尼龍1010塑料蓋工藝設計及注塑模具設計說明書

目錄目錄....................................................................I1工藝性能分析和結構方案的確定和所需設備的校核...........................11.1工藝性能分析和模具方案的確定..........................................11.1.1工藝性能分析.......................................................11.1.2確定模具結構方案...................................................11.2注射機型號的選定及校核................................................21.2.1注射量的計算.......................................................21.2.2鎖模力的計算.......................................................21.2.3選擇注射機.........................................................22澆注系統(tǒng)的設計和排溢系統(tǒng)的設計.........................................42.1主流道的設計..........................................................42.1.1主流道的設計.......................................................42.1.2澆口的設計.........................................................42.1.3分流道的設計.......................................................52.1.4冷料穴的設計.......................................................52.1.5排溢系統(tǒng)的設計.....................................................63成型零部件的設計.......................................................73.1凹模(型腔的設計....................................................73.1.1凹模直徑...........................................................73.1.2凹模深度(圓柱部分...............................................83.2凸模(型芯的設計....................................................83.2.1凸模徑向尺寸.......................................................83.3成型塑件側面型芯的設計................................................94側抽和內抽機構的設計及校核.............................................114.1澆注系統(tǒng)凝料的脫出....................................................114.2推出方式的確定........................................................114.3側抽零件的設計........................................................114.3.1抽芯距S的計算.....................................................114.3.2斜銷有效長度L的計算...............................................114.3.3斜銷的直徑d........................................................114.3.4斜銷長度的計算....................................................125模架的設計............................................................135.1模架的設計和對其的校核...............................................135.1.1模架的選擇........................................................135.1.2定模座板的設計....................