1、1.塑件成型工藝性分析與設計2塑件成型方法確定 2注射量的計算3塑件和流道凝料投影面積及所需鎖模力的計算3系統形式和澆口的設計67.2推出機構（脫模）14一、塑件成型工藝性分析1、塑件的分析 塑料盒，大批量生產，精度：MT5。（1） 外形尺寸該塑件壁厚為3mm，塑件外形尺寸一般，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型。（2） 精度等級按實際公差MT5進行計算。（3） 脫模斜度ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，參考表2-10選擇該塑件上型芯和凹模的統一脫模斜度為1°。2、ABS的性能分析（1） 使用性能 綜合性能好，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩定，耐化學性，電氣性能良好；易于成型和機

2、械加工，其表面可鍍鉻，適合做一般機械零件、剪摩零件、傳動零件和結構零件。（2） 成型性能1) 無定型料，吸濕性強，含水量應小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件要求長時間預熱干燥。2)3) ABS的主要性能指標表1：塑料名稱ABS密度g/cm比容cm/g吸水率收縮率熔點C130-160比熱容 1470屈服強度MPa50拉伸彈性模量MPa抗彎強度MPa80抗壓強度MPa53彎曲彈性模量MPa3. ABS的注射成型過程及工藝參數（1） 注射成型過程1) 成型前的準備。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于HIPS吸水性較大，成型前應進行充分的干燥。2) 注射過程。塑件在注射機料筒內經

3、過加熱、塑化達到流動狀態后，由模具的澆注系統進入模具型腔，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。3) 塑件的后處理。處理的介質為空氣和水，處理溫度為6075，處理時間為1620s。（2） 注射工藝參數1）注射機：螺桿式，螺桿轉數為30r/min.2）料筒溫度（）：后段150170；中段165180；前段180200.3）噴嘴溫度():1701804）模具溫度():50805）注射壓力(MPa):601006）成型時間（s）:30(注射時間取2.2，冷卻時間19.8，輔助時間8).二、擬定模具的結構形式1、分型面位置的確定通過對塑件結構形式的分析，分型面應選在端蓋截面積最大且利于開模

4、取出塑件的底平面上，其位置如圖所示。2、型腔數量和排列方式的確定（1） 型腔數量的確定該塑件采用的精度一般5級，且需要保證表面質量，考慮到塑件尺寸、模具結構尺寸的大小關系，以及制造費用和各種成本費等因素，初步定為一模一腔，多點澆口形式。（2） （2）模具結構形式的確定從上面的分析可知，本模具設計為一模一腔，多點澆口形式，定模部分需要單獨開設分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由上綜合分析可確定選用帶脫模板和脫料板的三分型面注射模。3、注射機型號的確定（1） 注射量的計算通過三維建模設計分析計算得：塑件體積：塑件質量：×式中，參考表4-44可取2g/cm.（2）

5、 澆注系統凝料體積的初步估算澆注系統的凝料在設計之前是不能確定準確的數值,但是可以根據經驗按照塑件體積的0.21倍來估算.由于本次采用流道且較長,因此澆注系統的凝料按塑件體積的0.5倍來估算,故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為(3) 選擇注射機根據第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總質量185.93cm,并結合式(4-18)則有：/0.8=cm。 根據以上的計算,初步選定公稱注射量為320cm ,注射機型號為XZY-300臥式注射機，其主要技術參數見下表：理論注射容量/320移模行程/mm150螺桿柱塞直徑/mmV注射壓力/MPa60最大模具厚度/mm355775最小模具厚度/mm285注

6、射時間/s鎖模形式液壓-機械拉料桿內間距/mm400300模具定位孔直徑/mm125螺桿轉速/r·min0200噴球嘴直徑/mm12鎖模力/kN1500噴嘴口孔徑/mm4（4）注射機相關參數的校核1) 注射壓力校核.查表4-1可知ABS所需注射壓力為80110MPa,這里p=100MPa,該注射機的公稱壓力為p=775MPa ,注射壓力安全系數k=1.251.4 ,這里取k=1.3 ,則:k p=1.3×100=130p,所以,注射機注射壓力合格。2）鎖模力校核a、 塑件在分型面上的投影面積A,則A。b、 澆注系統在分型面上的投影面積A，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投

