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1、西安航空職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文塑料盒注射模設計本畢業(yè)設計為異形塑料蓋，如圖(1)所示，整體結構比較簡單。塑件要求是不允許有裂紋，變形缺陷，脫模斜度為301。材料為HIPS,生產批量為大批量，塑件公差為 MT5 級。D30圓形底座(HIPS, MT5級)1塑件成型工藝性分析1.1塑件的分析(1)外形尺寸。該塑件壁厚為1.5mni塑件外形尺寸不大(總高度為 6mm最大長度 58.5mm),塑件熔體流程不長，塑件材料為HIP&是熱塑性材料，具有較高的流動性，適合于 注射成型。(2)精度等級。塑件每個尺寸公差不一樣，未標注公差的尺寸取公差等級為MT5級。(3)脫模斜度。HIPS的成型性能良好，成型收

2、縮率較小。選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng) 一脫模斜度為1。(4)表面分析。該零件表面除要求沒有毛刺外，沒有其他的要求，故比較容易實現(xiàn)。1.2 HIPS塑料的性能分析高沖擊性聚苯乙烯是通過在聚苯乙烯中添加聚丁基橡膠顆粒的辦法生產的一種抗沖擊 的聚苯乙烯產品。這種聚苯乙烯產品會添加微米級橡膠顆粒并通過枝接的辦法把聚苯乙烯和 橡膠顆粒連接在一起。當受到?jīng)_擊時，裂紋擴展的尖端應力會被相對柔軟的橡膠顆粒釋放掉。 因此裂紋的擴展受到阻礙，抗沖擊性得到了提高。使用性能：乳白色不透明顆粒.密度為1.05g/cm3.熔融溫度150180c .熱分解溫度300c. 溶于芳香姓,氯化姓,酮類(除爾酮外)和酯類.能耐許多礦

3、物油，有機酸，堿，鹽,低級醇及其水 溶液，不耐沸水.HIPS是最便宜的工程塑料之一,和ABS,PC/ABS,PCf比,材料的光澤性比較差, 綜合性能也相對差一些.HIPS是由PS加丁二烯改性而成的，因為PS的沖擊強度很低，做出的 產品很脆，而丁二烯的韌性很好，加入丁二烯后可使PS的沖擊性能提高23倍.盡管HIPS的沖 擊強度比PS的沖擊強度高出很多，但其綜合性能還是不如ABS,PC/AB鄰。成型特點：聚苯乙烯性脆易裂，易出現(xiàn)裂紋，因此脫模斜度不宜過小，頂出要均勻；流 動性優(yōu)良，應注意模具間隙，防止飛邊。宜采用高料溫，高模溫、低注射壓力成型并延長注 射時間，防止縮孔及變形，降低內應力；但料溫高容

4、易出現(xiàn)銀絲；料溫低，使塑件透明性差。 其性能指標參數(shù)見表1.表1 HIPS的性能指標密度 p /kg.dm30.98 1.10抗拉屈服強度crb/MPa14 48比體積 v / (d6kg -1)0.94 0.96抗拉彈性模量E/MPa3(1.4 3.1 ) X10吸水率24h/%0.1 0.3抗彎強度(rw/MPa35 70收縮率s/%0.3 0.6沖擊韌性(缺口)ak/(kJ.m 2)1.1 23.6熱變形溫度t/ C64 92.5硬度(HB)M23 80熔點t/ c131165體積電阻系數(shù)p v/( Q .cmA八16101.3 HIPS的注射成型過程及工藝參數(shù)1.3.1 注射成型過程(

5、1)成型前準備。對HDP由勺色澤，粒度和均勻度等進行檢驗。HIPS成型前須進行干燥， 處理溫度為60c80c干燥，時間為2h。(2)注射過程。塑料在注射機料筒內經(jīng)過加熱，塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系 統(tǒng)進入模具型腔成型。其過程可分為塑化、注射、保壓、補縮、倒流、冷卻六個階段。(3)塑件后處理。塑件后處理為退貨，退火方法為紅外線烘箱，處理溫度為70C,處理時間為2h4h。1.3.2注射工藝參數(shù)(1)注射機：螺桿式螺桿轉速為 48r/min(2 )料筒溫度t/ C:前段170190中段170190后段140160（3）模具溫度t/ C:2050（4）注射壓力（p/MPa）:60 110（5）