................................135.1.3側抽芯滑塊的設計..................................................135.1.4型芯固定板的設計..................................................145.1.5墊板的設計........................................................145.1.6墊塊的設計和校核..................................................145.1.7動模座板的設計....................................................146推出機構和復位機構的設計..............................................156.1推出機構和復位機構的設計.............................................156.1.1脫模力的計算......................................................156.1.2拉桿直徑的確定....................................................156.1.3推件機構導向的設計................................................166.1.4復位機構的設計....................................................167冷卻系統(tǒng)的設計和校核..................................................177.1冷卻水道的設計.......................................................177.1.1冷卻水道的選擇....................................................177.1.2冷卻水的體積流量..................................................177.1.3冷卻管道直徑的確定................................................177.1.4冷卻水在管道中的流速..............................................187.1.5冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù).................................................................................187.1.6冷卻管道的總傳熱面積..............................................187.1.7模具上應開設的冷卻水孔數(shù)..........................................18參考文獻.............................................................201工藝性能分析和結構方案的確定和所需設備的校核1.1工藝性能分析和模具方案的確定圖1.1零件圖(1形狀:如圖所示,該制件為塑料蓋,外形尺寸直徑為Φ59mm,壁厚為3mm,高為12mm,形狀為圓形殼體。(2性能:所設計塑件材料為尼龍1010,聚酰胺類塑料在分子結構中含有親水的聚酰基,是一種吸濕性材料,,化學穩(wěn)定性較好,機械強度較好。吸水性較小,平均吸水率為0.8%—1.0%。為了順利的成型,事先必須進行干燥,促使水分降至0.3%以下,干燥是最好用真空干燥。表1.1干燥參數(shù)真空度烘箱溫度料層厚度干燥時間水分含量1333Pa90—110℃25mm以下8—12h0.1%—0.3%1.1.2確定模具結構方案(1成型方式的確定由于聚酰胺為結晶性塑料,流動性好,成型收縮率較大,所以采用注射成型。(2確定分型面考慮到塑件的形狀、大小和PA的流動性,采用矩形側澆口,其優(yōu)點是截面形狀簡單、易于加工、便于試模后修正,并采用單分型面,瓣合內抽結構。圖1.2分型面示意圖(3確定型腔數(shù)目估算塑件的質量:取ρ=1.045g/cm3,那么mn=ρg78.111272.1045.1=?=νv:由三維造型軟件確定塑件體積為112723mm考慮到塑件的尺寸較小,在此采用一模兩腔。1.2注射機型號的選定及校核1.2.1注射量的計算通過計算可知,塑件質量mn=11.78g,流道凝料的質量m2=0.5mn,上述確定為一模兩腔,所以注射量m=2(1+0.5×mn=3×11.78=35.34g。1.2.2鎖模力的計算流道凝料(包括澆口在分型面上的投影面積A2,根據(jù)分析,A2是塑件在分型面上的投影面積A1的0.2倍—0.5倍,因此可用0.35A1。