課程設(shè)計(jì)說明書三組

1、塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題 目：模具設(shè)計(jì) 專 業(yè)：模具生產(chǎn)與制造 班 級(jí)：13模具 姓 名：張嘉鵬 劉天宇 張碩 王聰聰 朱世賀 高文葉 指導(dǎo)老師：曹侃 時(shí) 間：2015.6.25一選擇與分析塑料與原料 PS 流動(dòng)性好，溢邊值0.03mm；塑件易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，頂出力應(yīng)均勻，塑件需要后處理，宜用高料溫、高模溫、低壓注射成型。它的化學(xué)穩(wěn)定性良好，能耐堿、硫酸、磷酸、鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用，對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗腐蝕能力。它的耐熱性低，只能在不高的溫度下使用，質(zhì)地硬而脆，制件由于內(nèi)應(yīng)力而易開裂。聚苯乙烯的透明性很好透光率很高，光學(xué)性能

2、僅次于有機(jī)玻璃。它的著色能力優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。聚苯乙烯無(wú)色、透明、有光澤、無(wú)毒、無(wú)味。聚苯乙烯是目前最理想的高頻絕緣材料，可以與熔融的石英相媲美。聚苯乙烯易燃燒，離開火焰不熄滅，橙黃色火焰，冒濃黑煙，燃燒后軟化起泡，芳香氣味，成型后敲擊時(shí)有金屬性的聲音，大多為透明成型品，薄膜似玻璃般透明，揉搓聲更大。二、確定塑料成型方式及工藝過程1、成型前的準(zhǔn)備工作成型前的準(zhǔn)備工作包括對(duì)原料外觀的檢驗(yàn)、工藝性能的測(cè)定、預(yù)熱和干燥、注射機(jī)料筒的清洗、嵌件的預(yù)熱及脫模劑的選用等。有時(shí)還需對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。（1）對(duì)塑件原料進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，即檢查原料的色澤、細(xì)度既均勻度等，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)塑料的工藝性能進(jìn)行測(cè)試。如

3、果是粉料，有時(shí)還需要進(jìn)行染色和造粒。（2）熱敏性塑料及吸濕性強(qiáng)的塑料，如PA、PC、ABS等，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的預(yù)熱干燥，出去物料中過多的水分和揮發(fā)物，防止成型后塑件出現(xiàn)氣泡和銀絲等缺陷。（3）生產(chǎn)中如需要改變塑料品種、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，則應(yīng)對(duì)注射機(jī)料筒進(jìn)行清洗。（4）對(duì)于有嵌件的塑料制作由于金屬與塑料的收縮率不同嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋，因此，成型前可對(duì)嵌件進(jìn)行預(yù)熱。（5）為了使塑料制件容易從模具中脫出，有時(shí)還需要為模具型腔或模具型芯涂上脫模劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅液體石蠟和硅油等。2、注射過程一般包括加料、塑化、充模、保壓補(bǔ)縮、冷卻定型和脫模等步

4、驟。（1）加料。將顆粒或粉狀塑料加入到注射機(jī)的料斗中。（2）塑化。對(duì)料筒中塑料進(jìn)行加熱，使其由固體顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)并具有良好的可塑性，這一過程稱為塑化。由于螺桿的旋轉(zhuǎn)，原料由料斗落入料筒，受料斗的傳熱和螺旋桿對(duì)塑料的剪切摩擦熱作用而逐漸熔融塑化，同時(shí)熔料被螺旋桿壓實(shí)并推行料筒前端。當(dāng)螺桿頭部的塑料熔體壓力到達(dá)設(shè)定的塑化壓力時(shí)，螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)緩慢地向后移動(dòng)，料筒前端的熔體逐漸增多，當(dāng)推到預(yù)定位置時(shí)，螺桿及停止轉(zhuǎn)動(dòng)和后退，完成塑化。（3)充模。塑化好的熔體在注射壓力作用下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注高速注射入模具型腔的過程稱為充模。保壓補(bǔ)縮。在模具中熔體冷卻收縮時(shí)，保壓壓力迫使螺桿推動(dòng)料筒中的熔料不斷

