塑料成型工藝與模具設計 - 《塑料成型工藝及模具設計》課程設計任務書

1、精編資料 塑料成型工藝與模具設計. 課程設計說明書. 設計課題： 冷水壺蓋注射模設計. 設計者: 李 立. 專 業(yè): 模具設計與制造. 班 級: 2005級模具(三)班. 設計時間: 2007.12 .塑料成型工藝與模具設計課程設計說明書設計課題： 冷水壺蓋注射模設計 設 計 者: 李 立 專 業(yè): 模具設計與制造 班 級: 2005級模具(三)班 設計時間: 2007.12 教 研 室: 模具教研室 指導老師: 劉 全 心 鄂州大學機械系“塑料成型工藝與模具設計課程設計任務書課題設計名稱： 冷水壺蓋 的注射模設計塑件圖：模具課程設計指導塑件圖匯編：頁面 P68 圖例 3-18 塑件名稱冷水壺

2、蓋材料PE-HD厚度1工件精度5 設計內(nèi)容：編制模塑成型工藝規(guī)程即填寫“塑件成型工藝卡繪制塑件注射?？傃b圖A3圖紙1張繪制該模具凸模、凹模的零件圖各一套A3圖紙多張編寫完善模具設計說明書按A4打印紙裝訂目 錄一、編制塑件成型工藝卡4二、塑件成型工藝分析與設計塑件原材料特性5塑件原材料成型性能5塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度、外表質(zhì)量分析5塑件成型方法確定6三、塑件成型模具設計型腔的數(shù)量和布置6選擇注塑機型號及其參數(shù)6確定分型面7澆注系統(tǒng)選擇和設計9成型部件的設計計算10側(cè)向抽芯機構(gòu)10排氣系統(tǒng)設計.11模架確實定和標準件選擇示意圖.11溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計.12推出機構(gòu)脫模.12導向機構(gòu).13模具設計心得體

3、會.13參考文獻.13模具總裝圖和零件圖.13塑件成型工藝卡塑 件 名 稱高密度聚乙烯塑件草圖材 料 牌 號PE-HD單 件 重 量成型設備型號XS-ZY-1000每 模 件 數(shù)4成型工藝參數(shù)材料枯燥枯燥設備名稱烘箱溫度 /7080時間 /h12成型過程料筒溫度后段 /140160中段 /180200前段 /180190噴嘴 /150180模具溫度 /3060時間注射 /s05保壓 /s1560冷卻 /s1560壓力注射 /MPa70105保壓 /MPa后 處 理溫度 /_時間 /min_編 制日 期審 核日 期李立劉全心設計計算和說明一、塑件成型工藝分析與設計PE-HD(高密度聚乙烯)的特性

4、化學和物理特性PE-HD的高結(jié)晶度導致了它的高密度，抗張力強度，高溫扭曲溫度，粘性以及化學穩(wěn)定性。PE-HD比PE-LD有更強的抗?jié)B透性。PE-HD的抗沖擊強度較低。PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制。適用于注塑模的PE-HD分子量分布很窄。密度為0.91- /cm3，該材料的流動特性很好，MFR為0.1到28之間。分子量越高，PH-LD的流動特性越差，但是有更好的抗沖擊強度。PE-LD是半結(jié)晶材料，成型后收縮率較高，在1.5%到4%之間。PE-HD很容易發(fā)生環(huán)境應力開裂現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^使用很低流動特性的材料以減小內(nèi)部應力，從而減輕開裂現(xiàn)象。PE-HD當溫度高于60時很容易在烴類溶劑中

5、溶解，但其抗溶解性比PE-LD還要好一些。典型應用范圍電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等。PE-HD注塑模工藝條件枯燥：如果存儲恰當那么無須枯燥。熔化溫度：220-260。對于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200-250之間。模具溫度：50-95。6mm以下壁厚的塑件應使用較高的模具溫度，6mm以上壁厚的塑件使用較低的模具溫度。塑件冷卻溫度應當均勻以減小收縮率的差異。對于最優(yōu)的加工周期時間，冷卻腔道直徑應不小于8mm，并且距模具外表的距離應在1.3d之內(nèi)“d是冷卻腔道的直徑。 注射壓力：70-105MPa射速度：使用高速注射。流道和澆口：流道直徑在4到7.5mm之間，流道長度應盡可能

6、短。可以使用各種類型的澆口，澆口長度不要超過0.75mm。聚乙烯成型時，在流動方向和垂直方向的收縮差異較大，注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形，并使?jié)部谥車课坏拇嘈栽黾?；成型收縮率較大，易產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質(zhì)軟易脫模，有淺側(cè)凹時可強制脫模。特別適用于使用熱流道模具。塑件原材料成型性能結(jié)晶料、吸濕性小流動性極好，溢邊值0.02mm左右，流動性對壓力變化敏感可能發(fā)生熔融破裂，與有機溶劑接觸可發(fā)生開裂加熱時間長那么發(fā)生分解、燒傷冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，宜設冷料穴，模 應有冷卻系統(tǒng)收縮率范圍大，收縮值大、方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷

