【塑料模設(shè)計(jì)】 國(guó)外創(chuàng)意水杯設(shè)計(jì)

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1、【塑料模設(shè)計(jì)】 國(guó)外創(chuàng)意水杯設(shè)計(jì) 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 課題設(shè)計(jì)— 說(shuō) 明 書(shū) 系 部——機(jī)械工程系 專 業(yè)——材料成型與控制技術(shù) 班 級(jí)——材料3141 學(xué)生姓名——梅麗敏 指導(dǎo)教師——俞蓓 x年 6 月 23 日 一、塑件成型工藝分析 1.塑件成型特性 PA塑料(尼龍)(聚酰胺)英文名稱:Polyamide，比重:PA6-1.14克立方厘米，PA1010-1.05克/立方厘米，成型收縮率:PA6-0.8-2.5% PA66-1.5-2.2%，成型溫度：220-300℃，干燥條件：100-110℃，12小時(shí)。物料性能：堅(jiān)韌,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大.

2、 尼龍6彈性好,沖擊強(qiáng)度高,吸水較大尼龍66性能優(yōu)于尼龍6,強(qiáng)度高,耐磨性好尼龍610與尼龍66相似,但吸水小,剛度低尼龍1010半透明,吸水小,耐寒性較好，適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件,以及化工,電器,儀表等零件。 尼龍1010的成型特性為： （1）.結(jié)晶料,熔點(diǎn)較高熔融溫度范圍窄,熱穩(wěn)定性差,料溫超過(guò)300度、滯留時(shí)間超過(guò)30min即分解。較易吸濕,需干燥,含水量不得超過(guò)0.3%. （2）.流動(dòng)性好,易溢料。宜用自鎖時(shí)噴嘴,并應(yīng)加熱。 （3）.成型收縮范圍及收縮率大,方向性明顯,易發(fā)生縮孔、變形等。 （4）.模溫按塑件壁厚在20-90度范圍內(nèi)選取,注射壓力按注射機(jī)類型、

3、料溫、塑件形狀尺寸、模具澆注系統(tǒng)選定，成型周期按塑件壁厚選定。樹(shù)脂粘度小時(shí)，注射、冷卻時(shí)間應(yīng)取長(zhǎng)，并用白油作脫模劑。 （5）.模具澆注系統(tǒng)的形式和尺寸，增大流道和澆口尺寸可減少縮水。 2.塑件的結(jié)構(gòu)工藝性： （1）塑件的尺寸精度分析 該塑件的尺寸精度無(wú)特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT6級(jí)精度查取公差。 （2）該塑件要求外表面光潔，表面粗糙度Ra值為1.6，塑件內(nèi)部沒(méi)有較高的表面粗糙度要求。 （3）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 從圖紙上分析，該塑件是端蓋，要求表面無(wú)斑點(diǎn)，無(wú)裂痕，塑件內(nèi)部沒(méi)有較高的凸出體，壁厚相對(duì)均勻，且符合最小壁厚的要求。 綜合來(lái)看，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)特殊的結(jié)構(gòu)要

4、求和精度要求。在注射成型生產(chǎn)時(shí)，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。 3.塑件的生產(chǎn)批量 該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動(dòng)脫模模具，以便降低生產(chǎn)成產(chǎn)成本。 4.關(guān)于注射機(jī) （1）注射機(jī)的選用 用戶提出用XS-ZY-125型注射機(jī)生產(chǎn)，該注射機(jī)為螺桿式。尼龍1010可以采用此類注射機(jī)成型，查有關(guān)資料可得出該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，見(jiàn)表一。 表一 XS-ZY-125型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) （2）計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 ?塑件的體積計(jì)算：該塑件由經(jīng)計(jì)算（計(jì)算過(guò)程略）得到塑件的體積為V=908521.32mm ?塑件的

5、質(zhì)量計(jì)算：查有關(guān)手冊(cè)，取尼龍1010的密度為1.05g\cm，所以塑件的質(zhì)量為 W=pV=83.58g （3）確定型腔數(shù)量 根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)注射量以及鎖模力的計(jì)算，可確定盡可能多的型腔數(shù)，以提高生產(chǎn)率，本次設(shè)計(jì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求不多，我們只通過(guò)小型模具要求選出大概的腔數(shù)，最終確定為一模兩件，即兩腔，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排 列和模具的平衡。 （4）確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)所選用塑料（PA）的特性和本設(shè)計(jì)中塑件自身的成型特點(diǎn)，查閱有關(guān)資料，確定注射成型工藝參數(shù)，見(jiàn)表二 表二 塑件的注射成型工藝參數(shù) （5）確定冷卻方案 雖然塑件體積、壁厚不大，但該塑件生產(chǎn)類型為大批量，加上