7、影面積A數值，可以按照統計分析來確定。A是每個塑件在分型面上的投影面積 A的倍.由于本流道設計簡單,分流道相對較短,因此流道凝料投影面積可以適當取小一些,這里取A=0.4 A .c、 塑件和澆注系統在分型面上總的投影面積A,則A=n(A+ A)= n(A+0.4 A)=1××A=1××9400=13160mmd、 模具型腔內的脹形力F,則F, 式中,p是型腔的平均計算壓力值.p是模具型腔內的壓力,通常取注射壓力的20%40%,大致范圍為2540MPa.對于粘度較大的精度較高的塑料制品應取較大值.HIPS屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件,故p取35MPa

8、 .查表4-45可得該注射機的公稱鎖模力F,鎖模力安全系數為,這里取,則F,所以,注射機鎖模力合格.對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定,結構尺寸確定后方可進行。三、澆注系統的設計1、主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。（1） 主流道尺寸1) 主流道的長度：小型模具L應盡量小于60mm，本次設計中初取50mm進行設計。2) 主流道小端直徑

9、：d=注射機噴嘴尺寸+（0.51）mm=(4+1)mm=5mm3) 主流道大端直徑：,式中。4) 主流道球面半徑：SR=注射機噴嘴球頭半徑+（12）mm=14mm.5) 球面的配合高度:h=5mm.(2) 主流道的凝料體積(3) 主流道當量半徑（4） 主流道澆口套的形式主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格，因面盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優質鋼材進行單獨加工和熱火處理。設計中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為5055HRC

10、。2、分流道的設計（1） 分流道的布置形式在高計時應考慮盡量減少在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（2） 分流道的長度 采用5個點澆口，由塑件尺寸知應大于取70mm（3） 分流道的當量直徑因為該塑件的質量=132.804g200g,分流道的當量直徑為（4） 分流道截面形狀常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U 形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設計在分型面上。本設計采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大。（5） 分流道截面尺寸設梯形的下底寬度為x，底面圓角的半徑R=1mm，并根據表

11、4-6設置梯形的高h=8mm，則該梯形的截面積為mm 的圓面積相等，可得：即可得x6.55mm取7mm,則梯形的上底約為9mm.（6）凝料體積1）分流道的長度為470mm.2)3)凝料體積（7）校核剪切速率1) 確定注射時間：查表4-8，可取t=s2) 計算分流道體積流量:3) 由式 (4-20) 可得剪切速率該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內熔體的剪切速率合格。（8）分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此處取，另外，其脫模斜度一般在之間，這里取脫模斜度為8。3、澆口的設計（1） 點澆口尺寸的確定根據資料一表4-10及

12、資料二推薦數值確定點澆口尺寸如下：（2） 側澆口剪切速率的校核 校核澆口的剪切速率確定注射時間:查表4-8，可取t=s;計算澆口的體積流量：計算澆口的剪切速率：剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。4、校核主流道的剪切速率上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。（1） 計算主流道的體積（2） 計算主流道的剪切速率主流道內熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。5、冷料穴的設計及計算本設計僅有分流道冷料穴。四、成型零件的結構設計及計算1、成型零件的結

13、構設計（1） 凹模的結構設計凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據對塑件的結構分析，本設計中采用整體嵌入式凹模。（2） 凸模的結構設計（型芯）凸模是成型塑件內表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型,本設計中采用整體嵌入式凹模。2、成型零件鋼材的選用根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產，所以構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20（美國牌號）。對于成型塑件外圓筒的大型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選

