基于Solidworks 的農作物塑料育苗容器注射模具結構設計

周志博，張亞楠

（1 江西工業職業技術學院，330000；2 華東交通大學 理工學院，330100：江西南昌）

1 制件特性分析

塑料育苗容器尺寸結構如圖1 所示，尺寸精度為MT5，壁厚基本均勻一致，結構多處采用圓角過渡結構，一方面使得塑料育苗容器制件的外形輪廓看起來更加流暢美觀，另一方面，所對應的模具成型部分也呈圓角狀，這樣一來，模具的牢固程度大大提高，也進一步防止該模具在工作中因應力集中出現裂紋。塑料原材料可選用聚丙烯(PP),為熱塑性塑料，其外觀為白色蠟狀固體，密度很小（0.9～0.91 g/cm3）,價格便宜成本低，加工工藝性能也普遍良好，幾乎適用于任何塑料成型加工工藝，且一次便能成型，易加工，易生產，且其吸水率非常低，使用該原料在加工之前無需進行干燥處理。但需要注意的是，聚丙烯的成型收縮率較大，為1%～2.5%，在之后的計算成型零件的尺寸時要充分考慮到這一點。此外，聚丙烯制品還擁有良好的耐腐蝕性和抗彎曲疲勞性。

圖1 塑料育苗容器尺寸結構圖

2 塑料育苗容器模具設計

（1）型腔布局及分型面選擇。為了提高生產效率，鑒于塑料育苗容器體積相對較小，確定為一模兩腔結構。取塑料育苗容器碗口上表面為該塑件的分型面。

（2）初選注射機。使用Solidworks 軟件繪制塑料育苗容器三維結構圖，分析其質量屬性及根據注射經驗，按塑件體積的3/10 來估算澆注系統凝料體積。

因此，選用XS-ZY-500 臥式注射機。

（3）澆注系統設計。根據產品結構形狀及使用要求，本次設計采用點澆口澆注系統，澆口設置于塑料育苗容器碗底，不僅便于充模，且位置較為隱蔽，不影響產品的美觀。

主流道采用球半徑為19 mm 的球面，小端直徑取5.5 mm，大端直徑由5°圓錐角自然形成，并在主流道底部推料板上開設冷料穴。采用平衡式半圓形截面分流道，直徑取6 mm。點澆口直徑d=1.4 mm，圓錐形小端圓角半徑為1 mm，錐角取12°。

（4）排氣方式的確定。該模具采用各個零部件之間的配合間隙及分型面處自然排氣。一般情況下，在成型的塑料制件上沒有出現氣泡、凹下及外形輪廓不完整等表面缺陷，則可認定排氣完全。

（5）成型零件的結構及計算。本次模具采取組合式凹、凸模結構，不僅簡化了型芯、型腔在制造時的機加工工序，也便于修模及間隙排氣，更節約了昂貴的金屬材料。凸模通過臺肩式嵌入動模板，凹模經4 顆M10的內六角圓柱體螺釘固定于定模板上。材料的平均收縮率取2.5%和1%的平均值1.75%。

型腔徑向尺寸公式如下：

型腔深度尺寸計算公式如下：

型芯徑向尺寸計算公式如下：

型芯高度尺寸計算公式如下：

將尺寸代入塑件公差尺寸數值表，得到對應的Δ，代入上述對應公式，結果如表1 所示。

表1 成型塑件尺寸計算表

（6）合模導向機構的設計。導向機構的作用是定位、導向。選用標準帶頭導柱及帶頭導套，導柱固定部分表面粗糙度Ra 取0.8 μm，導向部分的表面粗糙度Ra 取0.8～0.4 μm，導柱固定部分與模板之間的配合采用H7/k6 的過渡配合，導柱與導套的配合精度采用H7/f7，導套固定部分的粗糙度Ra 取0.8 μm，導向部分表面粗糙度Ra 為0.4 μm，導套采用H7/m6 過渡配合嵌入模板。

（7）推出機構的設計。該塑件是內腔為球面的規則薄壁塑件，不適用于推件桿推出，故本次設計采用推件板推出。在推件板推出機構中，為了防止推件板與型芯兩者之間發生擦傷、磨花和卡死等現象，推件板內孔應比型芯成型部分大0.2～0.3 mm，并用3°～10°錐面配合。

（8）冷卻系統的設計。本設計中采用Φ8 mm 的水管，采用循環式水冷，在模具的凹模中設置兩條水道來使塑件溫度降低，如圖2 所示。

圖2 冷卻系統結構圖

（9）模架的確定。查GB/T1255—2006 塑料注射模架標準。由于此模具采取點澆口澆注系統，第一步可確認應采用三板雙分型面注射模，接下來，根據計算的成型零件尺寸，選用350 mm×500 mm 點澆口標準模架。

（10）相關參數的校核。計算模具整體的平面、高度尺寸及模具的開模行程，核驗滿足注塑機拉桿空間及開模行程范圍要求即可。之后，計算注射機的注射壓力、額定注射量及鎖模力，確定滿足需求。