塑胶件的设计

毕业设计课题是选择的圆柱类典型的注塑模具。主要分析水瓢塑件的结构与成型工艺，利用CAD软件绘制图样，首先由模具的浇流道体积、塑件体积以及塑件材料密度初利用PRO/E软件首先根据初期的零件计算的尺寸和外形设计完成主要零件的三维实下面就要用到CAD,根据三维图绘制CAD图，此时需要查验以上所做的设计是否有这套模具在设计过程中以人为本，充分考虑了市场的要求，力求简单、实用，而且做到了尽最大努力的节省成本。模具具有维护简单、使用方便、可以大批量生产等特点。CADsoftwaretodrawpattern,firstbdesignoftheearlypartstocompletethemaincomponentsofthethree-checktheaccuracyofthevariousdata.第1章绪论射模。在精度方面，塑料尺寸精度可达IT6～IT7级，型面的粗糙度达到Ra0.05~0.025um,塑料模具使用寿命达到100万次以上。件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%～80%相比，仍有很大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高速发展的需要。还需花费大量资金向国外进口一求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中中高档模具进口比1.2我国塑料模具工业和技术的主要发展趋势1、开发、发展精密、大型、复杂、长寿命模具，以满足国内市场的需要。3、推广应用热流道技术，气辅注射技术和高压注射成型技术。4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具，以适应多品种少批量的生产方式。5、提高塑料模具标准化水平和模具标准件的使用率。6、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程第2章塑件及成型工艺分析1)塑件如图2-1:脱模斜度：1°82)塑料名称3)生产纲领大批量4)塑件的结构及成型工艺性分析(1)结构分析如下：(2)成型工艺分析如下：2.2热塑性塑料(HPVC)的注射成型过程及工艺参数1)注射成型过程倒流和冷却5个阶段。参考[文献5](1)注射机：螺杆式(2)螺杆转速(r/min):20～30(3)料筒温度(℃):后段160～170中段165～180(4)喷嘴温度(℃):150～170;喷嘴形式：直通式(5)模具温度(℃):30～60(6)注射压力(MPa):80～130(7)保压压力(MPa):40～60(8)成型时间(s):注射2～5;保压15～40;;冷却15～40;成型周期40~(4)宜取中等料温、模温，料温对物性影响较大；料温过高或长时间加热易分解，注射压力应比加工聚苯乙烯的高；一般用预塑化装置化螺杆式注射机加热料温到166～193℃,注射压力为80～130MPa,。(5)模具设计时应注意，浇注系统应对料流阻力小，尽量避免浇口处外观不4)HPVC的主要性能指标见表2-1密度/(g/cm³)屈服强度/Mpa00.5~抗拉强度/Mpa00.2~拉伸弹性模量玻璃化温度/℃抗弯强度/Mpa0熔点/℃200~弯曲弹性模量3计算收缩率/(%)0.6~抗压强度/Mpa71~比热容/0抗剪强度/Mpa02.3HPVC成型塑件的主要缺陷及消除措施缺料(注射量不足),气孔，溢边飞边，熔接痕强度低，表面硬度和强度不足2)消除措施加大主流道，分流道，浇口，加大喷嘴，增大注射压力，提高模具温度。3.1分型面位置的确定1)分型面的选择原则。2)分型面方案的确定整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。如图3—1所示3)确定型腔数量及排列方式图3—2型腔排列方式3.2模具结构形式的确定图3—3斜导柱侧向抽芯第4章注射机型号的确定4.1所需注射量的计算4.1.1注射机型号的选定参数见表4-1表4-1XS—ZY—500型卧式注射机额定注射量/cm³拉杆空间/mm推出行程/mm额定注射压力/模具最大厚度/mm模具最小厚度/mm最大开模行程/mm最大成型面积/cm³螺杆式喷嘴圆弧半径/mm喷嘴孔直径/顶出形式：中心液压顶出，两侧顶杆机械顶出动、定模固定板尺合模方式：液压--机械4.1.2型腔数量及注射机有关工艺参数的校核1).