机械类--塑料注射模具设计--毕业设计

塑料注射模具毕业设计第一章塑件的工艺性分析第一节塑件材料的选择选择塑件的材料使首先考虑塑件的综合性能，明白其用途，了解其工作的环境，是否要求材料耐高温、耐腐蚀和耐老化等。在明白了这些的基础上，再选择经济性好，又便于取材的材料。我此次设计的是小套管注塑模具的设计，此小套管为薄壁塑件，其工作是和某一零件配合，要求尺寸稳定性好，包在外表起装修饰作用。考虑到这两点，常用作包装经济性又好的材料便首先考虑采用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）。第二节塑件的结构工艺性分析1.2.1塑件的结构分析此塑件的主要作用是包在零件外表其一定的装饰作用，因此外表要光滑;内孔要和零件配合，其尺寸精度要求较高；此塑件壁比较薄要防止出现缺料、熔接不良等浇注缺陷。1.2.2PET的性能分析1、使用性能PET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都好。①有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3-5倍耐折性好。②耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂。③具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。④气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。⑤透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。⑥无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。2、PET成型性能①PET浇口的开设方位最好能正对型腔壁或粗大的型芯，这样可以改变流向，降低流速，使熔料能均匀填充型腔，;避免表面缺陷。②在避免熔料喷射的前提下，PET浇口应开设在塑件最厚处，可避免流动阻力大和冷却快的缺点，保证其充满模腔。③PET的成型收缩率较大，一般为1.8%左右;玻纤增强PET为0.2-1.0%，高模温所得塑件的收缩率大，而低模温塑件的收缩率小。④PET制品中往往残留一定的内应力，因此一般成型后常需后处理。⑤PET与PBT一样，对尖角、缺口非常敏感，这些地方易出现应力集电，使承载能力大为下降，在受力或受冲击时易发生破裂，故对这些地方应尽量采用圆弧过渡。⑥PET在熔融态下的流变性为非牛顿型，温度对熔体粘度的影响不大，可以调节压力来增大剪切应力或剪切速率。⑦PET有明显的熔点，加工温度范围较窄，为270-290度，当超过300℃时会发生热降解。⑧PET成型时的保压时间不能过长，否则会使内应力增加，一般为20-50So⑨由于PET熔体的固化较快，故应采用高速注射，以免熔体尽快充满模腔。⑩在PET成型时加人的回料应是充分烘干和没有产生热降解的，加入量应不超过20%。增强PET在注射成型时，如果含水量超过0.03%,加热熔融时将发生分解，引起制品性能的下降。因此增强PET物料在成型前必须进行预干燥。图1所示为增强PET在不同干燥温度下，干燥时间与含水率的关系。通常在经过5h(130℃)或4h(150℃)的干燥后，含水量即可下降到0.03%以下。图1-1增强PET在不同干燥温度下干燥时间与含水率的关系3、PET性能指标拉伸强度/Mpa152弹性模量/Mpa4000弯曲模量/Mpa10343弯曲强度/Mpa200悬臂梁冲击强度J/m85介电强度Kv/mm16.9比重1.30-1.38介电常数3.0-3.8热变形温度（1.8Mpa）/℃224比热容J/（g·k）1.1-1.4熔点/℃245-260密度g/cm31.33-1.38第二章注射压力机的选择第一节确定型腔数量及排列方式2.1.1型腔数目的确定确定型腔数目有两种方式，一是先确定注射机的型号，再根据所选注射机的技术规范，计算型腔的数目;另一个是根据经验先确定型腔数目，然后在进行校核计算，看型腔数目是否满足要求。但无论采用哪种方式，一般考虑以下几点：（1）塑料制件的批量和交货周期如果必须在相当短的时期内注射成型大批量的产品，则使用多型腔模具可提供独特的优越条件。（2）质量控制要求塑件的质量控制要求是指其尺寸、精度、性能及表面粗糙度要求等。每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%-8%，因此多型腔模具（n4）一般不能生产高精度塑件，高精度塑件宁可一模一件，以保证质量。（3）成型的塑料品种与塑件的形状及尺寸塑件的材料、形状尺寸与浇口的位置和形式有关，同时也对分型面和脱模的位置有影响，因此确定型腔数目时应考虑这方面的因素。（4）所选注射机的技术规范根据注射机的额定注射量及额定锁模力求型腔数目。因此，确定型腔的数目时，既要保证最佳的生产经济性，技术上又要充分保证产品的质量，也就是应保证塑件最佳的技术经济性。根据以上确定型腔数目时应考虑的要点综合分析，我设计的塑件精度要求不是很高，确定为多型腔模具。但Φ5孔与零件有配合，精度相对较高。综上，确定为一模两件。2.1.2型腔的布局型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。此塑件采用一模两件，其型腔排列方式：图2-1第二节注射机的选择2.2.1塑件参数1、注射量根据公式n=(0.8G-W)/w注：（1）n型腔数目（2）G所需注射量/cm3（3）W浇注系统的体积/cm3（4）w单个塑件的体积/cm3通过对塑件的体积进行计算得出：塑件的体积V=423.54mm3密度ρ=1.35（g/cm3）估算塑件的注射量为：1411.8mm32、锁模力根据公式F=KPA注：（1）F注射所需的锁模力/KN（2）P型腔内熔体的平均压力/Mpa对于一般精度制件，P取20-30Mpa；对于熔体粘度较高，制件精度要求较高的制件P取30-40Mpa（3）A最大成型面积。即所有制品、流道和浇口在分型面上的投影（4）K压力损耗。