塑料模塑成型技術(shù)

1、塑料模塑成型技術(shù)課程設(shè)計 課題：連接座塑模設(shè)計說明書班級：模具3092班姓名 學(xué)號：123092292011年6月21日目 錄一·塑件的分析 二·塑件的形狀尺寸三·型腔數(shù)目的決定及排布四·分型面與排溢系統(tǒng)的設(shè)計五·澆注系統(tǒng)的設(shè)計六·注射機的型號和規(guī)格校核七·成型零部件的工作尺寸計算八·合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計九·推出機構(gòu)的設(shè)計十·溫控系統(tǒng)的設(shè)計十一·壓力設(shè)備的校核十二·參考文獻塑件成型工藝卡塑 件 名 稱連接座塑件草圖材 料 牌 號ABS單 件 重 量14g成型設(shè)備型號XSY-30

2、0每 模 件 數(shù)4成型工藝參數(shù)材料干燥干燥設(shè)備名稱烘箱溫度 /80-85時間 /h2-3成型過程料筒溫度后段 /200-210中段 /210-230前段 /180-200噴嘴 /170-180模具溫度 /50-70時間注射 /s3-5保壓 /s15-30冷卻 /s15-30壓力注射 /MPa70-90保壓 /MPa50-70后 處 理溫度 /70時間 /h2-4編 制日 期審 核日 期2011.6.21第一部分 塑件材料分析一·基本特性 塑件的材料是ABS.其主要性能如下：ABS塑料-性能一般性能ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1

3、.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為1820，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 力學(xué)性能ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 熱學(xué)性能 ABS的熱變形溫度為93118，制品經(jīng)退火處理后還可提高10左右。ABS在-40時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100的溫度范圍內(nèi)使用。 電學(xué)性能

4、ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 環(huán)境性能ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 ABS塑料的加工性能ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔體流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。 ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水

5、率較高，加工前應(yīng)進行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度8085，時間24h；對特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度7080，時間1818h。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗；如應(yīng)力太大和制品對應(yīng)力開裂絕對禁止，應(yīng)進行退火處理，具體條件為放于7080的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)24h，再冷卻至室溫即可。ABS的注射工藝參數(shù)：注射成型機類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：30-60r/min噴嘴形式及溫度：直通式180 190料筒溫度：前段：200210   中段：210230  后段：180200模具溫度：5070注射壓力：70Mpa90Mp

6、a保壓力：50Mpa70Mpa 注射時間：35s保壓時間：1530s冷卻時間：1530s成型周期：4070s第二部分 塑件的形狀尺寸工藝性分析一：塑件圖如下：二·塑件的工作條件對精度要求不高，根據(jù)ABS性能可選擇塑件精度等級為七級精度。（查閱塑料成型工藝與模具設(shè)計。求塑件的體積：V=13561.272 mm3求塑件的質(zhì)量：M= 13561. 272*0.00104=14g第三部分 型腔數(shù)目的確定及其分布一·已知塑件的體積和質(zhì)量，又因為此產(chǎn)品屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，所以多型腔?？蔀槠涮峁┆毺氐膬?yōu)越條件。二·每增加一個型腔，由于型腔的制造誤差合成型工藝的誤

7、差的影響，塑件的尺寸精度要降低約4%8%，因此多型腔模具（n>4）的時候一般不能生產(chǎn)高精度塑件。根據(jù)之間的尺寸精度，表面粗糙度要求綜合考慮生產(chǎn)率和成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，初步確定此產(chǎn)品為一模四腔呈對稱性分布。分布圖如下：所以塑件的總體積：V總=13561.272×4=54254.1毫米3塑件的總質(zhì)量：M總1.4×4=56g第四部分 分型面與排溢系 的設(shè)計一·分型面的我確定受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝及其精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣操作工藝等各種因素的影響，因此選擇分型面時一般應(yīng)遵守以下幾項基本原則：1):分

