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

1、精編資料 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì). 課程設(shè)計(jì)說明書. 設(shè)計(jì)課題： 冷水壺蓋注射模設(shè)計(jì). 設(shè)計(jì)者: 李 立. 專 業(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造. 班 級(jí): 2005級(jí)模具(三)班. 設(shè)計(jì)時(shí)間: 2007.12 .塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)課題： 冷水壺蓋注射模設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者: 李 立 專 業(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí): 2005級(jí)模具(三)班 設(shè)計(jì)時(shí)間: 2007.12 教 研 室: 模具教研室 指導(dǎo)老師: 劉 全 心 鄂州大學(xué)機(jī)械系“塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題設(shè)計(jì)名稱： 冷水壺蓋 的注射模設(shè)計(jì)塑件圖：模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)型腔的數(shù)量和布置6選擇注塑機(jī)型號(hào)及其參數(shù)6確定分型面7澆注系統(tǒng)選擇和設(shè)計(jì)9成型部件的設(shè)計(jì)計(jì)算10側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)10排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì).11模架確實(shí)定和標(biāo)準(zhǔn)件選擇示意圖.11溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì).12推出機(jī)構(gòu)脫模.12導(dǎo)向機(jī)構(gòu).13模具設(shè)計(jì)心得體

3、會(huì).13參考文獻(xiàn).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(hào)PE-HD單 件 重 量成型設(shè)備型號(hào)XS-ZY-1000每 模 件 數(shù)4成型工藝參數(shù)材料枯燥枯燥設(shè)備名稱烘箱溫度 /7080時(shí)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(shí)間注射 /s05保壓 /s1560冷卻 /s1560壓力注射 /MPa70105保壓 /MPa后 處 理溫度 /_時(shí)間 /min_編 制日 期審 核日 期李立劉全心設(shè)計(jì)計(jì)算和說明一、塑件成型工藝分析與設(shè)計(jì)PE-HD(高密度聚乙烯)的特性

4、化學(xué)和物理特性PE-HD的高結(jié)晶度導(dǎo)致了它的高密度，抗張力強(qiáng)度，高溫扭曲溫度，粘性以及化學(xué)穩(wěn)定性。PE-HD比PE-LD有更強(qiáng)的抗?jié)B透性。PE-HD的抗沖擊強(qiáng)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(dòng)特性很好，MFR為0.1到28之間。分子量越高，PH-LD的流動(dòng)特性越差，但是有更好的抗沖擊強(qiáng)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(yīng)力開裂現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^使用很低流動(dòng)特性的材料以減小內(nèi)部應(yīng)力，從而減輕開裂現(xiàn)象。PE-HD當(dāng)溫度高于60時(shí)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(yīng)用范圍電冰箱容器、存儲(chǔ)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(chǔ)恰當(dāng)那么無須枯燥。熔化溫度：220-260。對(duì)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(yīng)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(yīng)當(dāng)均勻以減小收縮率的差異。對(duì)于最優(yōu)的加工周期時(shí)間，冷卻腔道直徑應(yīng)不小于8mm，并且距模具外表的距離應(yīng)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(yīng)盡可能

6、短?？梢允褂酶鞣N類型的澆口，澆口長度不要超過0.75mm。聚乙烯成型時(shí)，在流動(dòng)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课坏拇嘈栽黾樱怀尚褪湛s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(shí)可強(qiáng)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(dòng)性極好，溢邊值0.02mm左右，流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感可能發(fā)生熔融破裂，與有機(jī)溶劑接觸可發(fā)生開裂加熱時(shí)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(shè)冷料穴，模 應(yīng)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(duì)收縮率影響大，應(yīng)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(yīng)快，保壓充分不宜用直接澆口，易增大內(nèi)應(yīng)力，或產(chǎn)生收縮不勻，方向性明顯增大變形，應(yīng)注意選擇進(jìn)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(shí)可強(qiáng)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(gè)4mm22MM和長方孔，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，零件口部上有一個(gè)小臺(tái)。尺寸精度：該塑件的精度為7級(jí)，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(shè)計(jì)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(diǎn)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(jī)型號(hào)及其參數(shù)注射量的計(jì)算：通過Pro/E建模分析，塑件的體積為27265，塑件的質(zhì)量: 此時(shí)流道凝料的體積未知，可按塑件質(zhì)量的0.6倍進(jìn)行估算，所以注射量為: 鎖模力的計(jì)算：流道凝料(包括澆口)在分型面上的的投影面積，在此時(shí)還是個(gè)未