7、卻條件對收縮率影響大，應控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應快，保壓充分不宜用直接澆口，易增大內(nèi)應力，或產(chǎn)生收縮不勻，方向性明顯增大變形，應注意選擇進料口位置，防止產(chǎn)生縮孔、變形質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時可強行脫模塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度、外表質(zhì)量分析結(jié)構(gòu)分析：從零件圖上分析，此零件總體為圓形側(cè)面有6個4mm22MM和長方孔，模具設計時必須設置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，零件口部上有一個小臺。尺寸精度：該塑件的精度為7級，精度要求較低。外表質(zhì)量分析：該零件的要求外表沒有缺陷、毛刺，由于冷水壺蓋經(jīng)常與人的手接觸較多，因此外表要求光滑，最好自然形成圓角。 塑件成型方法確定綜上所述，

8、該塑件的結(jié)構(gòu)比擬簡單，而且壁厚均勻，成型工藝性好，可以采用注射成方法生產(chǎn)。二、塑件成型模具設計型腔的數(shù)量和布置該塑件的精度要求不高，屬小型塑件，且形狀簡單，又為大批量生產(chǎn)，初定為一模四腔的模具形式，型腔的排列方式采用平衡性較好的H型排列，其布置方式如下列圖所示：為了保證塑件外表質(zhì)量要求，選擇點澆口成型，澆口位置安排在塑件頂部，模具選用雙分型面注射模三板式.選擇注塑機型號及其參數(shù)注射量的計算：通過Pro/E建模分析，塑件的體積為27265，塑件的質(zhì)量: 此時流道凝料的體積未知，可按塑件質(zhì)量的0.6倍進行估算，所以注射量為: 鎖模力的計算：流道凝料(包括澆口)在分型面上的的投影面積，在此時還是個未

9、知數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗公式：(為每個塑件在分型面上的投影面積)，用進行估算： 式中 查塑件所需的注射壓力70-105Mpa，而型腔的平均壓力是注射壓力的30%-65%，因塑件為薄壁塑件，且澆口為點澆口，其壓力損失比擬大，所以取大一些，那么選擇注塑機：根據(jù)上面計算的注射量和鎖模力，可選用國產(chǎn)XS-ZY-1000螺桿式注射成型機，其有關參數(shù)如下：標稱注射量/ 1000模板的最大厚度/mm700螺桿直徑/mm55模板的最小厚度/mm300合模力/N模板尺寸690790注射壓力 /MPa121拉桿空間/mm650550注射行程/mm280合模方式液壓機械螺桿轉(zhuǎn)速/r/mm047電機功率/KW22模板最大行程/

10、mm700定位圈尺寸/mm150噴嘴球半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm注射方式螺桿式最大成型面積/1800定位圈尺寸/mm150注射時間/s4射機有關參數(shù)的校核型腔數(shù)量的校核由注射機的額定注射量校核模具的型腔數(shù)量：型腔數(shù)目校核合格式中為Vj注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的體積Vz為每個塑件的體積Vg為注射機的額定注射量注射壓力的校核 注射壓力校核合格鎖模力的校核鎖模力校核合格其它尺寸的校核只有待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進行。確定分型面本塑件要求外側(cè)外表光滑，下端外沿無澆口痕跡。依據(jù)分型面的選擇原那么，該塑件的分型面應選如下A-A所示位置，這樣凹模型腔整體加工成型，塑件外外表光滑，且容易脫模。澆注系統(tǒng)

11、選擇和設計主流道的設計主流道尺寸主流道的小端直徑：；主流道的球面半徑為：；主流道錐角：取；主流道長度：取L=70mm；主流道的大端直徑：主流道襯套的形式由于主流道入口處與注射機噴嘴反復接觸，極易損壞，對材料的要求比擬高，因而主流道設計為澆口套，采用T10A，熱處理為50HRC55HRC，如上圖所示：與之相配合的定位圈的結(jié)構(gòu)如下列圖所示：分流道的設計分流道的布置：為了讓分流道要能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使凝料熔體盡快地分配到各型腔，因此，采用如下列圖所示衡式分流道結(jié)構(gòu)： 分流道的形狀和截面尺寸：由于聚乙烯的流動性很好，因此選用加工性能比擬好的半圓形流道，查表得d=10分流道的外表

