一模四腔透盖注射模具课程设计说明书

1、第 1章 塑件分析、塑料的选取及其工艺性分析1.1 塑件分析本课程设计为一个透盖，如下图所示。塑件结构简单，塑件的质量要求是不允许有裂纹，变形缺陷，脱膜斜度30 分 1 度；材料要求为PPS生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。1 塑件图1 2塑件成型工艺性分析1.1.1 塑件的分析（ 1）外形尺寸。该塑件的壁厚为3mm 4mm。式、塑件的外新尺寸不大。塑料熔体流体不太长。塑件材料为热塑性塑料，流动性较好，适合于注塑成型。（ 2）精度等级。塑件每个尺寸的公差都不一样，任务书中已经给定部分的尺寸公差，未标注的为MT3。（ 3）脱模斜度。PPS的成型性能良好，成型收缩率较小，差参考文献

2、 表选择塑件上型芯和凹模的统一斜度为1 度。1.1.2 .PPS 塑料的性能分析聚苯硫醚英文简写为PPS，是一种新型高性能热塑性树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点。它是无定形料，吸湿小，但宜干燥后成型。它的流动性介于ABS和PC之间，凝固快，收缩小，易分解，选用较高的注射压力和注射速度。模温取100-150 度。主流道锥度应大，流道应短。成型收缩率：0.7%。成型温度：300-330。PPS的其他特性如下：耐化学性能好，蠕变量低，吸水率低，尺寸稳定性好，弹性模量高，阻燃，具有机械强度高、耐高温、高阻燃、耐化学药品性能强等优点；具有硬而脆、结晶度高、难

3、燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点。在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。1.3.PPS 的注射成型过程及工艺参数1.3.1 注射成型过程（1） 成型前的准备。对PPS的色泽，粒度和均匀度进行检验，PPS成型前必须进行干燥，处理温度为60 到 80 度，干燥时间为2 小时 。（2） 注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热，塑化达到流动状态以后，有模具的浇注系统进入模具的型腔成，其过程可以分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。（ 3）塑件的后处理。退火处理为红外灯，烘箱，处理温度为70 度，处理时间为2 到 4 小时。1.3.2 注射工艺参数（ 1 ）注射机：螺杆式，螺杆转速为

4、48min。（2）料筒温度为t/ ：前段 300-330 ；中段 300-330 后段 270-290. 材料的成型温度为330 度。（ 3）模具温度为t/ ：120-150.（4） 注射压力（MPa）：35-105.（ 5）成型时间（s）：30（注射时间初取1.6 ，冷却时间取20.4，辅助时间取8）。第 2 章 注射机型号的确定2.1 注射量的计算通过 ProE 建模分析得塑件质量属性如图2.1 所示：2.1 塑件质量分析图塑件体积：V =20.33cm3;塑件质量：M V塑 1.30 20.33 26.43 g。该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且应为大手批量生产，可采用一模多腔的结构

5、形式，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模四腔的结构形式。且型腔的排列采用平衡式排列。2.2 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的关设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21 陪来估算，由于本次采用的流产简单并且较短，因此浇注系统的按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具开腔塑料的总体积（即浇注系统的凝料和 4 个塑件体积之和)为：3V总 =1.3nV塑 =1.3 4 20.33 105.72 cm3;由资料可知注射机的额定注射量V 为：3V1=V总0.8 132.15 cm3;2.3 选择注射机根据椐以上初步选

6、择额定注射量为200cm3，注射机型号为SZ 200/120 卧式注射机。SZ 200/120 型卧式注射机有关技术参数如下表：表 1. 注射机技术参数表参数名称参数名称理论注射量/cm3200拉杆内向距/mm355 ×385螺杆柱塞直径/mm42移模行程/mm350注射压力/MPa150最大模具厚度/mm400注射速率/g · s 1120最小模具厚度/mm230塑化能力/kg· h70锁模形式双曲肘螺杆转速/r· min 10220模具定位孔直径/mm125锁模力/kN1200喷嘴球半径/mm15喷嘴孔直径/mm42.4 注射机的相关参数的校核1)注

7、射压力校核查参考文献1 表 4-1 可知，PPS所需注射压力为60MPa 110MPa,这里取p0 100MPa， 该注射机的公称折射压力p公 =150MPa注射压力安全系数,k1=1.251.4，这里取k1 =1.3，则k1 p0 1.3 100MPa 130 p公 ，所以，注射机压力合格。锁模力校核(1) 塑件在分型面上的投影面积2A塑 ( 70 70-8 8-4 5 5)/4 =3717.76mm2(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，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

