《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、塑件名塑件成型工藝卡橢圓瓶蓋塑件草圖稱(chēng)材料牌ABS單件重4.16g量成型設(shè)備型SZ60/450每模件材料干燥干燥設(shè)備名稱(chēng)烘箱溫度/C8085時(shí)間/h23成型過(guò)程料筒溫度后段/ C150170中段/ C165180前段1。180200噴嘴/C170180模具溫度/C5080時(shí)間注射/s2090保壓/s05冷卻/s20120壓力注射/MPa70100保壓/MPa70100后處理溫度/C70時(shí)間/min24成型工藝參數(shù)JT V.一_ _ _二 LJT_-I 二r編制日期審核日期結(jié)果=4.16g3 :4.08cm352.86cm53.92g結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明 塑件成型工藝分析與設(shè)計(jì)（一）塑件原材料特性

2、ABS是三元共聚物，因此兼有三種元素共同性能，使其具有“堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性”材料。ABS樹(shù)脂具有較高沖擊韌性和力學(xué)強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性及電性能良好，易 于成形和機(jī)械加工等特點(diǎn)。止匕外，表面還可鍍銘，成為塑 料涂金屬一種常用材料.（二）塑件原材料成型性能1 .吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于 0.3%,必須充分干燥，要求表 面光澤塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥2 .流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯，AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）3 .比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹(shù)脂，料溫更宜取高 ），料溫對(duì)物性影 響較大、料溫過(guò)高易分解（分解溫度為250c左右，

3、比聚苯 乙烯易分解），對(duì)要求精度較高塑件模溫宜取 5060C , 要求光澤及耐熱型料直取 6080C,注射壓力應(yīng)比加工聚 苯乙烯高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180230 C ,注 射壓力為100140Mpa螺桿式注射機(jī)則取160220C,70 100MPa4 .模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力小，澆口處外觀不 良，易發(fā)生熔接痕，應(yīng)注意選擇澆口位置、形式，頂出力 過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡 （但在熱水 中加熱可消失），脫模斜度宜取2以上（三）塑件成型方法確定塑件用注射機(jī)成型（四）選擇注塑機(jī)型號(hào)及其參數(shù)5 .注射量計(jì)算 m1通過(guò)計(jì)算或Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m=4.16g,塑

4、件體積V1二m1 416 4.08cm3。流道疑料質(zhì)量m2還是個(gè)未 V1 1.02知數(shù)，可按塑件質(zhì)量0.6被來(lái)估算。從上述分析中確定 為一模八腔，所以澆注系統(tǒng)疑料體積為3V2 8 V1 0.6 19.58cm。該模具一次注射所需塑料ABS如下V0體積：V0 8Vl V2 52.86cm3m0質(zhì)量：m0 V0 53.92 g6 .塑件和流道凝料在分型面上投影面積及所需鎖模力計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明流道凝料(包括澆口)在分型面上投影面積為 A2 ,在模具設(shè)計(jì)前還是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔統(tǒng)計(jì)分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上投影面積 A0.20.5倍，因此可用0.35 nAi 來(lái)進(jìn)行估算，所以2A nA1 A2

5、 nA1 0.35nAi 1.35nAi=7464.42mm(-=691.15)Fm A& = 7464.42 35=261.25KN (&=35)7 .選擇注射機(jī)根據(jù)每一周期注射量和鎖模力計(jì)算值個(gè)選用SZ-60/450臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下圖SZ 60/450注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量cm378鎖模力/KN450螺桿直徑/mm30拉桿內(nèi)間距/mm280 250注射壓力/MPa170移模行程/mm220注射速率/(g/s)60最大模厚/mm300塑化能力/(g/s)5.6最小模厚/mm100螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)14200定位孔直徑/mm55噴嘴球半徑/mm20F

6、噴嘴孔直徑/mm3.5鎖模方式雙曲肘4.注射機(jī)有關(guān)參數(shù)校核1)由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具型腔數(shù)nkMt / 3600 m2 n m10.8 5.6 3600 30/3600 19.17 ” «28 84.16型腔數(shù)校核合格。式中k:注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取 0.8;M:注射機(jī)額定塑化量(5.6g/s );t:成型周期，取30so2)注射機(jī)壓力校核A27474.42 mm2Fm265.25KNn=28k=0.8M=5.6g/s t=30sp=169MPaPe k'p0 1.3 130 169MPa ,而 Pe=170Mpak'=1.3注射壓力校核合格。式中k&

7、#39;取1.3, p0B 130MPAo3）鎖模力校核F'= 300.42KNF KAp 型 1.15 7464.42 35 300.42 KN而F=450KN ,鎖模力校核合格。塑件成型模具設(shè)計(jì)（一）型腔數(shù)量和布置該塑件精度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，可以采用一模多腔 形式?？紤]到模具制造費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低一些，定為一模 八腔模具形式。排列方式為兩個(gè) H行排列（如下圖所示），流 道采用平衡式，澆口采用潛伏式或側(cè)澆口式。11I 結(jié)果（二）確定分型面根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，分型面選在瓶蓋底平面。如下圖（三）側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)由于該模具不涉及到側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，所以無(wú)需進(jìn)行此機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì)。（四）澆注系統(tǒng)選

