生物专题复习

塑料模具课程设计目录1）所需资料：注射成型工艺与模具设计、模具设计与制造手册。2）原始数据：制品材料、制品图如下。第I页共IV页4）注射模设计塑料制品结构分析；注射成型工艺参数选择、模架选择、注射机选择；成型零部件、浇注系统、脱模机构、温度调节系统等的设计；模具总体方案设计和比较；主要零部件强度、刚度计算；绘制模具装配图；绘制主要零部件图；编制成型零件数控加工程序。5．ABS注射成型性工艺参数为工艺参数注射机类型螺杆式喷嘴形式通用式料筒温度/℃前部200—210中部210—230后部180—200喷嘴温度(℃)180—190模具温度(℃)50—70注射压力(Mpa)70—90保压压力(Mpa)50—70螺杆转速(r/min)30—60高压瓶盖注射成型工艺分析与模具3.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析注射成型工艺规程的编制第5页共48页塑件图如图1所示：图1塑件图（1）结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为圆锥形，在顶部两侧壁上有2个小孔，其为通孔。因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。在其内壁上还有2个凸筋，其高度为2.5mm，长度为28.75mm。因此，用推杆或推板不能直接推出塑件，可以采用斜滑块推出机构来推出塑件。该零件属于中等复杂程度零件。（2）尺寸精度分析。该零件各个尺寸均未注明公差，为了提高经济效益，则按未注明公差尺寸来处理，根据课本上的表2-1查得ABS材料的适用未注公差等级为MT5级，对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证。从塑件的壁厚上来看，两侧的壁厚为3.75mm，底部的壁厚为2.5mm，壁厚差为1.25mm，较均匀，有利于零件的成型。（3）表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，因此表面要求比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。3.2计算塑件的体积和重量第6页共48页计算塑件的体积：用Proe软件绘制塑件的三维图形，计算出塑件的体积为126.46cm³，浇注系统的体积为4.83cm³。计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为1.02g/cm³~1.20g/cm³,取其平均密度为1.11g/cm³。故塑件的质量为：W=V=126.46×1.11=140.37g经计算塑件的体积和质量，根基手册，采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需的压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为XS-Z-250型。3.3塑件注射工艺参数的确定查找相关文献资料，ABS塑料的成型工艺参数[4]可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度t1选用200℃；中段温度t2选用220℃；前段温度t3选用240℃；喷嘴温度：选用200℃；注射压力：选用100MPa（相当于注射机表压35kgf）；注射时间：选用15s；保压压力：选用72MPa（相当于注射机表压25kgf）；保压时间：选用10s；冷却时间：选用15s。3.4塑料成型设备参数根据计算及原材料的注射成型参数确定注塑机为XS-Z-250型[5]，查资料得知其技术参数如下：螺杆直径：φ50mm注射容量：250cm³注射成型工艺规程的编制第7页共48页注射压力：147MPa锁模力：1800KN注射速率：114g/s塑化能力：55kg/h模板行程：500mm模具厚度：200~350mm喷嘴球半径：18mm喷嘴孔直径：φ4mm定位孔直径：100mm3.4.1注射量的校核在一个生产周期内，注射机的最大注射量应大于制品的质量或体积（包括浇道及凝料和飞边），通常注射机的实际注射量最好是注射机最大注射量的80%，所以选用的注射机最大注射量应满足：浇塑机VVV8.0式中机V—注射机的注射量（cm³），取机V=250cm³；塑V—塑件的体积（cm³），取塑V=126.83cm³；浇V—浇注系统的体积（cm³），取浇V=4.83cm³。代入数据，计算得：2002508.08.0机Vcm³66.13183.483.126浇塑VVcm³200＞131.66所以注射量符合要求。3.4.2注射压力的校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力maxP，应该大于注射机注射成型所需调用的注射压力OP,即maxPOP注射机的额定注射压力为147Mpa，ABS注射成型所需的注射压力为100Mpa，所以注射压力符合要求。第8页共48页3.4.3锁模力的校核在注射成型时，为了防止模具分型面被注射压力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象，因此注射机的额定锁模力必须大于注射压力，即：KAqF式中F—注射机的额定锁模力（N），取F=1800310N；A—塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积（cm²），取A=13523.84mm²；q—模具型腔内塑料熔体的平均压力（MPa），取q=50Mpa；K—安全系数，通常取1.1~1.2。代入数据，计算得：8.7776205084.1352315.1KAq³N=777.62×10³N1800310＞777.62×10³所以锁模力符合要求。4注射模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。4.1分型面的选择选择模具分型面时，首先应该选择塑件断面轮廓最大的地方做为分型面。此外，还应考虑以下几项基本原则[6]：（1）尽量使塑件在开模后留在动模；（2）应合理安排塑件在型腔中的方位；（3）应有利于侧面分型和抽芯；（4）尽量保证塑件外观质量要求；（5）应确保塑件的位置及尺寸精度；注射模的结构设计第9页共48页（6）尽量使成型零件便于加工，且有利于模具制造；（7）应有利于防止溢料并考虑飞边在塑件上的部位；（8）应有利于排气；（9）考虑对塑件造成的脱模阻力大小；（10）考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。