剪刀手柄注塑模具的設(shè)計(jì)和塑件工藝分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u18915剪刀手柄注塑模具的設(shè)計(jì)和塑件工藝分析案例概述 1327451.1對塑件的分析 179631.2塑件的材料特性 215121.3塑件的材料特性 2112081.3.1聚乙烯的加工特性 2299541.3.2技術(shù)指標(biāo) 3193761.3.3塑料件的壁厚 4183701.3.4選擇尺寸精度 4198831.3.5尺寸公差 477541.3.6塑料件的注射工藝及參數(shù) 4213231.4確定型腔布局 555941.5注塑機(jī)的主要參數(shù) 6263471.6脫模斜度的設(shè)計(jì)及參數(shù) 7125881.7注塑機(jī)的主要參數(shù) 8171451.7.1最大注射量 82761.7.2校核注射壓力 8237271.7.3鎖模力的校核 8304091.7.4設(shè)計(jì)開模行程 955431.8選擇模架 91.1對塑件的分析此產(chǎn)品件尺寸較小，要考慮眾多影響因素，例如：模架的大小、注塑零部件的加工工藝及零件的尺寸公差、精度等，最終決定將其設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)為一模兩腔式注塑模具。剪刀手柄如圖1.1所示。圖2.1剪刀手柄的三維模型圖1.2塑件的材料特性對于剪刀手柄材料的選用，我選擇的是聚乙烯（PE）樹脂，材料的密度是0.962g/cm3，聚乙烯在流動性上有較好的效果，所以具有良好的熱塑性，避免在分流時(shí)造成堵塞的現(xiàn)象。聚乙烯手感與蠟相似，而且其無毒、無刺激性氣味，還且具有良好的耐低溫性能（最低溫度甚至可達(dá)?100~?70°C），能承受得住絕大多數(shù)的酸堿溶液的侵蝕（具有氧化性質(zhì)的酸除外）。在室溫下，聚乙烯具有眾多的優(yōu)異性質(zhì)，例如：不溶于一般溶劑、吸水性小、具有良好的絕緣性等。1.3塑件的材料特性1.3.1聚乙烯的加工特性聚乙烯具有適中的粘度大小，加工溫度以及分解溫度都相對低，在稀有氣體中高溫度376華氏度不分解，所以與同種類型的塑料相比較聚乙烯反而是一種加工性能很好的塑料材料。聚乙烯材料在流動性上具有非常好表現(xiàn)。聚乙烯熔體類似于非牛頓流體，粘度的波動不會隨溫度變化而變化很大，但會隨之增加而下降的是其剪切速率，其波動趨勢通常會呈線性關(guān)系，其中的LLDPE下降最慢。

在冷卻的過程中聚乙烯制產(chǎn)品很容易產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，為了控制對產(chǎn)品的結(jié)晶度，通常會在在加工過程中對模腔內(nèi)的溫度會被多加注意。因?yàn)榫垡蚁┚哂休^大的成型收縮率，以至于這種材料的性能多且不同。聚乙烯在耐熱性上的表現(xiàn)不佳，會隨著相對的分子質(zhì)量及其結(jié)晶度的質(zhì)量提高而有所改善。但是其耐低溫性能好，脆性溫度甚至可達(dá)?50℃以下；并隨之相對的分子質(zhì)量的增大，最低可達(dá)到?140℃。聚乙烯的熱導(dǎo)率較高、線膨脹系數(shù)大，最高可達(dá)(20～24)×10?5/K。一般的聚乙烯材料的制品具有介電損耗低、以及有意的介電強(qiáng)度大的電性能的特點(diǎn)，是因?yàn)榫垡蚁┚哂袩o極性的性質(zhì)，故所以，聚乙烯因其優(yōu)異的性質(zhì)被做調(diào)頻絕緣耐、電暈性材料，還可以做高壓絕緣的材料。