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手柄注塑模专业课程设计.docx
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1、湖南工业大学课程设计任务书-第2学期机械工程学院材料成型和控制工程专业材料成型1304班级课程名称:塑料成型工艺和模具设计题目:手柄注塑成型工艺及模具设计完成期限:自6月20日7月1日共2周内容及任务1、独立拟订塑件(见产品附图)注塑成型工艺,正确选择成型设备;2、合理设计模具结构,绘制注射模具总装图一张(CAD绘制成A1图幅);3、合理设计模具零件图结构,绘制注射模具零件图纸3张(CAD绘制成A4图幅);4、编写设计计算说明书一份(A4幅面,20页左右)进度安排起止日期工作内容6月20日早晨设计准备工作6月20日下午-21日拟订设计方案6月22至23日装配草图绘制6月24至27日装配图绘制6
2、月28至29日零件工作图绘制6月30至7月1日早晨编写设计说明书7月1日下午答辩关键参考资料1黄虹主编.塑料成型加工和模具.北京:化学工业出版社.2王善勤主编.塑料注射成型工艺和设备.北京:中国轻工出版社.33屈华昌.塑料成型工艺和模具设计.北京:机械工业出版社1996.44塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册.北京:机械工业出版社.1997.65何忠保等编.经典零件模具图册.北京:机械工业出版社.116钱可强.机械制图.北京:高等教育出版社.67廖念钊,古莹庵等.交换性和技术测量.北京:中国计量出版社.1指导老师(签字):_ 年 月 日系(教研室)主任(签字):_ 年 月 日手柄图 二维
3、图 三维图技术要求: 1.材料ABS 2.塑件外表光滑,无注塑缺点;3.脱模斜度3014.中批量生产5.未注圆角R1R2第1章 塑料成型工艺性分析1.1 塑件分析该塑件为手柄,所用材料为 ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯),无颜色要求,该塑 件是日用具,承受外力几率较大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较多;塑件工 作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度要求降 低;作为一个日用具,生产批量应该是大批大量生产,这么,就必需考虑生产成本和 模具寿命,在材料选择时要综合多种原因。图1-1-1 塑件尺寸图 图1-1-2 塑件三维图技术要求: 1.材料ABS 2.塑件外表光滑,无注
4、塑缺点;3.脱模斜度3014.中批量生产5.未注圆角R1R21.2 性能分析(1) 使用性能ABS 树脂是五大合成树脂之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药 品性及电气性能优良,还含有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容 易涂装、着色,还能够进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工, 广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一个 用途极广热塑性工程塑料。(2)成型性能1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必需充足干燥,表面要求光泽塑件须长时间 预热干燥80-90,3 小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 度).对精度较高
5、 塑件,模温宜取50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80 3.如需处理夹水纹,需提升材料流动性,采取高料温、高模温,或改变入水位等方法。 表-ABS性能分析密度1.051.18g/cm比体积1.03-1.06cm吸水率0.01 14h/%玻璃化温度-120 至-125熔点105-137计算收缩率0.4-0.9%比热容2310J/(kg.k)屈服强度22-30MPa抗拉强度27MPa拉伸弹性模量0.84-0.95GPa抗弯强度27-40MPa弯曲弹性模量1.1-1.4MPa抗压强度22MPa 1.3注射工艺参数表1-3注射成型机类型螺杆式转速30-60r/min料筒温度中段1602
6、20喷嘴温度185195模具温度5575喷嘴形式直通式注射压力MPa 70130 第2章 分型面位置分析和确定2.1分型面选择标准 分型面选择是否合理,对塑件质量工艺,操作难易程度和模具设计制造有很大影响。所以 分型面选择是注射模设计中一个关键原因。选择分型面总标准是确保塑件质量,且便于制品脱模和简化模具结构应遵照以下标准: 1. 分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构,2. 选择分型面应尽可能使塑件 .3. 分型面应尽可能选择在不影响外观部位,并使其产生溢料边易于消除和修整; .4. 分型面选择应确保塑件尺寸精度; 5. 分型面选择应有利于排气; 6. 分型面选择应便于模具零件加工; 7.
