塑料壳体的注射模具设计毕业设计 推荐.docx

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塑料壳体的注射模具设计毕业设计推荐

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~4mm，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已表注公差，未注公差取MT5，可查参考书。

（3）脱模斜度POM的成型性能良好，成型时收缩大，易变形翘曲。

由给出的技术要求中知脱模斜度为30’~10，这里取10

（4）塑件尺寸如图1.1所示。

图1.1塑件尺寸

1.2POM塑料的性能分析

（1）使用性能：

综合力学性能突出，比强度、比刚度接近金属，可代替钢、铝、铸铁等制造多种结构零件及电子产品中的许多结构零件。

（2）成型性能：

成型收缩率大，流动性中等，熔融凝固速度快，注射时速度要快。

（3）吸湿性：

结晶性材料，不易吸收水分，原料一般不干燥或短时间干燥。

（1000C,1—2h）

性能指标：

聚甲醛的收缩率很大，需尽量延长保压时间来补缩改善缩水现象。

详细的聚甲醛性能指标见表1.1。

表1.1聚甲醛的性能指标

密度ρ

（kg/dm3）

1.42

拉伸强度

/MPa

69

吸水率

0.12~0.15

拉伸弹性模量/MPa

2.5*103

收缩率S

％

1.5~3.0

抗弯强度/MPa

104

熔点/0C

180~200

抗压强度

/MPa

63

1.3POM的注射成型过程及工艺参数

1）注射成型过程

（1）成型前的准备对聚甲醛的色泽、粒度和均匀度等进行检验，聚甲醛成型前须进行干燥，处理温度为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160-170；中段170-180；后段180-190。

（3）模具温度（t/℃）：

80-120。

（4）注射压力（p/Mpa）：

56-140。

（5）成型时间（τ/s）：

注射时间20-60；高压时间0-3；冷却时间20-60；总周期40-120。

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，分型面的选择如图所示2种方案

图2.1方案1

图2.1方案2

分型面应选在利于开模取出塑件的平面如图2.1方案1。

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，初步定为一模两腔结构形式。

（2）型腔排列的形式的确定

由于该模具选择的是一模两腔，故流道采用对称直线排列，使型腔进料平衡，如图2.3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，本模具设计为一模两腔，对称直线对称排列，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34.34cm3

塑件质量：

m塑=ρV塑=1.42×34.34=48.76g

式中，ρ可取1.42g/cm3

2）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2个塑件体积之和）为

V总=1.3nV塑=1.3×2×34.34=89.284cm3

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=89.284cm3，由参考文献[1]式（4-18）V公=V总/0.8=89.284/0.8=111.6cm3。

根据以上的计算，初步选择公称注射量125cm3，注射剂型号XS-ZY-125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/cm3

125

拉杆间距/mm

260*360

螺杆柱塞直径/mm

42

模板最大行程/mm

300

注射压力/MPa

150

最大模具厚度/mm

300

塑化能力/g/s

168

最小模具厚度/mm

200

螺杆转速/r/min

10~140

喷嘴球直径/mm

12

合模力/KN

900

喷嘴直径/mm

4

4）注射剂的相关参数的校核

（1）注射压力校核参考文献[1]表4—1可知，POM所需注射压力为100MPa~120MPa，这里取p0=110Mpa，该注射机的公称注射压力p公=150MPa，注射压力安全系数k1这里取1.25~1.4,这里取k1=1.3。

k1p0=1.3×110=143Mpa

（2）锁模力校核

①塑件在分型面上的投影面积

A塑=70×90+2×π×72=5992.28mm2

②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0.2~0.5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。

③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）=2×1.2A塑=14381.472mm2

④模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀=A总×p模=14381.472×35=503.35kN

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30MPa~60MPa。

对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。

POM属中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故p模取35MPa。

由表2.1可知该注射机的公称锁模力900kN锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2，则取

k2F胀=1.2F胀=1.2×503.38kN=604.02KN

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选择。

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，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+（0.5~1）mm=4.5mm。

（3）主流道大端直径。

D=d+L主tanα=8mm，式中α≈4°。

（4）主流道球面半径。

SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=12+2=14mm。

2）主流道的凝料体积

V主=L主（R主2+r主2+R主r主）π/3=50×（3.52+1.752+3.5×1.75）π/3=787.7mm3

3）主流道当量半径

Rn=

4）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45钢,热处理淬火表面硬度为28HRC~32HRC。

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

根据两个型腔的结构设计，单边分流道长度取L分=35mm，如图3.2所示

图3.1主流道浇口套的结构形式

图3.2分流道布置形式

3）分流道的当量直径

该塑料的质量

m=ρV塑=34.34×1.42=48.76g<200g

但该塑件壁厚在3mm~4mm之间，按参考文献[2]图2-3的经验曲线查得Dˊ=5.6mm，再根据单向分流道长度35mm由参考文献[2]图2-5查得修正系数fL=1.03，则分流到执行经修正后为

D=DˊfL=5.6×1.03=5.768mm≈5.8mm

4）分流道的截面形状

本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。

5）分流道界面尺寸

设梯形的上底宽度为B=6mm（为了便于选择道具），底面圆角的半径R=1mm，梯形高度取H=2B/3=4mm，设下底宽度为x，梯形面积应满足如下关系式。

再根据该面积与当量直径为5.8mm的圆面积相等。

可得x=7.2mm。

通过计算梯形斜度α=8°，基本符合要求，如图3.3所示。

6）凝料体积

（1）分流道的长度为

L分=35×2=70mm

（2）分流道截面积

A分=×4=26.4mm2

（3）凝料体积

V分=L分A分=70×26.4=1848mm3=1.8cm3

考虑到圆弧的影响取V分=4.2cm3

7）校核剪切速率

（1）确定注射时间：

参考文献[2]表2-3，可取t=1.6s。

（2）计算单边分流道体积流量

q分===22.58cm3/s

（3）参考文献[2]式（2-22）可得剪切速率

γ分===973s-1

该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道德最佳剪切速率在5×102s-1~5×103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。

8）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Ra1.25μm~2.5μm即可。

此处取Ra1.6μm。

另外其脱模斜度一般在5°~10°，通过上述计算脱模斜度为8°，脱模斜度足够。

3.3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，采用一模两腔注射，为便于调增冲模时间的剪切速率和封闭时间美因茨采用侧浇口。

其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔边缘进料。

1）侧浇口尺寸的确定

（1）计算侧浇口的深度。

根据参考文献[2]表2-6，可得侧浇口的深度h计算公式为

h=nt=0.8×3=2.4mm

式中：

t为塑件壁厚，这里t=3mm；n为塑料成型系数，对于POM,其成型系数取n=0.8。

为了便于今后试模时间发现问题进行修模处理，并根据参考文献[1]表4-9中推荐的POM侧浇口的厚度为1.2mm~1.5mm，故此处浇口深度h取1.2