8、倍。由于本设计流道较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取A浇 =0.2 A塑 。(3) 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则2A总n(A塑A浇 )n(A塑0.2A塑 )4 1.2A塑17845.2mm(4) 模具型腔内的胀型力F胀 ，则F 胀A总 p模17845.2 35 624.58kN式中，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25MPa 40MPa。 对于黏度较大的精度的塑件制品应取较大值。PPS属于中等黏度的塑件且塑件精度要求不高，故p模 取 35MPa。由表 2-1 可知该注射机的公称锁模力F锁 =1200kN，锁模力安全

9、系数k2=1.1 1.2，这里取k2=1.2，则可取k2F胀1.2F胀1.2 624.58 749.50k<F锁 ，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。32第 3 章 型腔数目和排位方式确定3.1 型腔数量的确定我们小组采用按注射机的额定锁模力来确定型腔数目n，有npA Fp pA1式中Fp 注射机的额定锁模力254000（ N）A 单个塑件在分型面上的投影面积8167.14（ mm2）A1 浇注系统在分型面上的投影面积200（ mm2）P 塑料熔体对型腔的成型压力（MPa） ，其大小一般是注射压力的80%。代值计算得n = 14.27

10、 故取值为14综合考虑塑件的尺寸及表面的精度要求以及塑件的结构，宜采用盘型浇口。若采用一模多腔设计、加工难度大，成本高。所以采用一模四腔。通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在端盖面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如下图所示。动模部分2 分型面的选择3.2 . 型腔的数量和排位方式的确定。（ 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，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系以及制造费用和各种成本费用的因素，初步确定为一模四腔结构形式。（ 2）型腔中心距的确定。本模具是小型模具，型腔嵌件的大小按分型面的上承压面的宽度>

11、;10mm来考虑（中型模具>25mm，大型模具>50mm），该模具型腔嵌件直径取80mm。流道可以直接开设在模仁（嵌件）上，本模具是圆形嵌件，为了加工和装配方便，流道边与嵌件之间>5mm.即可（分流道与矩形型腔边相距应为>10mm，以满足蜂胶要求）。因此型腔布置图如下：3.型腔布置图3.3 型腔排列形式的确定2 图 3-1 及其说明，故采用H形对称排列，使型腔进料平衡，如图3.1 所示。3.1 型腔排列第 4 章 分型面的选择及浇注系统设计4.1 分型面选择一般原则1) .分型面应选在塑件外形最大轮廓处2) .避免模具结构复杂3) .分型面应便于塑件脱模4) .分型面应

12、有利于侧面分型及抽芯5) .分型面应保证塑件质量6) .分型面的选择用力与防止溢流7) .分型面的选择应有利与排气8) .分型面的选择应使成型零件便于加工9) .应尽量减少由于脱模斜度造成塑件大小端的差异A A 面，如图4.1 所示4.1 分型面4.2 浇注系统设计原则1) .了解塑料的工艺特性2) .排气量好3) .防止型芯和塑件变形4) .减少熔体流程即塑料耗量5) .修整方便，并保证塑件的外观质量6) .要求热量及压力损失小参考着以上原则，我们采用如图所示浇注系统，如图4.2所示：4.2 浇注系统图4.2.1 主流道的设计4.2.1.1 主流道尺寸1) .主流道通常位于模具中心塑料熔体的

13、入口处，它将注射机喷嘴喷射2) .主流道的长度一般由模具结构确定，对于小型模具L 应尽量小于60mm，设计中初取50mm.3) .注流道的小端直径d =注射机喷嘴尺寸+( 0.51) mm=4.5mm.4) .主流道的大端直径D =d+2L 主 tan(a/2)=8mm(其中取值在2o6o，这里取4o) 。5) . 主流道的球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+( 12) mm=15+2=17mm.6) . 球面的配合高度h =3mm.4.2.1.2 主流道的凝料体积V主 L主 (R2主r2主R主r主 )/3 50 (522.252 42.25)3.14/3 1573.3mm3.4.2.1.3 主

14、流道当量半径R总 =（ 2.25+4） /2=3.125mm4.2.1.4 主流道的浇口套选用及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衬套与定位圈设计成一个整体，介考虑上述因素通常公然将其分开来设计，以便天拆卸更换。同时也便于选用优质刚材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用工具刚T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC，流道表面的粗糙度Ra<=0.8um。浇口套如图4.3所示：4.3 浇口套4.2.2 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温度降低，同时还要