8、型面應(yīng)在塑件外形最大輪廓處。2):分型面應(yīng)便于塑料制品的脫模.3:分型面選擇應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯.4):分型面選擇應(yīng)保證塑料制品的質(zhì)量.5):分型面選擇應(yīng)有利于防止溢料.6):分型面選擇應(yīng)有利于排氣.7):分型面選擇應(yīng)盡量使成型零件便于加工.8):當以上選擇原則發(fā)生沖突時，應(yīng)根據(jù)實際情況，分型面選擇應(yīng)以滿足產(chǎn)品主要要求為主。根據(jù)以上幾項原則可確定塑件的分形面如圖所示：二·排溢系統(tǒng)。在塑料熔體填充型腔時，教主系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑件受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，如果不及時排出講給制品帶來不良效果：1：在塑件上產(chǎn)生氣泡、裂紋、云霧、接縫，使表面輪廓不清，甚至充模不滿。2：嚴重時在塑件表面產(chǎn)

9、生焦痕。3：降低充模速度，影響成型周期。4：形成連續(xù)注射，降低生產(chǎn)效率。因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題；有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料的最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納溢料，也可容納一定量的氣體。由于此塑件較簡單，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部于模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.030.05mm，因此此塑件注射成型時可利用配合間隙排氣即可。第五部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計一·澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時使

10、型腔內(nèi)的氣體即使順利的排出，在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個部位以獲完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。澆注系統(tǒng)應(yīng)采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力的損失，確保均衡進料防止塑件出現(xiàn)缺陷，冷料穴設(shè)計合理、修整方便，防止制品變形和翹曲，應(yīng)與塑件材料品種相適應(yīng)，盡量減少塑料的消耗。根據(jù)上述原則，塑件材料和外形尺寸可確定其澆口為中心澆口，單分型面，分流道采用半圓形截面，分流到開設(shè)在定模版上，在定模固定板上采用澆口套，應(yīng)設(shè)置冷料穴和拉料桿。澆注系統(tǒng)圖：主流道的設(shè)計：所選注射劑噴嘴前端孔徑：d0=4；噴嘴前端球面半徑：R0=12；根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 取主流道球面半徑：R=

11、13；取主流道小端直徑：d=5為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計成圓錐形，起斜度為，此處選用3°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為12。1分流道設(shè)計： 分流道布局及冷料穴和拉料桿2.采用側(cè)澆口：初步估算澆注系統(tǒng)的體積：V澆=16276毫米3其質(zhì)量約為：M澆=17g總質(zhì)量為：M總=73g 第六部分 注射機的型號和規(guī)格根據(jù)塑件的材料、外形尺寸以及質(zhì)量等因素可確定注射機的型號為：XSY-300注射機的技術(shù)規(guī)格如下： 型號： XSY-300 額定注射量(cm3): 320 螺桿直徑（mm）: 60 注射壓力（Mpa）： 77.5 注射行程（mm）: 150 注射時間（s）: 5 注射方式：

12、螺桿式 合模力（kN）： 1500 最打開合模行程（mm）： 340 模具最大厚度（mm）： 355 模具最小厚度（mm）: 285 模板最大距離（mm）: 340 動定模固定板尺寸（mm）： 620×520 合模方式： 液壓-機械 電動機功率(kw): 17 螺桿驅(qū)動功率(kw)： 7.8 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)(r/mm): 15-90 拉桿空間（mm）: 400×300 機器外形尺寸(mm): 5300×840×1815第七部分 成型零件的工作尺寸計算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件叫做成型零件。包括:凸、凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直

13、接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓，料流的沖刷，脫模時還與塑件產(chǎn)生摩檫，因此成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，剛度及較好的耐磨性，根據(jù)塑件產(chǎn)品的形狀，可確定凸凹模型芯的組合方式。1. 影響塑件尺寸精度的主要因素如下： 塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有:預(yù)定收縮率（設(shè)計算成型零部件尺寸所用的收縮率）預(yù)制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其值的最大值與最小值之間波動。 s=(Smax-Smin)×制品尺寸 s成型收縮率波動引起的制品尺寸偏差。 Smax、Smin分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 成型零部件的制造偏差 工作尺

