骨架的注塑模具设计

0xxx大学塑料成型工艺与模具设计课题：骨架的模具设计子课题:同课题学生姓名:专业模具设计与制造学生姓名班组学号指导教师1第一章塑件工艺分析1.1、塑件的原始材料分析该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料），骨架塑件如图1：图1骨架塑件ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成，收缩率为0.3%~0.8%。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。从使用性能上看，该塑料具有极好的抗冲击强度，有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。从成型性能上看，该塑料在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60℃，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60~80℃。1.2、塑件的结构、尺寸精度及表面质量分析1.2.1、结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为回转体，在一个直径为38mm高为17mm的圆柱中间有一个直径为16mm高为11mm和一个直径为19mm高为26mm的台阶孔，然后留壁厚为1.5mm。该塑件有凹槽，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽心机构，该零件属于中等复杂程度。1.2.2、尺寸精度分析该塑件所有尺寸的精度为IT4级，对塑件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，该塑件的所有壁厚均匀，都为1.5mm，有利于塑件的成型。1.2.3、表面质量分析对该塑件表面没有什么要求，故比较容易实现。综合以上分析，注射时在工艺参数控制的好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3、明确塑件生产批量该塑件要求大批量生产。1.4、估算塑件的体积和重量按照图2塑件各部分体积近似计算：3218.19270171914.3Vmm总321mm1700.3169.53.14V3222mm4521.66)11-(193.14V3223mm6801.258)9.5-(193.14V324mm2210.561183.14V故塑件的体积为：33cm4.044036.46mm2210.56-6801.25-4521.6-1700.31-19270.18V塑件重量为g4.28244.041.06vGS式中为塑料密度(ABS的密度307.1~04.1cmg)3图2塑件各部分体积1.5、分析塑件的成型工艺参数干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80~90C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210~280℃；建议温度：245℃。模具温度：25~70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：50~70MPa。注射速度：中高速度。根据塑件形状及尺寸采用一模二件的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XS—Z—60。4第二章确定模具结构方案2.1、脱模原理制品为骨架。该模具采用斜导柱抽心机构来实现垂直分型动作。锁紧锲与定模板做成整体，确保凹模滑块14的定位锁紧。工作原理模具分流道与侧浇口开设在垂直分型面II—II上，并由骨架凸翼腔底进料。开模时，I—I分型面分型，斜导柱3带动凹模滑块14做II—II垂直分型面分型。最后，由推板4推出塑件制品。如图3：图3模具结构原理图2.2、确定型腔数量及布局形式5该塑件在注射时采用一模二件，即模具需要二个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素拟采取图4所示的型腔排列方式。62.3、选择分型面确定分型面位置如图5：图5分型面位置2.4、确定浇注系统与排气系统2.4.1、浇注系统形式采用普通浇注系统，由于二型腔模，必须设置分流道，用潜伏式浇口形式从零件内部进料，利用分型面间隙排气。2.4.2、主流道设计根据《塑料模具设计手册》初步得XS－Z－60型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：mm4d0；喷嘴前端球面半径：mm12R0；根据模具主流道与喷嘴的关系：mm2)~(1RR0mm1)~(0.5dd0取主流道球面半径：mm13R；取主流道的小端直径mm5d；为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为6~2，取4，经换算得主流道大端直径为mm8D。2.4.3、分流道设计72.4.3.1、分流道的形状和尺寸分流道的形状和尺寸应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速度、分流道的长度等因数来确定。本塑件的形状不复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的形状长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，查表5-40(塑料模具设计手册)得mm2.5R。2.4.3.2、分流道的表面粗糙度由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取m1.6左右，这可增加对外层塑料熔体的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。2.4.4、浇口的设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用潜伏式浇口较为理想，如图6。设计时在模具结构上采取瓣合式型腔，潜伏式浇口的锥角取20~10。图6潜伏式浇口示意图查表5-45(塑料模具设计手册)选尺寸为直径mm1,试模时修正。