5、補(bǔ)充道模具中以補(bǔ)償其體積收縮，保持型腔中熔體壓力不變，從而成型出形狀完整、質(zhì)地致密的塑件，這一階段稱為保壓。（4）保壓還有防止倒流的作用。保壓結(jié)束后，為了給下次注射設(shè)備塑化熔料，注射劑螺桿后退，料筒前段壓力較低。此時(shí)若澆口未凍結(jié)，由于型腔內(nèi)的壓力比澆注系統(tǒng)流道內(nèi)的壓力高，導(dǎo)致熔體倒流，造成澆口附近材料收縮、變形嚴(yán)重、質(zhì)地疏松、內(nèi)應(yīng)力增大；同時(shí)澆口附近材料往往最后凝固，難以補(bǔ)縮，因而澆口附近往往是塑件上質(zhì)量最薄弱的區(qū)域。一般保壓時(shí)間較長(zhǎng)，通常保壓結(jié)束時(shí)澆口已經(jīng)封閉，從而可以防止倒流。（5） 冷卻定型。塑件在模內(nèi)的冷卻過程是指從澆口處的塑料熔體完全凍結(jié)時(shí)起到塑件從模腔內(nèi)推出為之的全部過程。模具內(nèi)的

6、塑料在這一階段內(nèi)主要是進(jìn)行冷卻、凝固、定型。以使制件在脫模時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和剛度而不至發(fā)生破壞變形。（6）脫模。塑件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑件推出膜外。3、 塑件處理后塑件后處理包括退火處理和調(diào)濕處理。退火處理是指將塑件在一定溫度的加熱液體介質(zhì)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后緩慢冷卻。其目的是減少塑件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，這在生產(chǎn)厚壁或帶有金屬鑲件的塑件尤為重要。調(diào)濕處理是指將剛脫模是塑件放在熱水中，隔絕空氣，防止塑件氧化，加快吸濕平衡速度。其目的是塑件的顏色、性能以及尺寸穩(wěn)定。主要用于吸濕性很強(qiáng)又容易氧化的聚酰胺類塑件。 三、分析塑料結(jié)構(gòu)的工藝性 塑料的工藝性有:熱力

7、學(xué)性能,收縮性,結(jié)晶性,取向性,相容性,吸濕性,以及熱穩(wěn)定性.Ps:耐熱性低,只能在不高的溫度下使用,質(zhì)地硬而脆,制件由于內(nèi)應(yīng)力而易裂開.聚苯乙烯的透明性很好,透光率很高,光學(xué)性能僅次于有機(jī)玻璃.它的著色能力優(yōu)良,能染成各種鮮艷的色彩.聚苯乙烯無(wú)色透明，能自由著色，相對(duì)密度也僅次于PP、PE，具有優(yōu)異的電性能，特別是高頻特性好，次于F-4、PPO。另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹脂，但抗放射線能力是所有塑料中最強(qiáng)的。 聚苯乙烯最重要的特點(diǎn)是熔融時(shí)的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產(chǎn)。成型收縮率小，成型品尺寸穩(wěn)定性也好。熱性能：最高工作溫度為6080。

8、當(dāng)加熱至Tg以上，PS轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，且保持這種狀態(tài)在較寬的范圍內(nèi)，這就使其熱成型提供方便。PS的熱變形溫度為7080，脆化溫度為-30，PS在高真空和330380下劇烈降解。 機(jī)械性能：PS的分子量過高，加工困難，所以通常聚苯乙烯的分子量為520萬(wàn)。PS的機(jī)械性能，隨溫度升高，剛性（彈性模量、抗拉強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等下降，而斷裂伸長(zhǎng)率較大。 PS的透明性好，透光率達(dá)8892%，僅次于丙烯酸類聚合物，折射率為1.591.60。故可用作光學(xué)零件，但它受陽(yáng)光作用后，易出現(xiàn)發(fā)黃和混濁。 PS有主要缺點(diǎn)是性脆和耐熱性低。對(duì)PS進(jìn)行改性，如橡膠改性的高抗沖PS（HIPS）；MMA-丁二烯-苯乙烯（MBS）；A

9、（丙烯腈）B（丁二烯）S ，在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的是ABS塑料。 四 、初步選擇注射成型設(shè)備（一）依據(jù)最大注射量初選設(shè)備 計(jì)算塑件的體積。手工計(jì)算或根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到塑件的體積質(zhì)量，可知V=14.89立方厘米。 計(jì)算塑件的質(zhì)量。計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選擇注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。由附表1查的PS塑料密度=1.06克/每立方厘米所以塑件的質(zhì)量為M=V=14.89×1.06=15.7根據(jù)塑件形狀及尺寸（外形為回轉(zhuǎn)體，最大直徑為48mm，高度為40mm，尺寸較?。┩瑫r(shí)對(duì)塑件原材料的分析得知聚苯乙烯流動(dòng)性好所以采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)。塑件成型每次需要注射量為20g 計(jì)算每

