塑膠件的設計

畢業(yè)設計課題是選擇的圓柱類典型的注塑模具。主要分析水瓢塑件的結構與成型工藝，利用CAD軟件繪制圖樣，首先由模具的澆流道體積、塑件體積以及塑件材料密度初利用PRO/E軟件首先根據(jù)初期的零件計算的尺寸和外形設計完成主要零件的三維實下面就要用到CAD,根據(jù)三維圖繪制CAD圖，此時需要查驗以上所做的設計是否有這套模具在設計過程中以人為本，充分考慮了市場的要求，力求簡單、實用，而且做到了盡最大努力的節(jié)省成本。模具具有維護簡單、使用方便、可以大批量生產(chǎn)等特點。CADsoftwaretodrawpattern,firstbdesignoftheearlypartstocompletethemaincomponentsofthethree-checktheaccuracyofthevariousdata.第1章緒論射模。在精度方面，塑料尺寸精度可達IT6～IT7級，型面的粗糙度達到Ra0.05~0.025um,塑料模具使用壽命達到100萬次以上。件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有很大差距。成型工藝方面，多材質塑料成型模、高速發(fā)展的需要。還需花費大量資金向國外進口一求，市場競爭激烈，還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中中高檔模具進口比1.2我國塑料模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展趨勢1、開發(fā)、發(fā)展精密、大型、復雜、長壽命模具，以滿足國內市場的需要。3、推廣應用熱流道技術，氣輔注射技術和高壓注射成型技術。4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具，以適應多品種少批量的生產(chǎn)方式。5、提高塑料模具標準化水平和模具標準件的使用率。6、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程第2章塑件及成型工藝分析1)塑件如圖2-1:脫模斜度：1°82)塑料名稱3)生產(chǎn)綱領大批量4)塑件的結構及成型工藝性分析(1)結構分析如下：(2)成型工藝分析如下：2.2熱塑性塑料(HPVC)的注射成型過程及工藝參數(shù)1)注射成型過程倒流和冷卻5個階段。參考[文獻5](1)注射機：螺桿式(2)螺桿轉速(r/min):20～30(3)料筒溫度(℃):后段160～170中段165～180(4)噴嘴溫度(℃):150～170;噴嘴形式：直通式(5)模具溫度(℃):30～60(6)注射壓力(MPa):80～130(7)保壓壓力(MPa):40～60(8)成型時間(s):注射2～5;保壓15～40;;冷卻15～40;成型周期40~(4)宜取中等料溫、模溫，料溫對物性影響較大；料溫過高或長時間加熱易分解，注射壓力應比加工聚苯乙烯的高；一般用預塑化裝置化螺桿式注射機加熱料溫到166～193℃,注射壓力為80～130MPa,。(5)模具設計時應注意，澆注系統(tǒng)應對料流阻力小，盡量避免澆口處外觀不4)HPVC的主要性能指標見表2-1密度/(g/cm3)屈服強度/Mpa00.5~抗拉強度/Mpa00.2~拉伸彈性模量玻璃化溫度/℃抗彎強度/Mpa0熔點/℃200~彎曲彈性模量3計算收縮率/(%)0.6~抗壓強度/Mpa71~比熱容/0抗剪強度/Mpa02.3HPVC成型塑件的主要缺陷及消除措施缺料(注射量不足),氣孔，溢邊飛邊，熔接痕強度低，表面硬度和強度不足2)消除措施加大主流道，分流道，澆口，加大噴嘴，增大注射壓力，提高模具溫度。3.1分型面位置的確定1)分型面的選擇原則。2)分型面方案的確定整個塑件成型精度比較高，模具結構也比較簡單。如圖3—1所示3)確定型腔數(shù)量及排列方式圖3—2型腔排列方式3.2模具結構形式的確定圖3—3斜導柱側向抽芯第4章注射機型號的確定4.1所需注射量的計算4.1.1注射機型號的選定參數(shù)見表4-1表4-1XS—ZY—500型臥式注射機額定注射量/cm3拉桿空間/mm推出行程/mm額定注射壓力/模具最大厚度/mm模具最小厚度/mm最大開模行程/mm最大成型面積/cm3螺桿式噴嘴圓弧半徑/mm噴嘴孔直徑/頂出形式：中心液壓頂出，兩側頂桿機械頂出動、定模固定板尺合模方式：液壓--機械4.1.2型腔數(shù)量及注射機有關工藝參數(shù)的校核1).