7、分型面选择应考虑注射机规格。2.2分型面选择方案 综合以上各点原因关键基于分型面应选在塑件最大截面处,图所表示。图2-1 分型面第3章 塑件型腔数量及排列方法确实定3.1 型腔数量确实定 分型面确定以后,就需要考虑是采取单型腔模还是多型腔模。通常来说,大中 型塑件和塑件精度要求较高小型塑件优先采取一模一腔结构。但对于精度要 求不高小型塑件(没有配合精度要求),形状简单,又是大批量生产时,若采取多型 腔模可使生产率大为提升降低成本。3.2 排列方法确实定 本模具设计采取一模两腔。 现代注塑机料筒通常置于定模板中心轴上,型腔安排必需考虑主流道, 只有这么才能满足下面条件:各型腔应在相同温度下同时充
8、填,即分流道长度均等;熔料到各型腔步骤短,以降低废料率;各型腔间距离应尽可能大,方便 于有足够空间来设置冷却水道、推出杆,并含有足够截面积,以承受注射压 力;总反作用力应作用于注射机模板中心。 依据以上要求,一模两腔模具要符合对称布局很简单地就能够得到型腔对称于模板中心轴线两侧。其结构以下图所表示:图3-2型腔排布方法第4章 浇注系统形式选择和截面尺寸计算注射模是安装在注射机上使用工艺装备,所以设计注射模是应该具体了解 现有注射机技术规格才能设计出符合要求模具。注射机规格确实定关键是依 据塑件大小及型腔数目和排列方法,在确定模具结构形式及初步估算外形尺 寸前提下,设计人员应对模具所需注射量,锁
9、模力,注射压力,拉杆间距,最大和 最小模具厚度,推出形式,推出位置,开模距离等进行计算。4.1所需注射量计算模具所需塑料熔体注塑量 公式4-1-1式中,v一副模具所需塑料体积 n型腔数目 单个塑件体积 浇注系统体积即: 公式4-1-2而依据塑件图能够算出大约值为98789.83mm所以=3.2*98789mm=316127.36316cm 4.2塑件和流道凝料在分型面上投影面积及所需锁模力计算 公式4-2-1式中 A塑件及流道凝料在分型面上投影面积; 单个塑件在分型面上投影面积; 流道凝料(包含浇口)在分型面上投影面积; 公式4-2-2式中 模具所需锁模力; 塑料熔体对型腔平均压力。流道凝料(
10、包含浇口)在分型面上投影面积在模具设计前是未知值。依据多型腔模统计分析,大致是每个塑件在分型面上投影面0.2-0.5倍,可选来估算。而ABS塑件作为中等黏度塑件其对型腔平均压力为35MPa。所以塑件及流道凝料在分型面上投影面积为:=4883.332mm模具所需锁模力为:=170.916KN4.3注塑机型号选择依据注射机最大注射量G和额定锁模力F来选择,它们应该满足式中 注射系数,无定型塑料取0.85=317.76。所以注塑机选择为XSZY500型号注射机 其中 S:塑料机械 Z:注射机 X:成型 Y:螺杆式 500: 最大注射量为500cm表4-3 注射机型号基础参数螺杆直径 65mm额定注射
11、量500cm额定注射压力1040MPa锁模力350KN最大成型面积1000 cm最大开模行程700mm顶出行程700mm最大模具厚度450mm最小模具厚度200mm螺杆转速25-89r/min定位孔直径150推出孔径40两侧孔距530mm喷嘴球半径SR18mm孔直径24.54.4 相关工艺参数校核 按注射机最大注射量校核型腔数量 公式4-4-1K注射机最大注射量利用系数,通常取0.8;Vn注射机许可最大注射量cm;浇注系统所需塑件体积cm;单个塑件体积cm;左边n=2,右边2,满足要求。 注射量校核依据生产经验,注射机最大注射量是其许可最大注射量80%,由此有 公式4-4-2Vn注射机许可最大
12、注射量cm;浇注系统所需塑件体积cm;单个塑件体积cm;左边=316,右边=400,满足要求。 注射压力校核 所选注射机额定注射压力为104MPa,该塑件注射压力为40-70MPa,因为选择是螺杆式注射机,其注射压力传输比柱塞式要好,所以注射压力选择60MPa,注射应满足PmaxkP0 公式4-4-3 式中: max注射机额定注射压力 P0注射成型时所用注射压力k安全系数,常取k = 1.25-1.4左边 = 130MPa 右边 = 1.2560-1.460 = 75-84MPa满足要求 模具厚度校核 模具厚度指模板闭合后达成要求锁模力时,动模板和定模板之间距离 模具厚度H应满足: HminH
