塑膠件的設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是選擇的圓柱類典型的注塑模具。主要分析水瓢塑件的結(jié)構(gòu)與成型工藝，利用CAD軟件繪制圖樣，首先由模具的澆流道體積、塑件體積以及塑件材料密度初利用PRO/E軟件首先根據(jù)初期的零件計(jì)算的尺寸和外形設(shè)計(jì)完成主要零件的三維實(shí)下面就要用到CAD,根據(jù)三維圖繪制CAD圖，此時(shí)需要查驗(yàn)以上所做的設(shè)計(jì)是否有這套模具在設(shè)計(jì)過(guò)程中以人為本，充分考慮了市場(chǎng)的要求，力求簡(jiǎn)單、實(shí)用，而且做到了盡最大努力的節(jié)省成本。模具具有維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便、可以大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。CADsoftwaretodrawpattern,firstbdesignoftheearlypartstocompletethemaincomponentsofthethree-checktheaccuracyofthevariousdata.第1章緒論射模。在精度方面，塑料尺寸精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T7級(jí)，型面的粗糙度達(dá)到Ra0.05~0.025um,塑料模具使用壽命達(dá)到100萬(wàn)次以上。件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%～80%相比，仍有很大差距。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高速發(fā)展的需要。還需花費(fèi)大量資金向國(guó)外進(jìn)口一求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)。就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中中高檔模具進(jìn)口比1.2我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)1、開(kāi)發(fā)、發(fā)展精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。3、推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)，氣輔注射技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。4、開(kāi)發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具，以適應(yīng)多品種少批量的生產(chǎn)方式。5、提高塑料模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。6、研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程第2章塑件及成型工藝分析1)塑件如圖2-1:脫模斜度：1°82)塑料名稱3)生產(chǎn)綱領(lǐng)大批量4)塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝性分析(1)結(jié)構(gòu)分析如下：(2)成型工藝分析如下：2.2熱塑性塑料(HPVC)的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)1)注射成型過(guò)程倒流和冷卻5個(gè)階段。參考[文獻(xiàn)5](1)注射機(jī)：螺桿式(2)螺桿轉(zhuǎn)速(r/min):20～30(3)料筒溫度(℃):后段160～170中段165～180(4)噴嘴溫度(℃):150～170;噴嘴形式：直通式(5)模具溫度(℃):30～60(6)注射壓力(MPa):80～130(7)保壓壓力(MPa):40～60(8)成型時(shí)間(s):注射2～5;保壓15～40;;冷卻15～40;成型周期40~(4)宜取中等料溫、模溫，料溫對(duì)物性影響較大；料溫過(guò)高或長(zhǎng)時(shí)間加熱易分解，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯的高；一般用預(yù)塑化裝置化螺桿式注射機(jī)加熱料溫到166～193℃,注射壓力為80～130MPa,。(5)模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，澆注系統(tǒng)應(yīng)對(duì)料流阻力小，盡量避免澆口處外觀不4)HPVC的主要性能指標(biāo)見(jiàn)表2-1密度/(g/cm3)屈服強(qiáng)度/Mpa00.5~抗拉強(qiáng)度/Mpa00.2~拉伸彈性模量玻璃化溫度/℃抗彎強(qiáng)度/Mpa0熔點(diǎn)/℃200~彎曲彈性模量3計(jì)算收縮率/(%)0.6~抗壓強(qiáng)度/Mpa71~比熱容/0抗剪強(qiáng)度/Mpa02.3HPVC成型塑件的主要缺陷及消除措施缺料(注射量不足),氣孔，溢邊飛邊，熔接痕強(qiáng)度低，表面硬度和強(qiáng)度不足2)消除措施加大主流道，分流道，澆口，加大噴嘴，增大注射壓力，提高模具溫度。3.1分型面位置的確定1)分型面的選擇原則。2)分型面方案的確定整個(gè)塑件成型精度比較高，模具結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。如圖3—1所示3)確定型腔數(shù)量及排列方式圖3—2型腔排列方式3.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定圖3—3斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯第4章注射機(jī)型號(hào)的確定4.1所需注射量的計(jì)算4.1.1注射機(jī)型號(hào)的選定參數(shù)見(jiàn)表4-1表4-1XS—ZY—500型臥式注射機(jī)額定注射量/cm3拉桿空間/mm推出行程/mm額定注射壓力/模具最大厚度/mm模具最小厚度/mm最大開(kāi)模行程/mm最大成型面積/cm3螺桿式噴嘴圓弧半徑/mm噴嘴孔直徑/頂出形式：中心液壓頂出，兩側(cè)頂桿機(jī)械頂出動(dòng)、定模固定板尺合模方式：液壓--機(jī)械4.1.2型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核1).