14、寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。 成型零件的磨損模具安裝配合的誤差 計算模具成型零件中最基本的公式為：a=a+bsa 模具成型零件在常溫下的實際尺寸b 塑件在常溫下的實際尺寸S塑料的計算收縮率2. ABS塑料的收縮率是0.3%-0.8%，取0.5%,根據(jù)塑料制品的尺寸精度等級（SJ1372-78）5級精度，查的塑件主要尺寸的公差，算的成型零部件的尺寸，具體如下表： 表4-1 成型部件的工作尺寸塑件尺寸計算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔橫向尺寸的計算型腔深度尺寸的計算型芯橫向尺寸的計算 型芯高度尺寸的計 算 型腔徑向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；-塑件公差-成

15、形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;-型芯徑向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；校核：型腔、型芯徑向尺寸： （Smax-Smin）Ls+z+c< 此式成立 （Smax-Smin）ls+z+c< 此式成立 型腔、型芯深度尺寸： （Smax-Smin）Hs+z< 此式成立 （Smax-Smin）hs+z< 此式成立 中心距尺寸： （Smax-Smin）Cs< 此式成立3.成型零件的強度、剛度計算 注射模在其工作過程中需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等，如

16、果外力過大，注射模及其零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在他們對界面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料或飛邊從而導(dǎo)致整個模具失效或無法達到質(zhì)量技術(shù)要求。因此，在模具設(shè)計時，成型零部件的強度和剛度的計算是必不可少的。 模具型腔壁厚的計算應(yīng)以最大壓力為準。而最大壓力是在注射時，熔體充滿型腔時產(chǎn)生的，隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié)，型腔內(nèi)的壓力逐漸降低，在開模時接近常壓，理論分析和實踐證明，大尺寸的模具型腔剛度不足是只要矛盾，型腔的壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準，而小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的單行變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力，因此強度不夠是主要矛盾

17、，設(shè)計型腔壁厚應(yīng)以強度條件為準，型腔壁厚的強度條件是型腔在各種受力形式下的應(yīng)力值不得超過材料的許用應(yīng)力。通常許用應(yīng)力值?。?#243;=1/2ósMpa(ós為材料的屈服極限)。 一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的型孔決定的，設(shè)計時只能對它們進行強度校核。 對于此次設(shè)計的塑模型芯，型腔，只需計算型腔底部的厚度。由此次設(shè)計的型腔結(jié)構(gòu)特點可知最大應(yīng)力集中在周邊所以按強度計算的底板厚度為： 為型腔材料的許用應(yīng)力，為200MPa 為型腔最大截面處得半徑平方為=256 P為塑料熔體內(nèi)壓力80 MPa 所以H=9mm即型

18、腔底板最薄應(yīng)該大于9mm第八部分 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間準確對合，起定位和定向作用。導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。絕大多數(shù)導(dǎo)向機構(gòu)由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成，稱之為導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)。一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用1、 導(dǎo)向作用 當動模和定模上模和下模合模時，首先是導(dǎo)向零件導(dǎo)入，引導(dǎo)動、?；蛏稀⒛蚀_合模，避免型芯先進入凹?？赡茉斐尚托净虬寄５膿p壞。2、 定位作用 導(dǎo)向裝置直接起了保證動、定?；蛏?、下模合模位置的準確性保證模具型腔的型腔和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。3、 承受一定的側(cè)壓 由于塑料熔體充模過程或由于成型設(shè)備精度低的影響，都可能

19、對導(dǎo)柱在工作過程產(chǎn)生一定側(cè)壓力，因而在模塑過程中需要導(dǎo)向裝置承受有一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時，不能單靠導(dǎo)柱來承擔，需增設(shè)錐面定位機構(gòu)。二、導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)主要是導(dǎo)柱和導(dǎo)套 1、導(dǎo)柱的形式 有帶頭和帶肩的兩類。帶頭導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)簡單，加工方便用于簡單模具。有肩導(dǎo)柱其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于精度高生產(chǎn)大批量的模具，導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合，導(dǎo)套固定孔直徑相等，兩孔同時加工，確保同軸度的要求。2、 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 （1） 長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出812mm,以避免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進入型腔。 ( 2) 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺或球形，以使導(dǎo)柱順利的進入導(dǎo)向孔。（3） 材料

