塑料成型工艺课程设计说明书

1、课程设计说明书塑料套管注塑成型TOC o 1-5 h z前言3一、塑件的工艺性分析6二、成型设备的选取7三、塑件的模塑工艺卡片8模具结构方案的确定 HYPERLINK l bookmark16 4.1分型面的选择94.2型腔的确定10 HYPERLINK l bookmark20 4.3浇汪系统的设计11 HYPERLINK l bookmark22 4.3.1主流道的设计114.3.2注射机与浇口衬套的设计13 HYPERLINK l bookmark26 4.4型腔、型芯的设计14 HYPERLINK l bookmark28 4.5推出机构的选择15 HYPERLINK l bookma

2、rk30 4.6模架的选用标准16 HYPERLINK l bookmark32 4.7温度调节系统的设计16 HYPERLINK l bookmark34 4.7.1冷切系统的设计计算16 HYPERLINK l bookmark36 4.7.2冷却系统的设计原则16五、成型零件工作尺寸的计算195.1尺寸的计算195.2导向原件的选取21六、注射机参数的校核22 HYPERLINK l bookmark40 6.1注射压力的校核23 HYPERLINK l bookmark42 6.2注射量的校核23 HYPERLINK l bookmark44 6.3锁模力的校核23 HYPERLINK

3、 l bookmark46 6.4安装尺寸的校核24 HYPERLINK l bookmark48 6.4.1模具闭合高度的校核24 HYPERLINK l bookmark50 6.4.2模具开模行程的校核24参考文献：25设计心得:26-塑件的工艺分析11材料分析：该塑件采用ABS材料成型，是一种常用的热塑性塑料。ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学稳定性；还有较强的冲击强度与弹性；优良的介电性能和成型加工性能。1.2用途分析：由于ABS塑料具有良好的综合性能并易于成型，所以在机械、电器、轻工、汽车、飞机、造船以及日用品等工业中得到广泛的应用，如电视及外壳、电话电器、汽车仪表盘、把手

4、、管道、电池槽及电视机、收录机、洗衣机、计算机外壳等。13成型性能分析：制件性能稳定；容易出现裂纹，故塑件壁厚应均匀，脱模斜度不宜过小；升温时制件的精度高，因此就采用高注射压力，高温模具。1.4塑件结构工艺性分析：塑件尺寸精度：该塑件体积较小，外形简单。该塑件均未标注公差，属于自由尺寸。精度为MT5级塑件精度，查互换性与测量技术公差表3-2。精度要求不高，采用注射成型精度能给予保证。塑件表面质量：该塑件要求不能有飞边、毛刺、缩孔、气泡等划伤外形缺陷。塑件结构工艺：从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，都为5-6mm，且符合最小壁厚要求。结构简单，塑件型腔不大，底部有8的两孔，型腔为35

5、mm.综上分析，该制件属于大批量生产，所以零件采用注射成型工艺最佳！二成型设备初选该制件的要求工艺不高，精度等级需求低。材料为ABS，该材料成型温度在200-270之间,该材料密度为p=1.05g/cm3初步估算零件的体积为：利用proe软件分析单件制品的质量m=25.8g体积v=23.7cm3流道凝料的质量为塑件的20%，故m=10.32g采用一模一腔生产设计制造，根据注射量选择注射机：理论注射容量/mm40g注射压力/MPa200锁模力/KN250拉杆间距/(HXV)(mmXmm)250X250模板行程/mm230模具最小厚度/mm130模具最大厚度/mm220喷嘴球面半径/mm10顶出行

6、程/mm55顶出力/KN6.7螺杆直径/mm30螺杆的转速/(r/min)0220采用SZ40/25型号注射机。三、模塑工艺卡片车间套管注射工艺卡零件名称套管材料牌号ABS装配图号材料定额零件图号单件质量25.8g资料编号共页设备型号每模件数工装号sz40/2540e-35套管，大批量生产。精度MT5。材料ABS温度后处理检验编制时间材料干燥料筒温度设备温度时间后段中段前段喷嘴模具温度8085231501701651801802001701805080时间压力时间定额注射S保压S冷却S注射压力MP背压MP辅助min单件min审核组长车间主任检验组长校对主管工程师20902012060100四、