A=A1+A2=A1+0.35A1=1.35×29.52×π=3689mm2型腔壓力P取30MPa1.2.3選擇注射機根據(jù)每一周期的注射量和鎖模力的計算值,可選用選用XS-ZY-125臥式注射機,因為螺桿在注射機中既可旋轉又可前后移動,能夠勝任塑料的塑化、混合和注射工作,這一點遠勝于柱塞式注射機,在動力熔融作用下,強烈的攪拌與剪切作用不僅有利于熔體混合均勻,而且避免了波動的機筒溫度對熔體溫度的影響,因此能得到良好的塑化效果。表2.1注射機的主要技術規(guī)格:理論注射量(g/cm3125鎖模力(KN900螺桿直徑(mm42模板行程(mm300注射壓力(Mpa119最大模具厚度(mm300定位孔徑(mm100最小模具厚度(mm200(1注射有關參數(shù)的校核1注射量的校核M=nmn+mj≤0.8mg2×(1+0.5×11.78=35.34<0.8×250=200注射量符合要求2注射壓力的校核Pe≥KP0=1.390=117MPa而pe=130MPa注射壓力校核合格。3鎖模力的校核取壓力損耗系數(shù)K=0.3,注射機的實際注射壓力F=900×0.7=630KN,所需的鎖模力F=110.67KN,鎖模力校核合格,其他安裝時的校核要待模架選定,結構尺寸確定以后才可進行。2澆注系統(tǒng)的設計和排溢系統(tǒng)的設計2.1主流道的設計(1主流道通常設計成圓錐形,其錐角α=2°~4°,取為3°。內壁表面粗糙度一般為Ra=0.63μm。(2為防止主流到與噴嘴處溢料,主流道對接處制成半球形凹坑,其半徑R2=R1+(1~2=13㎜,其小端直徑d2=d1+(0.5~1=5㎜。凹坑深取h=4㎜。圖2.1澆口套示意圖(3為減小料流轉向過渡時的阻力,主流道大端呈圓角過渡,其圓角半徑取r=2㎜。(4在保證塑料良好成型的前提下,主流道L應盡量短,否則將增多流道凝料,且增加壓力損失,使塑料降溫過多而影響注射成型。一般L≤60㎜,可初定L=50mm。(5由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復接觸和碰撞,因此常將主流道制成可拆卸的主流道襯套,便于用優(yōu)質鋼材加工和熱處理。2.1.2澆口的設計(1由于考慮到塑件的外觀尺寸和塑件的形狀,且是一模兩腔,則選用矩形側澆口如圖圖2.2澆口圖(6尺寸的確定根據(jù)經驗公式:h=nt查表取n=0.8h=nt=0.8×3.2=2.56mm取h=1.0mm澆口寬度30Anb=mm式中A——為塑件外表面面積,mmmmmmAnb.52取,39.23080828.030=?==分流道的設計參考塑料成型加工與模具,知圓形和正方形流道效率最高,分型面為平面時常采用梯形澆口,因此本設計采用梯形截面流道。①分流道長度,取L=10mm②分流道尺寸,查參考文獻6,取D=4mm③分流道表面的粗糙度分流道表面不要求太光潔,表面粗糙度通取Ra=2.5μm④分流道與澆口的連接形式采用圓弧連接2.1.4冷料穴的設計由于取凝料不需要側向移動,為實現(xiàn)自動化操作,將凝料與塑件一起推出動模,故采用鉤形頭冷料穴如圖圖2.3冷料穴2.1.5排溢系統(tǒng)的設計成型型腔體積比較小,氣體會沿著分型面和斜滑塊與固定板之間的間隙向外排出。3成型零部件的設計3.1凹模(型腔的設計由于側壁帶有內凹的,為了便于塑件的脫模,將凹模做成兩瓣組合式,成型時瓣合,脫模時瓣開。它由兩瓣拼塊組成,稱為哈夫凹模。這樣簡化了復雜凹模的加工工藝,減少了熱處理變形,有利于排氣,便于模具的維修。但為了保證組合式模具型腔精度和裝配的牢固性,減少塑件上留下鑲拼的痕跡,提高塑件的質量,對于拼塊的尺寸、形狀和位置公差要求較高,組合結構必須牢靠,分型面位置應有利于防止成型時熔體的擠入,拼塊加工工藝性要好,模塑時操作必須方便。塑件水平方向收縮率1.1~1.3%,高度方向的收縮率為高度方向的0.7倍。3.1.1凹模直徑圖3.1凹模圖按平均值法塑件公差等級為MT5級,查表3-3得公差為37.0±,制件尺寸037.037.59-=sL,查參考文獻6:尼龍-1010收縮率為1.4%~1.6%,平均收縮率:%5.12%6.1%4.12minmax=+=+=SSScp凹模徑向尺寸:mmSLLLzcpssm25.00307.5974.043%5.137.5937.5943+?++=???????-?+=???????-+=δ3.1.2凹模深度(圓柱部分按平均值法制件公差等級為MT5級,查表3-2得:公差為mm1.0±,mmHs02.06.2-=,高度方向上收縮率為水平方向上收縮率的70%。mmSHHHzcpssm07.0030049.22.032%5.1%706.26.232%70+++=???????-??+=???????-+=?δ3.1.3總的凹模深度按平均值法制件公差等級為MT5級,查表3-2得:公差為mm14.0±,mmHs028.014.7-=,高度方向上收縮率為水平方向上收縮率的70%。mmSHHHzcpssm09.003003.728.032%5.1%7014.714.732%70+++=???????-??+=???????-+=?δ3.2凸模(型芯的設計3.2.1凸模徑向尺寸按平均值法制件公差等級MT5級,查表3-2得:公差為mm32.0±,mmls4.6068.45+=,徑向平均收縮率%5.1=cpS。mmSlllzcpssm021.00308.4664.043%5.168.4568.4543-?--=???????+?+=???????