塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书.docx
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塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书
塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书
导读:
本文塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书,仅供参考,如果觉得很不错,欢迎点评和分享。
塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书
设计课题:
冷水壶盖注射模设计
设计者:
李立
专业:
模具设计与制造
班级:
2005级模具(三)班
设计时间:
2007.12
教研室:
模具教研室
指导老师:
刘全心
鄂州大学机械系
“塑料成型工艺与模具设计”课程设计任务书
课题设计名称:
冷水壶盖的注射模设计
塑件图:
(模具课程设计指导-塑件图汇编:
页面P68图例3-18)
塑件名称冷水壶盖材料PE-HD厚度1工件精度5
设计内容:
1、编制模塑成型工艺规程(即填写“塑件成型工艺卡”)
2、绘制塑件注射模总装图(A3图纸1张)
3、绘制该模具凸模、凹模的零件图各一套(A3图纸多张)
4、编写完善模具设计说明书(按A4打印纸装订)
目录
一、编制塑件成型工艺卡…………………………………………………………4
二、塑件成型工艺分析与设计
1.塑件原材料特性……………………………………………………………5
2.塑件原材料成型性能………………………………………………………5
3.塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析…………………………………5
4.塑件成型方法确定…………………………………………………………6
三、塑件成型模具设计
5.型腔的数量和布置…………………………………………………………6
6.选择注塑机型号及其参数…………………………………………………6
7.确定分型面…………………………………………………………………7
8.浇注系统选择和设计………………………………………………………9
9.成型部件的设计计算………………………………………………………10
10.侧向抽芯机构………………………………………………………………10
11.排气系统设计………………………………………………………..…..…11
12.模架的确定和标准件选择(示意图)…………..………………………11
13.温度调节系统设计…………………………………………..……………12
14.推出机构(脱模)……………………………………………..…………12
15.导向机构…………………………………………………………………..13
16.模具设计心得体会………………………………………………………..13
17.参考文献…………………………………………………………………..13
18.模具总装图和零件图…………………………………………………..…13
塑件成型工艺卡
塑件名称高密度聚乙烯塑件草图
材料牌号PE-HD
单件重量25.9g
成型设备型号XS-ZY-1000
每模件数4
成型工艺参数
材料干燥干燥设备名称烘箱
温度/℃70~80
时间/h1~2
成型过程料筒温度后段/℃140~160
中段/℃180~200
前段/℃180~190
喷嘴/℃150~180
模具温度/℃30~60
时间注射/s0~5
保压/s15~60
冷却/s15~60
压力注射/MPa70~105
保压/MPa
后处理温度/℃_____
时间/min_____
编制日期审核日期
李立2007.12.4刘全心2007.12.15
设计计算和说明
一、塑件成型工艺分析与设计
1.PE-HD(高密度聚乙烯)的特性
(1)化学和物理特性
PE-HD的高结晶度导致了它的高密度,抗张力强度,高温扭曲温度,粘性以及化学稳定性。
PE-HD比PE-LD有更强的抗渗透性。
PE-HD的抗冲击强度较低。
PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制。
适用于注塑模的PE-HD分子量分布很窄。
密度为0.91-0.925g/cm3,该材料的流动特性很好,MFR为0.1到28之间。
分子量越高,PH-LD的流动特性越差,但是有更好的抗冲击强度。
PE-LD是半结晶材料,成型后收缩率较高,在1.5%到4%之间。
PE-HD很容易发生环境应力开裂现象。
可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力,从而减轻开裂现象。
PE-HD当温度高于60℃时很容易在烃类溶剂中溶解,但其抗溶解性比PE-LD还要好一些。
(2)典型应用范围
电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。
(3)PE-HD注塑模工艺条件
干燥:
如果存储恰当则无须干燥。
熔化温度:
220-260℃。
对于分子较大的材料,建议熔化温度范围在200-250℃之间。
模具温度:
50-95℃。
6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度,6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。
塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。
对于最优的加工周期时间,冷却腔道直径应不小于8mm,并且距模具表面的距离应在1.3d之内(“d”是冷却腔道的直径)。
注射压力:
70-105MPa射速度:
使用高速注射。
流道和浇口:
流道直径在4到7.5mm之间,流道长度应尽可能短。
可以使用各种类型的浇口,浇口长度不要超过0.75mm。
聚乙烯成型时,在流动方向和垂直方向的收缩差异较大,注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率,易产生变形,并使浇口周围部位的脆性增加;成型收缩率较大,易产生缩孔;冷却速度慢,必须充分冷却,且冷却速度要均匀;质软易脱模,有浅侧凹时可强制脱模。
特别适用于使用热流道模具。
2.塑件原材料成型性能
结晶料、吸湿性小
流动性极好,溢边值0.02mm左右,流动性对压力变化敏感
可能发生熔融破裂,与有机溶剂接触可发生开裂
加热时间长则发生分解、烧伤
冷却速度慢,因此必须充分冷却,宜设冷料穴,模应有冷却系统
收缩率范围大,收缩值大、方向性明显,易变形、翘曲,结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大,应控制模温,保持冷却均匀、稳定
宜用高压注射,料温均匀,填充速度应快,保压充分
不宜用直接浇口,易增大内应力,或产生收缩不匀,方向性明显增大变形,应注意选择进料口位置,防止产生缩孔、变形
质软易脱模,塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模
3.塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析
结构分析:
从零件图上分析,此零件总体为圆形侧面有6个4mm×22MM和长方孔,模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构,零件口部上有一个小台。
尺寸精度:
该塑件的精度为7级,精度要求较低。
表面质量分析:
该零件的要求表面没有缺陷、毛刺,由于冷水壶盖经常与人的手接触较多,因此表面要求光滑,最好自然形成圆角。
4.塑件成型方法确定
综上所述,该塑件的结构比较简单,而且壁厚均匀,成型工艺性好,可以采用注射成方法生产。
二、塑件成型模具设计
5.型腔的数量和布置
该塑件的精度要求不高,属小型塑件,且形状简单,又为大批量生产,初定为一模四腔的模具形式,型腔的排列方式采用平衡性较好的H型排列,其布置方式如下图所示:
为了保证塑件表面质量要求,选择点浇口成型,浇口位置安排在塑件顶部,
模具选用双分型面注射模(三板式).