13、Hmax对于所选注射机 式中Hmin = 300mm, Hmax = 450mm 而模具厚度为H = 35+40+75+35+133 = 318mm 满足要求。第5章 浇注系统形式选择和截面尺寸计算 所谓浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间熔体进料通道。浇注系统可分为一般流道浇注系统和无流道浇注系统两类。一般浇注系统由主流道。分流道.浇口.冷料穴四部分组成。浇注系统作用是使来自注射模喷嘴塑料熔体平稳而顺利充模,压实,保压。5.1 主流道设计 主流道是浇注系统中从喷嘴和模具相接触部位开始,到分流道为止塑料熔体流动通道,属于从热塑料熔体到相对较冷模具中过渡阶段。 主流道部分在成型过程中,其小
14、端入口处和注射机喷嘴及一定温度和压力塑料熔体冷热交换反复接触,属于易损件,对材料要求高,所以模具主流道部分常设计成可拆卸更换主流道衬套式-浇口套 依据所选注射机(SX-ZY-500)型号选择喷嘴直径为=6,则主流道进口端直径=6+1=7。喷嘴球面半径=18,则主流道进口端凹下球面半径=20,凹下深度为4,则主流道大端直径=主流道衬套及定位圈固定形式以下图:图-主流道衬套5.2 冷料穴设计冷料穴通常在主流道末端分型面动模一侧,熔体步骤较长多级分流道多腔模具,各级分流道末端全部应设置冷料井。冷料穴作用是补给熔体流动前锋冷料,避免冷料进入型腔对塑件造成不利影响。有时,对于型腔最终充满处,为避免形成强
15、度不良熔接缝,也在型腔之外对应处设置冷料井,使熔接缝产生在塑件之外。它通常开设在主流道对面动模板上,其标称直径和主流道大端直径相同或略大部分,深度约为直径1-1.5倍,最终要确保冷料体积小于冷料穴体积。5.3 分流道设计 分流道是主流道和浇口之间料流通道,是塑料熔体由主流道流入型腔过渡段,负责将熔体流向进行平稳转换,在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配作用。在设计分流道时应注意:以最短旅程、最小热量压力损失,将熔体快速顺利地输入型腔;材料必需能在相同温度、压力条件下,从各个浇口同时地向型腔进料;从节省塑料材料角度考虑,流道横截面积应尽可能小;考虑到节省材料和冷却条件,分流道表面积/体积比应尽可
16、能小。图5-3 分流道(1) 分流道截面形状分流道形状尺寸关键取决于塑件体积、壁厚、形状,和所加工塑料种类、步骤长度和模具结构等。分流道断面积过小,会降低单位时间内输送塑料量,并使填充时间延长,塑料常出现缺料、波纹等缺点。分流道断面积过大,不仅积存空气增多,塑件轻易产生气泡,而且增大塑料耗量,延长冷却时间。常见分流道截面形状有圆形,梯形,U形,矩形和半圆形等1)从流道效率来考虑流道截面周长越大,则熔料和模具接触面积越大,热量散失也就越大;其次,流道截面积越大,则压力下降越小。能够用流道截面面积和其周长来衡量其截面形状优异,圆形截面效率最高,即使正方形截面效率也最高,其次是梯形截面。2)从经济性
17、考虑圆形截面要以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出,这种加工工艺性不佳,且模具闭合后难以正确确保两半圆对准,尤其不适合于一模多腔模具中。而U形截面分流道,其流道效率虽低于圆形截面分流道效率,但它易于加工,经济性很好,且塑料熔体热量散失及流动阻力不大。所以本模具分流道截面形状选择U形截面。(2)流道截面尺寸 分流道截面尺寸应依据素件成型体积、壁厚、形状,所用塑料工艺性能,注塑速度和分流道长度等原因来确定。依据经验对ABS分流道推荐值为4.8-9.5,本模具选择分流道尺寸为8。(3)分流道表面粗糙度分流道表面粗糙度不宜太小,以防将冷料带入型腔,通常要求值为即可。这么可增大对外层塑料熔体流动阻
18、力,降低流速,并于中心熔体之间有一定速度差,以确保熔体流动时含有适宜切变速率和剪切热。5.4 浇口设计 浇口是连接流道和型腔之间一段细短通道,是浇注系统关键部分,起着调整控制料流速度,补料时间及预防倒流等作用。浇口形状.尺寸.位置对塑件质量产生很大影响。 类型及位置确实定因为塑件是一对称回转体,从顶端中心进料可使熔体由厚断面流入薄断面,能保持浇口至型腔步骤一致,有利于排除型腔中空气,且能避免引发熔体断裂现象。 浇口形式1)直接浇口:适合多种塑料成型,尤其加工热敏性及高黏度材料,成型高质量大型或深腔壳体、箱型塑件。只适适用于单型腔模具,去除浇口较困难。2)侧浇口: 侧浇口又称边缘浇口,广泛用于两
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