塑料挂钩座注射模具设计

第一章产品分析

1.1塑件分析

1.1.1结构分析

本次设计任务所提供的资料为塑件实体，如下图所示：

【图1－1】塑件草图

由零件实体模型及二维草图可知，该零件总体形状为近似梯形，零件大端有两个伸出块及六角通孔，上方有两个小沉孔，在零件的两测也各有两个小孔，此外还有诸多突出小块，加强筋等等，并且所有结构对称布置。在模具设计时，两侧的小孔可以使用小型心对插成型，沉孔及伸出块位置也可使用小型心，而端头的六角通孔必须设置侧向分型抽芯机构，总体看来，该零件属于较复杂程度。

1.1.2尺寸精度分析

该零件的重要尺寸精度为6级，其它尺寸精度为7－8级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。

1.1.3塑件厚度检测

塑件的厚度检测采用Pro/Engineer设计软件的模型分析功能自动完成，如图所示：

从塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为4mm 左右，最小处小于1mm ，壁厚差较大，但大多处在2－3mm 的范围之内，并综合其材料性能，只要注意控制成型温度及冷却速度，零件的成型并不困难（如果条件允许，也可考虑修改其结构形式使壁厚趋向均匀）。

1.1.4表面质量分析

该零件的表面除要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，没有特别得表面质量要求，故比较容易实现。

综以上分析可知，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型质量很容易得到保证。

1.2塑件的原材料分析

塑件的材料采用聚碳酸脂（PC ），其性能参数如下：

1.2.1基本资料

英文全名：Polycarbonate

结 构：

【图1－2】厚度检测

【图1－3】聚碳酸脂

PC：耐冲击性相当高，属于工程塑料。

耐热性佳、低温安定性良好。

成型后尺寸稳定性高，耐候性佳，且吸水率低。

无毒性。

1.2.2机械特性

密度：1.2 g/cm3

拉伸强度：630kg/cm2

硬度：70(Rockwell M)

吸水率：0.24%

1.2.3热物性质

线膨胀率：3.8*10-5 cm/cm*℃

热变形温度：135℃

1.2.4成形加工性

射出成型温度：230～310℃

射出成型压力：1000～1400Kg/cm2

成形收缩率：0.5%～0.7%

模具温度：80～120℃

注射时间：20～90

高压时间：0～5

冷却时间：20～90

总周期：40～190

从以上资料分析可以得知，该塑料具较好的各项性能指标，从使用性能上看，该塑料具有刚性好、耐水、耐热性强，是做为挂钩座较理想的材料；而由耐热性的观点来看，PC属于工程塑料，不仅在耐热上具有一定程度的能力，机械性质上也比一般的泛用塑料来的高；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性一般，成型较容易，但收缩率偏大，另外，该塑料成型时较易产生凹痕、变形等缺陷，成型温度过低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应缓慢散热，冷却速度也不宜过快。

第二章拟定型腔布局

2.1型腔

一般来说，精度要求高的小型塑件和大中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又大批量生产时，则采用多型腔模具可使生产率提高。

型腔数量确定以后，便进行型腔的排布。型腔的排布及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的设计的平衡以及温度系统的设计。以上这些问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完善的设计。

型腔数量确定及型腔的排布

所谓型腔（cavity）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（cavity），凸出的部分称为型芯（core）。

2.2型腔数目的决定

型腔数目的决定与下列条件有关。

a.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。

b.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。

c.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。

d.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。

本设计根据制品的生产总量，确定一个经济的型腔数量，其计算如下：

A=ty/3600+anc/m

（摘自《注塑模具设计要点与图列》许鹤峰陈言秋编著化学工业出版社）

式中：m：制品的生产总量/个

A：成型每个制品所需费用，元/个

n ：型腔数量，个

t ：成型周期，秒

y ：成型费用，元/时

c ：单个型腔模具制作费，元/个

a ：多个型腔模具制作费递减率，%

anc ：模具费用，元

然后假设型腔数量计算进行比较，求出A 为最小值时的型腔数量，即为经济数量。

由上式可知，要想A 为最小，只要anc 为最小，所以n 为4。虽然模具的制造费用随型腔数量的增加而增加，但不与型腔数量成正比，所以每增加一个型腔其制造费用有一个递减率，递减率由模具制造企业根据情况确定。

综合起来本模具采用一模四腔，既满足塑件要求，又能提高生产效率。

2.3型腔排布

在确定了型腔数目之后，就要进行型腔的排列方式设计。

本塑件在注射时采用了一模四腔的形式，即模具需要四个型腔。考虑塑件带侧抽芯机构，现有两种排列方式选择：

a.如图2－1所示，四个型腔采用轴对称布置，这种布置方式由于塑件本身的梯形结构，可有效减少模具大小，降低模具成本，但这样以来，模具四个方向各要布置一侧抽芯机构，增加了模具设计及加工的难度：

b.如图2－1所示，这种方式采用平面对成布置，虽然不如第一种布局方式紧凑，但由于其一侧各布置两个型腔，故只有两个方向需要设置抽芯机构，大大简化了模具的设计。

综合以上两种方案考虑，故拟定第二种型腔布局方式，其尺寸计算将在后面的设计中完成。【图2－1】 型腔布局