15、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。2）分流道的长度根据四个型腔的结构设计，分流道长度适中，如图4.4所示4.4 浇注系统3）分流道的当量直径流过一级分流塑料的质量mV塑20.33 1.30 2 52.86 2 0 g0但该塑件厚度在3mm5mm 之间， 参考文献 2图 2-3的经验曲线查得D =4.7,再根据单向分流道长度60mm由图2-5 查得修正系数fL =1.05, 则分流道直径经修正 后为D D'fL 5.5 1.05 5.775mm4）分流道的截面形状分流道的截面形状采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料的热量散失、流动阻力均不大。5）分流道界面尺寸梯形的上

16、底宽度为B=7mm 了便于选择刀具），底面的半径R=1mm 形高度取H=2B/3=4.7mm 下底宽度为b 梯形面积应满足关系式：B bH D224代值计算得b=4.1mm,考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取 b=5mm,通常计算梯形斜度a=12.0o,基本符合要求，如图4.4所示。6）凝料体积（ 1） 分流道的长度为L分 （ 45 6 49）2 200mm7)校核剪切速率2) 分流道截面积3) 凝料体积57A分5.5 33mm233V分 L 分 A分200 33 6600 mm 6.6cm考虑到圆弧的影响取V分6.5cm31) 确定注射时间：查参考文献2表2-3，可取t=2s

17、。2) 计算单边分流道体积流量：q分V分 /2 2V塑6.5/2 2 20.33221.95cm 3 s-13) 查参考文献2 (式2-22)可得剪切速率0.971 103s-13.3q分3.3 21.95R3分3.14 (5.775/2)3 10-3该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在5×102s-15× 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Ra 1.25 m 2.5 m即可，此处取 Ra 1.6 m。另外脱模斜度5o12o之间，通过上述计算脱模斜度分别取5o和 12

18、o即可。4.2.3 浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求高，采用一模四腔注射，为便是于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。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，从开腔的边缘进料。1) 侧浇口尺寸的确定( 1 ) 计 算 侧浇 口的 深 度 。 根据表 2-6，可得侧浇口的深 度 h 算公式为h nt 0.7 3 2.1mm 式中， t 是塑件壁厚，这里t取 3mm;n 是塑料成型系数，查资料可得n=0.7。（ 2）计算侧浇口的宽度。根据表2-6，可得侧浇口的宽度B 和计算公式为：B n A 代入数据可得B =2mm.303）计算侧浇口的长度。

19、根据表2-6，可取侧浇口的长度L 浇 =0.75mm.2）侧浇口剪切速率的校核（ 1） 确定注射时间，查参考文献2表 2-3，可取t=2s。V塑20 33（ 2） 计算浇口的体积流量：q浇10.165cm ·st2（ 3） 计算侧浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得：3 3q浇4 1. q34 104s 1，则R3n4 .3Rq3浇n3.3 01.00.715635 2.53 1044 104s1，剪切速率合格。Rn为矩形浇口的当量半径。4.2.4 校核主流道的剪切速率1）计算主流道的体积流量V主 V分nV塑1.573 6.6 4 20.333 1q主43.55cm st22）计算主流道

20、的剪切速率0.715 103s 13.3q主3.3 43.55R3主3.14 43 10-3主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5 102s 1 5 103s 1之4.2.5 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，其作用主要是储存前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。设计既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球状形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球状的包紧力凝料从主流道中脱出。第 5 章 成型零部件设计5.1 成型零件的结构设计1）凹模的结构设计根据对塑件的结构分析，采用整体嵌入式凹模，如图5.1

21、 所示。5.1 型腔结构2）凸模的机构设计。根据塑件的结构及包紧力分析，采用如上图所示结构。5.2 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，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。 对于成型塑件内表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20 钢，进行渗碳处理。5.3 成型零件工作尺寸的计算查有关资料得聚苯硫醚(PPS)的平均收缩率为Scp = 0.7% ， 根据塑件尺寸公差要求， 模具的公差取z /4。 51、 44.01、 20、 10、51