型腔数量的校核(1)由注射机料筒塑化速率校核型腔数量式中K——注射机最大注射量的利用系数，无定型塑料一般取0.8;M——注射机的额定塑化量(g/h或cm³/h),该注射机为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)按注射机的最大注射量校核型腔数量式中m,——注射机允许的最大注射量(g或cm³),该注射机为500N≤(Kmp-m₂)/m₁符合要求(3)按注射机的额定锁模力校核型腔数量F—注射机的额定锁模力(N),该注射机为3500kN;A₁—塑件在模具分型面上的投影面积(mm²),A₁=7094.9mm²P一塑料熔体对型腔的成型压力(Mpa),一般是注射压力的30%～65%,,该处取型腔平均压力为80×50%=40Mpa符合要求(4).注射机工艺参数的校核1)注射量的校核注射量以容积表示，最大注射容积为：Vmax—模具型腔和流道的最大容积(cm³);V—指定型号与规格的注射机的注射量容积(cm³),取106cm³;a—注射系数，取0.75～0.85,无定型塑料取0.80。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中的停留时间就会过长，所以注射量容积Vmin=0.25×V=0.20×500=100cm3,故每次注射的实际注射量容积V′应满足Vmin<V′<Vmax,而V′≈106cm³,符合要求。2)锁模力的校核其中k=1.1～1.2代入数据：3)最大注射压力的校核注射量的额定注射压力即为该机器的最高压力Pmax=145Mpa,应该式中k'——安全系数，常取k′=1.25～1.4;P₀——80Mpa～130Mpa;符合要求4)安装尺寸的校核喷嘴尺寸：(1)主流道的最小端直径D大与注射机喷嘴d,通常为：(2)主流道入口的凹球面半径SR。,,应大与注射机喷嘴球半径SR,通常SR₀=SR+(1～2)mm=18+(1～2)=20mm符合要求定位圈尺寸：注射机定位孔尺寸为φ,定位圈尺寸取φ,两者之间呈较松动的间隙配合，符合要求。最大与最小模具厚度：而该套模具厚度H=260mm符合要求5)开模行程和推出机构的校核开模行程的校核：式中H—注射机动模板的开模行程(mm),取500mm;H,一塑件推出行程(mm),取65mm;H₂一包括流道凝料在内的塑件的高度(mm),其值为H₂=20+60+(5～10)=85～90mm所以H=65+(70～75)mm=135～140mm符合要求推出机构的校核：该注射机推出行程为500mm,大于H₁=65mm,符合要求。(7).模架储存与注射机拉杆内间距校核该套模具模架的外形尺寸为450mm×450mm,而注射机拉杆间距为540mm×440mm,因540mm>450mm,符合要求。注：对于上面2,3,4,5的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的，但为了行文整体形式与内容的统一，所以将此部分内容放在此。第5章浇注系统形式和浇口的设计5.1主流道的设计5.1.1主流道尺寸(1)主流道小端直径(2)主流道球面半径(3)球面配合高度(4)主流道长度(5)主流道大端直径(半锥角α为1°~2°,取a=2°)(6)浇口套总长5.1.2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬等，热处理硬度为50HRC～55HRC,如图5—1所示.图5—1主流道衬套圈尺寸如图5—2所示.图5—2定位圈5.1.3主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图5—3所示。5.2浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，浇口的形状，位置和尺寸对塑件的质量影响喊大。浇口截面积通常为分流道截面机的0.07倍～0.09倍，酵口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm～2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。1).浇口类型及位置的确定该模具是大中型塑料的单型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在顶部直浇口比较合适。