《塑料成型工艺及模具设计》课程设计任务书

1塑件成型工艺卡塑件名称椭圆瓶盖塑件草图材料牌号ABS单件重量4.16g成型设备型号SZ—60/450每模件数8成型工艺参数材料干燥干燥设备名称烘箱温度/℃80~85时间/h2~3成型过程料筒温度后段/℃150~170中段/℃165~180前段/℃180~200喷嘴/℃170~180模具温度/℃50~80时间注射/s20~90保压/s0~5冷却/s20~120压力注射/MPa70~100保压/MPa70~100后处理温度/℃70时间/min2~42编制日期审核日期3设计计算和说明塑件成型工艺分析与设计(一)塑件原材料特性ABS是三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点。此外，表面还可镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料.(二)塑件原材料成型性能1.吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥2.流动性中等，溢边料0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)3.比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高)，料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解)，对要求精度较高塑件模温宜取50～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60～80℃，注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180～230℃，注射压力为100～140Mpa，螺杆式注射机则取160～220℃，70～100MPa4.模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)，脱模斜度宜取2°以上(三)塑件成型方法确定塑件用注射机成型(四)选择注塑机型号及其参数5.注射量的计算通过计算或Pro/E建模分析，塑件质量1m=4.16g,塑件体积31m14.16V=4.081.02cm。流道疑料的质量2m还是个未知数，可按塑件质量的0.6被来估算。从上述分析中确定为一模八腔，所以浇注系统疑料体积为32180.619.58VVcm。该模具一次注射所需塑料ABS如下体积：3012852.86VVVcm质量：0053.92mVg2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的结果1m=4.16g1V=34.08cm3052.86Vcm053.92mg结果4计算设计计算和说明流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积为2A，在模具设计前还是个未知数，根据多型腔的统计分析，2A是每个塑件在分型面上的投影面积1A的0.2~0.5倍，因此可用0.351nA来进行估算，所以121110.351.35AnAAnAnAnA=7464.422mm（1A=691.15）mFAP型=7464.4235=261.25KN(P型=35)3.选择注射机根据每一周期的注射量和锁模力的计算值个选用SZ—60/450卧式注射机，其主要技术参数见下图SZ—60/450注射机主要技术参数理论注射容量3cm78锁模力/KN450螺杆直径/mm30拉杆内间距/mm280250注射压力/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螺杆转速/(r/min)14~200定位孔直径/mm55喷嘴球半径/mm20喷嘴孔直径/mm3.5锁模方式双曲肘4.注射机有关参数的校核1)由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n21/36000.85.6360030/360019.172884.16kMtmnm型腔数校核合格。式中k:注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;M:注射机的额定塑化量（5.6g/s）;t:成型周期，取30s。2)注射机压力的校核0'1.3130169epkpMPa，而ep=170MpaA27474.42mmFm265.25KNn=28k=0.8M=5.6g/st=30sp=169MPa结果5设计计算和说明注射压力的校核合格。式中'k取1.3,0p取130MPA。3)锁模力的校核1.157464.4235300.42FKApKN型而F=450KN，锁模力校核合格。塑件成型模具设计(一)型腔的数量和布置该塑件精度要求不高，又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用和设备运转费用低一些，定为一模八腔的模具形式。排列方式为两个H行排列（如下图所示），流道采用平衡式，浇口采用潜伏式或侧浇口式。(二)确定分型面根据塑件结构形式，分型面选在瓶盖的底平面。如下图(三)侧向抽芯机构由于该模具不涉及到侧向抽芯机构，所以无需进行此机构的设计。(四)浇注系统选择和设计1.主流道设计1)主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）=3.5+0.5=4mm主流道球半径为SR=喷嘴球面半径+（1~2）=20+2=22mm2)主流道衬道形式为了便于加工和缩短主流道长度，衬道和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取60mm，约等于定模板+定模固定板'k=1.3'F=300.42KNd=4mmSR=22mm结果6的厚度。