型腔數(shù)量的校核(1)由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量式中K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，無(wú)定型塑料一般取0.8;M——注射機(jī)的額定塑化量(g/h或cm3/h),該注射機(jī)為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)按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量式中m,——注射機(jī)允許的最大注射量(g或cm3),該注射機(jī)為500N≤(Kmp-m?)/m?符合要求(3)按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量F—注射機(jī)的額定鎖模力(N),該注射機(jī)為3500kN;A?—塑件在模具分型面上的投影面積(mm2),A?=7094.9mm2P一塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力(Mpa),一般是注射壓力的30%～65%,,該處取型腔平均壓力為80×50%=40Mpa符合要求(4).注射機(jī)工藝參數(shù)的校核1)注射量的校核注射量以容積表示，最大注射容積為：Vmax—模具型腔和流道的最大容積(cm3);V—指定型號(hào)與規(guī)格的注射機(jī)的注射量容積(cm3),取106cm3;a—注射系數(shù)，取0.75～0.85,無(wú)定型塑料取0.80。倘若實(shí)際注射量過(guò)小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中的停留時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，所以注射量容積Vmin=0.25×V=0.20×500=100cm3,故每次注射的實(shí)際注射量容積V′應(yīng)滿足Vmin<V′<Vmax,而V′≈106cm3,符合要求。2)鎖模力的校核其中k=1.1～1.2代入數(shù)據(jù)：3)最大注射壓力的校核注射量的額定注射壓力即為該機(jī)器的最高壓力Pmax=145Mpa,應(yīng)該式中k'——安全系數(shù)，常取k′=1.25～1.4;P?——80Mpa～130Mpa;符合要求4)安裝尺寸的校核噴嘴尺寸：(1)主流道的最小端直徑D大與注射機(jī)噴嘴d,通常為：(2)主流道入口的凹球面半徑SR。,,應(yīng)大與注射機(jī)噴嘴球半徑SR,通常SR?=SR+(1～2)mm=18+(1～2)=20mm符合要求定位圈尺寸：注射機(jī)定位孔尺寸為φ,定位圈尺寸取φ,兩者之間呈較松動(dòng)的間隙配合，符合要求。最大與最小模具厚度：而該套模具厚度H=260mm符合要求5)開(kāi)模行程和推出機(jī)構(gòu)的校核開(kāi)模行程的校核：式中H—注射機(jī)動(dòng)模板的開(kāi)模行程(mm),取500mm;H,一塑件推出行程(mm),取65mm;H?一包括流道凝料在內(nèi)的塑件的高度(mm),其值為H?=20+60+(5～10)=85～90mm所以H=65+(70～75)mm=135～140mm符合要求推出機(jī)構(gòu)的校核：該注射機(jī)推出行程為500mm,大于H?=65mm,符合要求。(7).模架儲(chǔ)存與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核該套模具模架的外形尺寸為450mm×450mm,而注射機(jī)拉桿間距為540mm×440mm,因540mm>450mm,符合要求。注：對(duì)于上面2,3,4,5的校核內(nèi)容是與后面的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交叉進(jìn)行的，但為了行文整體形式與內(nèi)容的統(tǒng)一，所以將此部分內(nèi)容放在此。第5章澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)5.1主流道的設(shè)計(jì)5.1.1主流道尺寸(1)主流道小端直徑(2)主流道球面半徑(3)球面配合高度(4)主流道長(zhǎng)度(5)主流道大端直徑(半錐角α為1°~2°,取a=2°)(6)澆口套總長(zhǎng)5.1.2主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯等，熱處理硬度為50HRC～55HRC,如圖5—1所示.圖5—1主流道襯套圈尺寸如圖5—2所示.圖5—2定位圈5.1.3主流道襯套的固定主流道襯套的固定形式如圖5—3所示。5.2澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口的形狀，位置和尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響喊大。澆口截面積通常為分流道截面機(jī)的0.07倍～0.09倍，酵口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度為0.5mm～2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。1).澆口類型及位置的確定該模具是大中型塑料的單型腔模具，同時(shí)從所提供塑件圖樣中可看出，在頂部直澆口比較合適。屬于非限制性澆口，直澆口開(kāi)設(shè)在直流道與塑件接觸線上，從塑件的頂部進(jìn)料，直澆口是典型的圓形截面澆口，直澆口有著良好的熔體流動(dòng)狀態(tài)，這類澆口使塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機(jī)受力均勻。所以普遍使用于大中型、復(fù)雜的塑件的單型腔模具。2).澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算(1)在設(shè)計(jì)直澆口時(shí)，為了減小與塑件接觸的澆口面積，防止該處產(chǎn)生縮孔、變形等缺陷，一方面應(yīng)盡量選用較小錐度的主流道錐角a(a=2°~4°),另一方面盡量減小定模板和定模座的厚度。3).澆注系統(tǒng)的平衡對(duì)于該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。4).澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算(1)主流道凝料體積(2)澆口凝料體積(3)澆注系統(tǒng)凝料體積5).澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算(1)流過(guò)澆口的體積(2)流過(guò)主流道的體積6).普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計(jì)算與校核確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾师?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)澆注系統(tǒng)各段的γ取以下值，所以塑件質(zhì)量較好。(1)主流道Y,=5×102s-1~5×103s-(5-3)(2)分流道(3)點(diǎn)澆口(4)其他澆口Yg=5×103s-1~5×10?s-17).確定體積流率q(澆注系統(tǒng)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結(jié)構(gòu)，所需注射塑料熔體的體積也還是不算大的，而主流道尺寸并不小(和注射機(jī)噴嘴孔直徑相關(guān)聯(lián)),因此主流道體積流率并不大，取γ,=5×10's-1代入得：(2)澆口體積流率qg8).注射時(shí)間的計(jì)算(1)模具充模時(shí)間(2)注射時(shí)間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間根據(jù)前面的表可知t≥注射機(jī)最短注射時(shí)間2s,所選時(shí)間合理。9).校核各處的剪切速率(1)澆口剪切速率Yc=6V?/Wh2=1.5×10?s-1,基本(2)主流道剪切速率第6章成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑件變形甚至破壞，也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔壁厚和底板厚度。6.1動(dòng)模部分型芯和側(cè)滑塊的型芯由于該塑件有孔，且孔位于塑件側(cè)面部位，故需要側(cè)滑塊設(shè)置型芯。如圖6—1所示圖6—1動(dòng)模部分型芯6.1.1型芯部分的尺寸(1)采用螺釘固定的形式，固定于動(dòng)模座板上。(2)尺寸計(jì)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——塑料的平均收縮率，取1.05%;x——取值范圍為0.5～0.75,因塑件精度低，則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)型腔采用整體式的。(2)尺寸計(jì)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型腔零件的強(qiáng)度和剛度的校核圓忿型朋是指模具截面積呈圓形的結(jié)構(gòu)，該模具采用組合式圓形型1).組合式矩形型腔側(cè)壁厚度的校核由于型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊長(zhǎng)L≈130mm<370mm則按強(qiáng)度條件計(jì)算側(cè)壁厚度校核：由公式：p——型腔內(nèi)熔體的壓力，Mpa,取p=50Mpa;L——型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊長(zhǎng)，mm,取L=180mm;代入數(shù)據(jù)校核，符合要求.2).組合式圓形型腔底板厚度的校核由于兩支腳間距L=300mm>180mm則按剛度條件計(jì)算型腔底板厚度的校核：由公式：h——型腔底板厚度，mm;L——雙支腳間距，mm,取L=300mm;σ——模具材料的許用應(yīng)力，取σ,=300Mpa;p——型腔內(nèi)熔體的壓力，Mpa,取p=50Mpa。代入數(shù)據(jù)校核，符合要求.參考[.11]第7章模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用B.通過(guò)4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定半連接；定位圈4個(gè)M8的內(nèi)六2.凹模(型腔固定板),(450mm×450mm,厚63mm)B.結(jié)構(gòu)形式C.墊塊的材料墊塊的材料為Q235,也HT200,球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235制D.墊塊的高度h校核h?——推桿固定板的厚度，取h?=25mm;s——推出行程，取s=60mm;代入解得：h=120mm<125mm符合要求。4.動(dòng)模固定板(450mm×450mm,厚63mm)材料為45鋼，其上的注射機(jī)頂桿孔為φ100mm,其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/m6配合。5.推板(286mm×300mm,厚25mm)材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H7/k6配合，用4個(gè)M8的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。6.推桿固定板(286mm×300mm,厚32mm)材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H7/f9配合。7.動(dòng)模座板(560mm×560mm,厚40mm)材料為45鋼，其上的注射機(jī)頂桿孔為φ100mm,其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)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：450×450×394參考[0]第8章合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)(2)該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱對(duì)稱布置。