1、PA66 罩壳注塑模具设计说明书 11 前言随着社会的经济技术不断地在向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关，对塑料制品的要求就是对模具的要求。而我作为一名机械系材料成型与控制工程的学生，本身的学习和研究方向就是模具设计及其制造，这个 PA66 罩壳注塑模具的设计不仅仅能够把我大学四年所学的知识用到实处，也对我们进入岗位研究创新有非常巨大的意义。注塑成型制品在整个塑料制品所占的数量最多，模具结构也多样、复杂，根据老师给我们的相关资料参考文献和专业老师的指导以及对塑料形状和材料特性的分析，我们还是很顺利的进入了完成了注射机的选择、
2、分型面的选择、浇口的选择、型芯的设计、型腔的设计、模架的选择、冷却系统地设计等一系列工作。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 22 塑件材料及工艺分析图 2.1 所示为塑料罩壳，材料为 PA66，PA66 坚韧、耐磨、耐油、耐水、抗霉菌，但吸水大，适用于一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件以及化工、电器、仪表等的外壳零件。图 2-1 塑料罩壳2.1 PA66 成型特性分析PA66 聚酰胺，在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。PA66 具有优秀的韧性，耐磨性，自润滑性，耐油性，耐化学性、气体透过性，耐水性和抗酶菌。为了提高 PA66 的
3、机械特征，常常加入各种各样的改性剂。这个性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度变化很敏感。其成型特性如下：（1）PA66 在成型后仍旧具有吸湿性，其程度重要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件。在产品设计时，一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。（2）为了提高 PA66 的机械特征，常常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如 epdm 和 sbr 等。（3）PA66 的粘性较低，因此流动性很好（但不如 PA6） 。这个性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度变化很敏感。（4）PA66 的收缩率在 1%2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到
4、0.2%1%。收缩率在流程趋势和与流程趋势相垂直趋势上的相异是较大的。（5）PA66 对许多溶剂具有抗溶性，但对酸和其它一些氯化剂的反抗力较弱。（6）干燥处理：假如加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。然而，假如储存容器被打开，那么建议在 85的热空气中干燥处理。假如湿度大于 0.2%，还需要进行 105，12 小时的真空干燥。（7）熔化温度：260290 。对玻璃添加剂的产品为 275280。熔化温度应避免高于 300。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 3（8）模具温度：建议 80。模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理特征。对于薄壁塑件，假如应用低于 40的模具温度，则塑件的结晶
5、度将随着时间而变化，为了保持塑件的几何稳定性，需要进行退火处理。（9）注射压力：通常在 7501250bar，取决于材料和产品设计。于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。（10）注射速度：高速（对于增强型材料应稍低一些） 。流道和浇口:由于 PA66 的凝固时间很短，因此浇口的位置非常主要。浇口孔径不要小于 0.5*t（这里 t 为塑件厚度） 。假如应用热流道，浇口尺寸应比应用常规流道小一些，因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。假如用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是 0.75mm。由参考文献 1。2.2 塑件成型方法及原料对成型设备的要求2.2.1 塑件成型方法确定根据
6、对塑件及其材料的分析该塑件采用注射机注射成型。2.2.2 塑件原料对成型设备的要求结晶性塑料，熔融温度范围窄，熔融状态热稳定性差，料温，滞留时间超过 30 分钟即分解，较易吸湿，须预热烘干。流动性较好，溢边值为 0.02mm，易溢料。成型收缩率范围大、收缩率大，取向性明显，易发生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型条件应稳定。融料冷却速度对洁净度影响较大，对塑件结构及性能有明显的影响，故应正确控制模温，一般为按模厚选择，模温低易发生缩孔、洁净度低等现象。对要求伸长率高、透明度高、柔韧性好的薄壁塑件宜选用低模温;对要求硬度高、耐磨性好，以及在使用的厚壁塑件宜选用高模温。2.3 注塑机的选择2.3.1 注
