模具設計與制造課程設計報告塑料托瓶塑件成型（形）方案擬定及模具設計與制造

1、課 程 設 計題 目 塑料托瓶塑件 成型（形）方案擬定及模具設計與制造系 機 電 工 程 系 專 業(yè) 模具設計與制造 學生姓名 班級 學 號 指導教師 職稱 教授 完成日期 2011 年 月 日課 程 設 計 評 閱 書學生姓名 班 級 模具092 題 目 塑料瓶托塑件 成型（形）方案擬定及模具設計與制造指導教師 劉庚武 職稱 教授 1、指導教師評語： 簽名： 年 月 日湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院課 程 設 計 明 細 表計：封 面 4 張說 明 書 頁 表 格 張 插 圖 幅附 設 計 圖 張完成日期 2011 年 月 日設計任務書一、 塑件成型工藝分析1) 塑件的原材料分析abs基本資料代號ab

2、s命名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物收縮率0.4%0.6%比重10.21.08熔融溫度195240成型模溫3893成型壓力120140mpa流長比30150結(jié)晶性非結(jié)晶性射 速中等速度(1) 使用性能該產(chǎn)品用的abs料,屬于熱塑性塑料.它是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品,是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體組成的共聚物, 其化學結(jié)構(gòu)式為： ( ch2 ch )x ( c2h3 c2h3 )y ( ch2 ch )z n cn 它綜合了三種成分的特性,具有良好的綜合性能.其中丙烯腈使abs具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學腐蝕性, 丁二烯使abs堅韌,苯乙烯使abs具有優(yōu)良的成型加工性和著色性能.加上abs原料

3、易得,價格低廉,因此abs是目前產(chǎn)量最大、應用最廣的工程塑料.abs是不透明非結(jié)晶型聚合物,無毒、無味,密度為1.021.05g/cm,供給原料為微黃色或白色不透明粒料,可燃燒,但燃燒緩慢且伴有特殊味道.abs具有突出的力學性能,堅固、堅韌、堅硬; 具有一定的化學穩(wěn)定性和良好的介電性能; 具有較好的尺寸穩(wěn)定性,易于成型和機械加工;成型表面有較好的光澤,經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色,表面可鍍鉻.其缺點是耐熱性不高,連續(xù)工作溫度為70左右,熱變形溫度約為93左右,但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍都高;耐氣候性差,在紫外線作用下易變硬發(fā)脆.(2) 成型性能 可采用注射、擠出、壓延、吹塑、真空、電鍍、

4、焊接及表面涂飾等多種成型加工. 易吸水,成型加工前應進行干燥處理,表面光澤要求高的塑件應長時間預熱干燥. 流動性中等,溢邊值為0.04左右. 壁厚、熔料溫度對收縮率極小,塑件尺寸精度高. 比熱容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短. 表觀黏度對剪切速率的依賴性很強,因此模具設計中大都采用點澆口形式. 頂出力過大或機械加工時塑件表面會留下白色痕跡,脫模斜度宜取2以上. 易產(chǎn)生熔接痕,模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力. 宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力成型.在要求塑件精度高時,模具溫度可控制在5060;而在強調(diào)塑件光澤和耐熱進,模具溫度應控制在6080.2) 塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表

5、面質(zhì)量分析1. 結(jié)構(gòu)分析從零件圖上分析，該塑件總體形狀為長方形蓋體，形狀對稱，壁厚均勻。圓角過渡，沒有尖角，可避免因尖角引起的應力集中，提高 塑件的強度，減少轉(zhuǎn)折處對塑料流動的阻力，改善熔體在型腔中的流動狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。2. 尺寸精度分析零件尺寸按mt7選取外形尺寸：125 內(nèi)形尺寸： 空間距尺寸: 從塑件壁厚來看，壁厚均為5mm，有利于零件的成型。3. 表面質(zhì)量分析該零件表面質(zhì)量沒特殊要求，精度要求不高，故比較容易實現(xiàn)。4. 生產(chǎn)批量該零件生產(chǎn)批量大，可采用一模兩件，提高塑件的生產(chǎn)效率，降低成本。由上分析可見，該零件的尺寸精度不高，對應的模具零件的尺加工容易保證。注射時，在工