2.4.5、排气系统该模具为小型模具，可利用分型面间隙排气，该分型面位于熔体流动的末端。2.5、选择推出方式该塑件为簿壁塑件，综合各个因素，选定为推板推出机构，如图7。为了防止推板刮伤凸模，推板内孔应比凸模成型部分大mm25~mm0.20外，将凸模和推板的配合做成锥面，以防止因推板偏心而出现飞边，其单边斜度10左右为易。8图7顶出方式9第三章模具设计的有关计算3.1、型芯和型腔工作尺寸的计算查表《塑料模设计手册》表1-4塑料ABS收缩率：0.3%~0.8%。平均收缩率：0.55%0.8%)/2.3%0(S计算如下表：类别尺寸类型塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔的计算径向尺寸的计算38ZZSMLSL00]43)1[()(087.0001.3822073.0096.2119073.0094.181.504.0042.1深度尺寸的计算8ZZSMHSH00]32)1[()(053.0094.76047.0094.51.504.0043.1型芯的计算径向尺寸的计算1600]43)1[()(ZZSMLSL0067.024.16190073.027.191.5004.06.1深度尺寸的计算600]32)1[()(ZZSMhSh0047.013.611006.018.11型芯中心距尺寸60]2)1[(ZSMLSL05.033.60103.2、侧壁厚度与推板厚度的计算3.2.1、侧壁厚度该型腔为组合式。因此，型腔的强度和刚度按组合式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可以参考经验推荐数据。查《塑料成型工艺与模具设计》表6.10型腔侧壁厚表，取mmS20。3.2.2、推板厚度3474.0EprH其中查，MPaE5101.2，可取制品轴向尺寸公差的1/10，取mm03.0，p由表4.1取MPa30。35400003.0101.28.03074.0Hcm13.1mm163.3、斜导柱等侧抽芯有关计算3.3.1、斜导柱的设计与计算斜导柱的倾斜角取5.22。则脱模力的计算为：)k)(1m(12ffLSErFttF—脱模力（推出力）（N）E—塑料弹性模量（2cmN，ABS塑料取25100.2cmN）S塑料的平均成型收缩率（mmmm）L包容凸模的长度（cm）f塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）m塑料的帕松比（取0.3）11rttk2222t塑料平均壁厚(cm)r圆柱半径(cm))2.0)(187.53.0(12.07.10055.02000009.1222tF97.1393（N）查《塑料成型工艺与模具设计》表9.1取KNFw10。再查表9.2得mmd16在斜导柱的设计中斜导柱采用了理论上最佳的斜角：5.22，直径取mm16。先计算抽心距：mmrRS)3~2(22抽其中：R—塑件的大圆盘半径r—塑件的最小的腰部外圆半径)3~2(5.91922抽S)3~2(45.16mm19然后在CAD里根据抽心距算出斜导柱的长度，如图8：图8斜导柱长度的计算其强度校核：cos抽弯FF12其中：弯F—斜导柱所受的弯曲力（N）抽F—抽拔力（N）—斜导柱的斜角NFF8.15085.22cos97.1393cos抽弯wFF弯，所以斜导柱强度合格。3.3.2、斜滑块（型腔）的设计斜滑块设计如图9：图9斜滑块3.3.3、楔紧块的设计本模具采用楔紧块与定模板制成一体的整体式结构。如图1013图10楔紧块3.3.4、导滑条的设计导滑条的设计如图11：图11导滑条斜滑块的导滑长度不能太短，一般应保证滑块在完成抽拔动作后，留在导滑条中的长度不小于有效长度的32，经计算，该滑块在完成抽拔动作后留在导滑条中的长度为mm5.47，总的有效长度为mm5.65，所以导滑条的长度足够。3.4、冷却与加热系统本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，所以在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算设定模具平均工作温度为50℃，用常温20℃的水作为模具冷却介质，其出口温度为30℃，产量为（初选每二分钟一套）hkg257.0。故冷却水体积流量：)(6021TTcMqV式中：V—冷却水体积流量，（min3m）M—单位时间注射人模具内的树脂质量，（hkg）q—单位时间内树脂在模具内释放的热量，（kgJ，ABS为J/kg104~35）14c—冷却水的比热容，（J）—冷却水的密度，（3mkg）1T—冷却水出口处温度，（℃）2T—冷却水进口处温度，（℃）)2030(100.1102.460104257.0335Vmin1041.034m查表可知所需的冷却水道直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。15第四章选择模架为了方便加工热处理，其型腔镶块可分为两部分。如图12：图12型腔镶块4.1、初选注射机4.1.1、浇注系统重量单件塑件重量gMs2824.4注射机额定注射量Gb，每次注射量不超过最大注射量的80%即sGGjb0.8Gn式中n－型腔数jG－浇注系统重量(g)sG－塑件重量(g)bG－注射机额定注射量(g)浇注系统估算结果：3221575.7mm40)5.14(31V32288.602104mmV163238.84715322mmV33jcm2.026mm2026847.8602.88575.7V浇注系统重量g2.391.182.026Gj设2n则得：0.8GnGGjsbg140.839.22824.42总质量：gM14满足注射量：8.0塑件机VV式中机V——额定注射(3cm)塑件V--塑件与浇注系统凝料体积和（3cm）336325.128.0106.108.0cmcmVV塑件机或满足注射量8.0塑件机MMggMM5.178.0148.0塑件机4.1.2、注射压力成型注PP查《塑料模具设计手则》表1-8ABS塑料成型时的注射压力MpaP281~106成型锁模力：pFP锁式中p—塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力，取Mpap30F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积17221874.3