好

成型时收缩率大，成型性能较好，易产生变形等缺陷

注塑模工艺条件

　　干燥处理：

如果储存适当则不需要干燥处理。

　　熔化温度：

220~275℃，注意不要超过275℃。

　　模具温度：

40~80℃，建议使用50℃。

结晶程度主要由模具温度决定。

　　注射压力：

可大到1800bar。

　　注射速度：

通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

　　流道和浇口：

对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；

最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用热流道系统。

PP片的技术参数：

　　1、颜色：

白色；

　　2、机械性能：

　　拉伸屈服度：

MD：

4400PSI（磅）/平方英寸（测试方法：

ASTMD-822）

　　TD：

3200PSI（磅）/平方英寸（测试方法：

　　3、物理性能：

　　厚度：

0.25MM

　　密度：

0.9克/立方厘米

　　防火等级：

94VTM-0

　　氧指数：

29（测试方法：

ASTMD-2863）

　　吸水率：

0.06%（测试方法：

ASTMD-576）

　　热变形温度（在66磅压力下）：

121℃（测试方法：

相对温度指数（RTI）：

115℃（测试方法：

UL746B）

根据该塑件的结构特点和PP的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见下表：

干燥处理

料筒温度

螺杆转速

喷嘴温度

模具温度

注射

保压

降温

成型周期

温度

时间

后段

中段

前段

压力

80—100℃

3—4h

160—180℃

180—200℃

200—230℃

30-60

40—80℃

70—

120Mpa

1-5s

50—

60Mpa

20—50s

40—120s

1.分型面位置的确定

通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在面积最大且利于开模取出塑件的上平面上（即中间），其位置如图所示。

图三、分型面

2.型腔数量和排列方式的确定

型腔数量的确定

该塑件采用的精度一般在4~5级之间，且为大批量生产，可根据建议，采取一模两腔。

型腔排列形式的确定

多腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。

由于该设计选择的是一模两腔，故采用对称排列。

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，对称排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用推板脱模推出形式。

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型面取出凝料，动模部分需要添加支撑板和推模板。

由上综合分析可确定选用带推模板的单分型面注射模。

注射机型号的确定

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：

V塑=9.98cm3

塑件质量：

m塑=ρV塑=9.98×

0.9g=8.98g

式中，ρ可取0.9g/cm^3。

3.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是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来估算。

由于本次采用流道简单并且较长，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.8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=V塑（1+0.8）×

2=9.98×

1.8×

2cm^3=36cm^3

4.选择注射机

根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料质量V总=36cm3，并结合式V公=V总/0.8，则有：

V总/0.8=36/0.8cm3=45cm3。

根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种，塑件结构，生气批量及注射工艺参数。

注射模具尺寸大小等因素参考设计手册初选XS—ZY—125型螺杆式注射机（经后面的校核此注射机能满足锁模力，安装尺寸和开模行程等各项要求，故最终选定此注射机）

XS—ZY—125型螺杆式注射机的主要参数见表:

序号

主要技术参数

参数数值

1

最大注射量/

125

2

注射压力/MPa

150

3

锁模力/kN

9

4

最大成型面积/（mm

mm）

360

5

最大模具厚度/mm

300

6

最小模具厚度/mm

200

7

最大开模行程/mm

8

动定模固定板尺寸/mm

330

440

喷嘴球头半径/mm

12

10

定位圈直径/mm

100

注射机相关参数的校核

注射压力校核。

查表4-1可知，PP所需注射力为70~120MPa，这里取p0=100MPa，该注射机的公称注射机p公=150MPa，注射压力安全系数k1=1.25~1.4，这里取k1=1.35，则:

k1×

p0=1.35×

100=135<

p公,所以，注射机注射压力合格。

锁模力校核

①塑件在分型面上的投影面积A塑，则

A塑=2456.1mm^2

②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A浇数值，可以按照多型模腔的统计分析来确定。

A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2~0.5倍。

由于本例流道设计简单，分流道相对较长，因此流道凝料投影面积可以适当取大一些。

这里取A浇=0.4A塑

③塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总，则

A总=n（A塑+A浇）=n（A塑+0.4A塑）=2×

1.4×

2456.1mm^2=6877mm^2

④模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀=A总p模=6877×

38N=261329N=261.33KN

式中，p模是型腔的平均计算压力值。

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25~40MPa。

对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。

PP属于中等粘度塑料及有精度要求的塑料，故p模取38MPa。

查表4-45可得该注射机的公称锁模力F锁=900KN，锁模力安全k2系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2，则

k2F胀=1.2F胀=1.2×

261.33=313.6KN<

F锁,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。

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，以便溶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。