9、知數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：(為每個(gè)塑件在分型面上的投影面積)，用進(jìn)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(diǎn)澆口，其壓力損失比擬大，所以取大一些，那么選擇注塑機(jī)：根據(jù)上面計(jì)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(jī)，其有關(guān)參數(shù)如下：標(biāo)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(jī)械螺桿轉(zhuǎn)速/r/mm047電機(jī)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(shí)間/s4射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核型腔數(shù)量的校核由注射機(jī)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(gè)塑件的體積Vg為注射機(jī)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(jìn)行。確定分型面本塑件要求外側(cè)外表光滑，下端外沿?zé)o澆口痕跡。依據(jù)分型面的選擇原那么，該塑件的分型面應(yīng)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(shè)計(jì)主流道的設(shè)計(jì)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(jī)噴嘴反復(fù)接觸，極易損壞，對(duì)材料的要求比擬高，因而主流道設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(dòng)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(shè)計(jì)由于塑件的外觀外表質(zhì)量要求比擬高，應(yīng)沒有明顯的燒口痕跡，因此采用點(diǎn)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(shè)計(jì)計(jì)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(jí)為MT7級(jí)(GB4458.5-84)，對(duì)于此塑料此精度為中等。分析塑件的結(jié)構(gòu)可知?jiǎng)幽＞植考僭O(shè)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(tái)肩固定的形式，其下底面用模仁將其壓緊。尺寸計(jì)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(shè)計(jì)尺寸參見零件圖動(dòng)模仁型腔動(dòng)模仁采用組合式，用螺釘將其固定在動(dòng)模板上，查其尺寸公差：腔體尺寸：設(shè)計(jì)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(dòng)模板上查其尺寸公差：腔體尺寸：設(shè)計(jì)尺寸參見零件圖滑塊型芯滑塊型芯的設(shè)計(jì) 為整體式結(jié)構(gòu)，總共4個(gè)，其相應(yīng)的側(cè)孔尺寸為：9、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的選用塑件的側(cè)壁有6個(gè)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(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，經(jīng)分析本模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)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(dǎo)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(dǎo)柱的尺寸：，查表取整得d=18mm經(jīng)計(jì)算得,查表取標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱長度為100。模架確實(shí)定和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)架，選用結(jié)構(gòu) 形式為P4型，模架尺寸為500560的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。與型腔零件有關(guān)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(yīng)用，查Cr12MoV 的許用應(yīng)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(jì)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(jī)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(jī)的開模要求。排氣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)此塑件為小型逆件，可利用推桿、活動(dòng)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(shè)計(jì)查表得聚乙烯成型時(shí)所需的模具溫度為30-60，此設(shè)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(dá)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(shí))，因此冷卻管

16、道的總傳熱面積：模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)：推出機(jī)構(gòu)脫模推出機(jī)構(gòu)的形式確定：此塑件采用頂桿推出，推桿設(shè)計(jì)在塑件的臺(tái)階處，每個(gè)塑件由8根推桿推出，在臺(tái)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(jì)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(shí)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(jī)的要求。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱選用模架本身的規(guī)格，但其長度與開模行程有關(guān)，必須另行設(shè)計(jì)選擇.經(jīng)計(jì)算得查表取標(biāo)準(zhǔn)得到長導(dǎo)柱的長度取為，導(dǎo)柱的長度取為其相關(guān)的配合見裝配圖所示，與之相應(yīng)的導(dǎo)套選用模架自帶規(guī)格。參考文獻(xiàn)1伍先明等塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)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(shè)計(jì)北京：科學(xué)出版社，20053中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)中國模具設(shè)計(jì)大典。南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，1998模具設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過此次模具設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識(shí)更加系統(tǒng)化，完整化。在設(shè)計(jì)中我熟練撐握了查閱有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)，知到了怎樣去學(xué)習(xí)和藹于利用前人所積累的珍貴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資料。也鍛煉了我綜合考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及標(biāo)準(zhǔn)化等的能力，穩(wěn)固了過去所學(xué)