20、導(dǎo)柱應(yīng)具有耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼經(jīng)滲碳淬火或T8鋼，T鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬度為5055HRC,導(dǎo)柱固定的部分表面粗糙度Ra為0.8um，導(dǎo)向部分便面粗糙度為Ra0.80.4 um. （4） 數(shù)量及布置 導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，一般保證模具強度（導(dǎo)柱中心至模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑11.5倍）。為確保合模時只能一個方向合模導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑對稱布置，導(dǎo)柱可設(shè)置在動模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，在不妨礙脫模取件的條件下，導(dǎo)柱通常設(shè)置在型芯高出分型面較多的一側(cè)。 （5） 配合精度

21、導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/ f7間隙配合。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，導(dǎo)柱應(yīng)布置4個，并盡可能對稱布置與A分型面的四周，以保證分型時受力均勻，中間板不被卡死。布局圖如下; 導(dǎo)柱排布圖第九部分 推出機構(gòu)的設(shè)計一、 推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位機構(gòu)組成。二、推出機構(gòu)的分類 根據(jù)其推出機構(gòu)的動力來源可分為手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、液壓和氣動推出機構(gòu)。根據(jù)此塑件可知此推出機構(gòu)可設(shè)為液壓和氣動推出機構(gòu)。三、推出機構(gòu)的設(shè)計原則 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)。保證塑件不因推出而變形損壞。機

22、構(gòu)簡單動作可靠。良好的塑件外觀。合模式的正確復(fù)位。四、 脫模力的計算 注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷確定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出就必須克服因包緊力產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論，塑件剛開模時所需要克服的阻力最大，即所需的脫模力最大，根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式： Fx=0 Ft+Fbsina=Fcosa Fb塑件對型芯的包緊力 F脫模時型芯所受的摩擦力 Ft脫模力 a型芯的脫模斜度 又： F= Fbu 于是 Ft=Fb（ucosasina） 而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即： Fb=Ap 由此可得： Ft= Ap（ucosasina） 式中： u為塑料

23、對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3 A為塑件包容型芯的總面積 P為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.43.9×107 模內(nèi)冷卻的塑件p取0.81.2×107 所以：經(jīng)計算A= 5748.392mm P取0.81.2×107 F=197169.84 N第十部分 溫控系統(tǒng)的設(shè)計一、 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性 模具溫度調(diào)節(jié)是指對模具進行冷卻和加熱，必要時要兩者兼有，從而達到控制模溫的目的。對模具加熱還是冷卻，與塑料的品種、蘇簡單形狀與尺寸，商城效率及成型工藝對模具的溫度要求有關(guān)。二、注射模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 1、冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡

24、量大 2、冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 3、澆口處加強冷卻 4、冷卻水道出、入口溫差盡量小 5、冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 此外，冷卻水道的設(shè)計必須盡量避免接近塑件的溶解部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度，冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為8mm的冷卻水道。 此套模具采用的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：1） 冷卻水道長度的計算：（1） 冷卻水質(zhì)量的計算：M=nm/Cp(t-t) 即：n為單位時間內(nèi)注射次數(shù)為80次/h m包括澆注系統(tǒng)的塑件質(zhì)量為0.073kg 為355kj/kg Cp為水溫20度是=4.183kj/kg.c t=20c t=30c t=25 c 得M=77.2 kg（2） 冷卻水孔壁與冷卻水交界處傳導(dǎo)系數(shù) =7348（1+0.015 t）V/d 查表4-15可知V=0.81 d =0.514 所以得=15921.9KJ/mh c (3) 冷卻水總的傳熱面積A m ABS注射成型模溫t =65 c 即公式 A= nm/( t - t) 則可得A=