8、擇和設(shè)計(jì)1.主流道設(shè)計(jì)1）主流道尺寸根據(jù)所選注射機(jī)，則主流道小端尺寸為d=4mm二注射機(jī)噴嘴尺寸 + （0.51） =3.5+0.5=4mm主流道球半徑為SR=22mmSR=噴嘴球面半徑 + （12） =20+2=22mm2）主流道襯道形式為了便于加工和縮短主流道長(zhǎng)度，襯道和定位圈還是設(shè)計(jì) 成分體式，主流道長(zhǎng)度取60mm,約等于定模板+定模固定板 厚度。襯道如下圖，材料采用 T10A鋼，熱處理淬火后表面 設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明硬度為53HRC57HRC。設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明3）主流道凝料體積q 主 0.8cm24 6.1 233q 主一dnL （-） 40 800.7785mm 0.8cm4422 .分流道

9、設(shè)計(jì)1）分流道布置形式分流道應(yīng)滿(mǎn)足良好壓力傳遞和保持理想填充狀態(tài)， 使塑料熔 體盡快地經(jīng)分流道均衡分配到各個(gè)型腔， 因此，采用平衡式分 流道。如下圖2）分流道長(zhǎng)度L1=42mmL2 =30mmL3 =10mm第一分流道：Li=42mm第二分流道：L2 =30mm第三分流道：L3=10mm3）分流道截面形狀及尺寸為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè)，截面形狀采用加工工藝比較好梯形截面。梯形截面對(duì)塑料熔體及流動(dòng)阻力均不大，一般采用下面經(jīng)驗(yàn)公式 來(lái)確定尺寸，既B 0.2654 m 4L 0.2654 4.16 4 4 42 3 mm注:上式適用范圍，既塑件厚度在3mm以下質(zhì)

10、量小于200g,且B計(jì)算結(jié)果在3.2mm9.5mm,范圍內(nèi)才合理.B=4mm由于B=3不在范圍之內(nèi)，所以需自行設(shè)計(jì).取B=4mm22H=3mm=6 R=1mmRa =1,6 mH _B _ 4 2.67mm 取 H=3mm 33梯形斜角通常取5 10，在此取6 ;底部圓角R=1mm3mm 取R=1mm;由于分流道中與模具接觸外層塑料迅速冷卻， 只有中心部分塑件熔體流動(dòng)狀態(tài)較理想，因而分流道內(nèi)表面粗糙度值不能太低，一般取Ra =1,6 m。分流道截面形狀如下圖4）分流道凝料體積分流道長(zhǎng)度：L= （42 2 30 4 10） 2=284mmL=284mm如 一2A 10.5mm3q 分 2.98c

11、m分流道面積：A -3 3 10.5mm22凝料體積：q分 284 10.5 2.98cm33 .澆口設(shè)計(jì)根據(jù)外部特征，外表面質(zhì)量要求比較高，應(yīng)看不到明顯澆口痕 跡,因此采用潛伏式澆口 ，在開(kāi)模時(shí)澆口自行剪斷，幾乎看不到 澆口痕跡,且澆口位置設(shè)在塑件橢圓柱外表面上。潛伏式澆口形狀如下圖（尺寸由查表所得）4 .冷料穴設(shè)計(jì)1）主流道冷料穴采用Z字形拉料桿形式冷料穴，是最常用一種冷料穴,拉料 桿頭部側(cè)凹能將主流道凝料鉤住，開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一側(cè)。 如下圖結(jié)果2）分流道冷料穴在分流道端部加長(zhǎng)5mnr分流道冷料穴。（五）成型部件設(shè)計(jì)計(jì)算1 .凹模根據(jù)塑件形狀分析采用整體式凹模，整體式凹模是由整塊材 料加工制

12、成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，成型塑件表面無(wú)鑲拼接縫痕 跡。結(jié)構(gòu)如下圖2 .型芯型芯是由兩部分組成，其中主型芯為整體式（包括動(dòng)模板）， 螺紋型芯為推出機(jī)構(gòu)一部分，由于塑件內(nèi)部有螺紋得進(jìn)行手 動(dòng)脫模。結(jié)構(gòu)如下圖3.成型零件工作尺寸計(jì)算塑件尺寸公差按SJ1372-78標(biāo)準(zhǔn)中5級(jí)精度選取。由ABS攵縮率為（0.4%0.7%）可彳#出ABS平均收縮率-S SS=max=min21）型腔尺寸0.4% 0.7%20.55%0.55%結(jié)果計(jì)算公式為：LM 0z1sLs x0Hm 0 z 1 s & x其中1為塑件外徑尺寸；H s為塑件高度尺寸； _ 3、x為修正系數(shù)（取3）;4LM11 0.0055 40為