22、77; 0.02、 44.01 ± 0.18、20±0.12、10±0.08、R1.5±0.01、16±0.14、5±0.07、3±0.07。( 1)凹模径向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换51±0.2=51.20-0.4mm，相应的塑件制造公差为1 ： 0.4mm； 44.01 ±0.18=44.190-0.36mm,相应的塑件制造公差为2： 0.36mm。查参考文献2表2-10，修正系数x1 =0.65， x2 =0.65， x3 =0.70， x4 =0.75 由公式LM (1 Scp)lsx z

23、可算得( 51)= ( 51.20+51.20 0.007 0.65 0.4) +0.10=51.3000.1( 44.01)= (44.19+44.19 0.007 0.65 0.36)+0.090=44.2700.09由以上公式依次算出 10 截面的尺寸为 10.0300.04 mm， 20 截面的尺寸为20.08 00.03 mm( 2)凹模深度尺寸的计算HM 1 ( 1 Scp)Hs x 0 z1查参考文献2表 2-10得x1 =0.60， x2=0.58由此公式依次算出16的截面高度为16.2800.24mm， 26 的截面高度为26.5100.30mm。38： dm (d d Sc

24、p 3/4)0 z=39.1400.2mm由此公式依次算出 34 截面尺寸为 35.0400.2 mm， 10.2 截面尺寸为10.5600.11 mm(1) hm (h hScp 2 /3)0zh=(0.77+0.77 0.007+2 0.46/3) 0 z=1.0900.11 mm5 的截面高度尺寸为5.2000.13 mm第 6 章 推出机构设计6.1 脱模力的计算（ 1） 38型芯脱模力r 19r 19 4.75 10，可视为厚壁圆筒塑件，查参考文献3式4-26脱模力t4为F1 2 rESL（ f tan ） 0.1A ,代入数据得F 1 =204.2N；（1K1）K2（ 2） 34型

25、芯脱模力r 17r 4.25 10，代入数据得F2 =1567.5N；t4（ 3） 10 型芯脱模力r 5 1 10 ，代入数据算得F 3 =469.2N；t5（ 4） 总脱模力F 总F 1 F 2 F 3 =2240.9N6.2 推出方式及推杆位置的确定由塑件形状及尺寸初步判断采用推杆推出，其中5mm 的推杆设置4 根，16mm 的推杆设置1 根。（ 1）推出面积A杆（ d12 4 d22 1） 0.25（52 4 162） 279.46mm24（ 2）推杆推出应力F总 2240.9 8.02，根据参考文献2表 2-12 查得许用应力 =10MPa,所A杆279.46以有 < ，合符要

26、求。根据制品结构特点，确定制品的推出方式为二次推出，保证塑件不顶出而变形损坏及影响外观。位置如图6-1 所示。6-1 推杆位置图第 7 章 冷却系统的设计该塑件的原料为聚苯硫醚（PPS） ，在前面塑料的工艺性分析时已经指出：聚乙烯冷却时应保证冷却均匀、稳定、速度慢且充分冷却。针对该塑件采用加平行水道，以达到塑件的稳定充分冷却。如图7-1 所示：第 8 章 标准模架的选择根据以上分析，计算以及型腔尺寸位置尺寸可确定模架的结构型式和规格，查中国模具设计大典选用模架250× 250 系列；具体尺寸为：定模座板厚度：A=20mm定模厚度：A1=32mm动模型腔板厚度：B=40mm凸模固定板厚

27、度：32mm支承板厚度：40mm垫块厚度：C=80动模座板：B1=25mm模具高度：H=16+32+50+63+16=177mm模具外形尺寸：125× 125× 177mm3第 9 章 注射机相关参数的校核9.1 最大注射量的校核Nm m1 Kmp式中：n 型腔数目;mp注射机允许的最大注射量（g 或 cm3）m 单个塑件的质量或体积（g 或 cm3）m1 浇注系统凝料及飞边的质量和体积（g 或 cm30）K 注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8代值n=2， m=20.147cm3， m1=4.358cm3计算得出结论：符合9.2 模具与注射机安装部分相关尺寸的校核为了使注射模具能够顺利的安装到注射机上并产生合格的塑件，一般情况下设计模具时应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大和最小模厚度、模板上安装螺孔位置及尺寸等。（ 1） 喷嘴尺寸注射机喷嘴前端球面半径r 应比模具浇口套始端的球面半径R 小 12mm，注射机喷嘴直径d比模具浇口套始端小口径D 小 0.51mm。 以防止凝料及影响脱模。（ 2） 定位圈的尺寸与注射机固定模板的定位孔按H9/f9 间隙