型腔數(shù)量的校核(1)由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量式中K——注射機最大注射量的利用系數(shù)，無定型塑料一般取0.8;M——注射機的額定塑化量(g/h或cm3/h),該注射機為51g/s;t——成型周期，因塑件小，壁厚不大。取40s;代入：N=3.8>2符合要求(2)按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量式中m,——注射機允許的最大注射量(g或cm3),該注射機為500N≤(Kmp-m?)/m?符合要求(3)按注射機的額定鎖模力校核型腔數(shù)量F—注射機的額定鎖模力(N),該注射機為3500kN;A?—塑件在模具分型面上的投影面積(mm2),A?=7094.9mm2P一塑料熔體對型腔的成型壓力(Mpa),一般是注射壓力的30%～65%,,該處取型腔平均壓力為80×50%=40Mpa符合要求(4).注射機工藝參數(shù)的校核1)注射量的校核注射量以容積表示，最大注射容積為：Vmax—模具型腔和流道的最大容積(cm3);V—指定型號與規(guī)格的注射機的注射量容積(cm3),取106cm3;a—注射系數(shù)，取0.75～0.85,無定型塑料取0.80。倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中的停留時間就會過長，所以注射量容積Vmin=0.25×V=0.20×500=100cm3,故每次注射的實際注射量容積V′應滿足Vmin<V′<Vmax,而V′≈106cm3,符合要求。2)鎖模力的校核其中k=1.1～1.2代入數(shù)據(jù)：3)最大注射壓力的校核注射量的額定注射壓力即為該機器的最高壓力Pmax=145Mpa,應該式中k'——安全系數(shù)，常取k′=1.25～1.4;P?——80Mpa～130Mpa;符合要求4)安裝尺寸的校核噴嘴尺寸：(1)主流道的最小端直徑D大與注射機噴嘴d,通常為：(2)主流道入口的凹球面半徑SR。,,應大與注射機噴嘴球半徑SR,通常SR?=SR+(1～2)mm=18+(1～2)=20mm符合要求定位圈尺寸：注射機定位孔尺寸為φ,定位圈尺寸取φ,兩者之間呈較松動的間隙配合，符合要求。最大與最小模具厚度：而該套模具厚度H=260mm符合要求5)開模行程和推出機構的校核開模行程的校核：式中H—注射機動模板的開模行程(mm),取500mm;H,一塑件推出行程(mm),取65mm;H?一包括流道凝料在內的塑件的高度(mm),其值為H?=20+60+(5～10)=85～90mm所以H=65+(70～75)mm=135～140mm符合要求推出機構的校核：該注射機推出行程為500mm,大于H?=65mm,符合要求。(7).模架儲存與注射機拉桿內間距校核該套模具模架的外形尺寸為450mm×450mm,而注射機拉桿間距為540mm×440mm,因540mm>450mm,符合要求。注：對于上面2,3,4,5的校核內容是與后面的模具結構設計交叉進行的，但為了行文整體形式與內容的統(tǒng)一，所以將此部分內容放在此。第5章澆注系統(tǒng)形式和澆口的設計5.1主流道的設計5.1.1主流道尺寸(1)主流道小端直徑(2)主流道球面半徑(3)球面配合高度(4)主流道長度(5)主流道大端直徑(半錐角α為1°~2°,取a=2°)(6)澆口套總長5.1.2主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分設計成可拆卸更換的主流道襯等，熱處理硬度為50HRC～55HRC,如圖5—1所示.圖5—1主流道襯套圈尺寸如圖5—2所示.圖5—2定位圈5.1.3主流道襯套的固定主流道襯套的固定形式如圖5—3所示。5.2澆口的設計澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，澆口的形狀，位置和尺寸對塑件的質量影響喊大。澆口截面積通常為分流道截面機的0.07倍～0.09倍，酵口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm～2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。1).澆口類型及位置的確定該模具是大中型塑料的單型腔模具，同時從所提供塑件圖樣中可看出，在頂部直澆口比較合適。屬于非限制性澆口，直澆口開設在直流道與塑件接觸線上，從塑件的頂部進料，直澆口是典型的圓形截面澆口，直澆口有著良好的熔體流動狀態(tài)，這類澆口使塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結構緊湊，注射機受力均勻。