洗洁精喷嘴注塑模具设计
引言
如今我国最然目前已是一个模具大国，但由于模具制造水平的局限性，到现在为止我们的制造能力与先进工业化国家还存在较大的差距。我们制造水平的落后主要表现理念、管理、装备上等。
如今中国的塑料模具事业正面临着巨大的挑战，我们对一些大型的，制作要求较高大的模具大部分都依靠国外进口，现在我们的模具技术还停留在制造一些技术含量较低的中低档模具，而且我们现在使用模具生产设备都是很久之前从台湾那边引进的，劳动生产率低。
模具生产关系到各行各业，如果没有模具，我们的日常生活都会受到一定的影响。随着各项技术的发展和进步，模具生产在制造方式上发生了很大的变化，从一开始的传统手工设计，手工操作，转变到了现在以数字自动化生产的模具新时代。在学校学习的过程中，涉及到了的有CAD/CAM技术、热流道技术、表面处理技术等。
本次论文所用的是SZY-300注射机，注射机包括注射系统、合模系、加热及冷却系统等。注射系统是组成注射机最重要的部分。注射机的工作过程为：加入塑料粉末、加热融化、用压力将塑料加入型腔中、到充满型腔后冷却降温、最后取出塑件，然后进行下一次注射。
在生产中注射机操作起来十分方便，简单，但维修起来十分麻烦，要求的技术含量十分高，所以我们必须加强注射机的管理与维护。
一、产品的技术要求和工艺分析
（一）产品的技术要求
1.产品设计如图1-1、1-2所示。
图 1-1 产品3D图
图 1-2 产品2D图
2.产品的技术要求塑料零件的材料为聚丙烯（PP）材料。在设计洗洁精喷嘴模具时，要考虑到使用该模具时会有着较大的生产量，一般用于大批量生产活动当中。该产品塑料零件表面的粗糙值设计为△Ra3.2，并且表面没有明显痕迹。设计图中没有标注的倒 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
角的半径统一为0.5mm，图纸中未标明的尺寸公差都为MT5级精度。
（二）塑件的工艺分析
洗洁精喷嘴主要原料为聚丙烯，整体结构从属于圆柱件，同时在两个圆柱体使用铰链式进行连接，其产品中盖的内部设计添加了螺纹结构。整体塑件表面要求光滑且没有毛刺。
1.塑件成型工艺性要求
（1）由于洗洁精喷嘴的塑表面要求较高，其尺寸相对较小，并且在塑件工作面成型后，表面不得有顶杆、浇口等痕迹，为了能够使得塑件不会被模型芯损坏从而产生拉变形或拉裂等现象，因此需要保证浇口时塑件的表面精度。
(2) 该种产品属于大批量生产类型。为了能够满足该塑件的生产，塑件被设计为活动镶件结构，这样可以大量的节省成本。
(3)为了提高生产效率，模具采用自动脱螺纹机构。
聚丙烯（PP）是一种呈线性结构结晶的热塑性材料，在常用的一些塑料中，聚丙烯(PP)是其中最轻，它的密度比水轻，仅为0.91g/cm3。聚丙烯（PP）的耐热性在一般使用的塑料中是最好的，它的热变形温度在80-100℃之间。聚丙烯（PP）拥有良好的耐应力，不容易开裂，变形，使用寿命也比其它塑料要高一些，我们一般称它为“百折胶”。
聚丙烯（PP）所生产的产品质量比较轻、韧性好、而且它的耐化学性也好，不受湿度的影响。但聚丙烯（PP）拥有的缺点，在于它的尺寸精度低、在长期与温度较高的金属接触会发生分解，容易产生“铜害”，它在成型使用后会有收缩的现象，而且容易老化、变脆、严重的还会发生变形。
二、 注射成型机的选择与成型腔数的确定
（一）注射成型机的选择
通过UG建模，可以得知该塑件单侧投影面积A=2698.57mm2，总体积V=13.8cm3，而浇注系统的体积V≈10cm3，该模型是属于一模两腔类，因此浇注后总体积为：
2*13.8 +10 =35.92cm3
计算出了塑件的体积V总为35.92cm3
分型面上的投影面积A为 2698.57mm3
1. 计算塑件的质量
为了选择合适的注射机及确定好模具型腔数，我们要计算出塑件的质量。本次设计所使用的聚丙烯（PP）密度0.9g/cm3，所以计算出塑件的质量为：
12.42g
计算每一次需要注射量(包括每次在浇口的凝料的质量，大概估算它的质量为10g)，产品是一模两腔，计算得出每一次注入型腔的塑料质量为32.32g。
2.计算每次注射进入模具塑料总体积
