带凸台塑料盖注塑模具设计

引言

本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。

编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。

本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。

第一章塑件工艺分析

1.1塑件分析

图1-1 塑件

此件为聚丙烯（PP）塑件，要求大批量生产。

1.2塑件工艺性分析

（1）PP的性能特点与用途

比重小，强度、刚性、耐热性均优于HDPE，可在100°C左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响。但低温变脆，不耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件如板、片、透明薄膜、绳、绝缘零件、汽车零件、阀门配件、日用品等。使用温度10～120°C。

（2）成型特点

1.结晶性料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触易发生分解

2.流动性极好，溢边值0.03㎜左右

3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统散热应适度

4.成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，取向性强

5.注意控制成型温度，料温低取向性明显，尤其低温高压时更明显。模具温度低于50°C以下塑件无光泽，易产生熔接痕、流痕；90°C以上时易发生翘曲、变形

6.塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中

（3）PP的注射工艺参数

（1)注射机：螺杆式

（2)螺杆转速（n/(r/min))：48

（3)料筒温度（t/℃）：前段200～220

中段180～200

后段160～180

（4）喷嘴形式：直通式

（5）模具温度（℃）：80～90

（6）注射压力（MPa):70～100

（7）成型时间（s）：注射时间20～60；高压时间0～3；冷却时间20～90；总周期50～160.

表1-2 PP的主要性能指标

密度 g/cm30.90～0.91 弹性模量MPa

比容cm3/g 1.10～1.11 弯曲强度MPa 67.5 吸水率%（24h）0.01～0.03 硬度HB

8.65

R95～105 收缩率% 1.0～3.0 体积电阻率Ω.cm >1016

熔点°C 170～176

冲击韧度

Kj*m-2 无缺口78 缺口 3.5～4.8

热变形温度°C 102～115 冲击强度kJ/m230 抗拉屈服强度MPa 37

第2章拟定模具结构形式

2.1 分型面位置的确定

分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。选择分型面时，应考虑的基本原则：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处

当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。

2）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模

从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很小常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要

部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。

3）保证制件的精度和外观要求

与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。

4）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。

5）不妨碍制品脱模和抽芯。

在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。

6）有利于浇注系统的合理处置。

7）尽可能与料流的末端重合，以利于排气。

本次设计产品的分型面在塑件上一目了然，分型面设在塑件的大口端面处。

综和以上信息此件分型面位置如下图：

图2-1 塑件分型面图

2.2 确定型腔数量及排列方式

型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。

注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。

1）型腔数量的确定

其数目的决定与下列条件有关：

（1）塑件尺寸精度

型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2 级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。3、4 级的精密级塑件，最多一模四腔。

（2 ）模具制造成本

多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。

（3）注塑成形的生产效益

多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。

（4）制造难度

多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。

本设计根据塑件结构的特点，考虑型腔布局方式，采用一模两腔的模具结构，这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。

2）型腔的布局

多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。

平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；

非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。

要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。

本设计一模2腔，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图所示：

图2-2型腔的布局

第3章注塑设备选择

3.1 塑件质量、体积计算和锁模力的计算

（1）由UG8.0建模得

塑件的体积：V1≈4.471cm3

塑件的质量：m1=ρV1=0.9×4.47=4.023g（ρ查塑料模具设计指导附表9-6得ρ=0.9㎏/dm3）

浇注系统凝料体积的估算

可按塑件体积的0.6倍计算由于该模具采用一模2腔，所以浇注系统凝料体积为V2=2V1×0.6≈5.36cm3

该模具一次注射所需塑料聚丙烯（PP）：

体积V.=2V1+V2=14.16cm3

质量M。=ρV.≈0.9×14.16=12.7g

塑件和流道凝料（包括浇口)在分型面上的投影面积及所需锁模力

塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力

A=nA1+A2=1.35nA1=1.35×4×213.72=1154.088mm2

Fm=AP型=1154.088 25=28.85kN

A-----塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积

A1-----单个塑件在分型面上的投影面积

A2-----流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积

Fm-----模具所需的锁模力

P型----塑料熔体对型腔的平均压力

A2根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2～0.5倍，因此可用0.35nA1来估算。由塑料模具设计指导书7页表2-2得P型=25 MPa

3.2选择注射机型号

根据上面计算得到的M和Fm值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力F应满足

G≥m/a

式中a——注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75。

F>Fm

分析以上数据在塑料成型工艺与模具结构书附录G表选择HTF60-I型号注射机，其主要技术参数见下表：

表3-1 注射机主要技术参数

理论注射容量/ cm338 锁模力/KN 600

螺杆直径/mm 22 拉杆内间距/mm 310×310

注射压力/MPa 266 移模行程/mm 270

注射速率/(g/s) 52 最大模厚/mm 330

塑化能力/(g/s) 5.1 最小模厚/mm 120

动定模板尺寸/mm 469×482 注射重量/g 35

喷嘴球半径/mm 10 喷嘴孔直径/mm 2

顶出力/KN 22 顶出行程/mm 70

第四章型腔数量及注射机参数校核4.1 型腔数量的校核

1) 型腔数量的校核

（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量

n≤(KMt/3600-m

2)/m

1

上式右边=41≥2 （符和要求）:

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,因塑件小，壁厚不大，取30s

m

2

——浇注系统所需塑料质量和体积（g 或cm3）

m

1

——单个塑件的质量和体积（g 或cm3）

按注射机的最大注射量校核型腔数量

n≤（Km

N - m

2

）/ m

1

上式右边=6.9≥4 （符和要求）

式中m

N

——注射机允许的最大注射量（g/cm3) 按注射机的额定锁模力校核型腔数量

n≤（F-p

型A

2

）/ p

型

A

1

上式右边=23.3≥ 4（符和要求）

式中 F------注射机的额定锁模力（N）

A

1------4个塑件在模具分型面上的投影面积（mm

2

）

A

2-------浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm

2

）

P

型

-------塑料熔体对型腔的成型压力（MPa），一般是注射压力的30%—65%，该处取型腔平均压力为30MPa。

4.2 注射机工艺参数校核