所以普遍使用于大中型、復雜的塑件的單型腔模具。2).澆口結構尺寸的經(jīng)驗計算(1)在設計直澆口時，為了減小與塑件接觸的澆口面積，防止該處產(chǎn)生縮孔、變形等缺陷，一方面應盡量選用較小錐度的主流道錐角a(a=2°~4°),另一方面盡量減小定模板和定模座的厚度。3).澆注系統(tǒng)的平衡對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。4).澆注系統(tǒng)凝料體積計算(1)主流道凝料體積(2)澆口凝料體積(3)澆注系統(tǒng)凝料體積5).澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算(1)流過澆口的體積(2)流過主流道的體積6).普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核確定適當?shù)募羟兴俾师?根據(jù)經(jīng)驗澆注系統(tǒng)各段的γ取以下值，所以塑件質量較好。(1)主流道Y,=5×102s-1~5×103s-(5-3)(2)分流道(3)點澆口(4)其他澆口Yg=5×103s-1~5×10?s-17).確定體積流率q(澆注系統(tǒng)中各段的q值是不相同的)因塑件中等，且是一模一腔的模具結構，所需注射塑料熔體的體積也還是不算大的，而主流道尺寸并不小(和注射機噴嘴孔直徑相關聯(lián)),因此主流道體積流率并不大，取γ,=5×10's-1代入得：(2)澆口體積流率qg8).注射時間的計算(1)模具充模時間(2)注射時間根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間根據(jù)前面的表可知t≥注射機最短注射時間2s,所選時間合理。9).校核各處的剪切速率(1)澆口剪切速率Yc=6V?/Wh2=1.5×10?s-1,基本(2)主流道剪切速率第6章成型零件的結構設計和計算塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑件變形甚至破壞，也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。6.1動模部分型芯和側滑塊的型芯由于該塑件有孔，且孔位于塑件側面部位，故需要側滑塊設置型芯。如圖6—1所示圖6—1動模部分型芯6.1.1型芯部分的尺寸(1)采用螺釘固定的形式，固定于動模座板上。(2)尺寸計算，其中塑件尺寸公差由公差表查得。塑件尺寸d=180.96mmL=571-96mm式中s——塑料的平均收縮率，取1.05%;x——取值范圍為0.5～0.75,因塑件精度低，則x取0.5;△——塑件的尺寸公差；δ——模具成型零件制造公差，取δ=1/3△所以解得：同理得：6.1.2型腔部分的尺寸(1)型腔采用整體式的。(2)尺寸計算，其中塑件尺寸公差由公差表查得。塑件尺寸：所以解得：6.2型腔零件的強度和剛度的校核圓忿型朋是指模具截面積呈圓形的結構，該模具采用組合式圓形型1).組合式矩形型腔側壁厚度的校核由于型腔側壁長邊長L≈130mm<370mm則按強度條件計算側壁厚度校核：由公式：p——型腔內熔體的壓力，Mpa,取p=50Mpa;L——型腔側壁長邊長，mm,取L=180mm;代入數(shù)據(jù)校核，符合要求.2).組合式圓形型腔底板厚度的校核由于兩支腳間距L=300mm>180mm則按剛度條件計算型腔底板厚度的校核：由公式：h——型腔底板厚度，mm;L——雙支腳間距，mm,取L=300mm;σ——模具材料的許用應力，取σ,=300Mpa;p——型腔內熔體的壓力，Mpa,取p=50Mpa。代入數(shù)據(jù)校核，符合要求.參考[.11]第7章模架的確定和標準件的選用B.通過4個M12的內六角圓柱螺釘與定模固定半連接；定位圈4個M8的內六2.凹模(型腔固定板),(450mm×450mm,厚63mm)B.結構形式C.墊塊的材料墊塊的材料為Q235,也HT200,球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235制D.墊塊的高度h校核h?——推桿固定板的厚度，取h?=25mm;s——推出行程，取s=60mm;代入解得：h=120mm<125mm符合要求。4.動模固定板(450mm×450mm,厚63mm)材料為45鋼，其上的注射機頂桿孔為φ100mm,其上的推板導柱孔與導柱采用H7/m6配合。5.推板(286mm×300mm,厚25mm)材料為45鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用H7/k6配合，用4個M8的內六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。