考虑到本次设计的洗洁精喷嘴是大批量生产，而且多方面考虑在生产时模具所需的温度、压力、时间、模具高度等方面，在查阅各种资料后，决定选用SZY-300注射机。
查表可知注射机SZY-300参数：
额定注射量：320mm
最大成型面积：355cm
柱塞直径：60mm
注射压力：150Mpa
模板尺寸：620×520（mm×mm）
柱杆空间：400×300（mm×mm）
锁模力：1500KN
喷嘴圆弧半径：12mm
喷嘴孔径：3mm
最大开模行程：340mm
模具最大厚度：355mm
模具最少厚度：2
（二）注塑机的校核
1.最大注塑量的效核
本次材料的利用率为500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.3～0.80的要求。
2. 注射压力的效核
成型塑件所需要的注射压力必须要在注塑机的注塑压力之内，聚丙烯（PP）所需要的注塑压力在40～110MPa之内，而本次所选用的注塑机的注塑压力为150Mpa，所以本次设计所选用的注射机SZY-300符合条件。
3.锁模力的效核 在高温高压的塑料熔体充满型腔时，会产生胀模力，这种胀模力使模具沿着分型面分开。为了能够保证尽量减少胀模力对生产过程中带来的影响，通常将流道系统与塑件在分形面的投影面积以及型腔压力的积设计为锁模力的大小，并且锁模力的值必须大于胀模力的值。
型腔压力Pc的计算：
Pc=kP（MPa）
式中： Pc表示型腔压力，单位MPa；
P表示注射压力，单位MPa；
K表示压力损耗系数，一般在0.25～0.5之内选取即可。
型腔压力计算公式为：
代入数值为：
0.37×120=45MPa
通过上面步骤完成型腔压力计算好之后，需要对注塑机的额定锁模力进行校对：
在上式中：A代表流道与塑件在分形面上的投影面积。
T表示注塑机的额定锁模力，单位为KN；
K代表塑件的安全系数，其系数值一般在1.1到1.2之内
带入数据得：
=1.2×45×2698.57=145.7KN
T=900KN
因此T >KPcA成立，注塑机锁模力满足产品设计生产制造要求。
模板B=55mm，材料45钢；
如今我国最然目前已是一个模具大国，但由于模具制造水平的局限性，到现在为止我们的制造能力与先进工业化国家还存在较大的差距。我们制造水平的落后主要表现理念、管理、装备上等。
如今中国的塑料模具事业正面临着巨大的挑战，我们对一些大型的，制作要求较高大的模具大部分都依靠国外进口，现在我们的模具技术还停留在制造一些技术含量较低的中低档模具，而且我们现在使用模具生产设备都是很久之前从台湾那边引进的，劳动生产率低。
模具生产关系到各行各业，如果没有模具，我们的日常生活都会受到一定的影响。随着各项技术的发展和进步，模具生产在制造方式上发生了很大的变化，从一开始的传统手工设计，手工操作，转变到了现在以数字自动化生产的模具新时代。在学校学习的过程中，涉及到了的有CAD/CAM技术、热流道技术、表面处理技术等。
本次论文所用的是SZY-300注射机，注射机包括注射系统、合模系、加热及冷却系统等。注射系统是组成注射机最重要的部分。注射机的工作过程为：加入塑料粉末、加热融化、用压力将塑料加入型腔中、到充满型腔后冷却降温、最后取出塑件，然后进行下一次注射。
在生产中注射机操作起来十分方便，简单，但维修起来十分麻烦，要求的技术含量十分高，所以我们必须加强注射机的管理与维护。
一、产品的技术要求和工艺分析
（一）产品的技术要求
1.产品设计如图1-1、1-2所示。
图 1-1 产品3D图
图 1-2 产品2D图
2.产品的技术要求塑料零件的材料为聚丙烯（PP）材料。在设计洗洁精喷嘴模具时，要考虑到使用该模具时会有着较大的生产量，一般用于大批量生产活动当中。该产品塑料零件表面的粗糙值设计为△Ra3.2，并且表面没有明显痕迹。设计图中没有标注的倒 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
角的半径统一为0.5mm，图纸中未标明的尺寸公差都为MT5级精度。
（二）塑件的工艺分析
洗洁精喷嘴主要原料为聚丙烯，整体结构从属于圆柱件，同时在两个圆柱体使用铰链式进行连接，其产品中盖的内部设计添加了螺纹结构。整体塑件表面要求光滑且没有毛刺。
1.塑件成型工艺性要求