该塑件为高压瓶盖，表面质量无特殊要求，其分型面选择如下图所示：图2方案一如图2所示的方案一，取A-A为分型面，有利于塑件的脱模，由于塑件本身就有一定的斜度，所以脱模斜度对塑件没有影响，并且有利于侧面的分型和抽芯。图3方案二如图3所示的方案二，取A-A为分型面，则塑件内壁处的凸筋无法抽芯，且浇口的位置很难确定，侧向抽芯机构很复杂，需要很大的抽芯距，增加了模具设计的难度。第12页共48页从以上两个分型面的比较可以看出，方案一比较合理，有利于模具成型。4.2确定型腔的数目及排列方式注射模的型腔数量与注射机的塑化能力、最大注射量及合模力等参数有关，还受塑件的精度和生产的经济性等因素的影响。由上述参数和因素，可按下列方法确定型腔的数量。4.2.1按注射机的塑化能力确定型腔的数量1NsjpmmtKm3600（1）式中1N—型腔的数量；K—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；pm—注射机的额定塑化量（g/h或cm³/h）,取pm=55×10³g/h;t—成型周期（s）,取t=40s；jm—浇注系统和飞边所需的质量或体积（g或cm³），取jm=5.36gsm—单个塑件的质量或体积（g或cm³），取sm=140.37g代入数据，计算得：44.337.14036.5360040550008.01N4.2.2按注射机的最大注射量确定型腔的数量sjImmKmN2（2）式中2N—型腔的数量；Im—注射机允许的最大注射量（g或cm³），取Im=250cm³；代入数据，计算得：54.137.14036.511.12508.02N根据以上两种计算方式，可以看出模具型腔的数量必须取1N，2N中的较小值，注射模的结构设计第11页共48页由于型腔的数目只能是整数，所以最终确定型腔的数目为一腔。由于型腔的数目为一腔，所以这里就不需要再确定型腔的排列方式了。4.3浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。浇注系统是注塑模设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件的质量（如外观、物理性能、尺寸精度）都有着直接的影响，设计时必须按如下原则[7]：（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。（2）型腔和浇口的排列要尽可能的减少模具外形尺寸。（3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）；尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。（4）分流道尽可能平衡布置，使塑料熔体能在同一时间内到达型腔的深处及角落。（5）在满足型腔能够充满的前提下，浇注系统的容积尽量小，以减少塑料的耗量。（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击型芯，防止型芯变形。浇口的残痕不应影响塑件的外观。4.3.1主流道的设计主流道的形状如图4所示：第14页共48页图4主流道XS-ZY-250型注射机喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：0d=φ4mm；喷嘴前端球面半径：0R=18mm；为便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥角α=2°~4°，对流动性较差的塑料可取α=3°~6°，由于ABS塑料的流动性为中性，故取其锥度为α=3°，内壁表面的粗糙度为Ra=0.4µm。为防止主流道与喷嘴处溢料。主流道与注射机喷嘴应紧密对接，主流道对接处应制成半球形的凹坑，则有：R=R0+(1~2)mmD=d0+(0.5~1)mm取主流道球面半径R=20mm；取主流道的小端直径d=φ5mm；凹坑的深度为h=5mm。为减小料流转向时的阻力，主流道呈圆角过渡，其圆角半径为r=3mm。在保证塑料良好成型的前提下，主流道长度L应尽量短，以减少凝料，降低压力损失。注射模的结构设计第13页共48页4.3.2分流道的设计由于该模具为单腔模具，且塑件的投影面积较大，深度较大，且外形基本上为圆形，熔料可以直接通过主流道进入型腔，不需要再设分流道。4.3.3浇口的设计浇口又称进料口，是连接流道与型腔之间的一段细短通道（直接浇口除外），是浇注系统的关键部分，其主要作用为：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，可以防止熔体倒流。（2）易于在浇口处切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.03~0.09，浇口的长度约为0.5mm~2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，黏度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量[7]。浇口位置的选择应遵循下列原则：（1）浇口位置应使填充型腔的流程最短。（2）浇口设置应有利于排气和补缩。（3）浇口位置的选择要避免塑件变形。（4）浇口位置的设计应减少或避免生成熔接痕。（5）浇口位置应避免侧面冲击细长型芯。浇口的形式和位置如下所示：第16页共48页图5点浇口如图5所示为点浇口，采用点浇口的优点是：（1）因点浇口截面积小，熔料通过时有很高的剪切速率和摩擦，从而产生热量，提高熔料温度，同时降低了黏度，利于流动，使塑件外观清晰，表面光洁。（2）因点浇口在开模时即被拉断，浇口痕迹呈不明显圆点痕，故点浇口可开在塑件的任何位置而不影响外观。（3）点浇口一般开在塑件的顶部，注射流程短，拐角小，排气好，易于成型。但是，采用点浇口时，为了能够取出浇注系统的冷凝料，模具必须使用双分型面的结构或单分型面热流道结构，费用较高，并且点浇口不适合用于厚壁或壁厚不均匀的塑件成型。由于该塑件的壁厚为3.75mm，采用双分型面结构加大了模具设计的困难，使得生产成本增高，所以该模具不适合采用点浇口。注射模的结构设计第15页共48页图6轮辐式浇口如图6所示为轮辐式浇口，采用轮辐式浇口的优点是：（1）进料均匀，浇口小，易除去浇口凝料且减小了塑料用量。（2）消除了塑件在脱模时内部形成真空，脱模困难的问题。但是，采用轮辐式浇口时，增加了接缝线，会产生熔接痕，对塑件的强度有影响。所以该模具不适合采用轮辐式浇口。图7直接浇口第22页