（1）主流道尺寸

主流道的长度：

主流道的长度应尽可能短，一般取L主≦60mm，过长则会增加压力损失，使塑料熔体的温度下降过多，从而影响熔体的顺利充型。

本次设计中初取L主=55mm进行设计。

主流道小端直径：

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=（4+0.8）mm=4.8mm。

主流道大端直径：

D=d+2L主tana≈12.49mm，式中a=4º

。

主流道球面半径：

SR0=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=（12+2）mm=14mm。

球面的配合高度：

h=4mm

（2）主流道的凝料体积

V主=π/3L主（R主2+r主2+R主r主）=3.14/3×

55×

（4.82+2.42+4.8×

2.4）mm3=2321.09mm3=2.32cm3

（3）主流道当量半径

Rn=（4.8+2.4）/2mm=3.6mm

（4）主流道浇口套的形式

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。

对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定为圈设计成一个整体，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（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50~55HRC。

图四、浇口套

2、分流道的设计

（1）分流道的布置形式

在设计时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，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。

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，故设计时可适当选小一些。

单边分流道长度取48mm。

分流道的当量直径因为该塑件的质量m塑=ρV塑=0.9×

9.98g=8.982g<

200g，根据式（4-16），分流道的当量直径为

D分=0.2654

=0.2654×

×

mm=2.1mm

分流道截图面形状

常用的分流道截面形状、圆形、梯形、六角型等，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。

分流道截面尺寸半径是2.5mm

（2）凝料体积

分流道的长度L分=48*2=96mm

分流道截面积A分=2.52π=19.63mm2

凝料体积V分=L分A分=96×

19.63=1884.48mm3≈1.88cm3

（4）校核剪切速率

确定注射时间：

查表4-8，可取t=1.6s

（5）计算分流道体积流量:

q分=（V分+V塑）/t=（1.88+9.98）/1.6cm3s-1=7.41cm3s-1

由式（4-20）可得到剪切速率:

ѓ分=3.3q分/πR分3=3.3×

7.41×

103/3.14撤（2.1/2）3

s-1=6727.2s-1

该分流道的剪切速率处于浇口主流道的最佳剪切速率5*102~5*103s-1之间，所以分流道内熔体的剪切速率合格。

（6）分流道的表面粗糙度和脱模斜度

分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25~2.5µ

m即可，此处取Ra1.6µ

m。

另外，其脱模斜度一般在5º

~10º

之间，这里取脱模斜度为8。

3.浇口的设计

该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模2腔注射，为便于调整允模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。

其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从行腔的边缘进料。

侧浇口尺寸的确定

（1）计算侧浇口的深度。

根据表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为

h=nt=4×

0.7mm=2.8mm

式中，t是塑件壁厚，这里t=4mm；

n是塑件成型系数，对于PP，其成型系数n=0.7。

在工厂进行设计时，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时发现问题进行修模处理，并根据表4-9中推荐的PP侧浇口的厚度0.6~0.9mm,故此处浇口深度h取0.9mm。

（2）计算侧浇口的宽度。

根据表4-10，可得侧浇口的宽度B的计算公式为b=n

/30=（0.7×

）/30=1.2mm

式中，n是塑料成型系数，对于PP其n=0.7;

A是凹模的内表面积（约等于塑件的外表面面积）。

（3）计算侧浇口的长度。

根据表4-10，可得侧浇口的长度L塑一般选用0.5~0.75mm，这里取L塑=0.6mm

（4）侧浇口剪切速率的校核

计算浇口的当量半径。

由面积相等可得πR浇2=Bh，由此矩形浇口的当量半径R浇=（Bh/π）1/2。

（5）校核浇口的剪切速率

查表4-8，可得t=1.6s

（6）计算浇口的体积流量：

q塑=V塑/t=9.98/1.6=6.243/s=64237.5mm3/s

计算浇口的剪切速率：

由式（4-20）可得：

ѓ浇=3.3qv/πRn3,则

ѓ浇=3.3q浇/πR浇3=3.3q浇/π（Bh/π）3/2=3.3×

64237.5/3.14×

（2×

1.3/3.14）3/2s-1=4.407*104s-1

该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5*103~5*104s-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。

（7）校核主流道的剪切速率

上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积太小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。

（8）计算主流道的体积流量

q主=V主+V分+nV塑/t=2.32+14.8+145*4/3.8cm3s-1=157.14cm-1/s

（9）计算主流道的剪切速率

Ѓ主=3.3q主/πR主3=3.3*157.14*103/3.14*3.63s-1=3.54*103s-1

主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5*102~5*103s-1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。

（10）冷料穴的设计及计算

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具行腔而影响制品的表面质量。

本设计仅有主流道冷料穴。

由于该塑件印痕在中线，采用顶针推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。

开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。

（11）排气系统的设计

开排气槽,深度大约为0.2mm。

（12）拉料杆的设计

拉料杆的作用是注射结束模具分型时，将主流凝料从定模浇口套中拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。

该塑件表面光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落表面相互碰撞将造成表面刮痕等缺陷，因此该模具采用Z字形拉料杆，工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套。