6、PA塑料冷卻速度慢，成型時(shí)必須充分冷卻，模具設(shè)計(jì)時(shí)要求有冷卻系統(tǒng)，所以該模具應(yīng)采用冷卻水強(qiáng)制冷卻，以縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。 二、分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.分型面的選擇 該塑件為端蓋，外表面質(zhì)量要求較高。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量、便于清除毛刺及飛邊、有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體、分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)及便于取出塑件等因素，分型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處。 若使用點(diǎn)澆口，塑件分別由兩個(gè)模板成型，由于合模誤差的存在，會(huì)使塑件產(chǎn)生一定的同軸度誤差，且飛邊不易清除，不適合使用。若使用直接澆口則塑件整體由一個(gè)模板成型，消除了由于合模誤差的存在而使

7、塑件產(chǎn)生同軸度誤差的可能。 另外，為了提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率，減少尼龍1010的取向變形以及保證塑件表面質(zhì)量，決定采用直接澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)。如圖 所示 2.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）主流道設(shè)計(jì)： 由表可知，XS-ZY-125型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴孔直徑d0=4mm 噴嘴前端球面半徑SR0=10mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系得到： 主流道進(jìn)口端球面半徑SR=SR0+(1—2)=11—12mm,取SR=12mm 主流道進(jìn)口端孔直徑d=d0+0.5=4.5mm，取d=4.5mm 為了便于將凝料從主流道拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為1--3.經(jīng)換算得主流道大端直徑為10

8、mm。同時(shí)，為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)R=1mm的圓弧過(guò)渡。主流道襯套最好采用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀及尺寸設(shè)計(jì)盡量采用推薦尺寸的常用澆口套。 （2）分流道的設(shè)計(jì) 該塑件的尺寸較小，形狀比較簡(jiǎn)單，壁厚均勻，且塑料的流動(dòng)性好，可以采用單點(diǎn)進(jìn)料的方式。為便于加工，采用最常用的圓形截面分流道，分流道與澆口的連接采用斜面和圓弧過(guò)渡，有利于熔體的流動(dòng)，降低流料的阻力。其中圓角設(shè)為0.5~3 （3）澆口的設(shè)計(jì) 塑料流程短，流動(dòng)阻力小，進(jìn)料速度快，高粘度。也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)該塑件結(jié)構(gòu)的分析，可采用直接澆口。 三、模具設(shè)計(jì)方案的論證 1.型腔的布局 塑件結(jié)構(gòu)

9、簡(jiǎn)單，型腔的排列方式可以為上下對(duì)稱分布在模板上下，如圖所示 2.成型零件的結(jié)構(gòu) （1）模具的型腔采用整體式 整體式型腔是直接加工在型腔板上的，由較高的強(qiáng)度和剛度，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。由于該塑件尺寸較小，且形狀簡(jiǎn)單，型腔加工容易實(shí)現(xiàn)，故適合采用整體式結(jié)構(gòu)。 （2）模具的型芯采用組合式 組合式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于機(jī)械加工和熱處理，修理及更換方便，同時(shí)也有利于型芯冷卻和排氣。 （3）推出機(jī)構(gòu)的確定 根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動(dòng)模部分。成型開(kāi)模后，塑件與型芯一起留在動(dòng)模一側(cè)。由于成型該塑件的塑料尼龍1010有很好的彈性，可以采用強(qiáng)制脫模的方法，但需要

10、較大的脫模力，故采用推件板推出機(jī)構(gòu)。 （4）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論證 該塑件采用大批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率；且PA為結(jié)晶性塑料，成型時(shí)需要充分、均勻冷卻。因此，該模具的凹模冷卻是在定模板上開(kāi)出冷卻水道，采用冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻的。 四、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.成型零件的成型尺寸計(jì)算 該塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計(jì)算。前面已經(jīng)查得PA的收縮率為 0.5%--0.7%，故其平均收縮率為 Scp=(0.5+0.7)\2=0.6%=0.0060 2.模具型腔壁厚的確定 采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法，直接查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定模具型腔壁厚的尺寸，在據(jù)此選用標(biāo)準(zhǔn)模