[5]在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)保證塑料件的壁厚并保持均勻。1.3.2技術(shù)指標(biāo)表2.1聚乙烯材料的技術(shù)指標(biāo)表密度ρ/(kgd0.962熔點(diǎn)t85～110屈服抗拉伸強(qiáng)度σ10~30體積電阻率ρ≥1熱變形溫度t/c0.5MP40~550.19MP>320比體積v/(d0.86～0.98收縮率s1.5～3.6硬度HB41~46拉伸彈性模量E100~300彎曲強(qiáng)度σ12~17沖擊韌度αα無缺口80~90缺口40~701.3.3塑料件的壁厚為了有利于材料溶體的流動、降低產(chǎn)品的收縮，用聚乙烯材料制作的產(chǎn)品壁厚應(yīng)不得小于0.8mm，通常情況下可以選擇在1~3.5mm之間。1.3.4選擇尺寸精度尺寸精度的選擇：參考塑件精密等級（SJ1372?2015），PE材料精度等級選擇為5~6級，故選擇使用6級精度1.3.5尺寸公差剪刀手柄的尺寸公差：經(jīng)查閱“塑件的尺寸公差（SJ1372?2015）”1.3.6塑料件的注射工藝及參數(shù)塑料件的注射參數(shù)工藝參數(shù)，見表1.2所示表1.2注射工藝參數(shù)類型螺桿式注塑螺桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速40~70r/min噴嘴口直通式噴嘴口的溫度200~210°C模具腔內(nèi)溫度60°C注射時(shí)的壓力80~120Mpa保壓10Mpa冷卻凝固時(shí)間15s生產(chǎn)周期0.5min后處理烘烤箱內(nèi)的溫度70°C，時(shí)間約為半小時(shí)至一小時(shí)備注注塑好的材料需干燥半小時(shí)以上1.4確定型腔布局通過運(yùn)用NX11.0軟件創(chuàng)建出剪刀手柄塑料件的三維實(shí)體模型，然后利用軟件中的“測量體”功能分析出其體積大小。三維實(shí)體模型如圖1.2所示；圖2.2零件體積三維圖通過分析里的“測量體”命令得知：剪刀手柄零件的體積為3.355cm3。聚乙烯（PE）材料的密度為0.962g/cm3通過密度公式ρ計(jì)算得出剪刀手柄塑件的實(shí)際質(zhì)量約為3.208g。像ABS、PC等塑料原材料在成型時(shí)的周期會比較長，成型的壓力較大，而聚乙烯材料卻有著良好的流動性，故將模具采用一模兩腔式的型腔結(jié)構(gòu)，型腔布局的結(jié)構(gòu)如圖1.3所示：圖2.3型腔布局的結(jié)構(gòu)示意圖因?yàn)榱慵Y(jié)構(gòu)簡單、無復(fù)雜結(jié)構(gòu)的情況下，為了讓材料容易填滿模腔內(nèi)部且不發(fā)生材料凝固，保證塑件制品的質(zhì)量，所以要保證澆注系統(tǒng)的平衡性，因此應(yīng)把模具的中心位置設(shè)計(jì)在兩型腔的中心上。模具中心位置如圖1.4所示：圖2.4模具的中心位置示意圖1.5注塑機(jī)的主要參數(shù)選用型號BL-6179-A小型注塑機(jī)，注塑機(jī)參數(shù)如表1.3所示：表1.3小型注塑機(jī)的主要參數(shù)參數(shù)項(xiàng)取值參數(shù)項(xiàng)取值螺桿直徑22~85mm螺桿轉(zhuǎn)速0~300射膠量39~1582g射膠壓力127~248mpa理論注射容量53~1701mm3電動機(jī)功率7.5~37kw合模力25~500t開模行程200~400mm重量70.6~18.3kg外形尺寸1.2×1.0×4.1m1.6脫模斜度的設(shè)計(jì)及參數(shù)為了讓塑料件能夠在成型后順利脫出并且為了減小脫模時(shí)的阻力，故將注塑模具的型腔型芯的整體輪廓面沿著脫模方向設(shè)計(jì)出一定的斜度。