6.选择注塑机型号及其参数
(1)注射量的计算:
通过Pro/E建模分析,塑件的体积为27265㎜,塑件的质量:
此时流道凝料的体积未知,可按塑件质量的0.6倍进行估算,所以注射量为:
(2)锁模力的计算:
流道凝料(包括浇口)在分型面上的的投影面积,在此时还是个未知数,根据经验公式:
(为每个塑件在分型面上的投影面积),用进行估算:
式中
查塑件所需的注射压力70-105Mpa,而型腔的平均压力是注射压力的30%-65%,因塑件为薄壁塑件,且浇口为点浇口,其压力损失比较大,所以取大一些,则
(3)选择注塑机:
根据上面计算的注射量和锁模力,可选用国产XS-ZY-1000螺杆式注射成型机,其有关参数如下:
标称注射量/
1000模板的最大厚度/mm700
螺杆直径/mm55模板的最小厚度/mm300
合模力/N
模板尺寸690×790
注射压力/MPa121拉杆空间/mm650×550
注射行程/mm280合模方式液压机械
螺杆转速/(r/mm)0~47电机功率/KW22
模板最大行程/mm700定位圈尺寸/mm150
喷嘴球半径/mm18喷嘴孔直径/mm7.5
注射方式螺杆式最大成型面积/
1800
定位圈尺寸/mm150注射时间/s4
(4)射机有关参数的校核
型腔数量的校核
由注射机的额定注射量校核模具的型腔数量:
型腔数目校核合格
式中为Vj注系统凝料和飞边所需的体积
Vz为每个塑件的体积
Vg为注射机的额定注射量
注射压力的校核
注射压力校核合格
式中K为注射压力安全系数一般为1.25-1.4
锁模力的校核
锁模力校核合格
K为锁模力安全系数,一般取1.1—1.2
其它尺寸的校核只有待模架选定,结构尺寸确定以后才可进行。
7.确定分型面
本塑件要求外侧表面光滑,下端外沿无浇口痕迹。
依据分型面的选择原则,该塑件的分型面应选如下A-A所示位置,这样凹模型腔整体加工成型,塑件外表面光滑,且容易脱模。
8.浇注系统选择和设计
(1)主流道的设计
主流道尺寸
主流道的小端直径:
;
主流道的球面半径为:
;
主流道锥角:
取;主流道长度:
取L=70mm;
主流道的大端直径:
主流道衬套的形式
由于主流道入口处与注射机喷嘴反复接触,极易损坏,对材料的要求比较高,因而主流道设计为浇口套,采用T10A,热处理为50HRC-55HRC,如上图所示:
与之相配合的定位圈的结构如下图所示:
(2)分流道的设计
分流道的布置:
为了让分流道要能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使凝料熔体尽快地分配到各型腔,因此,采用如下图所示衡式分流道结构:
分流道的形状和截面尺寸:
由于聚乙烯的流动性很好,因此选用加工性能比较好的半圆形流道,查表得d=10㎜
分流道的表面粗糙度:
流道的表面粗糙度的Ra并不要求很低,一般为0.8—1.6,在此取1.6,如上图所示
(3)浇口的设计
由于塑件的外观表面质量要求比较高,应没有明显的烧口痕迹,因此采用点浇口查表得其尺寸如右图所示:
(4)注射行程的校核
查XS-ZY-1000注射注射行程为280,浇注系统的长度:
,成立。
9.模具成型部件的设计计算
分析塑件的结构可知根据尺寸公差可知:
塑件在径向上的公差等级为MT7级(GB4458.5-84),对于此塑料此精度为中等。
分析塑件的结构可知动模部分若采用整体式结构将无法加工,所以采用组合型芯结构。
圆柱型芯
采用台肩固定的形式,其下底面用模仁将其压紧。
尺寸计算。
查其尺寸公差:
由于尺寸精度为中等,故分别取制造偏差为尺寸公差1/3,磨损偏差为尺寸公差
1/6,即:
。
塑料收缩率范围为:
1.5-2.0%,则平均收缩率为:
。
故型腔芯尺寸为:
(设计尺寸参见零件图)
动模仁型腔
动模仁采用组合式,用螺钉将其固定在动模板上,查其尺寸公差:
腔体尺寸:
(设计尺寸参见零件图)
定模仁型腔
定模仁采用组合式,用螺钉将其固定在动模板上查其尺寸公差:
腔体尺寸:
(设计尺寸参见零件图)
滑块型芯