7、射量的计算通过计算或 Pro/E 建模分析PA66 罩壳注塑模具设计说明书 4图 2-2 塑料罩壳三维模型塑件质量 1m=23.95g,塑件体积 。流道疑料的质量31m23.95V=108.7cm还是个未知数，可按塑件质量的 0.6 被来估算。从上述分析中确定为一模一腔，所2以浇注系统疑料体积为 。3210.65.2c该模具一次注射所需塑料 PA 如下：体积： 30127.94Vcm质量： 8mg2.3.2 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流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积为 A2，在模具设计前还是个未知数，根据单型腔的统计分析，A 2 是每个塑件在分型面上的投影面积
8、 A1 的 0.10.3 倍，因此可用 0.3 来进行估算，所以1n=16250 （ =12500）21110.35.AnA2m1= ( =35)mFP型 687KNP型2.3.3 选择注射机根据每一周期的注射量和锁模力的计算值选用参考文献 1中 SZ-200/1000 立式注射机，其主要技术参数表 2.1 所示。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 5表 2.1 XS-ZY-125 注射机主要技术参数理论注射容量 cm3 210 锁模力/KN 1000注射压力/MPa 150 拉杆空间/mm 315315喷嘴孔直径/mm 4 模板行程/mm 300喷嘴球半径/mm 12 最大模厚/mm 350最
9、小模厚/mm 150 定位孔直径/mm 1002.3.4 注射机有关参数的校核（1）注塑容量的校核：注塑机的额定注射量 =2103最小实际注射量 =0.25=0.25210=52.53每次注射的实际容积注射量为 0=173.940所以注塑容量的校核合格。（2）注射机压力的校核式中 k取 1.2,P0 取 120MPa，而 P 注=150MPa 。故注射压力的校核合格。（3）锁模力的校核取 K=1.15，而 F=1000KN，所以锁模力校核合格。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 63 注射模具型腔及分型面的设计3.1 型腔的数量和布置该塑件尺寸较大，精度要求较高，综合考虑到模具的制造安装及占地面
10、积等，因素合理分析参考文献 1和参考文献 3相关内容后采用一模一腔的形式该模具采用一模一腔的形式，型腔中心与模具的中心重合。3.2 确定分型面根据塑件结构形式，分型面选在塑件的底平面。如图 3-1 所示：图 3-1 模具分型面PA66 罩壳注塑模具设计说明书 74 注射模具浇注系统的设计4.1 主流道设计4.1.1 主流道尺寸根据所选注射机及参考文献 1，则主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=4+1=5mm；主流道球半径为 SR=喷嘴球面半径+（12）=12+2=14mm。4.1.2 主流道结构形式对于 POM 塑料，成型模具的主流道要短而粗。为了便于加工和缩短主流道长度，衬道
11、和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取 40mm，约等于定模板型腔上部+定模固定板的厚度，材料采用 T8A 钢，热处理淬火后表面硬度为 53HRC57HRC 并进行表面镀铬处理。主流道结构形式如图 4-1 所示：图 4-1 主流道结构4.1.3 主流道凝料体积4.2 分流道设计 该模具为单腔模具，且制品为罩壳类塑件，所以采用的是单腔分流道中心进料的浇注方式，即不设分流道，凝料从主流道经浇口直接进入型腔。如图 4-2 所示PA66 罩壳注塑模具设计说明书 84.3 浇口设计由于单型腔模具中，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易，综合分析参考文献 1和参考文献 3选用直浇
12、口。另外，它传递压力好，保压补缩作用强， ，模具结构简单紧凑，制造方便，适合各种塑料成型，尤其是加工热敏性以及高黏度材料，成型搞质量的大型及深腔壳体，箱型塑件，但去除浇口比较困难。如图 4-2 所示：图 4-2 直浇口4.4 主流道冷料穴和脱模钩料装置的设计主流道冷料穴用于存储注射间歇期间喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料，冷凝穴直径应稍大于主流道大端直径，冷凝穴与塑件结合，其中 d 为的主流道大端直径，该模具取半径比大端大 1mm 左右的球形冷凝穴。4.5 排气槽的设置塑件的尺寸较大，所需的物料的体积也较大为 173.94cm3,如果有气体存在可能无法经过分型面或其它空隙快速排出从而降低
