塑料仪表盖塑料模具设计说明书Word下载.doc
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一、引言
本设计为一塑料仪表盖。
如图：
对产品的要求有：
1、塑件不允许有变形、裂纹；
2、脱模斜度30/~1。
；
3、未注圆角为R2~R3；
4、壁厚处处相等；
5、塑件材料为PC（聚碳酸酯），生产批量为大批量。
6、未注尺寸公差按所用塑料的高精度级差取。
二、塑件的工艺性分析
1、塑件的分析
（1）外形尺寸该塑件壁厚为2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。
（2）精度等级每个尺寸的公差大致一样，除了小孔之间的距离。
按实际公差进行计算。
（3）脱模斜度塑件精度不是很高且为小塑件，又PC成型收缩率小，参考教科书表2—10选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。
。
2、聚碳酸脂的性能分析
3、聚碳酸酯的注射成型过程及工艺参数
三、拟定模具的结构形式
1、分型面位置的确定
通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如下图：
2、确定型腔数
该塑件虽然为大批量生产，但精度要求，又考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初选为一模两腔结构形式。
3、排列方式
多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与交口开设的部位对称。
由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如下图所示：
4、模具结构形式的确定
从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。
浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧交口，且开设在分型面上。
因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模版。
由上综合分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。
5、注射机型号的确定
（1）注射量的计算通过三维软件建模设计分析计算得
塑件体积：
V塑=47.810cm3
塑件质量：
m塑=ρV塑=47.81*1.20g=57.37g
式中，ρ取1.20g/cm3。
（2）浇注系统凝料体积的估算根据经验公式按照塑件体积的0.2~1倍来估算。
则，选取0.25倍。
故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：
V总=V塑（1+0.25）×
2=47.81×
1.25×
2≈119.525cm3
（4）选择注射机根据计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量V总=119.525cm3，并结合：
V公=V总/0.8，则有V公≈150cm3。
根据以上的计算，初步选定公称注射量为160cm3，注射机型号为SZ—160/100卧式注射机，其主要技术参数如下：
理论注射容量/cm3
160
移模行程
/mm
325
螺杆柱塞直径
40
最大模具厚度/mm
300
V注射压力/MPa
150
最小模具厚度/mm
200
注射速率/gs-1
105
锁模形式
双曲肘
塑化能力/gs-1
45
模具定位孔直径/mm
125
螺杆转速/rmin-1
0~200
喷嘴球半径/mm
12
锁模力/kn
1000
喷嘴口直径/mm
3
拉杆内间距/mm
345×
345
（4）注射机的相关参数校核
注射压力校核。
PC的注射压力为100~120MPa，这里取P0=110MPa，该注射机的公称注射压力P公=150MPa，注射压力安全系数K1=1.25~1.4，这里取1.3，则：
P0K1=110×
1.3=143<
P公，所以，注射机压力合格。
锁模力校核。
塑件在分型面上的投影面积A塑，则A塑=π/4（802―122―62×
4）mm2＝4800mm2。
浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料在分型面上的投影面积A浇的数值，按照多型腔模的统计分析来确定。
A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A浇的0.2~0.5倍。
选取A浇＝0.2A塑。
因此，塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总，，则A总，＝n（A浇＋A塑）＝n（A塑＋0.2A塑）＝2×
1.2A塑＝11520mm2。
模具行腔内的胀型力F胀，则
F胀＝A总P模＝11520×
30N＝345600N＝345.6KN
式中，P模是型腔的平均计算压力值。
P模是模具行腔内的压力，通常取注射压力的20%~40%，大致范围为25~40MPa。
对于粘度较大的精度较高的塑料制品应该取较大值。
结合PC的特性，取P模为30MPa。
选用的注射机的公称锁模力F锁＝1000KN，锁模力安全系数为K2＝1.1~1.2，这里取K2＝1.2，则
K2F胀＝1.2F胀＝1.2×
345.6=414.72<
F锁，所以，注射机锁模力合格。
对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。
四、浇注系统的设计
1、主流道的设计
1）主流道尺寸
主流道的长度：
小型模具L主应尽量小于60mm，因此，选50mm进行设计。
主流道小端直径：
d=注射机喷嘴直径+（0.5~1）mm=（3+0.5）mm=3.5mm。
主流道大段直径：
D=d+2L主tanα≈7mm，式中α=4°
主流道球面半径：
SR0=注射机喷嘴球头半径+（1～2）mm=（12+2）mm=14mm。
球面的配合高度：
h=3mm。
2）主流道的凝料体积
V主＝π/3L主（R2主+r2主+R主r主）=3.14/3×
50×
（3.52＋1.752＋3.5×
1.75）mm3=1121.9mm3=1.12cm3。
3）主流道当量半径Rn=（1.75+3.5）/2mm=2.625mm。