（1）由于洗洁精喷嘴的塑表面要求较高，其尺寸相对较小，并且在塑件工作面成型后，表面不得有顶杆、浇口等痕迹，为了能够使得塑件不会被模型芯损坏从而产生拉变形或拉裂等现象，因此需要保证浇口时塑件的表面精度。
(2) 该种产品属于大批量生产类型。为了能够满足该塑件的生产，塑件被设计为活动镶件结构，这样可以大量的节省成本。
(3)为了提高生产效率，模具采用自动脱螺纹机构。
聚丙烯（PP）是一种呈线性结构结晶的热塑性材料，在常用的一些塑料中，聚丙烯(PP)是其中最轻，它的密度比水轻，仅为0.91g/cm3。聚丙烯（PP）的耐热性在一般使用的塑料中是最好的，它的热变形温度在80-100℃之间。聚丙烯（PP）拥有良好的耐应力，不容易开裂，变形，使用寿命也比其它塑料要高一些，我们一般称它为“百折胶”。
聚丙烯（PP）所生产的产品质量比较轻、韧性好、而且它的耐化学性也好，不受湿度的影响。但聚丙烯（PP）拥有的缺点，在于它的尺寸精度低、在长期与温度较高的金属接触会发生分解，容易产生“铜害”，它在成型使用后会有收缩的现象，而且容易老化、变脆、严重的还会发生变形。
二、 注射成型机的选择与成型腔数的确定
（一）注射成型机的选择
通过UG建模，可以得知该塑件单侧投影面积A=2698.57mm2，总体积V=13.8cm3，而浇注系统的体积V≈10cm3，该模型是属于一模两腔类，因此浇注后总体积为：
2*13.8 +10 =35.92cm3
计算出了塑件的体积V总为35.92cm3
分型面上的投影面积A为 2698.57mm3
1. 计算塑件的质量
为了选择合适的注射机及确定好模具型腔数，我们要计算出塑件的质量。本次设计所使用的聚丙烯（PP）密度0.9g/cm3，所以计算出塑件的质量为：
12.42g
计算每一次需要注射量(包括每次在浇口的凝料的质量，大概估算它的质量为10g)，产品是一模两腔，计算得出每一次注入型腔的塑料质量为32.32g。
2.计算每次注射进入模具塑料总体积
考虑到本次设计的洗洁精喷嘴是大批量生产，而且多方面考虑在生产时模具所需的温度、压力、时间、模具高度等方面，在查阅各种资料后，决定选用SZY-300注射机。
查表可知注射机SZY-300参数：
额定注射量：320mm
最大成型面积：355cm
柱塞直径：60mm
注射压力：150Mpa
模板尺寸：620×520（mm×mm）
柱杆空间：400×300（mm×mm）
锁模力：1500KN
喷嘴圆弧半径：12mm
喷嘴孔径：3mm
最大开模行程：340mm
模具最大厚度：355mm
模具最少厚度：2
（二）注塑机的校核
1.最大注塑量的效核
本次材料的利用率为500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.3～0.80的要求。
2. 注射压力的效核
成型塑件所需要的注射压力必须要在注塑机的注塑压力之内，聚丙烯（PP）所需要的注塑压力在40～110MPa之内，而本次所选用的注塑机的注塑压力为150Mpa，所以本次设计所选用的注射机SZY-300符合条件。
3.锁模力的效核 在高温高压的塑料熔体充满型腔时，会产生胀模力，这种胀模力使模具沿着分型面分开。为了能够保证尽量减少胀模力对生产过程中带来的影响，通常将流道系统与塑件在分形面的投影面积以及型腔压力的积设计为锁模力的大小，并且锁模力的值必须大于胀模力的值。
型腔压力Pc的计算：
Pc=kP（MPa）
式中： Pc表示型腔压力，单位MPa；
P表示注射压力，单位MPa；
K表示压力损耗系数，一般在0.25～0.5之内选取即可。
型腔压力计算公式为：
代入数值为：
0.37×120=45MPa
通过上面步骤完成型腔压力计算好之后，需要对注塑机的额定锁模力进行校对：
在上式中：A代表流道与塑件在分形面上的投影面积。
T表示注塑机的额定锁模力，单位为KN；
K代表塑件的安全系数，其系数值一般在1.1到1.2之内
带入数据得：
=1.2×45×2698.57=145.7KN
T=900KN
因此T >KPcA成立，注塑机锁模力满足产品设计生产制造要求。
模板B=55mm，材料45钢；
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