漱口杯注射工艺设计

第1章选择与分析塑料原料1.1选择制作材料漱口杯属于日常用品，需要大批量生产。图1-1三维图图1-2二维图通过查阅《塑料成型模具与设备》的表2-3常用热塑性塑料的使用性能，对多种塑料的性能与应用进行综合比较，漱口杯选用材料为PP（聚丙烯）。1.2分析制件材料的性能1.2.1分析制件材料的使用性能PP属于热塑性结晶型塑料，密度为0.9-0.91g/cm3。成型收缩率:1.0-2.5%成型温度：160-220℃。性能：1．物理，机械性能聚丙稀的强度和刚性都比低压聚乙稀好。聚丙稀与其它塑料相比，有更大的弯曲疲劳寿命。聚丙稀制品对缺口是敏感的，因此在产品设计时，应避免尖角存在，否则容易使应力集中。聚丙稀具有优异的成纤性，被人们称为“理想的纤维”。因此它的拉伸性能非常好。聚丙稀的耐磨耗性比硬聚乙稀差，但却优于聚苯乙稀，每1000次磨耗15~30mg。2．热性能聚丙稀有良好的耐热性，它的熔点为164~170℃，它的制品能耐100℃以上的温度煮沸消毒。在没有外力作用下，温度即使到150℃也不变形。在低负荷下亦可在110℃连续使用。聚丙稀在90℃时的抗应力松弛性能亦良好。聚丙稀低温使用温度可达-15~-20℃，其脆化温度为-35℃（聚乙稀的脆化温度为-60℃）。3．电性能聚丙稀是一种非常优良的电绝缘体，且因它不吸水，不受空气潮湿的影响，击穿电压也高。但是它是一种缓慢燃烧的材料，如果要求制品能够避免燃烧，则应用加有阻燃放剂的聚丙稀材料。聚丙稀的介电常数低，介电强度很高。4．化学性能聚丙稀对化学药剂的侵蚀和沾污的耐御性能良好，特别是抗环境应力开裂更优。在室温下，几乎没有可以使它溶解的溶剂。5．耐环境性在常温下，聚丙稀塑料实际上完全不受水分侵蚀。聚丙稀在室外使用除要加抗氧剂外，还需加入光稳定剂。1.2.2分析塑料工艺性能PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。PP的加工温度在200-300℃左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310℃），但高温下（270-300℃），长时间停留在高温中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50℃范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。1.2.3结论漱口杯为普通日用品，要求具有一定的强度和耐磨性，低级进度，外表面质量要求较高，无瑕疵、美观、耐热、不吸水，采用PP材料，产品的使用性能能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，如果储存适当则不需要干燥处理，熔化温度：220~275C，注意不要超过275C，注射压力可大到1800bar。第2章确定塑料成型方法及工艺过程2.1塑件成型方法的选择根据上章对塑件材料的选择所知，制件采用ABS材料，通过查《塑料成型模具与设备》表1-1可知，漱口杯应该采用注射成型生产。2.2成型工艺规程2.2.1成型前的准备PP的吸湿性很小，因此在成型前一般不需要迸行干燥处理，若湿度超过允许值，则应进行干燥处理，干燥温度60～80℃，干燥时长1～2hr，适合水分0.07%。PP分子结构申含有叔碳原子，故抗氧化能力很低，在塑化时应加人抗氧化剂。2.2.2注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化后达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型。其成型过程大致分为加料、塑化、注射、保压、倒流、冷却和脱模等过程。2.2.3塑件后处理把塑件静置于热空气循环烘箱中进行退火处理，按每毫米厚度约需半小时退火的原则估算，恒温在120～180℃之间约一小时，退火后使塑件缓冷至室温。第3章分析塑件结构工艺性3.1塑件尺寸精度分析塑件要求的是低级精度等级，查《塑料成型模具与设备》表2-8塑件精度等级的选用（SJ1372—1978）可知低精度聚丙烯可选用7级精度，查表2-7塑件公差数值表（SJ1372—1978）可知标注主要尺寸公差如下（单位均为mm）塑件外形尺寸：02.16.87，02.16.97，004.152.79，塑件内形尺寸：04.1081.74，04.1064.743.2塑件表面质量分析塑件表面粗糙度查GB/T14234-93塑料件表面粗糙度表B1可知，PP注射成型时，表面粗糙度的范围在Ra0.1～1.6μm之间，而该塑件表面质量要求较高，因此选Ra0.4μm。