塑料模具工艺性分析

1、一、 塑件工艺性分析1.塑件原材料的成型特性分析 ABS是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶型聚合物，无毒、无味,密度为1.021.05g/cm3ABS具有突出的力学性能，坚固，坚韧，坚硬;具有一定的化学性能和良好的介电性能；具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性差，连续工作温度为70左右，热变形温度为93左右，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。ABS成型性能如下:（1）易吸水，成型加工前应干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时

2、间预热干燥。(2)流动性中等，溢边值为0.04mm左右(3)壁厚和熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高(4)比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。(5)表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。(6)易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。(7)宜采用高料温、高模温、高注射压力成型。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060；而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制6080。(8)顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度易取2°以上。2.塑件的尺寸精度和表面质量的分析该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺

3、寸，未注公差按MT5级查取公差，塑件上的主要尺寸的公差要求如下：外形尺寸21.50-0.44 5.80-0.24 120-0.32 170-0.38 5.80-0.24内形尺寸3.30+0.24 R490+0.64 10+0.20 60+0。24 6.90+0.28 塑件的表面质量无特殊要求。3.塑件的结构工艺性分析 从图纸上看，该塑件左下部有两个均布的加强肋，可增强塑件的强度，减小塑件的变形。壁厚相对均匀，且符合最小壁厚的要求，无圆角。为使塑件顺利脱模，可在塑件内部及加强肋处增设1°2°的拔模斜度。 综合来看，该塑件无特殊的结构要求和精度要求，在注射成型生产时，只要工艺参

4、数控制得当，该塑件是比较容易成型的。4.塑件的生产批量 该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。二、 工艺方案的确定1.塑件的体积和质量（1） 塑件的体积：V=2*5.8*2.5+(7.5*1.5*2.4-1/2*1.5)*4+2*7.5*1.4*6.9+1/3*14(3*17+2*16.5+3*17*2*16.5) 853.33mm³ (2) 塑件的质量：查有关手册，ABS的密度为m=v=1.03*853.33*10-30.88 g 2.分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须先确

5、定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如下图所示 3.确定型腔数量由于该单个塑件，体积较小，约为0.85cm³，且此塑件的生产批量为大批量生产，为尽量提高生产率，决定采用一模4件的模具结构，型腔环形分布在型腔板上，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。4.初选注塑机 （1）根据该塑件的体积、结构特点和ABS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 塑件的注射成型

6、工艺参数工艺参数 内容工艺参数内容预热与干燥温度8090 成型时间/s注射时间35时间2h保压时间1530料筒温度/ 后段180200冷却时间1530中段210230总周期4070前段200210螺杆转速/（rmin¹)3060喷嘴温度/180190 后处理方法红外线灯烘箱模具温度/6080温度/70注射压力/Mpa7090时间/h24（2）确定模具温度及冷却方式ABS为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在5070。（3）确定成型设备 由于塑件采用注射成型

7、加工，使用一模四腔分布，因此可计算出一次成型过程所用塑料量为：W=4m+m废=4*0.88+0.88*20%=3.696g 根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑件的结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考资料可得，初选SZY-300型螺杆式注射机，螺杆式注射机的主要参数如下：序号主要技术参数项目参数值1最大注射量/cm3202注射压力/MPa1253锁模力/KN14004动、定模模板最大安装尺寸/（*）520*6205最大模具厚度/3556最小模具厚度/1307最大开模行程/3408喷嘴前端球面半径/129喷嘴孔直径/410定位圈直径/125三模具结构的设计 1.浇注系统的设

8、计 浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。考虑到塑件是采用一模四腔的布置，属于大批量生产等情况，浇口采用对各种塑料的成型适应性均较强，加工和维修方便的侧浇口。浇注系统的设计如下图所示: （1） 主流道和定位圈的设计主流道采用可拆卸更换的浇口套，浇口套和定位圈属于注射模具的通用件，设计者尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。查资料得到SYZ-300型注射机喷嘴有关尺寸：喷嘴前端球面半径SR0=12；喷嘴孔直径d0=4.根据模具主流道和喷嘴的关系：SR=SR0+（12），d=d0+0.5,取：主流道球面半径SR=14(取标准值)；主流道的小端直径d=4.5.为了便于将凝料从主流道中拔出，

9、将主流道设计成圆锥形，其斜度为2°4°。计算其大端直径约为4，同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R=15的圆弧过渡。该模具的浇口套和定位圈设计如图1、图2. 图1图2（2）分流道的设计分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件的体积不大，形状也不算太复杂，且壁厚均匀，采用一处进料方式，缩短分流道长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。本任务从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道如下图，查有关资料取R=5mm(3)浇口的设计根据塑件的型腔分布情况，选用如下图所示的侧浇口，浇口的位置选择在塑件最右端处，不影响塑件的

10、外观。（4）冷料穴的设计冷料穴用于储存流动熔体前端的冷料头，避免这些冷料进入型腔影响塑件质量或堵塞浇口。冷料穴设置在主流道的末端和分流道的转向位置处，其长度通常为浇道直径d的1.52倍。2.型腔布置 对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本模具采用一模四腔，型腔中心对称分布，如下图所示：3.成型零件的结构设计（1）型腔设计考虑到该塑件的型腔不算复杂，塑件的尺寸较小，以及冷却水道的布置方便等，决定采用结构简单紧凑的整体式型腔。(2)型芯设计组合式型芯可节省贵重模具钢，便于机械加工和热处理，修理及更换方