6、藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。二、 注射成型機的選擇1) 計算塑件的體積和質(zhì)量計算塑件的質(zhì)量是為了援用注射機及確定型腔數(shù)量。經(jīng)計算，塑件的體積v=90.38abs密度為1.02-1.16，選1.02塑件的質(zhì)量ww=v=90.381.03=93.1g該模具幾何形狀簡單，尺寸精度和表面質(zhì)量都不很高，且abs這種材料中壓力對流動性的影響較敏感，宜采用高壓成型。所以考慮采用一模兩腔，型腔平均分布在型腔板兩側(cè)，保證模具的平衡。初步選用注射機為szy-300序號主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值1最大注射量/cm33202注射壓力/mpa1253鎖模力/kn14004動定模板最大安裝尺寸/（mmmm

7、）5206205最大模具厚度/mm3556最小模具厚度/mm1307最大開模行程/mm3408噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圏直徑/mm1252) 塑件的注射工藝參數(shù)的確定根據(jù)設計手冊并參考abs的特性和成型特點，查閱資料，可確定abs工藝參數(shù)。塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預熱和干燥溫度8090/成型時間/s注射時間35時間2h保壓時間1530料筒溫度/后段180200冷卻時間1530中段210230總周期4070前段200210螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)3060噴嘴溫度/180190后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/6080溫度/70注射壓力/mpa70

8、90時間/h24三、 注射模的結(jié)構(gòu)設計1) 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素,它受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響,因此在選擇分型面時應遵循以幾項基本原則:(1) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處.(2) 為了便于脫模,分型面的選擇應盡可能使塑件留在動模一側(cè).(3) 應保證塑件的精度要求.(4) 應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求.(5) 應便于模具的加工制造.(6) 應有利于排氣.該塑件，表面沒有特殊要求，形狀對稱垂直于軸線的截面形狀比較簡單和規(guī)整，可采用水平分型的方法，可降低降低模具的復雜程度，減少模具

9、的加工難度，便于成型后脫模，所以采用如圖1（b）所示的分型方式較為合理。圖12) 確定型腔的排列方式型腔數(shù)目的確定，應根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨時間、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。根據(jù)注射機的額定鎖模力f的要求來確定綜上最終采用一模兩腔，型腔的排列方式如圖2：圖2四、 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成?？紤]到塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點和熔接痕，以及一模兩腔的布置、abs對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用方便加工整理、凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面的兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)

10、。澆注系統(tǒng)的設計如下圖1) 主流道設計主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此必須是熔體的溫度降低和壓力損失最小。主流道通常設計在模具的澆口套中，為了能讓主流道凝料能順利地從澆口套中拔出，主流道應設計成圓錐形，其錐角為26，小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.51mm。查閱資料可得syz-300型注射機與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑s=12mm噴嘴直徑=4mm定位圈直徑為125mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系得到：sr= s+（12） =12+（12）=14mm主流道進口端孔直徑：d=+0.5=4+0.5=4.5mm為了便于將凝料從主流道中拔

11、出，將主流道設計成圓錐形，斜度取4，同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計r=5mm的圓弧過渡，主流道襯套用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀尺寸設計采用推薦尺寸的常用澆口套，為了能與注射機的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)方式，這樣不僅減少了澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。2) 分流道的設計在設計對于多型腔或多澆口單型腔的澆注系統(tǒng)時，應設置分流道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均勻分配到各個型腔。設計分流道時應盡量減少流動過程中的熱量損失和壓力的損失。分流道開設在動、定模的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應盡量使其比表面積（流道表面積之比）小，在溫度較高的塑料熔體