3.3塑件的结构工艺性分析此塑料为杯类件，腔体斜度为2，最深为97.6mm，最浅为2mm，壁厚为2mm，没有侧孔、侧凹或与塑件脱模方向垂直的孔，不需要强制脱模，故塑件成型性能良好。为加强杯体底部的强度，设计杯壁底部向下延长2mm，充当加强筋的功能。塑件上不存在孔，加工型芯和型腔时可直接用铣床加工，不需要放电和钻孔，加工过程更为简单。第4章确定塑料成型工艺参数4.1温度喷嘴温度：195℃左右前段：200～230℃料筒温度中段：180～205℃后段：160～180℃模具温度：50～90℃（摘自中国工程塑料信息网）4.2压力注射压力：150～180Mpa保压压力：120～144Mpa（摘自百度百科）4.3时间（成型周期）注射成型时间有注射时间和闭模冷却时间两部分组成，注射时间又有冲模时间和保压时间组成。所选材料PP的注射时间：2～5S，取3S.保压时间：20～60S冷却时间：15～50S注射成型总时间：40～120S（摘自深圳市骏烨复合材料有限公司网站）第5章初步选择注射成型设备5.1依据最大注射量初选设备5.1.1计算塑件体积通过对塑件进行三维造型，运用UG软件中的“测量体”，对塑件三维体进行测量，得V=58242.2346mm³≈58.24cm³5.1.2计算塑件质量计算塑件的质量是为了选注射机及确定模具型腔数，通过上网查阅PP密度相关资料，PP的密度约为0.9g/cm3，塑件不大，可以做成一模四腔，所以塑件的质量为M=Vρ=4X58.24cm³X0.9g/cm³≈209.664g,M/80％=209.664/0.8≈262.08g塑件成型每次需要注射量（含凝料的质量）为262g5.1.3计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量）V=M/ρ≈262/0.9=291.1cm³注射量小于等于注射机允许的最大注塑量的80％，V/80％≈291.1/80％=363.875cm³因此所选的注塑机的最大注射量要大于等于363.875cm³，查《塑料成型模具与设备》附录D常用国产注射机型号及技术参数，初选螺杆式注射机XS-ZY-500型号，满足注射机小于或等于注射机允许的最大注射量的80％。注射机的主要参数如表6-1所示。表5-1注射机主要参数理论注射量/cm³500模板最大行程/mm500螺杆直径/mm65最大模具厚度/mm450注射压力/Mpa104最小模具厚度/mm300注射行程/mm200模板尺寸/mm700X850注射时间/s2.7拉杆空间/mm500X440塑化能力(g/s)16.8喷嘴球半径/mm18合模力/KN3500喷嘴口直径/mm7.5注射方式螺杆式定位孔直径/mm1505.2依据最大锁模力初选设备当熔体充满型腔时，注射压力在模具型腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和涨模现象。1.单个塑件在分型面的投影面积A1A1=2r=227.59445.43mm2.成型时熔体塑料在分型面上投影面积A由于本课题所设计的模具流道简单，分流道相对较短，因此流道凝料在分型面上的投影面积初步为23000mmA≈14A+3000≈26778.82mm3.成型时熔体塑料对动模的作用力FF=AP≈26778.8X34.2≈916KN式中P---塑料熔体对型腔的平均成型压力，查相关资料可知成型PP塑件型腔所需的平均成型压力为34.2MPa。4.根据合模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则，查GB12783—1991国产注射机型号及技术参数，注射机XS-ZY-500卧式螺杆式注射机的锁模力为3500KN，满足要求。5.3编制注射成型工艺卡表5-1漱口杯成型工艺卡片XX模具有限公司塑料注射成型工艺卡片资料编号车间共页第页零件名称漱口杯材料牌号PP设备型号XS-ZY-500装配图号A1材料定额每模制件数4零件图号A3单件质量（g）52.416工装号材料干燥设备热风循环干燥箱温度（℃）120～180℃时间（h)1h料筒温度（℃）料筒一区200～230℃料筒二区180～205℃料筒三区160～180℃喷嘴195℃左右模具温度（℃）50～90℃时间注射（s）3S压力注射压力（MPa)100保压（s）20S保压压力（MPa)60冷却（s)25S背压（MPa)后处理温度（℃）120～180℃时间定额辅助（min)时间（h）1h单件（min)检验编制校对审核组长编制校对审核