6、成型時間（s）:41s（注射時間1s,保壓時間15s,冷卻時間20s,輔助時間5s）2擬定模具的結構形式和選擇注射機2. 1分型面位置的確定通過對塑件結構形式的分析，因為由上所述可之此次設計采用單分型面結構，所以分型面 應選在端蓋面積最大而且有利于開模取出塑件的底平面與敞口兩個平面上。其位置如圖（2）所示。3分型面圖（2）2. 2型腔數(shù)量和排位方式的確定（1）型腔數(shù)量的確定。由于該塑件的精度要求高，塑件尺寸較小，且為大批量生產，可用一 模多腔的結構形式。同時考慮到塑件尺寸，模具結構尺寸的關系，以及制造費用等等因素。定 為一模四腔。（2）型腔排列形式的確定。由于模具設計選擇的是一模四腔，其型腔中

7、心距的確定見圖（3）所示，故流道采用對稱排列形式，能使型腔進料保持平衡。西安航空職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文圖（3）型腔的排列形式（3）模具結構形式的初步確定。由以上分析，本模具設計為一模四腔，對稱H型直線排歹上根據(jù)塑件結構形狀，推出機構初選推件板推出或者推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設計時流道 采用對稱平衡式，澆口采用點澆口，開在型腔底部。因此用拉料桿取出澆注系統(tǒng)凝料，型腔 與推件板處的分型面出用來推出塑件。動模部分需要添加型芯固定板，支撐板。由上綜合分 析，可確定采用帶推件板的單分型面注射模。2.3注射機型號的確定2.3.1 注射量的計算。通過Pro/E建模分析得塑件質量屬性如圖（4）所示。lfST構

8、在X3.63Z4352e-03 虹 3-5.3W6nOfiH)3 1W*Z1. OSOOWOe-00 公噸 / 333.aiW57DeH33 公癰相對于一碼拓飛西不坐標系邊框二慣性.公噸* *外*胖羿湍您望唯重“而兩田塑件體積：V塑=36.2cm3塑件質量：m塑=p V塑=1.05 6.2=38g根據(jù)表（1）得式中p取1.05g/cm3。2. 3.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算。由于澆注系統(tǒng)凝料在設計之前準確數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的 0.21倍來計 算。由于本次設計采用的流道簡單且較短，因此澆筑系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來估算。故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（澆注系統(tǒng)凝料體積

9、和 4個塑件體積只和）為：一一一_ _ _ _3V 總=1.3n V 塑=1.5 X4X2.28=188cm2.3.3 選擇注射機。根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為V總= 188cn3i。V公=V /0.8=188/0.8=235cm 3。根據(jù)以上的計算初步選擇公稱注射量為250cM ,注射型號為XS-ZY-250,其主要技術參數(shù)見下表：表2 注射機主要技術參數(shù)理論注射星/cm250拉桿內向距/mm355X385螺桿直徑/mm50移模行程/mm500注射壓力/MPa130最大模具厚度/mm350注射速率/g.s120最小模具厚度/mm200塑化能力/g.s18.9鎖

10、模形式液壓-機械螺桿轉速/r.min 10 220模具定位孔直徑/mm125鎖模力/kN1800噴嘴球半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm42.3.4 注射劑的相關參數(shù)校核。（1）注射壓力校核。由1.3.2內容可知，HIPS所需的注射壓力80110Mpa這里取P=100Mpa, 該注射機的公稱注射壓力 P公=130Mpa注射壓力安全系數(shù)ki=1.251.4,這里去ki=1.25。則：kiR=1.25X 100 P公所以注射機注射壓力校核合格。（2）鎖模力校核。塑件在分形面上的投影面積。 _2_22_2A 塑=n （58.5-2） 12兀6 8=2170mm澆注系統(tǒng)在分形面上的投影面積 A澆，即澆道凝

11、料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A澆 可以按照多分型面型腔模具的統(tǒng)計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍。由于本次設計的流道較為簡單，分流道較長。因此流道凝料投影面積可以取較大 些，這里取 A澆=0.2A塑。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，則：2A總=n（A 塑 +A澆）=n （A塑+0.3A 塑）=4X1.2 A 塑=10416mm模具型腔的脹型力F脹，則：F 脹=A總P模=10416X 30=312.48KN（注：P模是型腔的平均計算壓力值，通常取注射壓力的20%-40%大致范圍為26MPa-52MPa 對于粘度較大精度較高的塑件制品應取較大值， H