10、次注射進(jìn)入型腔的塑料總體積。V=M/=20/1.06=18.87立方厘米根據(jù)注射量，查表2-20或模具設(shè)計(jì)手冊(cè)初選螺桿式注射機(jī)，選擇SYS-30型號(hào)滿足注射量小于或等于注射機(jī)允許的最大注射量的80%的要求。設(shè)備主要參數(shù)如下表所示注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目設(shè)備參數(shù)項(xiàng)目設(shè)備參數(shù)額定注射量(³)30拉桿空間（mm）130螺桿直徑（mm）28最大開合模行程（mm）80注射壓力（Mpa）157最大模厚（mm）200最大注射面積（cm²）130最小模厚（mm）70鎖模力（KN）500模板尺寸（mm）兩側(cè)頂出孔徑(mm)噴嘴噴嘴圓弧半徑（mm）12孔距(mm)噴嘴孔直徑（mm）3（二）依據(jù)最

11、大鎖模力初選設(shè)備當(dāng)熔體充滿模腔時(shí)，注射壓力在模腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力會(huì)使模具沿分型面脹開，為此注射機(jī)的鎖模力必須大于模腔內(nèi)熔體對(duì)動(dòng)模的作用力，以避免發(fā)生溢料和脹模現(xiàn)象。 根據(jù)成型所需鎖模力初選所需注射機(jī)規(guī)格。 單個(gè)塑件在分型面上投影的面積A。A124×24×31.14=1809mm² 成型時(shí)熔體對(duì)塑料在分型面商投影面積A。由于聚苯乙烯（PS）熔體黏度大，流動(dòng)性較差，所以果品盒塑件成型采用一模一件的磨具結(jié)構(gòu)，所以A=A11809mm²130×10²mm² 成型時(shí)熔體塑料動(dòng)模的作用力F。F=AP=43.96KNF=AP/K=1809

12、×24.3/0.8=54.948KN500KN初選注射機(jī)。根據(jù)鎖模力必須大于模腔內(nèi)熔體對(duì)動(dòng)模的作用力的選擇，初選SYS-30立式螺桿式注射機(jī)。五確實(shí)塑料成型工藝參數(shù)名稱聚苯乙烯材料Ps 材料密度 1.041.06收縮率%0.40.8類型螺桿式設(shè)備螺桿轉(zhuǎn)速4080噴嘴形式直通式料筒一區(qū)140160溫度料筒二區(qū)170180料筒三區(qū)180190噴嘴160170模具3050注射壓力60100壓力（MPA)保壓壓力3040注射13時(shí)間S保壓1015冷卻515周期2030方法紅外線烘箱熱處理溫度7080時(shí)間24材料預(yù)干燥0.5h以上備注六果品盒模具設(shè)計(jì)初步1、 確定型腔數(shù)及布置根據(jù)前面塑件結(jié)構(gòu)工

13、藝性分析結(jié)論：果品盒為薄壁塑件、深腔類塑件、需三向或四向長(zhǎng)距離抽芯塑件等，為保證塑件成型，通常只能采用一模一腔。型腔布置在模具的中間，這樣也有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。因此無(wú)須對(duì)型腔數(shù)目進(jìn)行計(jì)算。2、 選擇分型面根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，有兩種分型面的選擇方案。（1） 選塑件的低端平面做分型面，選擇這種方案，側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)在定模分，分型面選擇應(yīng)保證塑件的精度要求，即塑件上相對(duì)位置尺寸要求較高的尺寸盡量放在同一模腔內(nèi)成型，以消除模具合模精度的影響。所以合適（2） 選塑件的上端平面做分型面，選擇這種方案，側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模部分，模具結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)

14、單，再者分型面應(yīng)設(shè)置在塑件外形最大輪廓處，否則塑件無(wú)法取出。3、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1） 主流道設(shè)計(jì)XS-ZY-500型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸，噴嘴球半徑R=18mm，噴嘴孔直徑d=5mm。取主流道球面半徑R=20mm；主流道的小端直徑d=5.5mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為=4°，表面粗糙度Ra0.4um ，拋光時(shí)沿軸向進(jìn)行，以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利拔出。同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=3mm的圓弧過渡。（2）分流道的設(shè)計(jì)分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該塑件原料選用的PS無(wú)色、透明、

