搜索
第1页共13页第1章塑料注射模具塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广泛的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的ABS塑料便是丙烯青、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其既有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具行腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷却加工，而经过加热多个分子发生交联反应，连接成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。既然是链状结构，那塑料的在加工是收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关，在流动方向的收缩要比其垂直方向上的收缩多。产品收缩也同制品的形状、浇口、热胀冷缩、温度、保压时间及内应力等因素有关。通常书上提供的收缩范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构急确定注射时温度压力的大小和取向性。一般产品如果没有芯子支撑，收缩相应要大些。塑料注塑模具基本分为静模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为静模，静模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具（特别是静模没有芯子的模具）也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。有写特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度先割割成。部分模具必须静模脱模是，还得加上静模脱模机构。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。当为一产品设计模具时，首先要设定墨菊的基本结构尺寸以备料。来加快模具制造的速度。复杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。现在的模具基本上要进行热处理，家高模具的硬度，提高模具使用寿命。早热处理前，先对模板进行初步加工：钻好导柱孔、回位孔（动模）、型腔孔、螺丝孔、浇口套孔（静模）、拉料孔（动模）、冷却水孔等，铣好流道、型腔，有些模具还应铣好斜导盒等。现在普通精密模具的模板一般用Cr12、Cr12Mov和一些专业模具钢，CR12等硬度不能太高，在HRC60度时经常开裂，模板的常用硬度一江南大学毕业设计第2页共13页般为HRC55度左右。芯子的硬度可在HRC58以上。如果材料为Cr2W8v，制造后在氮化处理表面硬度，硬度应为HRC58以上，氮化层应越厚越好。浇口直接关系到塑件的美观，浇口设计不好的话，容易产生缺陷。在没有任何阻挡的情况下和容易产生蛇型流。对于要求高的产品，还应设计溢流和排气。溢流处可以用顶杆，不要在模板上留有溢流飞边，才不至于影响模具寿命。第2章塑件分析2.1材料分析（1）产品的材料为：尼龙1010（2）查资料可知道尼龙1010的主要物理参数：聚酰胺俗称尼龙（Nylon）英文名称为Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。摆阔脂肪族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66，占绝对主导地位，其次是尼龙11，尼龙12，尼龙610，尼龙612，例外还有尼龙1010，尼龙46，尼龙7，尼龙9，尼龙13，新品种有尼龙6I，尼龙9T和特殊尼龙MXD6（阻隔性树脂）等，尼龙的改性品种数量繁多，如增强尼龙，但体浇铸尼龙（MC尼龙），反应注射成型（RTM）尼龙，芳香族尼龙，透明族尼龙，高抗冲（超韧）尼龙，电镀尼龙，导电尼龙，阻燃尼龙，尼龙与其它聚合物工混合合金等，满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品，作为各种结构材料。尼龙是最重要的工程材料，产量在五大通用工程塑料中居首位。性能：尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶树脂，作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，摩擦系数低，耐磨损，自滑润性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能，纤维增强可降低树脂吸水率，使其能在高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。尼龙中尼龙66的硬度、刚性最高，但韧性最差。各种尼龙按韧性大小排序为：PA66〈PA66/6〈PA6〈PA610〈PA11〈PA12。尼龙的燃烧性为UL94v-2级，氧指数为24-28，尼龙的分解温度〉299摄适度，在449~499摄适度时会发生自燃。第3页共13页尼龙的溶体流动性好，故制品壁厚可小到1mm。水份Q-GHPF3-19991.0熔点Q-GHPF3-1999大于等于相对粘度Q-GHPF3-19991.70细度（通过φ180um筛网）Q-GHPF3-199996尼龙1010的收缩率在0.5%-5%。由于塑件的料厚为5mm，故最终确定注塑件是收缩率在2.5%。2.2塑件缺陷分析（1）变形：产品出模时变形，有模温、料温和产品出模时温度较高，保压时间不够和残余应力的作用等非设计原因，产品壁厚和收缩不均，浇口位置不当和顶杆位置不当、粘模造成的等是设计是必须考虑的。（2）断裂：回料或填料过多、顶杆太小太少、顶速过快、料湿太低、粘模、间隙太小造成的真空态等，有嵌件的嵌件预热不够也回造成裂痕。少数产品须经退火消除应力。（3）磨损：脱模斜度太小脱模困难、垂直度不行，磨损处有加工残留，如磨床后在型腔锋角处毛刺。粗糙度过大等，很容易解决。气泡温度太低、太高，壁厚悬殊或过厚，水份过高，含溶剂或易挥发无，压力过大、排气不畅，注射周期太长造成塑料在料筒里分解。（4）飞边：锁模压力敌不过注射压力，模板变形、闭合不紧，温度过高，芯子型腔间隙太小、位置偏移等。（5）斑纹：塑料过热分解，压力太低，流道、浇口太小和位置不当，当浇口设计不合理，发生喷射，塑料没有充分干燥。温度太低在充模时形成波纹。