13、充模速度出现填充不满或在塑件中产生气泡、接缝以及表面轮廓不清等缺陷，故在模具的分型面凹模一侧设置排气槽，槽深0.02mm，槽宽 3mm。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 95 注射模具成型零件和模体的设计5.1 注射模具成型零件的结构及尺寸设计5.1.1 凹模结构设计根据参考文献 1及塑件形状分析采用整体式凹模，整体式凹模是由整块材料加工制成的，结构简单，强度和刚度都相对较高，不易变形，成型的塑件表面无镶拼接缝的痕迹，由参考文献 2材料为 8CrMn 钢淬火处理硬度达到 5358HRC，结构如图 5-1 所示。图 5-1 型腔5.1.2 型芯结构设计型芯是由主型芯和小型芯两部分组成的。因主型芯
14、形状简单故将其和动模板做成一体，此种型芯强度和刚度都比较好；塑件四周的小孔由小型芯成型，小型芯采用台肩固定的形式底部设有垫板防止型芯脱出。型芯根部采用 左右的斜面相配，起推件板复位时的定位作用，并与推件板采用 H8/f8 的间隙配合。材料为 8CrMn 钢淬火处理硬度达到 5358HRC，结构如图 5-2 所示。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 10图 5-2 型芯5.1.3 成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸公差按照图示要求和给定尺寸计算，对应的模具成型零件按对应的等级IT9 级选取。由 PA66 的平均收缩率：（1）型腔尺寸型腔的径向尺寸计算公式为： （5-1）00zzMsLLx型腔的深度尺寸
15、计算公式为：（5-2）001zzsH其中 为塑件外径尺寸； 为塑件高度尺寸；sLsH为修正系数（取 ） ； 为塑件公差值； 为制造公差（取 ） x3430.10.110.515M0.20.223.97984L0.20.2310.58MPA66 罩壳注塑模具设计说明书 11 0.20.2130.575764MH0.20.21.6（2）主型芯尺寸型芯长度尺寸的计算公式为： （5-3）001zzMsLLx型芯的高度尺寸计算公式为：（5-4）00zzsH其中 为塑件外径尺寸； 为塑件高度尺寸；sLsH为修正系数（取 ） ； 为塑件公差值； 为制造公差（取 ） 。x343001 .1.10.5998Ml
16、 00.2.230.564653Mh 中心距（双向公差）尺寸计算公式为： （5-5）其中： （mm）为塑件中心距的基本尺寸； 为成型零件的制造偏差。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 125.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算5.2.1 型腔侧壁厚度根据由参考文献 2强度校核（按整体式距型凹模计算）(5-6)1 12 20.4537.6.5cpthm式中：p 为型腔压力； h 为凹模型腔的深度；查表的 =0.415； 为材料的许用应力。5.2.3 动模垫板厚度计算根据由参考文献 2强度校核（5-7）1 12 2 0.753. 4.hptb m式中：b 为凹模型腔的内孔短边；查表得 =0.70155
17、.2.4 支撑板的厚度在选定模架后，选取标准的支撑板尺寸为 。325.3 模体的设计5.3.1 模架的确定和各部分尺寸选择图 5-3 模架PA66 罩壳注塑模具设计说明书 13根据塑件的形状特点及模具的分型面选择情况，该模具的模架结构选择带有推件板的 A4 标准模架。该结构的模架适用于薄壁壳体类塑料制品的成型及脱模力大的制品表面不允许有推出痕迹的注射型模具。再考虑到单型腔的布局及塑件尺寸，整体式型腔最小尺寸为 ，又根据型腔侧壁最小厚度为 21.5mm，再考虑到导柱，到套及连接螺钉布置应占的位置等各方面问题，确定选用 的模架，如图5-3 所示。各模板尺寸的确定如下：（1）A 板尺寸：由于型腔为整
18、体式，所以 A 板就为型腔，通过计算型腔高度及型腔顶部厚度之后通过模架标准尺寸选取 A 板厚度为 90mm，所以。材料为 8CrMn 钢淬火处理硬度达到 53 58HRC。（2）B 板尺寸：B 板通过模架标准尺寸选取厚度为 25mm，所以。材料为 45 钢调质处理硬度达到 220 250HB。（3）C 板尺寸：动模板通过模架标准尺寸选取厚度为 25mm，所以。材料为 8CrMn 钢淬火处理硬度达到 53 58HRC。（4）D 支撑板尺寸：选取尺寸为 32mm，所以 。材料为 45 钢调质处理硬度达到 220 250HB。（5）E 垫块尺寸：垫块的高度主要决定于注塑机行程和必须的顶出距离，塑件的
