《塑料成型工藝及模具設計》課程設計任務書

1、塑件名塑件成型工藝卡橢圓瓶蓋塑件草圖稱材料牌ABS單件重4.16g量成型設備型SZ60/450每模件材料干燥干燥設備名稱烘箱溫度/C8085時間/h23成型過程料筒溫度后段/ C150170中段/ C165180前段1。180200噴嘴/C170180模具溫度/C5080時間注射/s2090保壓/s05冷卻/s20120壓力注射/MPa70100保壓/MPa70100后處理溫度/C70時間/min24成型工藝參數(shù)JT V.一_ _ _二 LJT_-I 二r編制日期審核日期結果=4.16g3 :4.08cm352.86cm53.92g結果設計計算和說明 塑件成型工藝分析與設計（一）塑件原材料特性

2、ABS是三元共聚物，因此兼有三種元素共同性能，使其具有“堅韌、質(zhì)硬、剛性”材料。ABS樹脂具有較高沖擊韌性和力學強度，尺寸穩(wěn)定，耐化學性及電性能良好，易 于成形和機械加工等特點。止匕外，表面還可鍍銘，成為塑 料涂金屬一種常用材料.（二）塑件原材料成型性能1 .吸濕性強，含水量應小于 0.3%,必須充分干燥，要求表 面光澤塑件應要求長時間預熱干燥2 .流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯，AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）3 .比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高 ），料溫對物性影 響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250c左右，

3、比聚苯 乙烯易分解），對要求精度較高塑件模溫宜取 5060C , 要求光澤及耐熱型料直取 6080C,注射壓力應比加工聚 苯乙烯高，一般用柱塞式注射機時料溫為180230 C ,注 射壓力為100140Mpa螺桿式注射機則取160220C,70 100MPa4 .模具設計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力小，澆口處外觀不 良，易發(fā)生熔接痕，應注意選擇澆口位置、形式，頂出力 過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡 （但在熱水 中加熱可消失），脫模斜度宜取2以上（三）塑件成型方法確定塑件用注射機成型（四）選擇注塑機型號及其參數(shù)5 .注射量計算 m1通過計算或Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m=4.16g,塑

4、件體積V1二m1 416 4.08cm3。流道疑料質(zhì)量m2還是個未 V1 1.02知數(shù)，可按塑件質(zhì)量0.6被來估算。從上述分析中確定 為一模八腔，所以澆注系統(tǒng)疑料體積為3V2 8 V1 0.6 19.58cm。該模具一次注射所需塑料ABS如下V0體積：V0 8Vl V2 52.86cm3m0質(zhì)量：m0 V0 53.92 g6 .塑件和流道凝料在分型面上投影面積及所需鎖模力計算設計計算和說明流道凝料(包括澆口)在分型面上投影面積為 A2 ,在模具設計前還是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔統(tǒng)計分析，A2是每個塑件在分型面上投影面積 A0.20.5倍，因此可用0.35 nAi 來進行估算，所以2A nA1 A2

5、 nA1 0.35nAi 1.35nAi=7464.42mm(-=691.15)Fm A& = 7464.42 35=261.25KN (&=35)7 .選擇注射機根據(jù)每一周期注射量和鎖模力計算值個選用SZ-60/450臥式注射機，其主要技術參數(shù)見下圖SZ 60/450注射機主要技術參數(shù)理論注射容量cm378鎖模力/KN450螺桿直徑/mm30拉桿內(nèi)間距/mm280 250注射壓力/MPa170移模行程/mm220注射速率/(g/s)60最大模厚/mm300塑化能力/(g/s)5.6最小模厚/mm100螺桿轉速/(r/min)14200定位孔直徑/mm55噴嘴球半徑/mm20F

6、噴嘴孔直徑/mm3.5鎖模方式雙曲肘4.注射機有關參數(shù)校核1)由注射機料筒塑化速率校核模具型腔數(shù)nkMt / 3600 m2 n m10.8 5.6 3600 30/3600 19.17 ” «28 84.16型腔數(shù)校核合格。式中k:注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取 0.8;M:注射機額定塑化量(5.6g/s );t:成型周期，取30so2)注射機壓力校核A27474.42 mm2Fm265.25KNn=28k=0.8M=5.6g/s t=30sp=169MPaPe k'p0 1.3 130 169MPa ,而 Pe=170Mpak'=1.3注射壓力校核合格。式中k&