6.推桿固定板(286mm×300mm,厚32mm)材料為45鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用H7/f9配合。7.動模座板(560mm×560mm,厚40mm)材料為45鋼，其上的注射機頂桿孔為φ100mm,其上的推板導柱孔與導柱采用H7/m6配合。8.模具厚度H=143+A+B+C=143+63+63+125=394(7-2)模具外形尺寸：450×450×394參考[0]第8章合模導向機構的設計8.1導向機構的總體設計(2)該模具采用4根導柱，其布置為等直徑導柱對稱布置。(4)為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處(5)在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進(6)動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。(1)該模具采用帶頭導柱，不加油槽。如圖8—1所示。(4)導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度(該導柱(6)導柱工作部分的表面粗糙度為R。=0.4μm.圖8—1導柱(1)結構形式。采用直導套，如圖8—2所示。硬度為50~55.圖8—2導套8.2推板導柱與導套的設計剛性，該模具設置了4套推板導柱與導套，它們之間采用H8/f7配合。圓柱型芯2、3的設計：(1)采用臺肩固定形式，上底面用定模座板壓形狀如圖8—3所示：圖8—3型芯參考[文獻]第9章脫模推出機構的設計9.1脫模推出機構的設計原則塑件推出(頂出)是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，撳出量好壞將最后決(1)推出機構應盡量設置在動模一側，(2)保證塑件不因推出而變形損壞，(3)機構簡單，動作可靠，(4)良好的塑件外形，(5)合模時的準確復位。(2)推件板推出(3)氣壓推出圖9—1推盤式推桿(1)帶肩的圓形推盤推桿，塑件上有1根推桿推出。(3)推盤推桿應均勻布置，(5)推盤推桿形式為階梯形推盤推桿(6)推盤推桿直徑與模板上的推盤推桿孔采用H8/f8的間隙配合，(8)推盤推桿與推盤推桿固定板，通常采用單邊0.5mm,這樣可以降低加工要參考[文獻1.2.5]第10章側向分型與抽芯機構的設計向力，但抽拔距離不大，此塑件側凹較淺，所需的抽芯距不大，但側凹的斜滑塊的導滑形式：根據(jù)導滑部位作用的不(1)滑塊導滑(2)斜推桿導滑(3)推桿擺動與平移10.2設計要點1)正確選擇主型芯位置2)開模時斜滑塊的止動3)斜滑塊的傾斜角和推出行程斜滑塊推出行程1必須小于斜滑塊總長L的2/3。該模具推出行程為8mm,為斜滑塊導滑長度38mm的1/2,合乎要求，并且采用了4顆螺銷對斜滑塊的推出4)斜滑塊的裝配要求5)斜滑塊推桿位置選擇6)斜滑塊推出時的限位10.3斜導柱的設計和抽芯力的限制，該機構一般使用于抽拔力不大且抽芯距小于60～80mm,的場合。1)斜導柱的形狀幾技術要求斜導柱的形狀工作端可以是半球，也可以是錐臺形，由于車削半球比較困難，所以絕大部分設計成錐臺形，設計成錐臺形，其斜角θ一般大于斜導柱的傾斜角α,一般取θ=α+2°~3°。斜導柱固定端與模板之間可采用H7/m6的過度配合，工作部分與滑塊上斜孔之間的配合采用H11/bl1的大間隙配合。斜導柱的材料多為T8,T10等碳素工具鋼，熱處理硬度HRC≥55,表面粗糙度為Ra≤0.8μm.2)斜導柱的傾斜角α當側型芯滑塊抽芯方向與開模方向垂直時，取α≤25°,最常用的是12°≤3)斜導柱的長度計算當側型芯滑塊抽芯方向與開模方向垂直時，(10-1)L——斜導柱的工作部分的長度；α——斜導柱的傾斜角。所以解得4)斜導柱的總長度的計算。h——斜導柱固定板厚度，d——斜導柱工作部分的直徑；表查得取d=10mm所以解得L=152mm參考[1.3.10]第11章溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計ABS的成型溫度和模溫分別為250℃~280℃,50℃8～0℃,常用溫水對模具1)冷卻介質2)冷卻系統(tǒng)的簡略計算(1)求塑件在固化時每小時釋放的熱量Q式中W——單位時間內注入模具中的塑料質量，該模所以Q=.WQ?=3393KJ/h(2)冷卻水的體積流量式中p——冷卻水的密度，為1×103kg/m3;C?——冷卻水的比熱熔，為