塑件成型工艺性分析

一、塑件成型工艺性分析1、塑件的分析（1）外形尺寸该塑件壁厚为3mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。（2）精度等级每个尺寸的公差都不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。（3)脱模斜度ABS属无定形塑料，成型收缩率较小，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1度。2、ABS的性能分析（1）使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。（2)成型性能1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。2）吸湿性强。含水量应小于0.3%（质量）。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。3）流动性中等。溢边料0.04mm左右。4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈白色痕迹。（3）ABS的主要性能指标其性能指标见下表ABS性能指标密度/g·3cm1.02～1.08屈服强度/MPa50比体积/13gcm0.86～0.96拉伸强度/MPa38吸水率(%)0.2～0.4拉伸弹性模量/MPa1.4×310熔点/C130～160抗弯强度/MPa80计算收缩率（%）0.4～0.7抗压强度/MPa53比热熔/1)(CkgJ1470弯曲弹性模量/MPa1.43103、ABS的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。2)注射过程。塑件在注射机料和筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。的介质为空气和水，处理温度为60～75C，理时间为16～20s。（2）注射工艺参数1）注射机：螺杆式，螺杆转数为30r/min2）料筒温度（C):后段150～170;中段160～180；前段180～200。3)喷嘴温度（C）:170～180。4)模具温度（C）：50～80。5)注射压力（MPa）:60～100。6)成型时间（s):30(注射时间取1.6，冷却时间取20.4，辅助时间8)。二、拟定模具的结构形式1、分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上。2、型腔数量和排列方式确定（1）型腔数量的确定该塑件采用精度一般在2～3级之间，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。（2）成型排列形式的确定多型腔模具尽可采用平衡式排列布置，且要力求紧凑。并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，所示。（3）模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用脱模板推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板。由上综合分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。3、注射机型号的确定（1）注射量的计算经计算得塑件体积：塑V=50.663cm塑件质量：塑m=50.66×1.02g=51.67g(2)浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2～1倍来估算。由本次采用流道简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为总V=塑V（1+0.2）×2=121.5843cm（3）选择注射机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量总V=121.5843cm，并结合式0.8/V总公V有：98.1518.0/584.1218.0/3cmV总3cm。根据以上计算，初步选定公称注射量为1603cm，注射机型号为SZ-160/100卧式注射机，其主要技术参数见下表。注射机主要技术参数理论注射容量/3cm160移模行程/mm325螺杆柱塞直径/mmV注射压力/MPa40最大模具厚度/mm300150最小模具厚度/mm200注射速率/g·1s105锁模形式双曲肘塑化能力/g·1s45模具定位孔直径/mm125螺杆转速/r·1min0～200喷嘴球半径/mm12锁模力/kN1000喷嘴口孔径/mm3拉杆内间距/mm345×345（4）注射机的相关参数的校核1)注射压力校核。查表4-1楞知，ABS所需注射压力为80～110MPa，这里取0p=100MPa,该注射机的公称注射压力公p=150MPa，注射压力安全系数1k=1.25～1.4，这里取1k=1.3，则：01pk=1.3×100=130＜，所以，注射机注射压力合格。2）锁模力校核①塑件在分型面上的投影面积塑A，则②浇注系统在分型面上的投影面积浇A，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积浇A数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。浇A是每个塑件在分型面上投影面积塑A的0.2～0.5倍。由于本例流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取浇A=0.2塑A。③塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积总A则④模具型腔内的胀型力胀F，则式中，模p是型腔的平均计算压力值。模p是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%～40%，大致范围为25～40MPa.对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故模p取35MPa。查表4-45可得该注射机的公称锁模力kNF1000锁，锁模力安全系数为2k=1.1～1.2这里取2k=1.2，则锁胀胀＜FFFk216.61568.5121.22.12，所以，注射机锁模力合格。三、浇注系统的设计1、主流道的设计主流道通常位于模具中心塑熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。公p另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。（1）主流道尺寸1)主流道的长度：小型模具主L应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。2)主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）mm=(3+0.5)mm=3.5mm。3)主流道大端直径：'d=d+2mmL7tan主,式中4。4)主流道球面半径：0SR注射机喷嘴球头半径+（1～2）mm=（12+2)mm=14mm。5)球面的配合高度：mmh3。（2）主流道的凝料体积333222212.19.1121mm1.753.51.753.55033.14RrR3cmmmrLV）（）（主主主主主。（3）主流道当量半径mmmmRn625.225.375.1。（4）主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50～55HRC。2、分流道的设计（1）分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度分L取35mm。(3)分流道的当量径因为该塑件的质量gggm20067.511.0250.66V＜塑塑，分流道的当量直径为(4)分流道截面形状为了便于加工和凝料的脱模，本次设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。(5)分流道截面尺寸设梯形的下底宽为x,底面圆角半径R=1mm，并根据表4-6设置梯形的高h=3.5mm,则该梯形的截面积为再根据该面积与当量直径为4.6mm的圆面积相等，可得44.63.1445.3)8tan5.3(22分Dx，即可得mmx4，则梯形的上底约为5mm(6)凝料体积1)分流道的长度mmL70235分。2）分流道截面积2275.153.5245mmmmA分。3）凝料体积331.11102.5mm15.7570ALcmV分分分(7)校核剪切速率1)确定注射时间：查表4-8，可取t=1.6s。2）计算分流道体积流量：scmscmtq/35.32/6.166.501.1VV33塑分分。3）由式（4-20）可得剪切速率该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率132105105s～之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。(8)分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25～2.5μm即可，此处取Ra1.6μm。另外，其脱模斜度一般在105～之间，这里取脱模斜度为8。3、浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。塑件轮毂和外周有4条肋板相连，而浇口正对其中一块肋板，有利于向轮毂和顶部填充。（1)侧浇口尺寸的确定1）计算侧浇口的深度。根据表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为式中，t是塑件壁厚，这里t=3mm；n是塑料成型系数，对于ABS，其成型系数n=0.7.在工厂进行设计时，浇口深度常常选取小值，以便在今后试模时发现问题进行修模处理，并根据表4-9中推荐的ABS侧浇口的厚度为1.2～1.4mm，故此处浇口深度取1.3mm。2）计算侧浇口的宽度。根据表4-10，可得侧浇口的宽度B的计算公式为式中，n是塑料成型系数，对于ABS其7.0n；A是凹模的内表面积（约等于塑件的外表面面积）。3）计算侧浇口的长度。根据表4-10，可得侧浇口的长度浇L一般选用0.7～2.5mm，这里取mmL0.7浇。（2)侧浇口剪切速率的校核1）计算浇口的当量半径。由表面积相等可得BhR2浇，由此矩形浇口的当量半径21Bh）（浇R。2）校核浇口的剪切速率①确定注射时间：查表4-8，可取t=1.6s；②计算浇口的体积流量：smmscmtq/10166.3/66.316.166.50V343塑浇。③计算浇口的剪切速率：33.3nRqv浇，则该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率143105105s～之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。4、校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积太小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。（１）计算主流道的体积流量（２）计算主流道的剪切速率主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率132s105105～之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。5、冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。四、成型零件的结构设计及计算１、成型零件的结构设计（１）凹模的结构设计凹模成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构