15、有光澤、無(wú)毒、無(wú)味，它是目前最理想的高頻絕緣材料，可以與熔融的石英相媲美。本任務(wù)從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道。按截面積相等折算后，分流道半徑取R=6mm，分流道長(zhǎng)度取決于澆口位置，末端延伸一部分起冷料穴作用。（3）澆口設(shè)計(jì) 澆口形式的選擇。由于該塑件外觀質(zhì)量要求較高，澆口的位置和大小應(yīng)以不影響塑件的外觀質(zhì)量的前提。同時(shí)，也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)該塑件結(jié)構(gòu)的分析及已確定的分型面位置，該塑件的模具采用點(diǎn)澆口形式。 進(jìn)料位置的確定。根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式，進(jìn)料位置設(shè)計(jì)在塑件底部。 澆口尺寸的確定。查表3-3可知點(diǎn)澆口尺寸要求，依次設(shè)計(jì)澆口尺寸。點(diǎn)澆口直

16、徑的d=1.2mm，長(zhǎng)度l=1.5mm，內(nèi)圓錐錐角=6° ，內(nèi)圓錐與澆口過渡處R=2mm。依次設(shè)計(jì)澆口尺寸。4、 流動(dòng)比的校核5、 排氣和引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于該塑件整體較薄，排氣量較小，同時(shí)，采用點(diǎn)澆口模具結(jié)構(gòu)，屬于中小型模具，充模時(shí)分型面最后充滿，可利用分型面自然排氣，同時(shí)模具拼合間隙、推桿配合間隙也可排氣。因此無(wú)需專壓現(xiàn)象，因此不需要設(shè)計(jì)引氣系統(tǒng)。7 設(shè)計(jì)澆注具成型零件（一）凹模的設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)：因?yàn)樗芗尚秃?jiǎn)單，塑件外表面要求較高，所以選用整體式凹模。凹模的技術(shù)要求：因?yàn)樗芗Y(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單所以采用T8剛。凹模的熱處理：4550HRC。凹模表面粗糙度：Ra為0.20.1m.凹模表面處理

17、：成型表面度鉻，鍍層深度0.0150.02m（二）凸模的設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)：因?yàn)樗芗螤詈?jiǎn)單，所以采用整體式凸模凸模的技術(shù)要求：采用T8A熱處理硬度：4550HRC表面處理：成型表面度鉻，鍍層深度0.0150.020m1. 塑件尺寸精度分析 該塑件尺寸精度無(wú)特殊要求，所有尺寸均為為未注尺寸，查相關(guān)模具手冊(cè)或表2-8可知聚苯乙烯（ps)塑件未注尺寸公差等級(jí)MT5查表2-9標(biāo)注主要尺寸公差如下（單位均為mm）。塑件外形尺寸（磨損減小的尺寸），標(biāo)注單向偏差：.塑件內(nèi)件尺寸（磨損后增大的尺寸）標(biāo)注單向正偏差:.塑件孔心中距尺寸（磨損后相對(duì)尺寸不變的尺寸），標(biāo)注雙向等值偏差:.2. 塑件表面質(zhì)量分析 塑件的

18、表面粗糙度。查表2-10可知，PC注射成型時(shí)，表面粗糙的范圍在之間。而該塑件表面粗糙度無(wú)要求，取值。而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。3. 該塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 1.該塑件的外形為回轉(zhuǎn)體。壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。 2.該塑件型腔較大，最小孔徑10符合最小孔徑要求。2. 成型零件尺寸計(jì)算 查表2-8有填料是聚苯乙烯PS高級(jí)精度表面為MT2，一般精度MT3而未注精度MT5。本例中，成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均法計(jì)算。查表得到聚苯乙烯的收縮率為0.4%0.8%，收縮率波動(dòng)范圍Smax-Smin=0.4%，平均收縮率 0.6%，考慮到模具制造的成本，模具制造工差取z=/3. 部分型腔和型芯計(jì)算表磨損規(guī)律零件塑件尺寸工差計(jì)算公式工作尺寸磨損后尺寸增大或減小徑向尺寸深度尺寸2. 成型零件的尺寸校核 成型尺寸校核的條件是塑料實(shí)際成型尺寸公差應(yīng)小于塑件所允許的尺寸公差。對(duì)成型尺寸的校核如下。 （0.8-0.4）%×10.46+0.46/3+0.46/6=0.260.46（滿足要求）型芯尺寸校核 （0.8-0.4）%×13.96+0.4/3+0.6/6=0.250.4 （滿足要求）型腔和底板的強(qiáng)度及剛度計(jì)算（查表法）圓形型腔壁直徑為46mm