11、便，同时也有利于型芯冷却和排气。由于该塑件有加强肋，考虑到型芯加工制造方便和降低模具成本，故采用组合式型芯。 4.推出结构设计根据该塑件的形状特点，其推出机构可采用推杆和推件板推出，其中，推件板推出机构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观，但制造困难，成本高；推杆推出机构简单，推出平稳，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以还是选择推杆推出。5.冷却系统的设计该塑件采用大批量生产，应尽量缩短成型周期，提高生产效率；ABS为非结晶型塑料，流动性中等，因此，采用冷却水冷却，冷却水道开在定模板。四主要零部件计算1.型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手

12、册得ABS的收缩率为0.4%0.7%，故平均收缩率SCP=(0.4%+0.7%)/2=0.55%=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取Z=/4，成型零件尺寸计算如下: 型腔的计算：径向尺寸公式为：（Lm）0+Z=(1+SCP)LS-0.750+Z 170-0.38=(1+0.0055)*17-0.75*0.380+0.095=16.800+0.09516.50-0.38=(1+0.0055)*16.5-0.75*0.380+0.095=16.310+0.09520-0.2=(1+0.0055)*2-0.75*0.20+0.05=1.860+0.0530-0.2=(1+0.0055

13、)*3-0.75*0.20+0.05=2.870+0.055.80-0.24=(1+0.0055)*5.8-0.75*0.240+0.06=5.650+0.0660-0.24=(1+0.0055)*6-0.75*0.240+0.06=5.850+0.066.90-0.28=(1+0.0055)*6.9-0.75*0.280+0.07=6.730+0.07型腔深度公式为：(Hm) 0+Z =(1+SCP)HS-2/30+Z120-0.32=(1+0.0055)*12-2/3*0.320+0.08=11.850+0.0820-0.2=(1+0.0055)*2-2/3*0.20+0.05=1.880

14、+0.0521.50-0.44=(1+0.0055)*21.5-2/3*0.440+0.11=21.320+0.11490-0.64=(1+0.0055)*49-2/3*0.640+0.16型芯的计算：径向尺寸公式为：(lm)0-z= (1+SCP )ls+0.750-z3.30+0.24= (1+0.0055 )*3.3+0.75*0.240-0.06=3.500-0.0610+0.2= (1+0.0055 )*1+0.75*0.20-0.05型芯高度公式为：(hm)0-z= (1+SCP )hs+2/30-z8.50+0.28=(1+0.0055)*8.5+2/3*0.280-0.07=8

15、.730-0.0750+0.24=(1+0.0055)*5+2/3*0.240-0.06=5.190-0.062.模具型腔壁厚的确定 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的刚度和强度，本模具的型腔采用的是整体式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T. （1）型腔侧壁厚度S的计算 按刚度条件计算 S钢cph4/E=(0.031*30*19.54/2.2*105*21.35) 0.3式中c-由h/l决定的系数，查表得c=0.031:； p-型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%50%，p取30Mpa; h-型腔深度，h=19.5mm; E-模

16、具钢的弹性模量，一般中碳钢E=2.1*105Mpa,预硬化塑料模具钢E=2.2*105Mpa; -模具刚度计算许用变形量，查表得=25i2=25*(0.45*W1/5+0.001*W)=25*(0.45*21.51/5+0.001*21.5)= 21.35按强度条件计算S强 3ph2(1+W)/ ½=3*30*19.52*(1+0.108*0.27)/30½10.84mm式中p-型腔内最大熔体压力,取30Mpa； h-型腔深度，h=19.5mm; W-抗弯截面系数，由h/l决定，查表得W=0.108；-型腔的边长比，=b/l=5.8/21.5=0.27；-模具强度计算许用应

17、力，一般中碳钢=160Mpa，预硬化塑料模具钢=300Mpa。（2）型腔底板厚度T的计算按刚度条件计算T钢cpb4/E1/2=(0.0226*30*124/2.2*105*21.35)1/2 0.142mm式中c-由型腔边长比l/b决定的系数，查表得c=0.0226； p-型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%50%，p取30Mpab-型腔宽度，b=12mm;E-模具钢的弹性模量，一般中碳钢E=2.1*105Mpa,预硬化塑料模具钢E=2.2*105Mpa;-模具刚度计算许用变形量，查表得=25i2=25*(0.45*W1/5+0.001*W)=25*(0.45*21.51/5+0.00

18、1*21.5)= 21.35按强度条件计算T强pb2/ 1/2=(0.4*30*122/300)1/2=2.4mm.式中-由型腔长度与型腔宽度之比决定的系数，查表得=0.4； p-型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%50%，p取30Mpa b-型腔宽度，b=12mm;-模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160Mpa，预硬化塑料模具钢=300Mpa。根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度S10.84mm；型腔底板厚度T2.4mm.3.推出机构的设计 采用推杆推出机构，由于该塑件的脱模力不太大推杆的布置空间足够，所以无须用繁琐的计算方法确定推杆的尺寸大小，可以根据经验

19、选取d=8的国家标注推杆，注意保证推出距离大于型芯的凸出长度23，即推出距离大于8.5。4.标准模架的确定 综合考虑本塑件采用一模四腔中心对称分布、浇口、型腔的壁厚要求、塑件的尺寸大小，冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表选取标准模架的尺寸为250mm*230mm*30mm,选用A2型标准模架，标记为A2-250230-30-Z1 GB/T 12555-2006。五注射机有关参数的校核1.注射量的校核 在一个注射成型周期内，注射模具内所需的塑料熔体总量（mi）与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，即mi =Nms+mj式中 N-型腔数量； Ms-单个制品的质量或体积，g或cm3; Mj-浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，g或cm3。已知N=4、ms=0.88g 、经估算mj 0.47g,则mi 3.99 cm3.SZY-300型螺杆式注射机的最大注射量为mI320cm3 3.99 cm3.2.模具闭合高度的确定组成模具闭合高度的模板及其他零