(4)為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處(5)在合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)(6)動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。(1)該模具采用帶頭導(dǎo)柱，不加油槽。如圖8—1所示。(4)導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度(該導(dǎo)柱(6)導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為R。=0.4μm.圖8—1導(dǎo)柱(1)結(jié)構(gòu)形式。采用直導(dǎo)套，如圖8—2所示。硬度為50~55.圖8—2導(dǎo)套8.2推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套的設(shè)計(jì)剛性，該模具設(shè)置了4套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套，它們之間采用H8/f7配合。圓柱型芯2、3的設(shè)計(jì)：(1)采用臺(tái)肩固定形式，上底面用定模座板壓形狀如圖8—3所示：圖8—3型芯參考[文獻(xiàn)]第9章脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則塑件推出(頂出)是注射成型過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，撳出量好壞將最后決(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，(2)保證塑件不因推出而變形損壞，(3)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，(4)良好的塑件外形，(5)合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。(2)推件板推出(3)氣壓推出圖9—1推盤式推桿(1)帶肩的圓形推盤推桿，塑件上有1根推桿推出。(3)推盤推桿應(yīng)均勻布置，(5)推盤推桿形式為階梯形推盤推桿(6)推盤推桿直徑與模板上的推盤推桿孔采用H8/f8的間隙配合，(8)推盤推桿與推盤推桿固定板，通常采用單邊0.5mm,這樣可以降低加工要參考[文獻(xiàn)1.2.5]第10章側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)向力，但抽拔距離不大，此塑件側(cè)凹較淺，所需的抽芯距不大，但側(cè)凹的斜滑塊的導(dǎo)滑形式：根據(jù)導(dǎo)滑部位作用的不(1)滑塊導(dǎo)滑(2)斜推桿導(dǎo)滑(3)推桿擺動(dòng)與平移10.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)正確選擇主型芯位置2)開(kāi)模時(shí)斜滑塊的止動(dòng)3)斜滑塊的傾斜角和推出行程斜滑塊推出行程1必須小于斜滑塊總長(zhǎng)L的2/3。該模具推出行程為8mm,為斜滑塊導(dǎo)滑長(zhǎng)度38mm的1/2,合乎要求，并且采用了4顆螺銷對(duì)斜滑塊的推出4)斜滑塊的裝配要求5)斜滑塊推桿位置選擇6)斜滑塊推出時(shí)的限位10.3斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)和抽芯力的限制，該機(jī)構(gòu)一般使用于抽拔力不大且抽芯距小于60～80mm,的場(chǎng)合。1)斜導(dǎo)柱的形狀幾技術(shù)要求斜導(dǎo)柱的形狀工作端可以是半球，也可以是錐臺(tái)形，由于車削半球比較困難，所以絕大部分設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，其斜角θ一般大于斜導(dǎo)柱的傾斜角α,一般取θ=α+2°~3°。斜導(dǎo)柱固定端與模板之間可采用H7/m6的過(guò)度配合，工作部分與滑塊上斜孔之間的配合采用H11/bl1的大間隙配合。斜導(dǎo)柱的材料多為T8,T10等碳素工具鋼，熱處理硬度HRC≥55,表面粗糙度為Ra≤0.8μm.2)斜導(dǎo)柱的傾斜角α當(dāng)側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開(kāi)模方向垂直時(shí)，取α≤25°,最常用的是12°≤3)斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算當(dāng)側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開(kāi)模方向垂直時(shí)，(10-1)L——斜導(dǎo)柱的工作部分的長(zhǎng)度；α——斜導(dǎo)柱的傾斜角。所以解得4)斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度的計(jì)算。h——斜導(dǎo)柱固定板厚度，d——斜導(dǎo)柱工作部分的直徑；表查得取d=10mm所以解得L=152mm參考[1.3.10]第11章溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ABS的成型溫度和模溫分別為250℃~280℃,50℃8～0℃,常用溫水對(duì)模具1)冷卻介質(zhì)2)冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算(1)求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q式中W——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，該模所以Q=.WQ?=3393KJ/h(2)冷卻水的體積流量式中p——冷卻水的密度，為1×103kg/m3;C?——冷卻水的比熱熔，為