常用塑料的脫模斜度選取范圍見表1.4所示：表1.4脫模的斜度參數(shù)塑料品種脫模斜度型腔型芯聚乙烯（PE）20°~40°25°~45°聚苯乙烯（PS）30°~1°35°~1°30°改性聚苯乙烯（PS）30°~1°35°~1°30°聚酰胺（PA）20°~50°20°~40°聚碳酸酯（PC）30°~50°35°~1°聚甲醛（POM）20°~45°25°~45°氯化聚醚（CPE）20°~45°25°~45°根據(jù)脫模斜度范圍，選取聚乙烯的脫模斜度為：型腔：20°~40°（凹模）型芯:25°~45°（凸模）為保證塑件制品脫模時(shí)的內(nèi)外表面的質(zhì)量并且也能夠滿足脫模斜度的要求，所以將脫模的角度定為1°。1.7注塑機(jī)的主要參數(shù)1.7.1最大注射量注射量是在對注塑機(jī)的選擇之后對注塑機(jī)各個(gè)參數(shù)的校核，是判斷所選的注塑機(jī)是否符合并滿足要求的條件，滿足注射量則可以使用。注塑量即為成型機(jī)的螺旋桿最大行程內(nèi)的最大容量。在選用注射機(jī)前，選擇合理的注射量是最為必要的參數(shù)之一。在注射量的計(jì)算中，熔融態(tài)的注射塑料量應(yīng)不大于0.8倍的額定注塑量的，即：V塑式中： V塑——注塑機(jī)的最大注射容量，單位為 V注——塑件和澆注體積, 0.8——注射量最大利用率。校核：通過UG里分析窗口的“測量體”命令，得出以下數(shù)據(jù)： V?！?.83m V塑=計(jì)算得出V注注塑機(jī)的容量為53cm1.7.2校核注射壓力注射壓力也是選擇注塑機(jī)的重要參數(shù)，因?yàn)椴牧咸匦钥赡軐毫Ξa(chǎn)生極大影響，用聚乙烯塑料作為原材料制品的注塑壓力的取值范圍在60~100MPa，我所選擇的BL-6179-A小型號注射機(jī)的最大注射壓力取值范圍在127~248MPa，所以BL-6179-A小型號注射機(jī)能夠滿足此設(shè)計(jì)的使用。1.7.3鎖模力的校核通過書籍資料查找得，公式如下所示；F＞p×A/1000(1.3)式中：FA塑是塑件以及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積；P是取值為型腔成型壓力，單位Mpa腔內(nèi)壓力取值值范圍：5~10MPa。故將腔內(nèi)壓力定為10MPa。運(yùn)用UG11.0的分析窗口中的測量體命令得出塑件投影面積：A≈3243.69mm鎖模力計(jì)算：F=選擇的BL-6179-A小型號注塑機(jī)約有250KN的鎖模力且滿足使用。1.7.4設(shè)計(jì)開模行程模具在注塑完成后，需要取出產(chǎn)品，故注塑機(jī)能否達(dá)到合理的開模距離是需要校核的。通過注塑機(jī)參數(shù)表1.3得：注塑機(jī)開模行程為200~400mm。Smax≥S=H式中:SS為塑件脫模需要的開模行程，mm；HHH300mm≥147mm=17+120+10mm故所設(shè)計(jì)的開模行程距離足以滿足要求。1.8選擇模架排列型腔的方式確定后，通過塑件的各個(gè)參數(shù)，因其結(jié)構(gòu)簡單無復(fù)雜曲線，故用單分型面方式。由GB/T12580.1-12581.2-2015《塑料注塑模中小型模架》可選擇CI-2020-A50-B40-C70型的模架[7]，模架基本