HDPE 塑料盒注塑模设计 1前言塑料加工是随着合成树脂的发展而发展起来的，它 和塑料机械 的发展互相促 进。不少塑料加工技术，系借鉴于橡胶、金属和陶瓷加工。塑料加工历史可追溯到1 9 世纪 90 年代，赛璐珞诞生之后，因其易燃，只能用 模压法制成块状物，再经机 械加工成片材，片材可用 热成型法加工。这是最早的塑料加工。 浇铸成型是随着 酚醛树脂问世而研究成功的； 注射成型始于 20 世纪 20 年代，用于加工醋酸纤维 素和聚苯乙烯； 30 年代中期，软 聚氯乙烯挤出成型研制成功，塑料专用的单螺杆 挤出机相应问世； 1938 年双螺杆挤出机也投入生产。 40 年代初，制出了聚氨酯泡 沫塑料，吹塑技术用于生产聚乙烯中空制品。 1952 年往复螺杆式注射机问世，使 注射成型技术进入到一个新的阶段。 6070 年代，新发展起来的塑料加工技术有 ：各种增强塑料新成型方法，如缠绕、拉挤、片材模塑成型、反应注射成型、结构 泡沫成型、异型材挤出成型、片材固相成型以及共挤出、共注塑等。进入80 年 代，塑料加工向着高效、高速、高精度、节能、大型化或超小、超薄等方向发展， 计算机技术进入这一领域，把整个塑料加工技术提高到一个新水平。 我国政府对塑料行业的发展规划有一系列的促进政策，将大力推进整个行业平 稳持续发展 为应对国际金融危机的影响，落实政府关于保增长、扩内需、调结构的总体要 求，确保轻工业稳定发展，加快结构调整，推进产业升级，政府出台了轻工业 调整振兴规划 ，把塑料列为三大重点行业之中来规划。 作为轻工业的支柱产业之一，塑料制品行业的工业总产值、资产总计、从业人 员数量，出口额等指标已占轻工行业总量的10%以上。因此塑料加工业的调整和振 兴直接关系到整个轻工业的振兴和发展，占据举足轻重的地位。 近年来塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大 的产业链条，从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、 家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展方兴未艾。但同时客户 对于塑料制品的质量要求越来越高，这就对塑料模具的技术提出了更高的需求。 因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。通过本次毕业小设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。1 塑件成型工艺分析与设计HDPE 塑料盒注塑模设计 21.1 塑件原材料基本性质HDPE 是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F 低温度下均如此。各种等级 HDPE 的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE 品级；在性能上达到最佳的平衡。注塑品级一般熔体指数 510，有具有韧性较低流动性品级和具有可加工性的较高流动性品级。1.2 塑件原材料成型性能1）HDPE 是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态 HDPE 的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。无味、无臭、无毒的本色柱状或扁圆状颗粒，硬度、拉伸强度、蠕变性、耐磨性能、化学稳定性较好。2）HDPE 吸水率很低（0.03%） ，故而在加工时，如果储存恰当则无须干燥。3）HDPE 骤冷时可使结晶度下降 40%，从而改变它的性能。4）HDPE 挤出温度为 165-260压力为 35140MPa。注射压力为 80-100 MPa。5）熔化温度：220260C。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在200250C 之间。模具温度：5095C。6mm 以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm 以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。成型线收缩率为 2%5%。6）塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。对于最优的加工周期时间，冷却腔道直径应不小于 8mm，并且距模具表面的距离应在 1.3d 之内（这里“d”是冷却腔道的直径） 。7）建议使用高速注射。 流道和浇口:流道直径在 4 到 7.5mm 之间，流道长度应尽可能短。可以使用各种类型的浇口，浇口长度不要超过 0.75mm。特别适用于使用热流道模具。1.3 塑件成型方法确定 塑件用注射机成型2 注射机型号的确定HDPE 塑料盒注塑模设计 32.1 注射量的计算2.1.1. Pro/E 建模分析结果通过计算或 Pro/E 建模分析，塑件质量,体积为1m =35.22g。3 1m135.22V =37.470.94cm图图 2.1 PROEPROE 建模图形建模图形图图 2.2 PROEPROE 计算结果计算结果2.1.2. 注塑量的计算流道凝料的质量还是个未知数，可按塑件质量的 0.6 被来估算。从上述分析中2m确定为一模四腔，所以浇注系统凝料体积为。3 2140.689.93VVcm该模具一次注射所需塑料 PS 如下：体积：质量：3 0124239.81VVVcm00225.42mVg2.