12、DPES于中等粘度塑料，且塑件有精度要求， 故P模取30MPa由表（2）可知，該注射機的公稱鎖模力 F鎖=900kN鎖模力系數(shù)為k2=1.11.2,這里取 k2=1.2,則：k2 F 脹=1.2 F 脹=1.2 X312.5=375kNF鎖所以注射機的鎖模力滿足要求，對于其它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。3澆注系統(tǒng)的設計3.1 主流道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。主流道形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模是主流道凝料的順利取出。主流道的尺 寸直接影響得到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體

13、及注射機噴嘴 反復接觸，因此設計中設計為可拆卸更換的澆口套。3.1.1 主流道尺寸(1)主流道長度。一般由模具結構確定，對于小型模具主流道長度應盡量小于60mm,次設計中初取50mn行計算。(2)主流道小端直徑，d=tt射機噴嘴直徑+ (0.5-1) =4+0.5=4.5ot(3)主流道大端直徑，D=d+Ltan：- =8mm( ：- =4(4)主流道球面半徑，SR=4射機噴嘴球面半徑+ (1-2) mm=18+2=20mm(5)球面配合高度，h=3mm3. 1.2主流道凝料體積V 主=1主(R主+r2主+R主r主)冗/3=50 X42+2.252+4X 22.25) 乂 3.14 -3=15

14、73.3mrn3.1.3主流道當量半徑2.25 4R= 2=3.125mm3.1 . 4主流道澆口套形式主流道襯套為標準可選件，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，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設計成一個整體。但考慮到上述 因素，任然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質鋼材進行單獨加工和熱處 理。本次設計中澆口套采用碳素工具鋼 T10A,熱處理淬火表面硬度為50HRC-55HRC如圖(5) 所示。定位圈的結構形式由總裝圖來確定。圖(5)主流道澆口套形式3.2 分流道的設計(1)分流道的布置形式為了盡量減少在流道內的壓力損失和尺寸可能避免

15、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。如圖（6）所示120圖（6）分流道布置形式（2）分流道長度根據(jù)四個型腔的結構設計，分流道長度適中，如圖（6）所示。（3）分流道當量直徑流過一級分流道塑料的質量m=p V塑=1.05X36.2 X2=76.02200g對于壁厚小于3mm質量小于200g的塑件，由參考文獻1公式（2-20）得:D=0.2354 Vzm兀所以得至U： D=0.2354X &3.93父 4/239 1 4.935mm蟻 5mm）（4）分流道截面形式本次設計采用梯形截面，具加工工藝好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力不大。（5）分流到截面尺寸設梯形的

16、上底寬B=6mm（為了便于選擇道具），底面圓角的半徑 R=1mm梯形的高度取 H=2B/3=4mm設下底寬度為b,梯形面積滿足下面關系式。9 i D224帶入數(shù)據(jù)計算的b=3.813mm考慮到梯形底部圓弧對面積的減小及脫模斜度等因素，取b=4.5.通過計算梯形斜度a =10.6 ,基本符合要求。如圖（7）所示圖(7)(6)凝料體積分流道長度：1分=(55+7.5+42.5 ) X 2=210mm22分流道截血面積:A分=n D-=3.14 X 45- =21mm443凝料體積：丫分=L分A分=210X 21=4.62cm(7)校核剪切速率(1)確定注射時間，由1.3.2得注射時間t=2s(2)

17、計算單邊分流道的體積流量v分/2+2v塑q 分=14.2/2 2 36.22=28.6m3.s(4)有參考文獻【1】式2-22可得，剪切速率為:=1.937 103s3.3q分3.3 28.6= ；7二口3 3.14 2.53 1 0該分流道的的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率5X 1025X 103s之間,所以分流道內熔體的剪切速率合格。(8)分流道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， 一般去Ra=1.252.5 m之間即可，此處取Ra=1.6 另外其脫模斜度一般在6、10由之間，通過上述計算脫模斜度10.6,脫模斜度足夠。3.3澆口的設計該塑件要求不允許有裂紋和

18、變形缺陷，表面質量要求較高。采用一模四腔且單分型面， 為充模時的剪切速率和重默時間，因此采用側澆口。具截面形狀簡單，易于加工，便于試模 后修正，開設在分型面上，叢型腔的邊緣進料。3.3.1 側澆口的尺寸的確定(1)計算側澆口的深度。根據(jù)參考文獻【11表2-6可得，側澆口的深度計算公式為：h = nt式中，t是塑件壁厚；n是塑件成型系數(shù)，這里取n=0.6o為了便于今后試模中發(fā)現(xiàn)問西安航空職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文題并修改，本!據(jù)文獻【1】表2-6知道，側交口深度取0.5-2mm,故深度取h=1mm (2)計算側澆口寬度。根據(jù)參考文獻【2】表2-6可得，側澆口的寬度計算公式為:=0.88 1.0mm