7、模具结构方案的确定。4.1分型面的选择根据分型面的选择原则：尽量缩短流动距离。浇口应开设在塑件壁厚最大处。必须尽量减少熔接痕。应有利于型腔中气体排岀。考虑分子定向影响。避免产生喷射和蠕动。浇口处避免弯曲和受冲击载荷。注意对外观质量的影响。通过对分型面的比较，分型面应选择在截面积最大且利于开模取岀的端平面上，则分型面的选择如上图方案。4.2型腔数的确定及排布型腔的排列方式有平衡式和非平衡式两种。前者要求分流道长度、截面形状和尺寸完全相同，各个型腔同时均衡的进料填充，同时充满。适用于成型同一种制品的多型腔模。后者非平衡式则要求分流道截面形状尺寸相同，但分流道长度不同，成型过程中充满型腔有先后，难以

8、实现均衡进料。控制比较麻烦，需多次试模、修正才能实现。该塑件为套管，采用的精度为IT14级，生产的批量较大，为了提高生产效率，但又要保证产品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式：每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%8%，因此多型腔模具（n4）般不能生产高精度的塑件。因此，本模具可采用一模一腔的形式。4.3浇注系统的设计注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。其由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。浇注系统的设计正确与否是注射成型能否顺利进行，能否得到高质量塑件的关键。对其要求是：将熔体平稳地引入型腔，使之按要求填充型腔；使型腔内

9、的气体顺利地排岀；在熔体填充型腔和凝固的过程中，能充分地把压力传递到型腔各部位，以获得组织致密，外形清晰、尺寸稳定的塑件。设计原则：适应塑料的工艺性，保证塑件质量。排气良好（不产生充型不满或产生明显的熔接痕等缺陷）流程尽可能短（高压注射，低压保压）避免料流直冲型芯或嵌件修整方便，保证塑件外观质量防止塑料制品变形浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小，容积也应尽量小浇注系统的位置尽量与模具轴线对称，与型腔的布置应尽量减小模具的大小4.3.1主流道的设计主流道是从注射机的喷嘴与模具接触的部位起到分流为止的一段流道。主流道横截面形状通常采用圆形。为了便于流道凝料的脱岀，主流道设计成圆锥形，其锥度a=2

10、-6，内壁粗糙度小于0.4um，小端直径一般取36mm且大于注射机喷嘴直径d约0.5-1mm。主流道的半锥角a通常为2-6过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2则主流道大端直径D=，为使熔料顺利进入分流道，可在主流道岀料端设计半径r二4mm的圆弧过渡。主流道的长度由定模坐板和定模板厚度确定，主流道的长度L般控制在60mm之内。主分流道示意图冷却穴，拉料杆示意图主流道衬套的固定形式如图432注射机喷嘴与主流道衬套的设计模具浇口衬套主流道球面半径R与注射机喷嘴球面半径R的关系为：R=R+(12)=10+2=12mm模具浇口衬

11、套主流道小端直径d与喷嘴岀口直径d的关系为：d=d+(0.51)=3+0.5=3.5mm流道呈圆锥型，锥度取3分流道取半圆柱，半径r=3mm浇口采用侧浇口，从塑件的侧部进料。如图所示：主流道衬套示意图浇口及制件成品示意图：4.4型腔和型芯的设计型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构。整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模,其特点是牢固，不易变形,有较高的强度和刚度，成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹当塑件结构简单时，制作整体式凹模比较容易，塑件形状复杂时，整体式凹模的加工工艺性较差，需要采用电火花、电铸等特殊加工手段，制作周期较长且费用较高，零件尺寸较大时加工和热处理都较困难

12、，消耗贵重模具钢多整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，它在单腔和多腔模具中均可应用。根据该塑件的外形分析，模具的动、定模都是由凸、凹模组成,由于塑件为MT5精度，所以为便于模具的加工和减少熔接痕，达到工件精度要求,把凸凹模作为整体式。结构如下图所示：4.5推出机构的选择根据塑件的形状特点，模具的型芯在动模部分开模后，塑件会留在动模的型腔内，并包裹着中间的型芯，其推岀机构可选择推管推岀或推板推岀。但是根据塑件是管类零件的特点，并且采用一模一腔形式，采用推管推岀形式易于制造更换，较为合理，这样推岀平稳可靠，有效保证了推岀后制件的质量，不易变形

