塑料模具设计盒盖课程设计

1塑料PE分析1.1基本特性PE塑料名称：聚乙烯塑料是塑料工业中产量最1大品种。

按聚合时采用的压力不同可分高压、中压和低压三种。

低压聚乙烯的分子链上支链较少，相对分子质量、结晶度和密度较高，所以低压聚乙烯比较硬，耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性较好。

高压聚乙烯分子带有许多支链，因而相对分子质量较低，且具有较好的有软性、耐冲击性及透明性1.2成型特性聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向的收缩差异较大。

注射方向的收缩大于垂直方向的收缩率，易产生变形，聚乙烯收缩率的绝对值较大成型收缩率也较大，易产生缩孔，冷却速度慢，必须充分冷却，且冷却速度要均匀;质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模1.3PE的注射工艺参数查文献[2]表6-5得：塑化形式：螺杆式螺杆转数/（r/min）：20～40喷嘴形式：直通式喷嘴温度/℃：220～230料筒温度/℃：①前段：230～250 ②中段：240～260 ③后端：220～240模具温度/℃：80～100注射压力/MPa：80～120保压力/MPa：40～50注射时间/s：0～5保压时间/s：20～80冷却时间/s：20～50成型周期/s：50～142塑料模的总体设计2.1塑件的形状尺寸塑件名称：盒盖材料：PE产量：中等批量生产根据实物在PROE环境内进行三维造型。

图2.1 塑件塑件的工作条件对精度要求一般，因为塑件图中未注公差，所以根据PE能可选择其塑件的精度等级为7级精度。

2.2型腔数目的决定及排布已知的体积V 塑或质量W 塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模二腔对称性排布。

分流道直径可选1.5~9.5mm 。

本设计取值4mm 。

由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用潜浇口，排布图如下图示：图2.2型腔数目及排2.3注射机的选择由于采取的是一模二腔的方案，故其注射总体积及质量就是塑件的体积及质量的二倍：假设：g G 8=废，由注射机最大注射量公式得：废件公利G G G K +≥ （2.1）其中：公G —注射机的公称质量注射量；K —注射机最大注射量的利用系数，取0.3；件G —塑件的总质量；废G —浇注系统废料的质量。

因此：gG G 933.587467.23.0≥+⨯≥公公由《塑料模具技术手册》查得注射机的型号为XS-ZY-125国产注塑机，其主要技术参数如下：结构型式：卧式理论注射容量：125cm3螺杆直径：42mm注射压力：150MPa注射速率：60g/S塑化能力：11.8g/s螺杆转速：14~200r/min锁模力：900KN拉杆内间距：370×320mm移模行程：270mm最大模具厚度：300mm最小模具厚度：200mm锁模型式：双曲肘式模具定位孔直径：100mm2.4分型面确定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案[13]。

选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处，不要选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处；（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；（3）保证塑件的精度要求，保证制件相关部位的同心度；（4）满足塑件的外观质量要求；（5）便于模具加工制造；（6）考虑对成型面积的影响；（7）考虑对排气效果的影响；（8）考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向上。

其中最重要的是第2、第5和第8点。

为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。

如下图2.1所示，采用这样一个平直的分型面，由于制件的使用要求一般，精度要求不高，因此只设计一个分型面，即模具具有唯一分型面。

图2.1分型面2.5模架的选择2.5.1型腔壁厚的计算对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算，得型腔侧壁最小厚度：（2.2）其中：r—凹模型腔内孔或凸型芯外圆的半径；pσ—材料许用应力；mP—模腔压力。

成型零件材料选T12，淬火，低温回火，硬度大于55HRC，其pσ为700Mpammtc6643.3)11002700700(20≈-⨯-⨯=2.5.2凹模型腔底部高度mmrPtpmh97.14700361001.11.122≈⨯⨯==σ2.5.3模架的选择由前面对型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸：最小宽度为：20+3.6643=23.6643mm最小厚度为：36+14.79=50.79mm但是考虑到加工方便，采用组合式凹模，所以还要考虑导柱导套的安放位置，且查得标准值，再由于塑件采取推件板推出，因此选择模架为基本类型中的A3的派生模架，为了方便分型时定位，增加了限位杆。