一般取1.1-1.2通过计算锁模力F=24.72KN2.2.2注射机型号的确定根据各个参数初步选定注射机型号为：XS-ZY-125螺杆式注射机XS-ZY-125有关参数见表2-1表2-1注射机的主要参数额定注射量/cm3125模具最大厚度/mm300喷嘴球面半径/mm15喷嘴孔直径/mm4螺杆（柱塞）直径/mm42模具最小厚度/mm200注射压力/MPa120动、定模固定板尺寸/mm428×458注射行程/mm115拉杆空间/mm260×290注射时间/s1.6合模方式液压-机械螺杆转速/r×min143液压泵流量/L×min1压力/MPa100、126.5注射方式螺杆式电动机功率11/kW合模力/kN900螺杆驱动功率/kW4最大成型面积/cm2320加热功率/kW5最大开（合）模行程/mm300机器外形尺寸/mm3340×750×1550定位孔直径/mm125表2-2PET的注射工艺参数（具体参数可根据实际作适当的调整）注射机类型螺杆式保压时间/s20-80螺杆转速/（r/mm）20-40冷却时间/s20-50喷嘴形式直通式成型周期/s50-140喷嘴温度/℃220-230料筒温度前段/℃230-250模具温度/℃80-100中段/℃240-260注射压力/MPa‘70-90后段/℃230-240保压力/MPa40-50注射时间/s0-5第三章分型面的确定第一节分型面的设计原则分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置、形状及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优先选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；（3）保证塑件的精度要求；（4）满足塑件外观质量的要求；（5）便于模具的加工与制造；（6）对成型面积的影响；（7）排气的效果的考虑；（8）对侧向抽芯的影响。第二节分型面的确定根据分型面选择的原则，及对塑件的结构分析，通过综合分析比较，确定选用双分型面结构。第一次分型拔出型芯，中间板把塑件留在型腔里。第二次分型推出塑件。这样设计既运用推杆作型腔里的成型件，又用它作推杆推出塑件。具体分型面设计如图:型腔板推板定模板定板定模板固浇口套图3-1第四章浇注系统的设计第一节浇注系统的组成及作用4.1.1浇注系统的组成浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。4.1.2浇注系统的作用浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，同时使型腔内的气体能及时顺利地排出，并在充填保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑料制品。第二节浇注系统的设计原则（1）保证塑料熔体流动平稳。设计浇注系统时，应注意使系统与模具中的排气结构相适应，使系统具有良好的排气性，从而保证塑料熔体经过系统或充填模腔时不发生涡流和紊流，以使制品获得良好的成型质量。（2）流程应尽量短。在满足成型和排气要求的前提下系统长度应尽量短，各段应尽量平直，以使塑料熔体在模具中的流程尽量短而且不发生弯曲，从而可减小注射压力和熔体的热量损失，并缩短熔体充模时间。（3）防止型芯变形和嵌件位移。设计浇注系统时，应尽量避免通过系统的塑料熔体正面冲击模腔内尺寸较小的型芯或嵌件，以防止熔体的冲击力使型芯发生变形或使嵌件发生位移。（4）修整应尽量方便。修整指制品成型后对其外观所做的各种修整工作，其中包括去除制品上的浇注系统凝料。为了方便修整并无损制品外观和使用性能，浇注系统在模具中的位置和形状，尤其是浇口的位置和形状应尽量根据制品的形状和使用要求确定。（5）防止制品变形和翘曲。设计浇注系统时，应考虑如何减轻浇口附近的残余应力集中现象，以防止因应力过大而导致制品发生变形和翘曲。例如对于深度很浅的大平面聚乙烯、聚丙烯制品若采用料流速度较大的直接浇口成型，由于注射压力直接作用在制品上加之这些塑料取向能力较强，所以成型后很容易在浇口附近残余较大的时效应力和取向应力，并导致制品发生翘曲变形，为此可改换多点浇口形式。但是应当指出，采用多点浇口成型制品时，由于各浇口附近收缩与其它部位不等，也非常容易引起制品整体翘曲变形，尤其对于大型薄壁制品，使用多点浇口时特别要注意此问题。（6）应与塑料品种相适应。不同的塑料具有不同的流动性，特别是对硬质聚氯乙稀、聚丙烯酸酯和聚甲醛等成型性差的塑料，其流道和浇口的选择是否合适，对于制品的性能、外观以及成型周期和生产成本都有很大影响。另外，有些塑料还会因为浇口设计不当而导致浇口表壁与熔体之间产生较大摩擦，从而引起塑料褪色。（7）合理设计冷料穴。冷料穴设计不当，容易使制品发生成型缺陷。如果冷料穴失效，使前锋冷料进入模腔会导致制品产生冷疤或冷斑。（8）尽量减少塑料消耗。设计浇注系统时，除注意满足上述设计原则外，还应使系统的长度和容积尽量小，这样做不仅可以避免系统凝料积压、延长成型周期等问题，而且还可以减少系统占用的塑料量，从而减小原材料消耗以及回收废料的工作量。除了上述原则外，设计浇注系统时还应注意模腔的数量与布置、制品的外观和性能、制品形状与尺寸等问题对系统的制约，以及注射机上模具固定板对侧浇口位置的要求。第三节主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此，它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。表4-1主流道部分尺寸单位（mm）符号名称尺寸d主流到小端直径4.8SR主流道球面半径16.5h球面配合高度4a主流道锥角4°L主流道长度50D主流道大端直径8.3第四节浇口套的形式及固定根据此塑件的成型特点设计其浇口套形式如下图：型腔板推板定模板定板定模板固浇口套定位圈图4-1第五节分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道。此塑件为一模两件，应设置分流道。分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