19、c n A 0.6.1914.9B =3030式中，n為成形系數(shù)，取0.6; A為凹模的內表面積(1914.9mmi)(3)計算側澆口的長度。根據(jù)參考文獻【2】表2-6可得，取側澆口的長度L澆=1.0mm3.3.2 側澆口的剪切速率校核(1)確定注射時間。由1.3.2得注射時間t=3s 計算側澆口的體積流量：一絲=12.6cm3.s 33.3q 澆二 R3計算澆口的剪切速率：對于矩形交口可得：攀4X104,則:3 3 12 6o43.3 12.6 3 =1.76m103V4X 1043.14 0.07532A22父(2父1)2式中 R=3j=3|=0.75mm = 0.075cm，二L 3.1

20、4 (2 1) 2因HIPE材料的點澆口形式最大剪切速率為 4X 104s1 ,所以剪切速率校核合格3.4校核主流道的剪切速率上面分別求出了塑件的體積，主流道體積，分流道體積(澆口的體積和大小可以忽略不計) 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)計算主流道的體積流量：1.573 4.2 4 36.23 _1二 58.89cm .s(2)計算主流道剪切速率：根據(jù)參考文獻【2】式2-19得,3.3加 r主=3二R主33.3 58.893降=3J = 2.17 10 s3.14 3.1253 10因為r=(5 x 1025X 103)之間，所以主流道剪切速率校核合格。3.5

21、冷料穴的設計及計算冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前方的冷料，防止冷料進 入模具型腔影響制品的表面質量。本設計既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于塑件表 面要求沒有裂痕，且采用推件板推出。開模時，利用凝料對拉料桿的包緊力從而實現(xiàn)自動取 下取下凝料。4.成型零件的結構設計與計算4. 1成型零件的結構設計（1）凹模的設計。凹模是成型制品外表面的成型零件。 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(jù)對塑件的結構分析，本設計中采用整體式凹 模。如圖（8）所示。圖（8）凹模嵌件結構（2）型芯的結構設計。型芯是成型制品內表面的成型零件， 通?？梢圆捎谜?/p>

22、體式和組合 式兩種類型。該塑件采用組合式型芯，如圖（9）所示。圖（9）型芯4. 2成型零件鋼材的選用根據(jù)對塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的強度、剛度、耐磨性及良好的抗 疲勞性。同時考慮它的機械加工性能和拋光性能，又因為該塑件是大批量生產，所以型腔鋼 材選用P20,對于成型塑件內表面的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此選用P20, 并進行滲氮處理。4.3成型零件工作尺寸的計算根據(jù)參考文獻【1】式（3-15）（3-21）相應公式中的平均尺寸法計算成型零件尺寸,塑件公差按照塑件零件圖中給定的公差進行計算。未注公差取公差等級為MT5類別塑件尺寸/mm計算公式型月仝或型芯工作尺寸/mm

23、計算尺寸轉換尺寸型 腔徑向 尺寸邛30 =00 563-Lm( LS * LsScp)04中 29.715o+O.14中29.7新；5邛27 =0.54+0.125中 26.75o中26.7募55深度 尺寸4.5& =0.242 qHm = (Hs + HSScp-：)B4.3600.064 3也124.340.061.5 =0.201.373O0,051 3 書.123 1 .340.073型心徑向 尺寸邛9 =0.283 nlm =( % + IScd +) m ss cp4/ y z邛 9.25：.o7用9.2或邛24 =0.44率24.4411邛24.4梵平27 =0.5中 27.49

24、61.1252 27 4的0962 7.4_0.029深度 尺寸1.5 =0.20.2 chm = (hs+hsScp+L)z31 .64O0o.o5,C書.041 .640_0.016 =0.246.1960o.o6C。書.0966.9書.09孔 距孔中 心距39 =0.56aCm = (Cs + CsScp) 土/239.0675 0.04390慧755式中Scp是塑件的平均收縮率，查表（1）可得HIPE的收縮率為0.3%0.6%,所以平均收縮率 &p=0.0045。是相應塑件的公差，由文獻【2】表2-8查詢。6z是塑件上的相應制造公差，對于中小 型塑件取6z =14。4塑件凹模嵌件及型芯