属于非限制性浇口，直浇口开设在直流道与塑件接触线上，从塑件的顶部进料，直浇口是典型的圆形截面浇口，直浇口有着良好的熔体流动状态，这类浇口使塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀。所以普遍使用于大中型、复杂的塑件的单型腔模具。2).浇口结构尺寸的经验计算(1)在设计直浇口时，为了减小与塑件接触的浇口面积，防止该处产生缩孔、变形等缺陷，一方面应尽量选用较小锥度的主流道锥角a(a=2°~4°),另一方面尽量减小定模板和定模座的厚度。3).浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。4).浇注系统凝料体积计算(1)主流道凝料体积(2)浇口凝料体积(3)浇注系统凝料体积5).浇注系统各截面流过熔体的体积计算(1)流过浇口的体积(2)流过主流道的体积6).普通浇注系统截面尺寸的计算与校核确定适当的剪切速率γ:根据经验浇注系统各段的γ取以下值，所以塑件质量较好。(1)主流道Y,=5×10²s-¹~5×10³s-(5-3)(2)分流道(3)点浇口(4)其他浇口Yg=5×10³s-¹~5×10⁴s-¹7).确定体积流率q(浇注系统中各段的q值是不相同的)因塑件中等，且是一模一腔的模具结构，所需注射塑料熔体的体积也还是不算大的，而主流道尺寸并不小(和注射机喷嘴孔直径相关联),因此主流道体积流率并不大，取γ,=5×10's-¹代入得：(2)浇口体积流率qg8).注射时间的计算(1)模具充模时间(2)注射时间根据经验公式求得注射时间根据前面的表可知t≥注射机最短注射时间2s,所选时间合理。9).校核各处的剪切速率(1)浇口剪切速率Yc=6V₃/Wh²=1.5×10⁴s-1,基本(2)主流道剪切速率第6章成型零件的结构设计和计算塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑件变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。6.1动模部分型芯和侧滑块的型芯由于该塑件有孔，且孔位于塑件侧面部位，故需要侧滑块设置型芯。如图6—1所示图6—1动模部分型芯6.1.1型芯部分的尺寸(1)采用螺钉固定的形式，固定于动模座板上。(2)尺寸计算，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——塑料的平均收缩率，取1.05%;x——取值范围为0.5～0.75,因塑件精度低，则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)型腔采用整体式的。(2)尺寸计算，其中塑件尺寸公差由公差表查得。塑件尺寸：所以解得：6.2型腔零件的强度和刚度的校核圆忿型朋是指模具截面积呈圆形的结构，该模具采用组合式圆形型1).组合式矩形型腔侧壁厚度的校核由于型腔侧壁长边长L≈130mm<370mm则按强度条件计算侧壁厚度校核：由公式：p——型腔内熔体的压力，Mpa,取p=50Mpa;L——型腔侧壁长边长，mm,取L=180mm;代入数据校核，符合要求.2).组合式圆形型腔底板厚度的校核由于两支脚间距L=300mm>180mm则按刚度条件计算型腔底板厚度的校核：由公式：h——型腔底板厚度，mm;L——双支脚间距，mm,取L=300mm;σ——模具材料的许用应力，取σ,=300Mpa;p——型腔内熔体的压力，Mpa,取p=50Mpa。代入数据校核，符合要求.参考[.11]第7章模架的确定和标准件的选用B.通过4个M12的内六角圆柱螺钉与定模固定半连接；定位圈4个M8的内六2.凹模(型腔固定板),(450mm×450mm,厚63mm)B.结构形式C.垫块的材料垫块的材料为Q235,也HT200,球墨铸铁等。该模具垫块采用Q235制D.垫块的高度h校核h₂——推杆固定板的厚度，取h₃=25mm;s——推出行程，取s=60mm;代入解得：h=120mm<125mm符合要求。4.动模固定板(450mm×450mm,厚63mm)材料为45钢，其上的注射机顶杆孔为φ100mm,其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。5.推板(286mm×300mm,厚25mm)材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合，用4个M8的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。