图五、钩型拉料杆

1、成型零件的结构设计

（1）凹模的结构形式：

凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。

根据需要有以下几种结构形式：

整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们可选用组合式凹模-整体嵌入式凹模。

整体嵌入式凹模：

于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后入定模中。

这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。

凹模的外形通常是用带台阶的方形，由台阶定位，以H7/m6过渡配合嵌入定模板，然后用定模座板将其固定。

（2）凸模的结构设计

凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通采用组合式两种类型。

我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模-组合装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，

2、成型零件钢材的选用

根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。

型腔的整体式凹模钢材选用P20（美国牌号）。

凸模的钢材选用P20。

3、成型零件的工作尺寸计算

现设制品的名义尺寸

是最大尺寸，其公差按规定为负值“

”；

凹模的名义尺寸

是最小尺寸，其公差按规定为正值“

”，现由公式可得：

式中，“

”前的系数（系数为0.75）可随制品的精度和尺寸变化，一般在

之间，PP的收缩率S为2.25。

制品偏差大则取小值，偏差大则取大值。

值由塑料模设计手册《公差数值表》可查基本尺寸为140mm时，其

值为1.12；

基本尺寸为27mm时，其

值为0.56；

基本尺寸为80mm时，

为0.84；

基本尺寸为4mm时，

为0.38。

去公差等级为MT4。

故可由以上公式算出其尺寸：

（1）型腔尺寸计算：

型腔径向尺寸Lm+0δz=[（1+S）LS-x△]+0δz

型腔深度尺寸Hm+0δz=[（1+S）Hm-x△]+0δz

型芯径向尺寸lm-0δz=[（1+S）lS-x△]-0δz

型芯高度尺寸hm-0δz=[（1+S）hS+x△]-0δz

式中LS———塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）；

lS———塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）；

HS———塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）；

hS———塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）；

CS———塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）；

X———修正系数，取0.5~0.75；

△———塑件公差（mm）；

δZ———模具制造公差，取（1/3~1/4）△。

型腔尺寸计算

尺寸公差值/mm计算

1401.12Lm+0δz=[（1+2.25%）X140-0.75X1.12]0+0.28=142.310+0.28

270.56Lm+0δz=[（1+2.25%）X27-0.75X0.56]0+0.14=27.190+0.14

800.84Lm+0δz=[（1+2.25%）X80-0.75X0.84]0+0.21=81.170+0.21

40.38Hm+0δz=[（1+2.25%）X4-0.75X0.38]0+0.095=3.810+0.095

型芯尺寸计算

由于凸凹模板是对称的，所以型芯尺寸计算与型腔尺寸计算一样。

4、动模垫板厚度的计算

凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选200*355的标准模架，其厚度根据表4-19中的刚度公式计算：

S=（3ph^4/2E

p）1/3=（3×

38×

4^4/2×

2.1×

10^5×

0.023）1/3mm=20mm

式中，p是型腔压力（Mpa）；

E是材料弹性模量（Mpa）；

h=W，W是影响变形的最大尺寸，而h=4mm；

p是模具钢度计算许用变形量。

根据注射塑料品种。

p=25i2=25×

0.918µ

m=22.95µ

m=0.023mm

式中，i2=0.45×

301/5+0.001×

30µ

m=0.918µ

m

由于型腔采用直线、对称结构布置，故2个型腔之间壁厚满足结构设计就可以了。

型腔与模具周边的距离又模板的外形尺寸来确定，根据估算模板平面尺寸选用180mm×

110mm，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全满足强度和刚度要求。

图六、型腔模板

在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种推出塑件的机构成为脱模机构。

脱模机构的分类很多，在此采用推杆脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。

（1）推杆的设计

根据推杆位置的选择要求：

推杆的位置应该选择在脱模阻力最大，当塑件各处的脱模阻力相同时需要均匀布置、推杆位置选择时应注意塑件本身的强度与刚度，推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔0.05-0.1mm。

此模具设置6根推杆。

图七、推杆

（2）复位杆的设计

推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的活动配合以外，其余均处与浮动状态，使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板同时安装复位杆，复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根根据模架的选择。

根据计算查表（

）可知选用

的标准模架。

模架尺寸为200×

250mm。

组成模具闭合高度的模板及其他零件的尺寸有：

定模座板为H=20mm

动模座板为H=20mm

定模板为H=30mm

型芯固定板H=30mm

垫板为H=20mm

垫块为C=64mm，

可知模具闭合高度为184mm。

图八、装配图

[1]贾润礼《实用注塑模具设计手册》北京中国轻工业出版社，2000

[2]陈锡栋《实用模具技术手册》北京机械工业出版社，2001

[3]王鹏驹《塑料模具技术手册》北京机械工业出版社，2005

[4]于保敏《塑料成型工艺与模具设计》北京清华大学出版社，2009