13、。则该塑件可采用推管推岀机构。4.6模架的选用模模下架选取国家标准架设计原则：如图所示，三.加已査屮|內大水D拆推模架七4.7温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。根据ABS塑料的成型工艺，本模具只要设置冷却系统即可。一般注射模具内的塑料熔体温度为2009左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在609以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。4.7.1冷却

14、系统的计算冷却系统的计算包括热传导面积的计算、温控介质通道的尺寸和介质用量的确定以及通道回路的排布等，这些工作是注射模设计中的一个难点。其参数根据资料推荐值选则。4.72冷却系统的设计准则在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑

15、件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶岀温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。低的模具温度可降低塑件的收缩率。模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与

16、塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为2OOoC左右，而从模具中取岀塑件的温度约为6OoC，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。因为此塑件使用的材料是ABS，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还岀现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。总之，要做到优质、高

17、效率生产，模具必须进行温度调节。对温度调节系统的要求：确定加热或是冷却；(2)模温均一，塑件各部分同时冷却；采用低的模温，快速且大量通冷却水；温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与岀水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为8mm.另外，冷却系统的过程中，还应同时遵循：(1)冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大。冷却水至型腔表面距离应尽量相同。(3)浇口处加强冷却。冷却水道岀入口温差应尽量小。冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置。（6）冷却水

18、道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度。（7）冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为10毫米左右（不小于8毫米）（8）冷却水道设计要防止冷却水泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈五、成型零件的设计5.1成型零件尺寸计算40I的尺有*模、I成型零件决定塑件的几何行状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确几何形状，较高E要求结构合理，件设计，包括凹殳计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加

19、工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算查有关手册得ABS的收缩率为Q=0.4%0.7%,故平均收缩率为Scp=(0.4+0.7)/2=0.55%;根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取塑件公差的1/4,即类型塑件上的尺寸计算公式制造公差收缩率Sep%结果mm型腔的径向尺寸2XR20Ra=(R+RXScp%-3/4A)0.170.55%19.72L60Lm=(L+LXScp%-3/4A)0.250.55%59.78D40Dm=(D+DXScp%-3/4A)0.210.55%39.762XD8Dm=(D

20、+DXScp%-3/4A)0.120.55%7.77型芯的径向尺寸2XR20Ra=(R+RXScp%+3/4A)0.170.55%20.5L60Lm=(L+LXScp%+3/4A)0.250.55%60.89D34Dm=(d+dXScp%+3/4A)0.210.55%34.652XD8Dm=(d+dXScp%+3/4A)0.120.55%8.31中心距C68Cm=(C+CXScp%)土0.120.55%68.4型腔高度H30Hm=(H+HXScp%-2/3A)0.170.55%29.82H5Hm=(H+HXScp%-2/3A)0.10.55%4.83型芯高度h35h=(h+hXScp%+2/3

21、A)0.210.55%35.61h5H=(h+hXScp%+2/3A)0.10.55%5.23型芯到侧面的距离L70Lm=(Ls+LsXScp%+/24)土0.250.55%70.42型腔到侧面的距离L70Lm=(Ls+LsXScp%-/24)土0.250.55%70.35导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均

22、。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。d=32mmL=125的带头导套I型导套32x125（I）-20钢GB/T4169.3-1984技术要求条件：）热处理50-55HRC;20钢渗碳0.5-0.8淬硬56-60HRC）图中标注的形位公差按GB/T1184-1996的附录1，t为6级3）d的尺寸公差根据使用可在相同公差等级内变动）图示倒

23、角不大于0.5x45。）其它按GB/T4170-1984d=32mmL=125L1=40导柱32x125x40GB/T4169.4-1984技术要求条件：）热处理50-55HRC;20钢渗碳0.5-0.8淬硬56-60HRC）图中标注的形位公差按GB/T1184-1996的附录1,t为6级3）d的尺寸公差根据使用可在相同公差等级内变动）图示倒角不大于0.5x45。）其它按GB/T4170-1984六、注射机参数的校核选择注射机SZ40/25注塑机的主要参数如下表所示:表1SZ40/25注射机的主要参数如下表所示理论注射容量/cm340注射压力/MPa200锁模力/KN250拉杆间距/(HXV)(mmXmm)250*250模板行程/mm300模具最小厚度/mm130模具最大厚度/mm220喷嘴球面半径/mm10顶出行程/mm55顶出力/KN6.7螺杆直径/mm30螺杆的转速/（r