6.推杆固定板(286mm×300mm,厚32mm)材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合。7.动模座板(560mm×560mm,厚40mm)材料为45钢，其上的注射机顶杆孔为φ100mm,其上的推板导柱孔与导柱采用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：450×450×394参考[0]第8章合模导向机构的设计8.1导向机构的总体设计(2)该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。(4)为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处(5)在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进(6)动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。(1)该模具采用带头导柱，不加油槽。如图8—1所示。(4)导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度(该导柱(6)导柱工作部分的表面粗糙度为R。=0.4μm.图8—1导柱(1)结构形式。采用直导套，如图8—2所示。硬度为50~55.图8—2导套8.2推板导柱与导套的设计刚性，该模具设置了4套推板导柱与导套，它们之间采用H8/f7配合。圆柱型芯2、3的设计：(1)采用台肩固定形式，上底面用定模座板压形状如图8—3所示：图8—3型芯参考[文献]第9章脱模推出机构的设计9.1脱模推出机构的设计原则塑件推出(顶出)是注射成型过程中的最后一个环节，揿出量好坏将最后决(1)推出机构应尽量设置在动模一侧，(2)保证塑件不因推出而变形损坏，(3)机构简单，动作可靠，(4)良好的塑件外形，(5)合模时的准确复位。(2)推件板推出(3)气压推出图9—1推盘式推杆(1)带肩的圆形推盘推杆，塑件上有1根推杆推出。(3)推盘推杆应均匀布置，(5)推盘推杆形式为阶梯形推盘推杆(6)推盘推杆直径与模板上的推盘推杆孔采用H8/f8的间隙配合，(8)推盘推杆与推盘推杆固定板，通常采用单边0.5mm,这样可以降低加工要参考[文献1.2.5]第10章侧向分型与抽芯机构的设计向力，但抽拔距离不大，此塑件侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹的斜滑块的导滑形式：根据导滑部位作用的不(1)滑块导滑(2)斜推杆导滑(3)推杆摆动与平移10.2设计要点1)正确选择主型芯位置2)开模时斜滑块的止动3)斜滑块的倾斜角和推出行程斜滑块推出行程1必须小于斜滑块总长L的2/3。该模具推出行程为8mm,为斜滑块导滑长度38mm的1/2,合乎要求，并且采用了4颗螺销对斜滑块的推出4)斜滑块的装配要求5)斜滑块推杆位置选择6)斜滑块推出时的限位10.3斜导柱的设计和抽芯力的限制，该机构一般使用于抽拔力不大且抽芯距小于60～80mm,的场合。1)斜导柱的形状几技术要求斜导柱的形状工作端可以是半球，也可以是锥台形，由于车削半球比较困难，所以绝大部分设计成锥台形，设计成锥台形，其斜角θ一般大于斜导柱的倾斜角α,一般取θ=α+2°~3°。斜导柱固定端与模板之间可采用H7/m6的过度配合，工作部分与滑块上斜孔之间的配合采用H11/bl1的大间隙配合。斜导柱的材料多为T8,T10等碳素工具钢，热处理硬度HRC≥55,表面粗糙度为Ra≤0.8μm.2)斜导柱的倾斜角α当侧型芯滑块抽芯方向与开模方向垂直时，取α≤25°,最常用的是12°≤3)斜导柱的长度计算当侧型芯滑块抽芯方向与开模方向垂直时，(10-1)L——斜导柱的工作部分的长度；α——斜导柱的倾斜角。所以解得4)斜导柱的总长度的计算。h——斜导柱固定板厚度，d——斜导柱工作部分的直径；表查得取d=10mm所以解得L=152mm参考[1.3.10]第11章温度调节系统的设计ABS的成型温度和模温分别为250℃~280℃,50℃8～0℃,常用温水对模具1)冷却介质2)冷却系统的简略计算(1)求塑件在固化时每小时释放的热量Q式中W——单位时间内注入模具中的塑料质量，该模所以Q=.WQ₁=3393KJ/h(2)冷却水的体积流量式中p——冷却水的密度，为1×10³kg/m³;C₁——冷却水的比热熔，为