13、塑件公差值；為制造公差（取一）30.070.240.0700.0740LM 21 0.0055220.050.14LM 31 0.0055314.240.040.12022.0200.050.0414.190HM11 0.0055 25HM21 0.0055 202）主型芯尺寸計(jì)算公式為：1M 0 z0hM z0.050.1625.200.05400.053 0.1420.0100.0540-01 s ls xz-01 s hs x其中l(wèi)s為塑件內(nèi)徑尺寸；hs為塑件孔深尺寸;x為修正系數(shù)（取3 ）;為塑件公差值； 為制造公差（取一）431Ml1 0.0055 3841M2 1 0.0055 2

14、0 34hM 1 0.0055 24 343）螺紋型芯尺寸300.1838.3400.060.0600.1421.2100.050.0500.1624.2500.050.053 x =-4LM1 40.0700.07LM222.0200.05LM3 14.1900。4H 25 2 0.05 h M125.20HM2 20.0100。51M 138.34 0.0601M 2 21.21 0.05結(jié)果hM24.2500.05dM 大12.1800.02dM 小 10.37°0.02tc 10mmc0_0計(jì)算公式為：大徑dM大1sds大 中z zI i00小徑dM小1 s ds、中zz其中

15、ds大，ds、分別為塑件內(nèi)螺紋大徑，小徑基本尺寸；中為th塑件螺紋中徑公差;z為螺紋型芯中徑制造公差，值可取8mm=0.4872I 0.11 O500dM大 1 0.005512 0.11 a。？12.18 0.0200dM 小 1 0.005510.2 0.11 0.0210.37 0.024.成型零件強(qiáng)度及支承板厚度計(jì)算1）型腔側(cè)壁厚度（按整體式距型凹模計(jì)算）1 12,. p0.0727 35 2tc h 產(chǎn) 25.0210mm127結(jié)果 .30.011 m式中：p為型腔壓力；h為凹模型腔深度；查表 =0.727; 為材料許用應(yīng)力。qv2）型腔底版厚度11x一 'p 2 ”0.48

16、72 35 2 cth b 22 8mm式中：b為凹模型腔內(nèi)孔短邊；查表得 '=0.4872。3）支承板厚度在選定模架后，選取標(biāo)準(zhǔn)支撐板尺寸為 32mm。（六）排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)瓶蓋成型型腔體積比較小，約為4.08cm3,注射時(shí)間短，采用8mm3.67m/s潛伏式澆口向型腔頂部?jī)A斜，塑料熔體是從上往下進(jìn)行填充， 所以型腔頂部不會(huì)造成憋氣現(xiàn)象，氣體會(huì)沿著分型面和型芯與 推件之間軸向間隙向外排出，所以不需另進(jìn)行設(shè)計(jì)。（七）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走熱量，模具溫度設(shè)為50 C1 .冷卻水體積流量qvWQ10.108 6.4 102103 4.187 26

17、.5 253.0.011m /mm式中：W為單位時(shí)間內(nèi)注入模具中塑料質(zhì)量，按每分鐘注射2次，即 53.92 2 0.108Kg / min ；Q1為單位質(zhì)量塑件在凝固時(shí)所放出熱量6.4 102KJ/kg;為冷卻水密度；G為冷卻水比熱容;1為冷卻水出口溫度；2為冷卻水入口溫度h 26463.32A= 11828mmn 22 .冷卻管道直徑為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查表得 d 8mm3 .冷卻水在管道內(nèi)流速4qv v d24 0.011 83.67m/s 3.14601000 2大于最底流速1.66m/s,直徑大少符合要求4 .冷卻管道孔壁與冷卻水之間傳熱膜系數(shù)結(jié)果h5 .0.8v3.6f 03.6

18、 7.22 d冷卻管道總傳熱面積60WQA30.8103 1.720.281000 _260 0.108 6.4 10226463.3 40226463.3KJ / m2 h26.5 252211828mmA= 35mmB= 20mmC=32mmD= 63mm6.模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)冷卻水孔數(shù)A 11828 八n 2dL 3.14 250 8（八）推出機(jī)構(gòu)（脫模）推出機(jī)構(gòu)主要由推桿和活動(dòng)螺紋型芯組成，兩者用螺釘將其固 定。由于塑件內(nèi)有螺紋，得用手動(dòng)脫模。所以在啟模后推桿將其 相連活動(dòng)螺紋型芯（包括塑件）一起推出到一定位置，在進(jìn)行手 動(dòng)推模。然后推出機(jī)構(gòu)在型腔回位之前通過(guò)彈簧力矩提前復(fù)位， 防止型芯與型腔發(fā)生碰撞導(dǎo)致模具表面變粗糙及變形。（九）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由于在所選模架當(dāng)中導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以標(biāo)準(zhǔn)化，所以在此不作另外設(shè) 計(jì)。（十）模架確定和標(biāo)準(zhǔn)件選擇設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明根據(jù)型腔布局可看出，整體式型腔最小尺寸為 100 156.6,又 根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為10,再考慮到導(dǎo)柱，到套及連接螺釘 布置應(yīng)占位置等各方面問(wèn)題，確定選用模