25、的成型尺寸的標注如圖（10）所示圖10塑件凹模嵌件及型芯的成型尺寸的標注5.凹模側壁厚度計算。根據(jù)參考文獻【2】表3-27與式3-54、3-55可得:型月空壁厚 S=0.20L+17=0.28*58.5+17=28.7型腔模板長度L=2S+2A+t型腔模板寬度N=2S+2B+t式中 L-型腔模板長度N-型腔模板的寬度S-型腔至模板邊緣的壁厚A-型腔長度B-型腔寬度t-型腔間壁厚，一般取(1/4-1/3 ) S根據(jù)塑件尺寸已算得：型腔的長度32m通腔的寬度26mm所以型腔模板的長度 L=300mm因采用一模四腔且模板為方形，所以 N=185mm根據(jù)型腔的布置，初步估算模板平面尺寸選用 300mm

26、e 300mm比型腔布置尺寸大得多，所以滿足強 度和剛度要求。6.脫模推由機構的設計本次設計塑件結構簡單，可采用推件板推出，推桿推出或推桿加推件板推出的綜合推出方式，具體退出方式根據(jù)脫模力計算來確定。6. 1脫模力計算中間的體積最大為主型芯，根據(jù)參考文獻【11式2-37和表2-12可得脫模力計算公式：Fc =10陋: E(Tf -Tj)th式中k-脫模斜度系數(shù)k =fc8s =sin fc(1 %sin : cos :)其中，B-脫模斜度Fc-脫模系數(shù)所以：Fc =10 K 0.5 8 10“ 2.1 103(90-60) 1 14.5Fc =365.40Kfccos : -sin : c0.

27、5cos1 - sin 1fc(1fcsin : cos :)0.5(1 0.5sin 1 cos1 )=0.96則：Ft =Ap(Lcos： -sin，)=20014.2 0.1=2001.426. 2推出方式的確定(1)采用推桿推出推桿推出面積，設4mmi勺圓形推桿設置8根，則推出面積為:Ft = Ap(.Lcos： - sin 二)= 20014.2 0.1= 2001.42推桿推出應力：仃=_L=1403.14=13.96a b (取 k 為 8mpaA干 100.48(2)采用推板推出 推板推出面積:A反二 ；(D2 -d2) =4(332 - 272) ( (58.52 -48.5

28、2)mm = 1085.1推板推出應力:F 2001.42=1.84Mpa8Mpa 格)A板1085.17模架的確定根據(jù)上述計算，成型零件的尺寸為300m由300mmfc于其要求尺寸，能滿足其強度和剛度 要求。根據(jù)參考文獻【11表7-4可得：W L=300mrH 300mmz及各板的厚度及其尺寸。7. 1各模板尺寸的確定(1) A板尺寸，A板是定模型腔板，塑件高度為6mm考慮到模板上還需開設分流道、澆口以及冷卻水道，還需留出足夠的距離。故 A板厚度取40mm(2) B板尺寸，B板是型芯固定板，按模架標準確定 B板厚度為20mm.(3) C板(墊塊)尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度

29、+ (5-10)mm=(6+20+15+510)mm=51mm66mm選定 C 為 60mm經(jīng)上計算，模架尺寸已經(jīng)確定，標記為：C3030-50X 40X 80GB/T12555-2006其他尺寸按照標準標注，如圖()所示：圖()A模架結構尺寸3003507 . 2模架各尺寸校核根據(jù)所選注射機來校核該模架尺寸。(1)模具平面尺寸，350mrK 300mm355mm385mm拉桿間距)，校核合格。(2)模具高度295, 230245400(模具最大厚度和模具最小厚度)，校核合格。(3)模具的開模行 S = H1 H2一(5mm|_ 10mm)S=30+60 + (5l0) =95mm 100mm 350mm,校核合格。8 .導向與定位結構的設計注射模的導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機狗的運動導向。按作用分為 模外定位與模內定位。模外定位是通過定位圈與注射機配合，使模具的澆口套能與注射機噴 嘴精確定位；而模內定位機構則通過導柱導套進行合模定位。錐面定位則用于動、定模之間 的精確定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度不是很高，因此可采用模架本身 所帶的定位機構進行定位。整套模具裝配圖見此次設計的裝配圖。