12、粗糙度：流道的外表粗糙度的Ra并不要求很低，一般為1.6,在此取1.6，如上圖所示澆口的設計由于塑件的外觀外表質(zhì)量要求比擬高，應沒有明顯的燒口痕跡，因此采用點澆口查表得其尺寸如右圖所示：注射行程的校核 查XS-ZY-1000注射注射行程為280，澆注系統(tǒng)的長度：，成立。模具成型部件的設計計算分析塑件的結(jié)構(gòu)可知根據(jù)尺寸公差可知：塑件在徑向上的公差等級為MT7級(GB4458.5-84)，對于此塑料此精度為中等。分析塑件的結(jié)構(gòu)可知動模局部假設采用整體式結(jié)構(gòu)將無法加工，所以采用組合型芯結(jié)構(gòu)。圓柱型芯采用臺肩固定的形式，其下底面用模仁將其壓緊。尺寸計算。查其尺寸公差：由于尺寸精度為中等，故分別取制造偏

13、差為尺寸公差1/3，磨損偏差為尺寸公差1/6，即：。塑料收縮率范圍為：-%，那么平均收縮率為：。故型腔芯尺寸為：設計尺寸參見零件圖動模仁型腔動模仁采用組合式，用螺釘將其固定在動模板上，查其尺寸公差：腔體尺寸：設計尺寸參見零件圖定模仁型腔定模仁采用組合式，用螺釘將其固定在動模板上查其尺寸公差：腔體尺寸：設計尺寸參見零件圖滑塊型芯滑塊型芯的設計 為整體式結(jié)構(gòu)，總共4個，其相應的側(cè)孔尺寸為：9、側(cè)向抽芯機構(gòu)側(cè)向抽芯機構(gòu)的選用塑件的側(cè)壁有6個方孔，其均垂直于脫模方向，阻礙成型后的塑件從模具脫出。因此成形時必須設置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，經(jīng)分析本模具采用斜導柱抽芯機構(gòu)。確定抽芯距：此塑件的的側(cè)孔深度為1mm，

14、那么S=h+(2-3)=4mm確定斜導柱的傾角：由于此模具的抽芯距比擬短因此其傾角可取小一些，取為12。確定斜導柱的尺寸：，查表取整得d=18mm經(jīng)計算得,查表取標準斜導柱長度為100。模架確實定和標準件選擇。由前面的型腔大布置以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合模架標準架，選用結(jié)構(gòu) 形式為P4型，模架尺寸為500560的標準模架，可符合要求。與型腔零件有關參數(shù)的校核型邊緣距離的校核校核合格為模腔材料的許用應用，查Cr12MoV 的許用應力為245MPaP為型腔的平均壓力腔底板厚度的校核，校核合格模具閉合高度的校核計算模具的閉合高度為：查XSZY1000得，即模具滿足的安裝要求。模具的外

15、形的校核：本模具的外形的尺寸為：查XSZY1000注射機的模板的最大安裝尺寸為，故能滿足模的安裝要求開模行程的校核：模具的行程為查XSZY1000的最大開模行程為700mm183mm,即能滿足注射機的開模要求。排氣的系統(tǒng)設計此塑件為小型逆件，可利用推桿、活動型芯與模板之間的間隙排氣，其間隙為。11、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計查表得聚乙烯成型時所需的模具溫度為30-60，此設模具的溫度為40。冷卻水的體積流量冷卻水管直徑為了使水處于湍流狀態(tài)，查表得在.冷卻水在管道內(nèi)的流速由式大于最低流速，到達湍流狀態(tài)，所以管道直徑選用合理。冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)查表得f=7.22(水溫為30時)，因此冷卻管

16、道的總傳熱面積：模具上應開設的冷卻水孔數(shù)：推出機構(gòu)脫模推出機構(gòu)的形式確定：此塑件采用頂桿推出，推桿設計在塑件的臺階處，每個塑件由8根推桿推出，在臺階處圓形均布，共32根。其結(jié)構(gòu)如裝配圖所示。脫模力的計算：脫模力系數(shù) 塑料的線性膨脹系數(shù)在脫模溫度下，塑料的抗拉彈性模量 塑料的軟化溫度脫模時塑件的溫度 塑件的厚度型芯脫模方向高度脫模力的校核查XSZY1000的頂出力為即能滿足注射機的要求。導向機構(gòu)導柱選用模架本身的規(guī)格，但其長度與開模行程有關，必須另行設計選擇.經(jīng)計算得查表取標準得到長導柱的長度取為，導柱的長度取為其相關的配合見裝配圖所示，與之相應的導套選用模架自帶規(guī)格。參考文獻1伍先明等塑料模具設計指導北京：國防工業(yè)出版社，200652余冬蓉，程勝文塑料成型工藝與模具設計北京：科學出版社，20053中國機械工程學會，中國模具設計大典編委會中國模具設計大典。南昌：江西科學技術(shù)出版社，1998模具設計心得體會通過此次模具設計，使我的專業(yè)知識更加系統(tǒng)化，完整化。在設計中我熟練撐握了查閱有關的技術(shù)標準與標準，知到了怎樣去學習和藹于利用前人所積累的珍貴設計經(jīng)驗和資料。也鍛煉了我綜合考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟性以及標準化等的能力，穩(wěn)固了過去所學