滑块型芯的设计为整体式结构,总共4个,其相应的侧孔尺寸为:
10.9、侧向抽芯机构
侧向抽芯机构的选用
塑件的侧壁有6个方孔,其均垂直于脱模方向,阻碍成型后的塑件从模具脱出。
因此成形时必须设置侧向分型抽芯机构,经分析本模具采用斜导柱抽芯机构。
确定抽芯距:
此塑件的的侧孔深度为1mm,则S=h+(2-3)=4mm
确定斜导柱的倾角:
由于此模具的抽芯距比较短因此其倾角可取小一些,取为12°。
确定斜导柱的尺寸:
,查表取整得d=18mm
经计算得,查表取标准斜导柱长度为100㎜。
11.模架的确定和标准件选择。
由前面的型腔大布置以及相互的位置尺寸,再根据成型零件尺寸结合模架标准架,选用结构形式为P4型,模架尺寸为500×560的标准模架,可符合要求。
与型腔零件有关参数的校核
型边缘距离的校核
校核合格
为模腔材料的许用应用,查Cr12MoV的许用应力为245MPa
P为型腔的平均压力
腔底板厚度的校核
,校核合格
模具闭合高度的校核
计算模具的闭合高度为:
查XS-ZY-1000得,即模具满足
的安装要求。
模具的外形的校核:
本模具的外形的尺寸为:
查XS-ZY-1000注射机的模板的最大安装尺寸为,故能满足模的安装要求
开模行程的校核:
模具的行程为查XS-ZY-1000的最大开模行程为700mm>183mm,即能满足注射机的开模要求。
12.排气的系统设计
此塑件为小型逆件,可利用推杆、活动型芯与模板之间的间隙排气,其间隙为。
13.11、温度调节系统设计
查表得聚乙烯成型时所需的模具温度为30-60℃,此设模具的温度为40℃。
冷却水的体积流量
冷却水管直径
为了使水处于湍流状态,查表得在.
冷却水在管道内的流速
由式
大于最低流速1.10m/s,达到湍流状态,所以管道直径选用合理。
冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数
查表得f=7.22(水温为30℃时),因此
冷却管道的总传热面积:
模具上应开设的冷却水孔数:
14.推出机构(脱模)
推出机构的形式确定:
此塑件采用顶杆推出,推杆设计在塑件的台阶处,每个塑件由8根推杆推出,在台阶处圆形均布,共32根。
其结构如装配图所示。
脱模力的计算:
脱模力系数塑料的线性膨胀系数
在脱模温度下,塑料的抗拉弹性模量塑料的软化温度
脱模时塑件的温度塑件的厚度
型芯脱模方向高度
脱模力的校核
查XS-ZY-1000的顶出力为即能满足注射机的要求。
15.导向机构
导柱选用模架本身的规格,但其长度与开模行程有关,必须另行设计选择.经计算得查表取标准得到长导柱的长度取为,导柱的长度取为
其相关的配合见装配图所示,与之相应的导套选用模架自带规格。
16.参考文献
1.伍先明等•塑料模具设计指导•北京:
国防工业出版社,2006•5
2.余冬蓉,程胜文•塑料成型工艺与模具设计•北京:
科学出版社,2005
3.中国机械工程学会,中国模具设计大典编委会•中国模具设计大典。
南昌:
江西科学技术出版社,1998
17.模具设计心得体会
通过此次模具设计,使我的专业知识更加系统化,完整化。
在设计中我熟练撑握了查阅有关的技术标准与规范,知到了怎样去学习和善于利用前人所积累的宝贵设计经验和资料。
也锻炼了我综合考虑结构、工艺性、经济性以及标准化等的能力,巩固了过去所学的专业课程知识。
已撑握了注射模具设计的基本流程,也锻炼了我的动手能力和对于工程技术的严谨性。
总之,通过此次模具设计使我的专业水平更上了一层楼。
18.模具总装图和零件图:
(附后工程图)结果
此塑件的成型工艺性较好
采用一模四腔点浇口浇注选用三板式结构
选用XS-ZY-1000螺杆式注射成型
分流道采用半圆形,D=10
mm
采用组合型芯结构
斜导柱的规格为
其倾角为12°
选用模架尺寸为500×560的P4型标准模架
型腔零件校核合格
模具闭合高度的校核合格
模具的外形的校核合格
开模行程的校核合格
冷水管的直径:
其所开孔数为2
采用推杆推出机构
脱模力校核合格
感谢阅读,希望能帮助您!