++=δ3.2.2凸模高度尺寸(圓柱部分按平均值法制件公差等級MT5級,查表3-2得:公差為mm14.0±,mmhs28.0086.5+=,高度方向上收縮率為水平方向上收縮率的70%。mmShhhzcpssm09.00301.628.032%5.1%7086.586.532%70-?--=???????+??+=???????++=δ3.3成型塑件側面型芯的設計由于側壁帶有內凹的,為了便于塑件的脫模,將凹模做成兩瓣組合式,成型時瓣合,脫模時瓣開。它由兩瓣拼塊組成,稱為哈夫凹模。這樣簡化了復雜凹模的加工工藝,減少了熱處理變形,有利于排氣,便于模具的維修。但為了保證組合式模具型腔精度和裝配的牢固性,減少塑件上留下鑲拼的痕跡,提高塑件的質量,對于拼塊的尺寸、形狀和位置公差要求較高,組合結構必須牢靠,分型面位置應有利于防止成型時熔體的擠入,拼塊加工工藝性要好,模塑時操作必須方便。3.3.1側面型芯圍成型腔側壁徑向尺寸按平均值法塑件公差等級為MT5級,查表3-3得公差為37.0±,制件尺寸074.037.53-=sL,徑向平均收縮率%5.1=cpS。徑向尺寸:mmSLLLzcpssm25.00306.5374.043%5.137.5337.5343+?++=???????-?+=???????-+=δ高度方向按平均值法制件公差等級為MT5級,查表3-2得:公差為mm12.0±,mmHs024.012.5-=,高度方向上收縮率為水平方向上收縮率的70%。mmSHHHzcpssm08.0030001.524.032%5.1%7012.512.532%70+++=???????-??+=???????-+=?δ3.4成型塑件內表面型芯的設計由于制件內壁帶有內凹的,為了便于塑件的脫模,將凸模做成兩瓣組合式滑塊,成型時瓣合,脫模時瓣開。這樣使制件在脫模時更加方便,不需要加入嵌件,提高了生產效率,便于自動化生產。但為了保證組合式模具型腔精度和裝配的牢固性,減少塑件上留下鑲拼的痕跡,提高塑件的質量,對于拼塊的尺寸、形狀和位置公差要求較高,組合結構必須牢靠,分型面位置應有利于防止成型時熔體的擠入,拼塊加工工藝性要好,模塑時操作必須方便3.4.1內鑲塊頸部型腔尺寸計算徑向尺寸按平均值法塑件公差等級為MT5級,查表3-3得公差為12.0±,制件尺寸mmLs024.012.4-=,徑向平均收縮率%5.1=cpS。mmSLLLzcpssm08.0030424.043%5.112.412.443+?++=???????-?+=???????-+=δ高度方向按平均值法制件公差等級為MT5級,查表3-2得:公差為mm12.0±,mmHs024.062.4-=,高度方向上收縮率為水平方向上收縮率的70%。mmSHHHzcpssm08.0030051.424.032%5.1%7062.462.432%70+++=???????-??+=???????-+=?δ3.4.2內鑲塊頭部型腔尺寸計算徑向尺寸按平均值法塑件公差等級為MT5級,查表3-3得公差為12.0±,制件尺寸mmLs024.012.6-=,徑向平均收縮率%5.1=cpS。mmSLLLzcpssm08.0030424.043%5.112.412.443+?++=???????-?+=???????-+=δ3.4.3內鑲塊型腔總深度尺寸計算按平均值法制件公差等級為MT5級,查表3-2得:公差為mm14.0±,mmHs028.014.7-=,高度方向上收縮率為水平方向上收縮率的70%。mmSHHHzcpssm09.003004.728.032%5.1%7014.714.732%70+++=???????-??+=???????-+=?δ4側抽和內抽機構的設計及校核4.1澆注系統(tǒng)凝料的脫出按安裝方式,型腔數(shù)目和結構特征以及所選用的矩形側澆口確定注射模具選用瓣合單分型面。主流道設在定模一側,分流道設在分型面上。開模后由于動模上拉料桿的拉料作用以及塑件因收縮包緊在型芯上,制品連同流道內的凝料一起留在動模一側,動模上設置推出機構,用以推出制件和流道內的凝料。4.2推出方式的確定由于制件需要內抽機構來完成最終的脫模及推出。所以,塑件成型后,穴內冷料與拉料桿的鉤頭搭接在一起,拉料桿固定在推桿固定板上。開模時,拉料桿通過鉤頭拉住穴內冷料,使主流道凝料脫出定模,然后隨推出機構運動,同時頂桿推動內抽斜滑塊,完成內抽,使凝料與塑件一起推出動模。這種機構便于實現(xiàn)自動化可提高生產效率。4.3側抽零件的設計4.3.1抽芯距S的計算222/(2/dDS-=+(2~3=22255.26-+(2~3,取11mm4.3.2斜銷有效長度L的計算斜銷的傾角α=20°mmSinSinSL3.322011===α4.3.3斜銷的直徑d采用瓣合結構,側抽芯力的計算:制件為圓環(huán)×2形斷面時,所需脫模力AKKfrESLF1.01(tan(221+++-=μ?π式中:1K——無量綱系數(shù),其值隨λ與φ而異,λ=r/δ,1E——塑料的彈性模量,從附錄中選取為1800MPaS——塑料的平均成型收縮率,從相關材料中選取為1.5%μ——塑料的泊松比查表的為0A——盲孔制品型芯在垂直與脫模方向上的投影面積計算得,之間所需的脫模力NF449=mmLHW4.3020cos3.32cos=??==α最大彎曲力WF,查表得KNFW1=由KNFW1=,?