熔接痕在多芯子并破坏时是很难避免的，合理的调控温度和注射温度，设计好浇口和排气溢流位置以改善产品外观。第3章注射机的选择3.1初选注射机：根据制件要求初选注射机的型号为：XS—ZY—125型号的螺杆式注射机！3.2注射机的有关工艺参数校核3.2.1型腔数量的确定和校核对于多型腔对于多型腔注射模，其型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因素影响。江南大学毕业设计第4页共13页（1）按注射机的额定塑化量进行校核nm≤KMt/3600-m1公式（3-1）式中K—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；M—注射机的额定塑化量，g/h或cm3/h;t—成型周期，S；m1—浇注系统所需塑料质量或体积，g或cm3；m—单个塑件的质量或体积，g或cm3；n—型腔的数量。（2）按注射机的额定锁模力进行校核npA≤FP-pA1公式（3-2）式中FP—注射机的额定锁模力,N;A—单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm3A1—浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm3P—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%。按上述方法确定或校核型腔数量是，还必须考虑成型塑件的尺寸精度、生产的经济性及注射机安装模板的大小。一般说来，形腔的数量越多，塑件的精度就越低（经检验认为，没增加一个行腔，塑件的尺寸精度便降低4%-8%），模具的制造成本也越高，但效率会明显增加。由于本制品为小尺寸塑件，为了不浪费材料，选用一模二腔。3.2.2最大注射量的校核最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量。设计模具时，应保证成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大容量，即：nm+m1≤Kmp公式（3-3）式中mp—注射机允许的最大注射量，g或cm3因聚苯乙烯塑料的密度是1.05g/cm3近似于1g/cm，因此规定注塞式注射机的允许最大注射量是以一次注射聚乙苯的最大克数为标准的；而螺杆式注射机是以体积表示最大注射量的，与塑料品种无关。nm+m1≤Kmp关n—型腔的数量为1m—单个塑件的质量或体积，g或cm3m1—浇注系统所需塑料质量或体积，g或cm3k—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8mp—注射机允许的最大注射量，g或cm3系统的凝料设为0.4cm3，则m1=0.4所以左边=2×9.9+0.4=20.2右边=0.8×125=100因此满足公式（3-3）第5页共13页所以不等式成立！所以注射量的标准符合要求3.2.3锁模力的校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的额定锁模力FP，才能保证注射时不发生溢料现象，即：Fz=p(nA+A1)Fp公式（3-4）式中Fz—熔融塑料在型面上的涨开力，N。型腔内的压力约为注射机注射压力的80%左右，通常取20～40MPa。常用塑料注射成型时所用的型腔压力值列于表3-1。表3-1常用塑料注射时所选用型腔压力塑料品种高压聚乙烯（PE）低压聚乙烯（PE）PSASABSPOMPC型腔压力10～152015～2030303540Fz=p(nA+A1)FpFz_—熔融塑件在分型面上的涨开力；A—单个塑件在模具分裂面上的投影面；P—成型压力MPa，大小一般为注射压力的80%；由于制品为ABS材料，左边=125x（1xπx16+2xx16）=100480N=100.48KN右边=900因此满足公式3-4所以不等式成立所以锁模力符合要求！3.2.4注射压力校核塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状和浇注系统的压力损失等因素决定的。对于粘度较大的塑料以及形状细薄、流程长的塑件，注射压力应取大些。由于柱塞式注射机的压力损失比螺杆式大，所以注射压力也应取大些。注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力。由于注射机的额定注射压力为120MPa,而成型时所需的注射压力为江南大学毕业设计第6页共13页100MPa所以注射压力符号要求！3.2.5开模行程的校核注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出是所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。本模具是具有侧向抽芯是的最大形成。当模具需要利用开模动作完成侧向抽芯时，开模行程的校核应考虑侧向抽芯所需的开模行程，若设完成侧向抽芯所需的开模行程为Hc，当Hc≤H1+H1，Hc对开模行程没有影响。当HcH1+H2时，可用Hc代替公式中H1+H2的进行校核S≥H1+H2+（5～10）㎜公式（3-5）Hc—侧向抽芯所需的开模形成mm；H1—推出距离mm；H2—包括浇注系统在内的塑件高度mm;S=160mm经计算Hc=10mmH1=4.5+2=6.5mmHcH1+H2S≥H1+H2+(5～10)所以开模行程符合要求！3.2.6模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核为了使注射模具能顺利的安装在注射机上并生产出合格的塑件，在设计模具时必须校核注射机与模具安装有关的尺寸。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、模具的最大和最小厚度及模板上安装螺孔尺寸等。（1）喷嘴尺寸设计模具时，主流道始端的球面必须比注射机喷嘴头部球面略大一些，如图3.1所示，即R比r大1～2㎜。主流道小端直径略大，即D比d大0.5～1㎜，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。第7页共13页已知：r=12㎜d=4㎜又R=r+(1～2)㎜D=d+(1～2)㎜用数控铣床，甚至加工中心来进行。斜滑块（斜型芯）是模具的重要成型零件，常用T8、T10、45钢等材料来制造，热处理硬度要求HRC≥50，对于45钢HRC≥40。本设计中的制品要求不高，为减少成本，提高经济性，可采用45钢，HRC≥40。RdDr图3-1主流道与喷嘴1-注射机喷嘴;2-浇口套江南大学毕业设计第8页共13页图