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算HDPE 塑料盒注塑模设计 4流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积为，在模具设计前还是个未知数，2A根据多型腔的统计分析，是每个塑件在分型面上的投影面积的 0.20.5 倍，因此2A1A可用 0.35来进行估算，所以1nA=17755.2 （=3288）121110.351.35AnAAnAnAnA2mm1A2mm= (=35)mFAP型17755.2 35=621.43KNP型2.3 选择注射机根据每一周期的注射量和锁模力的计算值个选用 SZ60/450 卧式注射机，其主要技术参数见下图表表 2.12.1 SZ320/1250 注射机主要技术参数注射机主要技术参数理论注射容量3cm335锁模力/KN1250螺杆直径/mm48拉杆内间距/mm415 415 注射压力/MPa145移模行程/mm360注射速率/(g/s)140最大模厚/mm550 塑化能力/(g/s)19最小模厚/mm150 螺杆转速/(r/min)10200定位孔直径/mm160 喷嘴球半径/mm15喷嘴孔直径/mm5 锁模方式双曲肘2.4 注射机有关参数的校核2.4.1. 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n（2-1）/21kMt 3600mnm21/36000.8 19 3600 30/360021.1312435.22kMtmnm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（19g/s） ；t: 成型周期，取 30s。因此，一模四腔合格。2.4.2. 注射机压力的校核HDPE 塑料盒注塑模设计 5，而=145Mpa01.3 100130epk pMPaep注射压力的校核合格。式中取 1.3, 取 100MPA。k0p2.4.3. 锁模力的校核1.15 17755.2 35714.65FKApKN型而 F=1250KN，锁模力校核合格。2.4.4. 定位圈尺寸校核注射机的定位孔尺寸为，定位圈尺寸取，两者之间呈较松动的间隙90mm. .0 2 0 490mm 配合，符合要求。2.4.5. 模具厚度校核模具厚度必须满足 。其中=150mm ，=550mm，而mHminmaxmHHHminHmaxH该套模具的厚度为，符合要求。mH322580252512532344mm2.4.6. 开模行程的校核（2-2）12(5 10)HHHmm式中：注射机动模板的开模行程，查表 2-1 得 360mm；H：塑件推出行程，取 20mm；：包括流道凝料在内的塑件高度。1H2H因此符合要求( )300205025510 mm100105mmHDPE 塑料盒注塑模设计 63 拟定模具结构形式3.1 型腔的数量和布置该塑件精度要求不高，又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用和设备运转费用低一些，定为一模四腔的模具形式。排列方式为一个 H 形状（下图所示） ，流道采用平衡式，浇口采用点浇口式。图图 3.1 型腔的布置型腔的布置3.2 确定分型面根据塑件结构形式，分型面选在盒子的上平面。如下图：图图 3.2 分型面分型面3.3 侧向抽芯机构由于该模具不涉及到侧向抽芯机构，所以无需进行此机构的设计。HDPE 塑料盒注塑模设计 74 浇注系统形式和浇口的设计4.1 主流道设计4.1.1. 主流道尺寸根据所选注射机，则：主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=5+0.5=5.5mm主流道球半径为 SR=喷嘴球面半径+（12）=15+2=17mm4.1.2. 主流道衬道形式为了便于加工和缩短主流道长度，衬道和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取 60mm，略小于定模板+定模固定板的厚度。衬道如下图，材料采用 T10A 钢，热处理淬火后表面硬度为 53HRC57HRC。图图 4.1 主流道衬套主流道衬套4.1.3. 主流道凝料体积22335.59.7()602720.52.7442nqd Lmmcm主4.1.4. 主流道剪切速率的校核由经验公式： 合理.131v 3 n3 3q3261 73s5 10 sR底部圆角 R=1mm3mm。取 R=1mm;由于分流道中5106与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有中心部分的塑件熔体的流动状态较理想,因而分流道的内表面粗糙度值不能太低,一般取=1.6。aRm图图 4.34.3 分流道截面形状分流道截面形状HDPE 塑料盒注塑模设计 94.2.4. 分流道凝料体积 分流道长度:L= 50 240 424.5 4358mm 分流道面积: 297.5649.52Amm凝料体积: 3358 49.517.7qcm分4.2.5. 分流道剪切速率的校核由经验公式：（4-3）.v 3 n3 3q R&式中.3v4 37 47q149 88cmt1在之间，剪切速率校核合格。.1v 3 n3 3q3261 73sR&21315 10 5 10ss4.3 浇口设计该模具是多型腔模具，同时从所提供塑件图样可看出，在盒子外底面上设置浇口比较合适。由于塑件尺寸较大，高度较高，为了避免主流道长度过大，所以增加一段测流道和一块推料板，使用点浇口。点浇口开设在外底面上，从外底面中心进料，可以更好地填充型腔，完成塑件的制造。点浇口是一种截面尺寸特小的圆形浇口，又称橄榄形浇口或菱形