4）主流道浇口套的形式
主流道衬套为标准件可选购。
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。
对材料的要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆装更换。
同时也便于优选优质钢材进行单独加工和热处理。
则衬套如下图，材料采用碳素工具钢T10A，热处理淬火后表面硬度为53HRC～57HRC。
2、分流道的设计
1）、分流道的布置形式
在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。
2）、分流道的长度
由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。
单边流道长度L分取35mm。
图如型腔数量大的排列布置图。
3）、分流道的当量直径
因为该塑件的质量m塑=ρV塑=47.81*1.20g=57.37g﹤200g，则分流道当量直径为：
D分=0.2654=0.2654×
×
mm＝4.9mm
4）、分流道截面形状
本设计把分流道设计在分型面上，采用体形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。
5）、分流道截面尺寸
设梯形的下底宽度为x，底面圆角的半径R=1mm，并查表设置梯形的高h=3.5mm，则该梯形的截面积为：
A分=（x+x+2×
3.5tan8°
）h/2=（x+3.5tan8°
）×
3.5
再根据该面积与当量直径为4.9mm的圆面积相等，可得
（x+3.5tan8°
3.5=πD2分/4
=3.14×
4.92/4，
即可得：
x≈4.3mm，
则梯形的上底约为5mm，如图：
6）、凝料体积
分流道的长度L分=35×
2=70mm。
分流道截面积A分=（5+4.3）×
3.5/2mm2=16.275mm2
凝料体积V分=L分A分=70×
16.275mm3=1139.25mm3≈1.1cm3
7）、校核剪切速率
确定注射时间：
查资料，可取t=1.6s。
计算分流道体积流量：
q分=（V分+V塑）/t=（1.1+47.810）/1.6
=30.57cm3/s
8）、剪切速度γ分=3.3q分/πR3分=（3.3×
30.57×
103）/3.14×
（4.9/2）3=2.18×
103s-1
该分流道的剪切速率处于浇口道与分流道的最佳剪切速率5×
102～5×
103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。
9）、分流道的表面粗糙度和脱模斜度
分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25～2.5μm即可，此
处取Ra1.6μm。
另外，其脱模斜度一般在5°
～10°
之间，这里取8°
3、浇口的设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。
（1）、侧浇口尺寸的确定
1）、计算侧浇口的深度。
查表，可得侧浇口的深度h计算公式为
h＝nt＝0.8×
2.5＝2mm
式中，t是塑件壁厚，这里t=2.5mm；
n是塑料的成型系数，对于PC，其成型系数n=0.8。
对于其厚度，根据表查，得PC侧浇口的厚度为0.8~1.2mm，故此处浇口深度取1mm。
2）、计算侧浇口的宽度。
根据公式，可得侧浇口的宽度B的计算公式为：
B===3.17cm≈3cm
式中，n为塑料成型系数，取0.8，A是凹模的内表面积。
3）、计算侧浇口的长度。
查表及公式，可得侧浇口的长度L浇一般选取0.5~0.75mm，这里取L浇=0.6mm。
（2）、侧浇口剪切速率的校核
1）、计算浇口的当量半径。
由面积相等可得пR2浇=Bh，由此矩形浇口的当量半径R浇=1/2。
2）、计算浇口的剪切速率
查表，可取t=1.6s。
计算浇口的体积流量：
q浇=V塑/t=47.810/1.6cm3/s=2.988×
104mm3/s。
计算浇口的剪切速率：
由公式γ＝,则:
γ＝==4.5×
该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×
103～5×
104s-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。
4、校核主流道的剪切速率
由于前部分分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。
1）、计算主流道的体积流量
q主=（V主+V分+nV塑）/t=（1.12+1.1+2*47.81）/1.6mm3/s=61.15mm3/s。
2）、计算主流道的剪切速率
γ＝==3.56×
主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×
103s-1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。
5、冷料穴的设计及计算
本设计仅有主流道冷料穴。
由于该塑料件精度要求较高，采用脱模版推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。
开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。
五、成型零件的结构设计及计算
1、成型零件的结构设计
（1）、凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。
根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模，如下图：
（2）、型芯的结构设计凹模是成型塑件内表面的成型零件。
本设计中，采用整体式凸模如下图：
2、成型零件钢材的选用
根据对成型塑件的综合考分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。
又因为该塑件为大批量成品，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。
对于塑件型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢Cr12MoV。
3、成型零件工作尺寸的计算