衬道如下图，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面设计计算和说明硬度为53HRC~57HRC。3)主流道凝料体积223346.1()40800.77850.8442nqdLmmcm主2.分流道设计1)分流道布置形式分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道。如下图2)分流道长度第一分流道:1L=42mm第二分流道：2L=30mm第三分流道：3L=10mm3)分流道截面的形状及尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定尺寸，既440.26540.26544.164423BmLmm注:上式的适用范围,既塑件厚度在3mm以下,质量小于200g,且B的计算结果在3.2mm~9.5mm,范围内才合理.由于B=3不在范围之内,所以需自行设计.取B=4mmq主30.8cm1L=42mm2L=30mm3L=10mmB=4mm结果7设计计算和说明2242.6733HBmm取H=3mm梯形斜角通常取5~10,在此取6;底部圆角R=1mm~3mm取R=1mm;由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有中心部分的塑件熔体的流动状态较理想,因而分流道的内表面粗糙度值不能太低,一般取aR=1.6m。分流道截面形状如下图4)分流道凝料体积分流道长度:L=(42230410)2=284mm分流道面积:243310.52Amm凝料体积:328410.52.98qcm分3.浇口的设计根据外部特征,外表面质量要求比较高,应看不到明显的浇口痕迹,因此采用潜伏式浇口,在开模时浇口自行剪断,几乎看不到浇口的痕迹.且浇口位置设在塑件椭圆柱外表面上。潜伏式浇口的形状如下图(尺寸由查表所得)4.冷料穴的设计1)主流道冷料穴采用Z字形拉料杆形式的冷料穴,是最常用的一种冷料穴.拉料杆头部的侧凹能将主流道凝料钩住,开模时留在动模一侧。如下图H=3mm=6R=1mmaR=1.6mL=284mmA210.5mmq分32.98cm结果8设计计算和说明2)分流道冷料穴在分流道端部加长5mm作分流道冷料穴。(五)成型部件的设计计算1.凹模根据塑件形状分析采用整体式凹模，整体式凹模是由整块材料加工制成的，结构简单，强度高，成型的塑件表面无镶拼接缝的痕迹。结构如下图2.型芯型芯是由两部分组成的，其中主型芯为整体式（包括动模板），螺纹型芯为推出机构的一部分，由于塑件内部有螺纹得进行手动脱模。结构如下图3.成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸公差按SJ1372-78标准中的5级精度选取。由ABS的收缩率为（0.4%~0.7%）可得出ABS的平均收缩率maxmin0.4%0.7%0.55%22SSS1)型腔尺寸S0.55%结果9设计计算和说明计算公式为：001zzMsLsLx001zzMsHsHx其中sL为塑件外径尺寸；sH为塑件高度尺寸；x为修正系数（取34）；为塑件公差值；为制造公差（取3）。0.070.07100310.0055400.240.074ML0.050.05200310.0055220.1422.024ML0.040.04300310.005514.20.1214.194ML0.050.05100310.0055250.1625.24MH0.050.05200310.0055200.1420.014MH2)主型芯尺寸计算公式为：001zzMslslx001zzMshshx其中sl为塑件内径尺寸；sh为塑件孔深尺寸；x为修正系数（取34）；为塑件公差值；为制造公差（取3）。0010.060.06310.0055380.1838.344Ml0020.050.05310.0055200.1421.214Ml000.050.05310.0055240.1624.254Mh3)螺纹型芯尺寸x=341ML0.07040.072ML0.05022.023ML0.04014.191MH0.05025.22MH0.05020.011Ml00.0638.342Ml00.0521.21结果Mh00.0524.25Md大00.0212.18Md小00.0210.37ct10mm10设计计算和说明计算公式为：大径001zzMsdsd大大中小径001zzMsdsd小小中其中sd大，sd小分别为塑件内螺纹大径，小径基本尺寸；中为塑件螺纹中径公差；z为螺纹型芯中径制造公差，值可取0.115中。000.020.0210.0055120.1112.18Md大000.020.0210.005510.20.1110.37Md小4.成型零件强度及支承板厚度计算1)型腔侧壁厚度（按整体式距型凹模计算）11220.07273525.0210127cpthmm式中：p为型腔压力；h为凹模型腔的深度；查表的=0.727；为材料的许用应力。2)型腔底版厚度1122'0.487235228127hptbmm式中：b为凹模型腔的内孔短边；查表得'=0.4872。3)支承板的厚度在选定模架后，选取标准的支撑板尺寸为32mm。(六)排气系统设计瓶盖成型型腔体积比较小，约为34.08cm，注射时间短，采用的潜伏式浇口向型腔顶部倾斜，塑料熔体是从上往下进行填充，所以型腔顶部不会造成憋气现象，气体会沿着分型面和型芯与推件之间的轴向间隙向外排出，所以不需另进行设计。(七)温度调节系统设计在单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为50C1.冷却水的体积流量ht8mm'=0.4872结果vq30.011m8dmmv3.67/ms11设计计算和说明23131120.10