=20α,mmHW4.30=,查表的斜銷的直徑d=12mm4.3.4斜銷長度的計算斜導柱長度可按下列公式計算105(sintan21costan2154321~++++=++++=ααααSdhDLLLLLL式中L——斜導柱總長度;D——斜導柱固定部分大端直徑;S——抽拔距;h——斜導柱固定板厚度;d——斜導柱直徑;α——斜導柱傾斜角。105(20sin1120tan122120cos4520tan1721~+?+??+?+???=L,取mmL95=5模架的設計5.1模架的設計和對其的校核5.1.1模架的選擇由于該制件的結構復雜,需要側抽及內抽,沒有標準的模架可以選用,就需要參考標準并通過計算來確定。5.1.2定模座板的設計定模座板同時也是型腔板1.型腔板側壁的厚度(組合式:??????--=12PrSσσ(5.1式中[]σ——型腔材料的許用應力,MPa,一般中碳鋼[]σ=180MPa。mmS15.313021801805.29=??????-?-?=2.圓形型腔底部厚度(組合式:σ222.1prt=式中p——塑料熔體對型腔的壓力,MPa。mmt3.131805.293022.12=??=根據(jù)塑件大小、型腔數(shù)、脫模方式,取定模座板的尺寸B×L×H=315×250×45mm5.1.3側抽芯滑塊的設計側抽芯滑塊用來成型制件的側表面,其厚度與與側抽芯距有關,尺寸為如零件圖所示。5.1.4型芯固定板的設計該板用來固定型芯,取厚度為32mm5.1.5墊板的設計參考標準模架,取墊板的尺寸為:250×250×40mm5.1.6墊塊的設計和校核C為墊塊尺寸,C=推出行程+推桿固定板厚度+(5~10所以墊塊厚度C取80mm,寬度取50mm5.1.7動模座板的設計取動模座板的尺寸的315×315×35mm模具高259.5,200﹤257.5﹤300故,合格。模具開模所需行程式中H1——塑料脫模需要的頂出距離;H2——塑件的厚度。S=58+42.4+(5~10mm=105.4~110.4mm﹤300mm(注射機開模行程其他參數(shù)在前面校核均合格,所以本模具所選注射機完全合格,滿足使用要求。6推出機構和復位機構的設計6.1推出機構和復位機構的設計6.1.1脫模力的計算制件為圓環(huán)×7形斷面時,所需脫模力為AKKfrESLF1.01(tan(221+++-=μ?π式中:1K——無量綱系數(shù),其值隨λ與φ而異,λ=r/δ,1E——塑料的彈性模量,從附錄中選取為1800MPaS——塑料的平均成型收縮率,從相關材料中選取為1.5%L——制件對型芯的包容長度為7mmμ——塑料的泊松比查表的為0A——盲孔制品型芯在垂直與脫模方向上的投影面積計算得,之間所需的脫模力NF1010=6.1.2拉桿直徑的確定根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式,推桿的直徑42nEF——脫模力,上述求得NF1010=n——拉桿數(shù)目,n為1根E——鋼材的彈性模量為210000MPa計算得mmd6.4=,取mm6對于拉桿直徑進行強度校核MPaMPaDF1199.86101022<=?==ππσ所以拉桿直徑校核合格6.1.3推件機構導向的設計側抽芯依靠斜導柱進行導向,由于該制件的結構特殊,不需要其它的導向結構。6.1.4復位機構的設計其作用是使完成推出任務的推出零部件回復到初始位置,模具圖中采用彈簧復位,將彈簧套在一定拉桿上,由于塑件質量輕、結構特殊、復位力要求小,并且結構簡單、價格低廉,故可只采用彈簧復位。7冷卻系統(tǒng)的設計和校核7.1冷卻水道的設計7.1.1冷卻水道的選擇塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質量和生產效率,要得到優(yōu)質產品,模具必須進行溫控。但對于尼龍來說,模具溫度在40~80℃,可利用熔融塑料傳給模具的余熱來解決。在模具上不需設置加熱裝置,但必須設置冷卻裝置,縮短成型冷卻時間,提高生產效率。由于塑件的投影面積較大,故選用直流冷卻回路。7.1.2冷卻水的體積流量min/1002.52023(187.41006500942.0332111mcWQqv-?=-???=-=θθρ式中vq——冷卻介質的體積流量,mmm/3;W——單位時間(每min內注入模具內的塑料質量(kg/min按每分鐘注射兩次:4.90221.45=?;1Q——單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量,查表得:kgkJ/6500;ρ——冷卻水的密度(3/100mkg;1c——冷卻水的比熱容:(CkgkJ??/187.4;1θ——冷卻水的出口溫度(C?23;2θ——冷卻水的入口溫度(C?20。7.1.3冷卻管道直徑的確定為了使冷卻水處于湍流狀態(tài),有考慮到塑件尺寸以及推出系統(tǒng)的結構查表得:d=8mm,冷卻水道所選位置如圖圖7.1冷卻管道7.1.4冷卻水在管道中的流速smsmdqvv/66.1/67.1008.03600001.002.543600422>=???==ππ所以冷卻水為湍流狀態(tài),管道直徑合格。7.1.5冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù)/(9426455.067.15.21015.01(734855.0015.01(734825ChmkJvhm???=??+?=+=θ7.1.6冷卻管道的總傳熱面積26133005.2160