由于未注尺寸公差按所用塑料的高精度查取。
可查表得出塑件尺寸公差如下图：
（1）、凹模径向尺寸的计算
mm相应的塑件制造公差；
mm相应的塑件制造公差；
==mm。
=mm。
式中，是塑件的平均收缩率，PC的收缩率为0.5~0.7，所以=（0.5+0.7）/2=0.6；
是系数，其取值范围一般为0.5~0.8之间，此处取0.6；
是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取。
（2）、凹模深度尺寸的计算
mm相应的塑件制造公差==0.34mm；
mm相应的塑件制造公差=0.36mm；
mm
式中，是系数，一般取值在0.5~0.7之间，此处取0.6。
（3）、型芯径向尺寸的计算
相应的塑件制造公差；
相应的塑件制造公差；
式中，是系数，查表知其一般在0.5~0.8之间，此处取0.6。
（4）、型芯高度尺寸的计算
相应的塑件制造公差;
相应的塑件制造公差;
式中，为系数，一般在0.5~0.7之间，此处取0.6。
（5）、成型孔间间距的计算
塑件型芯及凹模的成型尺寸的标注如下图：
4、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
（1）、凹模侧壁厚度的计算模架初选200mm×
355mm的标准模架，其厚度根据相关刚度公式计算：
，
式中p是型腔压力（MPa）；
E是材料弹性模量（MPa）；
h=w，w是影响变形的最大尺寸，而h=45mm；
是模具刚度计算许用变形量。
根据注射塑料品种，=0.024mm，故可得=25.6mm。
同理，凹模底部厚度=28.4mm。
凹模侧壁是采用嵌件。
型腔与模具周边的距离由模板的外形尺寸来确定，根据估算模板平面尺寸选用200×
355mm，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全满足刚度和强度要求。
（2）、动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据型腔布置，模架应选在200mm×
355mm这个范围之内，垫块之间的跨度大约为200mm-40mm-40mm=120mm。
因此动模垫板厚度可为：
=33.40mm
式中，是动模垫板刚度计算许用变量，=25=0.03mm；
L是两个垫板间的距离，约120mm；
是动模垫板的长度，取350mm。
A是两个型芯投影到动模垫板上的面积。
单件型芯所受压力的面积为：
两个型芯的面积：
8920。
故，动模板按标准厚度取32mm。
六、模架的确定
根据模具行腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸约为110×
265mm，又考凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，在结合标准模架的选型经验公式以及查表，可确定选用模架序号为5号（）模架结构为型。
1、各模板尺寸的确定
（1）、A板尺寸。
A板是定模型腔板，塑件高45mm，又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故A板取标准63mm。
（2）、B板尺寸。
B板是型芯固定板，按模架标准厚取32mm。
（3）、C板（垫块）尺寸。
垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（5~10）mm=（40+20+15+5~10）mm=80~90mm，选标准块80mm。
经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架序号为5号，板面为200mm×
355mm，模架结构形式为A4型的标准模架。
其外形尺寸：
宽×
长×
高＝200mm×
355mm×
264，如下图所示：
2、模架各尺寸的校核
根据所选注射机来校核模具设计的尺寸
（1）、模具平面尺寸200mm×
355mm＜345mm×
345mm（拉杆间距），校核合格。
（2）、模具高度尺寸264mm，200mm＜264mm＜300mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。
（3）、模具的开模行程＜325mm（开模行程），校核合格。
七、排气槽的设计
该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经塑件下方的台阶充满型腔，顶部有一
个12mm小型芯，其配合间隙可作为气体排除的方式。
同时，地面的气体会沿着推杆的配合间隙、分型面和型芯与脱模板之间的间隙向外排出。
八、脱模推出机构的设计
1、推出方式的确定
本塑件采用脱模板推出方式。
脱模板推出时为了减小脱模板与型芯的摩擦，设计中在用脱模板与型芯之间留出0.2mm的间隙，并采用锥面配合，这样可以防脱模板因偏心而产生溢料，同时避免了脱模板与型芯产生摩擦。
1——凹模嵌件
2——型芯
3——脱模板
4——型芯固定板
2、脱模力的计算
因为＞10，此处视为薄壁圆筒塑件，根据公式，脱模力有：
带入各项数据，。
3、校核推出机构作用在塑件上的单位压应力
推出面积
推出应力＜53MPa（抗压强度）合格。
九、冷却系统的设计
冷却系统的计算恨麻烦，在此只进行简单的说明。
设计时忽略模具因空气对流、辐射以及注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。
冷却介质。
聚碳酸酯粘度高，熔融温度高，其成型温度及模具温度分别为：
230-320℃和90~110℃。
所以模具温度初步选定为90℃，用常温水对模具进行冷却。
十、导向与定位结构的设计
注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。
按作用分为模外定位和模内定位。
模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；
而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。
锥面定位则用于动、定模之间的精密定位。
本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定位结构。
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