7、#39;取1.3, p0B 130MPAo3）鎖模力校核F'= 300.42KNF KAp 型 1.15 7464.42 35 300.42 KN而F=450KN ,鎖模力校核合格。塑件成型模具設計（一）型腔數(shù)量和布置該塑件精度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，可以采用一模多腔 形式。考慮到模具制造費用和設備運轉費用低一些，定為一模 八腔模具形式。排列方式為兩個 H行排列（如下圖所示），流 道采用平衡式，澆口采用潛伏式或側澆口式。11I 結果（二）確定分型面根據(jù)塑件結構形式，分型面選在瓶蓋底平面。如下圖（三）側向抽芯機構由于該模具不涉及到側向抽芯機構，所以無需進行此機構設 計。（四）澆注系統(tǒng)選

8、擇和設計1.主流道設計1）主流道尺寸根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為d=4mm二注射機噴嘴尺寸 + （0.51） =3.5+0.5=4mm主流道球半徑為SR=22mmSR=噴嘴球面半徑 + （12） =20+2=22mm2）主流道襯道形式為了便于加工和縮短主流道長度，襯道和定位圈還是設計 成分體式，主流道長度取60mm,約等于定模板+定模固定板 厚度。襯道如下圖，材料采用 T10A鋼，熱處理淬火后表面 設計計算和說明硬度為53HRC57HRC。設計計算和說明3）主流道凝料體積q 主 0.8cm24 6.1 233q 主一dnL （-） 40 800.7785mm 0.8cm4422 .分流道

9、設計1）分流道布置形式分流道應滿足良好壓力傳遞和保持理想填充狀態(tài)， 使塑料熔 體盡快地經(jīng)分流道均衡分配到各個型腔， 因此，采用平衡式分 流道。如下圖2）分流道長度L1=42mmL2 =30mmL3 =10mm第一分流道：Li=42mm第二分流道：L2 =30mm第三分流道：L3=10mm3）分流道截面形狀及尺寸為了便于機械加工及凝料脫模，本設計分流道設置在分型面上定模一側，截面形狀采用加工工藝比較好梯形截面。梯形截面對塑料熔體及流動阻力均不大，一般采用下面經(jīng)驗公式 來確定尺寸，既B 0.2654 m 4L 0.2654 4.16 4 4 42 3 mm注:上式適用范圍，既塑件厚度在3mm以下質(zhì)

10、量小于200g,且B計算結果在3.2mm9.5mm,范圍內(nèi)才合理.B=4mm由于B=3不在范圍之內(nèi)，所以需自行設計.取B=4mm22H=3mm=6 R=1mmRa =1,6 mH _B _ 4 2.67mm 取 H=3mm 33梯形斜角通常取5 10，在此取6 ;底部圓角R=1mm3mm 取R=1mm;由于分流道中與模具接觸外層塑料迅速冷卻， 只有中心部分塑件熔體流動狀態(tài)較理想，因而分流道內(nèi)表面粗糙度值不能太低，一般取Ra =1,6 m。分流道截面形狀如下圖4）分流道凝料體積分流道長度：L= （42 2 30 4 10） 2=284mmL=284mm如 一2A 10.5mm3q 分 2.98c

11、m分流道面積：A -3 3 10.5mm22凝料體積：q分 284 10.5 2.98cm33 .澆口設計根據(jù)外部特征，外表面質(zhì)量要求比較高，應看不到明顯澆口痕 跡,因此采用潛伏式澆口 ，在開模時澆口自行剪斷，幾乎看不到 澆口痕跡,且澆口位置設在塑件橢圓柱外表面上。潛伏式澆口形狀如下圖（尺寸由查表所得）4 .冷料穴設計1）主流道冷料穴采用Z字形拉料桿形式冷料穴，是最常用一種冷料穴,拉料 桿頭部側凹能將主流道凝料鉤住，開模時留在動模一側。 如下圖結果2）分流道冷料穴在分流道端部加長5mnr分流道冷料穴。（五）成型部件設計計算1 .凹模根據(jù)塑件形狀分析采用整體式凹模，整體式凹模是由整塊材 料加工制

12、成，結構簡單，強度高，成型塑件表面無鑲拼接縫痕 跡。結構如下圖2 .型芯型芯是由兩部分組成，其中主型芯為整體式（包括動模板）， 螺紋型芯為推出機構一部分，由于塑件內(nèi)部有螺紋得進行手 動脫模。結構如下圖3.成型零件工作尺寸計算塑件尺寸公差按SJ1372-78標準中5級精度選取。由ABS攵縮率為（0.4%0.7%）可彳#出ABS平均收縮率-S SS=max=min21）型腔尺寸0.4% 0.7%20.55%0.55%結果計算公式為：LM 0z1sLs x0Hm 0 z 1 s & x其中1為塑件外徑尺寸；H s為塑件高度尺寸； _ 3、x為修正系數(shù)（取3）;4LM11 0.0055 40為