19、高度为 75，高度尺寸选取 ，根据模架的标准尺寸垫块的宽度取为 50，所以 。材料为 Q235A 钢。（6）定模座板 F、动模座板 G 的厚度都为 25mm，所以。材料为 Q235A 钢。（7）推板的尺寸：按照标准模架尺寸选取 。材料为45 钢。5.3.2 模架尺寸的校核模具平面尺寸 315250 440340（拉杆间距） ，合格；模具厚度为 320mm，200 332 340 合格；开模行程为 180 260（注射机开模行程） ，合格。所以本模具所选注射机完全满足使用要求。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 145.3.3 导向机构已标准化选取，不另作设计。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 1
20、56 注射模具顶出机构的设计制品为薄壁罩壳类深腔塑件，脱模较困难，故适合采用推件板脱模机构推出，该机构顶出力均匀、平稳、顶出力大、塑件不易变形，而且表面不留顶出痕迹。机构主要由顶板、推杆、推件板和顶杆固定板组成，推杆推动推件板把塑件从型芯上顶出，结构如图 6-1 所示：图 6-1 顶出机构PA66 罩壳注塑模具设计说明书 167 温度调节系统设计PA66 的成型温度和模具及温度分别在 250 280 、50 80 ，且黏度低、CC流动性好，成型工艺要求模具温度都不是很高，所以常用常温水对模具冷却，易对模具进行有效地冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。在单位时
21、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，模具温度设为 50C（1）冷却水的体积流量(7-1)23132.96410.4/087.5vWQq mc式中： 为单位时间内注入模具中的塑料质量，按每分钟注射 2 次，即；194.80.9/minKg为单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 ； 为冷却水的密度； Q26.410/KJkg为冷却水的比热容； 为冷却水出口温度； 为冷却水入口温度。1c1（2）冷却管道直径为使冷却水处于湍流状态，查表得 。14dm（3）冷却水在管道内的流速(7-2)240.47.63/1.vqsd大于最底流速 ，直径大少符合要求。.53/ms（4）冷却管道孔壁与冷
22、却水之间的传热膜系数 0.80.83 2.2.21763.6. 51./4vhf KJmhCd(7-3)（5）冷却管道的总传热面积 2216060.39109806.554WQAh(7-4)（6）模具上应开设的冷却水孔数PA66 罩壳注塑模具设计说明书 17（7-5）21980.33.45AndL所以冷却水道取 2L 为合模长度（7）冷却装置的布置根据塑件的形状以及塑件释放的散热量不大，只在模具型腔周开设冷却水道即可，位置在模具型腔中部。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 188 结束语通过本次的塑料注射模具的设计，加深了我对大三大四时候所学的专业课程高分子材料成型加工 、 塑料成型机械和塑料模
23、具设计等的了解和掌握，系统地整理了我们在大学所学的专业知识并进一步运用到这次的设计实践中，提高了我的专业知识水平以及动手能力。在这次的注射模具的设计中，我根据指导书的以及老师的指导，基本知道了注射模设计的步骤通过对本次的注射模设计，掌握了注射模的整个设计流程，了解了如何根据才厂家的要求，塑件的形状，材料的性能来设计模具从而最终生产处满足要求的产品的模具。在整个设计过程中，我们运用到了非常专业的知识，所以我们必须查找各种公式，数据，虽然这个过程是繁琐的、枯燥的、乏味的甚至到了让我想放弃的地步，但是为了设计出合格的模具，我还是坚持了下来。在设计过程中我犯过很多错误甚至懒惰到不想设计，最后我设计出了
24、基本合乎要求的模具。作为一个模具设计人员，不仅需要扎实的专业知识，更需要勤恳做事、吃苦耐劳的精神，以及一颗负责任的心，整个过程下来之后让我做事 做人更加积极。另外一方面由于设计中基本都要体现在图纸上面，让我把已忘记的 AUTOCAD 知识学了一遍，对我们以后进入公司或者企业走上工作岗位具有很大的帮助。虽然我最后终于做出了这个设计，但由于专业知识的不是掌握的很牢靠，以及时间的限制，在设计过程中有一些细节并不是很详细，希望以后能得到机会去学习提高。PA66 罩壳注塑模具设计说明书 19参考文献1 中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.南昌：江西科学技术出版社，2003.2 冯炳尧，韩泰容.模具设计与植草简明手册.上海：上海科学技术出版社，1998.3 杨占尧，白柳.塑料模具典型结构设计实例.北京：化学工业出版社，2009.4 李秦芯.塑料模具设计.西安：西北工业出版社，2006.5 朱辉.画法几何及工程制图.上海：上海科学技术出版社，2006.6 伍先明，王辉，庞佑霞.塑料模具设计指导.北京：国防工业出版社出版社，2009 .