11、架。型腔壁厚為1.6mm. 3.模具型腔模板總體尺寸的確定 該模具型腔直徑為9mm，型腔壁厚尺寸確定為1.6mm，綜合以上數(shù)據(jù)，查閱表，確定型腔模板的總體尺寸為W x L x H，其中W=47mm ,L=83.7mm,H=27mm . 4.標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 本塑件采用點(diǎn)澆口注射成型，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)形式、型腔數(shù)量、塑件尺寸、投影面積等因素，查有關(guān)資料A4型標(biāo)準(zhǔn)模架。 五、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1.模具閉合高度的確定 組合模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有： 定模座板為H1=20mm 定模板為H2=50mm 動(dòng)模板H3=60mm 推板為H4=15mm 墊鐵為H5=60mm 動(dòng)模座板為

12、H6=20mm 則該模具閉合高度為： H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=225mm 2.模具開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模行程也叫合模行程，是指模具開(kāi)合過(guò)程中動(dòng)模座板的移動(dòng)距離，用符號(hào)S表示。XS-ZY-125型注射機(jī)的最大開(kāi)模行程Smax=270mm。為了使塑件成型后能夠順利脫模，確定該模具的開(kāi)模行程S應(yīng)滿足 Sh1+h2+a+(5-10)=50+42+35=127mm 式中 h1—塑件所用的脫模距離 h2—塑件高度 a— 取出澆注系統(tǒng)凝料所必須的長(zhǎng)度 因Smax=270mm102mm,故該注射機(jī)的開(kāi)模行程滿足要求。 3.最大注射量的校核 最大注射量是指注射機(jī)對(duì)空注射的條件下，注射螺桿或

13、柱塞作一次最大行程時(shí)注射裝置所能達(dá)到的最大注射量。若最大注射量小于制品所需注射量，就會(huì)造成制品的形狀不完整或內(nèi)部組織疏松，制品強(qiáng)度下降等缺陷；而選用注射機(jī)的最大注射量過(guò)大，注射機(jī)利用率降低，浪費(fèi)能源，而且可能導(dǎo)致塑件分解。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，塑件和澆注系統(tǒng)凝料所用塑料量不能超過(guò)注射機(jī)允許的最大注射量的80%。即 mi=Nms+mj式中：N—型腔數(shù)量； Ms—單個(gè)制品的質(zhì)量或體積 Mj—澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積 已知N=2 ms=32cm mj=20cm 則mi=84cm XS-ZY-125型注射機(jī)的額定注射量為mI=125cm,為使注射成型過(guò)程穩(wěn)定可靠，應(yīng)有 mi=(0.1—0.8)

14、mI=12.5—100cm 因此，該注射機(jī)的注射量滿足模具要求。 4.模具安裝尺寸的校核 該模具的外形最大部分尺寸為43.7mmx29mm，XS-ZY-125型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為420mmX450mm,故能滿足模具安裝的要求。 5.模具閉合高度的校核 由于XS-ZY-125型注射機(jī)所允許的最小模具厚度Hmin=200mm,最大模具厚度Hmax=300mm，而計(jì)算得模具閉合高度H=235mm，所以模具閉合高度滿足Hmin≦H≦Hmax的安裝要求。 6.鎖模力的校核 鎖模力Fo又稱合模力，是指熔體注射時(shí)注射機(jī)的鎖模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)熔體充滿型腔時(shí)，注射壓力在型腔內(nèi)產(chǎn)生

15、的作用力會(huì)使模具沿分型面漲開(kāi)。為此，注射機(jī)的鎖模力Fo必須大于型腔內(nèi)熔體的;單位壓力P與塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的不重合投影面積之和的乘積，以確保不發(fā)生溢料及漲模現(xiàn)象，即 F=（nA+Aj）p=39.2*(2*30+80)=5488KN 目錄： 一．塑件成型工藝分析 1.塑件成型特性 2.塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 3.塑件的生產(chǎn)批量 4.關(guān)于注射機(jī) （1）注射機(jī)的選用 （2）計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 （3）確定型腔數(shù)量 （4）確定注射成型的工藝參數(shù) （5）確定冷卻方案 二．分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.分型面的選擇 2.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 三．模具設(shè)計(jì)方案的論證 1.型腔的布局 2.成型零件的結(jié)構(gòu) （1）模具的型腔采用整體式 （2）模具的型芯采用組合式 （3）推出機(jī)構(gòu)的確定 （4）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論證 四．主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.成型零件的成型尺寸計(jì)算 2.模具型腔壁厚的確定 3.模具型腔模板總體尺寸的確定 4.標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 五．注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1.模具閉合高度的確定 2.模具開(kāi)模行程的校核 3.最大注射量的校核 4.模具安裝尺寸的校核 5.模具閉合高度的校核 6.鎖模力的校核