13、塑件公差值；為制造公差（取一）30.070.240.0700.0740LM 21 0.0055220.050.14LM 31 0.0055314.240.040.12022.0200.050.0414.190HM11 0.0055 25HM21 0.0055 202）主型芯尺寸計算公式為：1M 0 z0hM z0.050.1625.200.05400.053 0.1420.0100.0540-01 s ls xz-01 s hs x其中l(wèi)s為塑件內(nèi)徑尺寸；hs為塑件孔深尺寸;x為修正系數(shù)（取3 ）;為塑件公差值； 為制造公差（取一）431Ml1 0.0055 3841M2 1 0.0055 2

14、0 34hM 1 0.0055 24 343）螺紋型芯尺寸300.1838.3400.060.0600.1421.2100.050.0500.1624.2500.050.053 x =-4LM1 40.0700.07LM222.0200.05LM3 14.1900。4H 25 2 0.05 h M125.20HM2 20.0100。51M 138.34 0.0601M 2 21.21 0.05結果hM24.2500.05dM 大12.1800.02dM 小 10.37°0.02tc 10mmc0_0計算公式為：大徑dM大1sds大 中z zI i00小徑dM小1 s ds、中zz其中

15、ds大，ds、分別為塑件內(nèi)螺紋大徑，小徑基本尺寸；中為th塑件螺紋中徑公差;z為螺紋型芯中徑制造公差，值可取8mm=0.4872I 0.11 O500dM大 1 0.005512 0.11 a。？12.18 0.0200dM 小 1 0.005510.2 0.11 0.0210.37 0.024.成型零件強度及支承板厚度計算1）型腔側壁厚度（按整體式距型凹模計算）1 12,. p0.0727 35 2tc h 產(chǎn) 25.0210mm127結果 .30.011 m式中：p為型腔壓力；h為凹模型腔深度；查表 =0.727; 為材料許用應力。qv2）型腔底版厚度11x一 'p 2 ”0.48

16、72 35 2 cth b 22 8mm式中：b為凹模型腔內(nèi)孔短邊；查表得 '=0.4872。3）支承板厚度在選定模架后，選取標準支撐板尺寸為 32mm。（六）排氣系統(tǒng)設計瓶蓋成型型腔體積比較小，約為4.08cm3,注射時間短，采用8mm3.67m/s潛伏式澆口向型腔頂部傾斜，塑料熔體是從上往下進行填充， 所以型腔頂部不會造成憋氣現(xiàn)象，氣體會沿著分型面和型芯與 推件之間軸向間隙向外排出，所以不需另進行設計。（七）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計在單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出熱量應等于冷卻水所帶走熱量，模具溫度設為50 C1 .冷卻水體積流量qvWQ10.108 6.4 102103 4.187 26

17、.5 253.0.011m /mm式中：W為單位時間內(nèi)注入模具中塑料質(zhì)量，按每分鐘注射2次，即 53.92 2 0.108Kg / min ；Q1為單位質(zhì)量塑件在凝固時所放出熱量6.4 102KJ/kg;為冷卻水密度；G為冷卻水比熱容;1為冷卻水出口溫度；2為冷卻水入口溫度h 26463.32A= 11828mmn 22 .冷卻管道直徑為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查表得 d 8mm3 .冷卻水在管道內(nèi)流速4qv v d24 0.011 83.67m/s 3.14601000 2大于最底流速1.66m/s,直徑大少符合要求4 .冷卻管道孔壁與冷卻水之間傳熱膜系數(shù)結果h5 .0.8v3.6f 03.6

18、 7.22 d冷卻管道總傳熱面積60WQA30.8103 1.720.281000 _260 0.108 6.4 10226463.3 40226463.3KJ / m2 h26.5 252211828mmA= 35mmB= 20mmC=32mmD= 63mm6.模具上應開設冷卻水孔數(shù)A 11828 八n 2dL 3.14 250 8（八）推出機構（脫模）推出機構主要由推桿和活動螺紋型芯組成，兩者用螺釘將其固 定。由于塑件內(nèi)有螺紋，得用手動脫模。所以在啟模后推桿將其 相連活動螺紋型芯（包括塑件）一起推出到一定位置，在進行手 動推模。然后推出機構在型腔回位之前通過彈簧力矩提前復位， 防止型芯與型腔發(fā)生碰撞導致模具表面變粗糙及變形。（九）導向機構由于在所選模架當中導向機構以標準化，所以在此不作另外設 計。（十）模架確定和標準件選擇設計計算和說明根據(jù)型腔布局可看出，整體式型腔最小尺寸為 100 156.6,又 根據(jù)型腔側壁最小厚度為10,再考慮到導柱，到套及連接螺釘 布置應占位置等各方面問題，確定選用模