12、和穩(wěn)定較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量的損失。該塑件的體積比較小，形狀比較簡單，壁厚均勻，且塑料的流動性好，可以采用單點進料的方式。為便于加工，采用最常用的u形的截面分流道。這種分流道的流動效率為0.186d，流動阻力小，脫模效果好，加工性好。3) 澆口套的設計澆口的作用是使從分流道來的熔體產(chǎn)生加速，以快速充滿型腔。注射模具的澆口形式較多，應根據(jù)塑料的成型特點、制件的幾何形狀、尺寸、生產(chǎn)批量、成型條件、注射機結(jié)構(gòu)等因素綜合考慮并合理選用。根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析，并結(jié)合已確定的分型面的位置，選擇如下圖的側(cè)澆口進料方式。從制品的外側(cè)邊緣進料，它能方便調(diào)整充模的時的剪切速率和澆口封閉時間

13、，適用于一模多件，能大大提高生產(chǎn)率，去除澆口凝料方便，單壓力損失大，保壓補縮作用比直接用澆口小。4) 冷料穴的設計采用帶z形拉桿的冷料穴，如圖所示，將其設置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，有兼起開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側(cè)，稍做側(cè)向移動便可取出凝料的作用。五、 成型零件的確定1) 型腔設計采用整體式型腔，它是直接加工在型腔板上的，有較高的強度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。由于該塑件尺寸較小，且形狀簡單，型腔加工容易實現(xiàn)。2) 型芯設計整體鑲嵌式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，有較高的強度和剛度，便于機加工熱處理，修理更換方便，同時也有利于型芯冷卻和排氣，考慮到型芯加工制造方便和降低模具成

14、本，故采用整體鑲嵌式型芯。3) 推出機構(gòu)設計根據(jù)塑件形狀特點，其推出機構(gòu)可采用推件板或推桿推出。其中推件板推出機構(gòu)可靠，頂力均勻，不影響塑件外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機構(gòu)。4) 導向定位機構(gòu)設計該塑件精度要求不高，形狀對稱，無明顯單邊注射側(cè)向力，可擦用最常見的導柱導向定位機構(gòu)。在動模板、定模板間使用四根導柱，導柱長度要確保推桿推出塑件后不脫落。5) 冷卻系統(tǒng)的設計該塑件采用大批量生產(chǎn)，應盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率，且abs成型時充分均勻冷卻。采用冷卻水冷卻，型腔冷卻水道采用環(huán)繞型腔

15、布置的兩層式冷卻回路，水道開設時應注意避開定模上的型芯。型芯采用管道冷卻。六、 主要零部件的設計計算1) 成型零件的成型尺寸該塑件的成型零件尺寸按平均值法計算，查表得abs的收縮率為0.4%0.7%，故平均收縮率s=（0.4+0.7）%/2=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3，成型零件尺寸計算見表成型零件尺寸計算2) 模具型腔壁厚的確定采用經(jīng)驗數(shù)值法，根據(jù)8035mm查閱資料，得該型腔的推薦壁厚為25mm3) 模具型腔模板總體尺寸的確定該模具型腔為 mm，根據(jù)確定的型腔壁厚尺寸 mm，綜合以上數(shù)據(jù)，查閱資料，確定型腔模板的總體尺寸為 mm mm mm4) 標準模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布局，側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)型腔的壁厚要求，塑件尺寸大小，冷卻水道的布置等因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表選取標準模板的尺寸為350mm mm mm，選用a2型模架。七、 注射機有關(guān)參數(shù)的校核1) 模具閉合高度的確定組合模具閉合高度的模板及其他零件尺寸有：定模座板= mm型腔板= mm型芯固定板= mm支撐板= mm墊鐵= mm動模座板= mm則該模具閉合高度為h=+= mm2) 模具閉合高度的校核由于szy-300型注射機所允許的模具最小厚度= mm，最大模具厚度=355mm，而計算得模具閉合高度h= mm，因此模具閉合高度滿足