基于Solidworks 的农作物塑料育苗容器注射模具结构设计

2022-01-10周志博张亚楠

现代农机 2021年6期

周志博，张亚楠

（1 江西工业职业技术学院，330000；2 华东交通大学理工学院，330100：江西南昌）

1 制件特性分析

塑料育苗容器尺寸结构如图1 所示，尺寸精度为MT5，壁厚基本均匀一致，结构多处采用圆角过渡结构，一方面使得塑料育苗容器制件的外形轮廓看起来更加流畅美观，另一方面，所对应的模具成型部分也呈圆角状，这样一来，模具的牢固程度大大提高，也进一步防止该模具在工作中因应力集中出现裂纹。塑料原材料可选用聚丙烯(PP),为热塑性塑料，其外观为白色蜡状固体，密度很小（0.9～0.91 g/cm3）,价格便宜成本低，加工工艺性能也普遍良好，几乎适用于任何塑料成型加工工艺，且一次便能成型，易加工，易生产，且其吸水率非常低，使用该原料在加工之前无需进行干燥处理。但需要注意的是，聚丙烯的成型收缩率较大，为1%～2.5%，在之后的计算成型零件的尺寸时要充分考虑到这一点。此外，聚丙烯制品还拥有良好的耐腐蚀性和抗弯曲疲劳性。

图1 塑料育苗容器尺寸结构图

2 塑料育苗容器模具设计

（1）型腔布局及分型面选择。为了提高生产效率，鉴于塑料育苗容器体积相对较小，确定为一模两腔结构。取塑料育苗容器碗口上表面为该塑件的分型面。

（2）初选注射机。使用Solidworks 软件绘制塑料育苗容器三维结构图，分析其质量属性及根据注射经验，按塑件体积的3/10 来估算浇注系统凝料体积。

因此，选用XS-ZY-500 卧式注射机。

（3）浇注系统设计。根据产品结构形状及使用要求，本次设计采用点浇口浇注系统，浇口设置于塑料育苗容器碗底，不仅便于充模，且位置较为隐蔽，不影响产品的美观。

主流道采用球半径为19 mm 的球面，小端直径取5.5 mm，大端直径由5°圆锥角自然形成，并在主流道底部推料板上开设冷料穴。采用平衡式半圆形截面分流道，直径取6 mm。点浇口直径d=1.4 mm，圆锥形小端圆角半径为1 mm，锥角取12°。

（4）排气方式的确定。该模具采用各个零部件之间的配合间隙及分型面处自然排气。一般情况下，在成型的塑料制件上没有出现气泡、凹下及外形轮廓不完整等表面缺陷，则可认定排气完全。

（5）成型零件的结构及计算。本次模具采取组合式凹、凸模结构，不仅简化了型芯、型腔在制造时的机加工工序，也便于修模及间隙排气，更节约了昂贵的金属材料。凸模通过台肩式嵌入动模板，凹模经4 颗M10的内六角圆柱体螺钉固定于定模板上。材料的平均收缩率取2.5%和1%的平均值1.75%。

型腔径向尺寸公式如下：

型腔深度尺寸计算公式如下：

型芯径向尺寸计算公式如下：

型芯高度尺寸计算公式如下：

将尺寸代入塑件公差尺寸数值表，得到对应的Δ，代入上述对应公式，结果如表1 所示。

表1 成型塑件尺寸计算表

（6）合模导向机构的设计。导向机构的作用是定位、导向。选用标准带头导柱及带头导套，导柱固定部分表面粗糙度Ra 取0.8 μm，导向部分的表面粗糙度Ra 取0.8～0.4 μm，导柱固定部分与模板之间的配合采用H7/k6 的过渡配合，导柱与导套的配合精度采用H7/f7，导套固定部分的粗糙度Ra 取0.8 μm，导向部分表面粗糙度Ra 为0.4 μm，导套采用H7/m6 过渡配合嵌入模板。

（7）推出机构的设计。该塑件是内腔为球面的规则薄壁塑件，不适用于推件杆推出，故本次设计采用推件板推出。在推件板推出机构中，为了防止推件板与型芯两者之间发生擦伤、磨花和卡死等现象，推件板内孔应比型芯成型部分大0.2～0.3 mm，并用3°～10°锥面配合。

（8）冷却系统的设计。本设计中采用Φ8 mm 的水管，采用循环式水冷，在模具的凹模中设置两条水道来使塑件温度降低，如图2 所示。