14、用高合金工具鋼Cr12MoV,而對于成型內部圓筒的型芯而言，型芯較小，但塑件中心輪轂包住型芯，型芯需散發的熱量比較多，磨損出比較嚴重，因此也采用Cr12MoV,型芯中心通冷卻水冷卻。3、成型零件工作尺寸的計算采用表4-15中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。（1） 凹模徑向尺寸的計算塑件外部徑向尺寸的轉換：，相應的塑件制造公差，相應的塑件制造公差mmmm式中，S是塑件的平均收縮率，查表1-2可得ABS 的收縮率為0.3%0.8%,所以其平均收縮率 ; 是系數,查表4-15可知x 一般在之間,此處取 ; 分別是塑件上相應尺寸的公差(下同); 是塑件上相應尺

15、寸制造公差,對于中小型塑件?。ㄏ峦?。（2） 凹模深度尺寸的計算塑件高度方向尺寸的轉換:塑件高度的最大尺寸 ,相應的式中, 是系數,由查表4-15可知一般在之間,此處取。（3） 型芯徑向尺寸的計算., （4） 型芯高度尺寸的計算 塑件尺寸轉換：式中, 是模具尺寸計算系數,查表4-15可知一般在之間,此處取。（5）凹模側壁厚度的計算凹模側壁是采用嵌件，為結構緊湊，根據簡單模具單型腔側壁厚度計算公式有:故可取36mm4. 動模墊板厚度的計算 動模墊板厚度根據資料一表4-21經驗公式計算如下： b=100 ,初選第5序列模架，L=200-30-30=140 型腔注射壓力平p=35MPa 故有厚度故動

16、模墊板可按照標準厚度取32mm 。五、模架的確定根據模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計算出凹模嵌件所占的平面尺寸為 160mm×160mm，又考慮凹模最小壁厚，導柱、導套的布置等，再同時參考節中小型標準模架的選型經驗公式和表4-38，可確定選用模架序號為5號（W×L=200mm×315mm），模架結構為4型。1、各模板尺寸的確定（3） A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為50mm0mm。（4） B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標準板厚取32mm。（5） C板尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(510)mm=95-100mm,初步選定C為1

17、00mm.2、模架各尺寸的校核根據所選注射機來校核模具設計的尺寸。4) 模具平面尺寸200mm×315mm345mm×345mm(拉桿間距)，校核合格。5) 模具高度尺寸330mm,285mm330mm355mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。6) 模具的開模行程325mm（開模行程），校核合格。六、排氣槽的設計該塑件由于采用點口進料，熔體由上而下充滿型腔，推件板和凸模配合間隙推桿的配合間隙、分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排出。七、脫模推出機構的設計1、推出方式的確定本塑件圓周采用脫模板、中心采用推桿的綜合推出方式。脫模板推出時為了減小脫模板與型芯的摩擦，設計中

18、在用脫模板與型芯之間留出的間隙，并采用錐面配合，可以防脫模板因偏心而產生溢料，同時避免了脫模板與型芯產生摩擦。2、 脫模力的計算 因為，所以，此處視為厚壁圓筒塑件，根據式4-27脫模力為同理可算得故3、校核推出機構作用在塑件上的單位壓應力（2） 推出面積（3） 推出應力53Mpa(抗壓強度)合格。八、冷卻系統的設計冷卻系統的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機接觸所散發的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。1、冷卻介質屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200和5080。所以，模具溫度初步選定為50，用常溫水對模

19、具進行冷卻。2、冷卻系統的簡單計算（1） 單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量W1) 塑料制品的體積2) 塑料制品的質量3) 塑件壁厚為3mm，可以查表4-34得。取注射時間，脫模時間，則注射時間:。由此得每小時注射次數：N=(3600/30)次=120次4) 單位時間注入模具中得塑料熔體得總質量：W=Nm=120×0.07336kg/h=8.8kg/h。（2） 確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量查表4-35直接可知HIPS的單位熱量的值的范圍在(310400)KJ之間，故可取=370Kj/kg。（3） 計算冷卻水的體積流量設冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度Kj/(kg)。則根據公式可得：（4） 確定冷卻水路的直徑d 當時，查表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態，取模具冷卻水孔的直徑d=0.01m。（5） 冷卻水在管內的流速v（6） 求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數h因為平均水溫為23.5