设置推件板推出机构，它适合于薄壁壳体型塑件，脱模力大以及塑件表面不允许留有顶出痕迹的注射成型)12(--=mppc Prtσσ模。

选择模架规格为：A 3-200200-33-Z 2，GB/T12556-90 具体尺寸如下如下： 定模坐板厚度：A=43mm 中间板厚度：B=24mm 模板：直径=150mm推板：直径=142.2mm ，高度=32mm 型心固定板：高度=48mm 动模座板：厚度=69mm 模具闭合厚度：H=517 导柱：d=20mm 导套：d 1=20mm限位杆：d=20mm3 成型尺寸及浇注系统设计3.1型腔的内径计算[]z zx l s L s m δδ++∆-+=00)1( （3.1）其中：m L —型腔内形尺寸；sl —塑件外径基本尺寸；∆—塑件公差；s —塑件的平均收缩率，取0.4%；x —综合修正系数，取x=0.5~0.75； z δ—模具制造公差，取∆)6/1~3/1(。

因为制件图样上未注公差尺寸的允许偏差，所以采用7级公差精度，查表得72.0=∆，24.03=∆=z δ所以：24.00088.2272.04322)4.01(=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯+=+zm L δ3.2型腔的深度尺寸计算()[]zS zm x H s H δδ++∆-+=001 （3.2）其中：m H —型腔深度尺寸；sH —塑件高度其本尺寸；∆—塑件公差；s —塑料平均收缩率，取0.4%；x —综合修正系数，取x=0.5~0.75； z δ—模具成型尺寸设计公差3/s m ∆=∆。

查表得8.0=∆，所以H=58mm3.3型芯的外径计算图3.1型芯的结构图()[]001zz x ls s l δδ--∆++= （3.3）式中：zl δ-—型芯外形尺寸；sl —塑件内径基本尺寸；∆—塑件的公差； s —塑料平均收缩率0.4%；x —综合修正系数，取x=0.5~0.75；z δ—模具成型尺寸设计公差，取3/s m ∆=∆。

查表得：72.0=∆，024.00072.18--=zs l δ 3.4型芯的高度计算()[]01zz x h s h s m δδ--∆++= （3.4）式中：zm h δ-—凸模高度尺寸；sh —塑件内形深度基本尺寸；∆—塑件公差；s —塑料平均收缩率0.4%；x —综合修正系数，取x=0.5~0.75；z δ—模具成型尺寸设计公差，3/s m ∆=∆。

查表得：8.0=∆，所以0267.00144.36--=z m h δ3.5浇注系统的初步计算浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成[14]。

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

根据塑件的形状采用推板推出。

由于本塑件是圆筒状制品所以尽可能采取中心进料，所以选择潜浇口，单分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在定模板上，在浇道板上采用浇口套,设置冷料穴和拉料杆。

图3.2浇注系统的结构根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：d=5mm ，D=8mm ，R=16mm ，h=5mm ，d 1=0.2mm ，H 1=4mm ，l=50mm ，L=43mm ，a=ο2，a1=ο10，L 1=36mm ，Ra=0.63μm主流道呈圆角半径r=2mm ，以减小料流转向时渡时的阻力。

主流衬套选用45#制造，表面淬火大于55HRC 。

4 导柱导向机构的设计4.1导柱导向机构的作用（1）定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整[15]。

（2）导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。

（3）承受一定的侧向压力。

4.2导柱导套的选择一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。

因为限位杆已经设置在定模上，所以导柱应该设置在动模上，而且这样还可以保护型心不受损伤。

图4.1导柱导套的结构定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。

根据模具结构的要求，与导柱同动作的弹簧应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持分型时弹力均匀，中间板不被卡死。

图4.2导柱分布5 脱出机构设计5.1推出机构的组成推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。

即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉[16]。

5.2设计原则（1）推出机构应尽量设在动模一侧；（2）保证塑件不因推出而变形损坏；（3）机构简单动作可靠； （4）合模时的正确复位。

5.3脱模力的计算因为塑件壁厚与其内孔直径之比0.02小于0.05，所以本塑件属于薄壁壳体塑件，其脱模力计算公式为：()()()N B K u tg f tL E Q 101cos 21+--=ααεπ （5.1）其中：E —塑料的拉伸模量，MPa ；ε—塑料成型平均收缩率，%；t —塑件的平均壁厚，mm ； L —塑件包容型芯的长度，mm ； u —塑件的泊松比；α—脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角）； f —塑料与钢材之间摩擦系数； r —型芯大小端平均半径，mm ；B —塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，2mm ，当塑件底部上有通孔时，10B 项应视为零；1K —由f 和α决定的无因次数； 经过计算得Q=11912.59N因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。

由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。