塑料课程设计说明书
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塑料成型工艺及模具设计
课程设计说明书
题 目: 锁盖 班 级: 模具081班 姓 名: 王美霞 学 号: 081304125 指导老师: 于智宏 提交日期: 2011年3月18日
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前 言
本说明书为锁盖注射模具设计说明书,是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括:目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。
编写本说明书时,力求符合设计步骤,详细说明了塑料注射模具设计方法,以及各种参数的具体计算方法,如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。
本说明书在编写过程中,得到老师和同学们的大力支持和热情帮助,在此谨表谢意。
由于本人设计水平有限,在设计过程中难免有错误之处,敬请各位老师批评指正。
设计者:王美霞
2011年3月
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目 录
第 一 部分 产品的说明···························4 第 二 部分 塑件分析 ···························5 第 三 部分第 四 部分第 五 部分第 六 部分第 七 部分第 八 部分第 九 部分第 十 部分第十一部分第十二部分第十三部分
注射机的型号和规格选择及校核·········6 型腔的数目决定及排布·················9 分型面的选择 ·······················10 浇注系统的设计·······················11 成型零件的工作尺寸计算及结构形式·····15 导柱导向机构的设置···················18 推出机构的设计·······················19 温度调节系统的设置···················20 模具的动作过程·······················22 设计小结·····························23 参考文献·····························24
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第 一 部分 设计任务书
图一 零件实体图
由于对制品的精度无太大的要求,因此根据国标GB/T14486-1993的规定可得制品的公差等级为MT6。
生产批量的大小,直接影响模具的结构型式,一般大批量生产时,可选用一模多腔来提高生产率;小批量生产时,可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。任务要求设计为一模两腔。
在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后,可根据定模、动模板的尺寸,从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。
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第 二 部分 塑件的分析
材料:黑色酚醛塑料(PF)
一、工艺条件
注射机类型:柱塞式 螺杆转速:40~80r·min-1 喷嘴温度:90~100℃ 模具温度160~169℃ 注射时间:2~10s 成型周期45~120s 成型压力:7~42MPa 料筒前端温度:70~100℃ 料筒后端温度:40~50℃ 注射压力:98~147MPa 保压时间:3~15s 成型收缩率:0.006%
背压:0~0.49MPa 硬化时间:15~50s 成型温度:146~180℃ 二、成型特性
1、刚性好,变形小,耐热耐磨,无定形料,吸湿性小,但为了提高流动性,防止发生气泡则宜先干燥。
2、流动性差,极易分解,特别在高温下与钢、铜金属接触更易分解,分解温度为200°C.分解时有腐蚀及刺激性气体 3、成型温度范围小,必须严格控制料温
4、用螺杆式注射机及直通喷嘴,孔径易大,以防死角滞料,滞料必须及时处理清除
5、模具浇注系统应粗短,浇口截面宜大,不得有死角滞料,模具应冷却,其表面应镀铬
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第 三 部分 注射机的型号和规格选择及校核
注射模是安装在注射机上的,因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解,以便设计出符合要求的模具,同时选定合适的注射机型号。
从模具设计角度考虑,需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时,最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范,。因为即使同一规格的注射机,生产厂家不同,其技术规格也略有差异。
1、注射机的选用
选用注射机时,通常是以某塑件(或模具)实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号,然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。
以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号;为了保证正常的注射成型,模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量,即:
V实?V公
式子中,V实—实际塑件(包括浇注系统凝料)的总体积(cm3)。
由分析,可得塑料锁盖件的体积为8.5cm3,考虑到设计为2腔,加上浇注系统的冷凝料,查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性,可以选择XS—Z—60。以下为其技术规格
注射容量:60cm3 注射行程:180mm 合模力为500kN 注射方式:柱塞式 合模方式:液压-机械 模具高度:200~300mm 喷嘴圆弧半径:12mm 拉杆空间:190×300mm 螺杆直径:38mm 注射压力:122MPa 注射时间:2.9s 最大成型面积:130cm2 最大注射面积:130cm2 最大开模行程180mm 喷嘴孔直径为4mm 液压泵流量:70、12L.min-1 第6页 共24页
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液压泵压力:6.5Mpa 加热功率:2.7kW 机器外形尺寸:3160×850×1550mm
电动机功率:11kW 动、定模固定板尺寸:330×440mm 2、注射压力的校核
该项工作是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0,其值一般为70~150MPa,通常要求P> P0。我们这里选130MPa。
3、锁模力的校核
锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力,当高压的塑料熔体充填模腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此,注射机的额定锁模力必须大于该胀型力,即:
F锁 ? F胀 = A 分 × P型
F锁—注射机的额定锁模力(N);
P分—模具型腔内塑料熔体平均压力(MPa);一般为注射压力的0.3~0.65倍,通常取20~40MPa。我们这里选P型=40MPa。
A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和(mm2)
由UG分析/面测量,可得投影面积为70cm2,浇注系统的投影面积不超过10cm2
∴ F锁 ? F胀 = A 分 × P型
= 80×200×30=4.8×105(N)
而锁模力为500KN,大于480KN,符合要求。
4、开模行程与推出机构的校核
开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离,用H表示,它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于注射机的锁模机构不同,开模行程可按以下两种情况进行校核:一种是开模行程与模具厚度无关;二种是开模行程与模具厚度有关。我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关,且是单分型面注射模具。
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(1)、当开模行程与模具厚度无关时
这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机,其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的,而与模厚度是无关的。此情况又两种类型: ① 对单分型面注射模,所需开模行程H为:
S ? H = H1 + H2 + (5~10) mm
式中,H1—塑件推出距离(也可以作为凸模高度) (mm); H2—包括浇注系统在内的塑高度 (mm); S —注射机移动板最大行程 (mm); H —所需要开模行程 (mm)。 而我们这里通过资料可得出(结构见图六):
H = 15 + 95 + 8 = 118(mm)。
② 对双分型面注射模,所需开模行程为:
S机 ? H = H1 + H2 + a +(5~10)mm
式中,a—中间板与定模的分开距离 (mm)。 (2)、推出机构的校核
各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同,设计模具时,推出机构应与注射机相适应,具体可查资料。
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第 四 部分 分型面的选择
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜,我们在这里选用与合模方向倾斜。
1、分型面的形式:
分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关,我们常见的形式有如下五种:水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。
2、分型面的选择原则:
1)、便于塑件脱模:
①、 在开模时尽量使塑件留在动模内 ② 、应有利于侧面分型和抽芯 ③、应合理安排塑件在型腔中的方位; 2)、考虑和保证塑件的外观不遭损坏
3)、尽力保证塑件尺寸的精度要求(如同心度等) 4)、有利于排气 5)、尽量使模具加工方便
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第 五 部分 型腔数目的决定及排布
1、型腔数目的确定:
为了使模具与注射机的生产能力的匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑件体精度,模具设计时应确定型腔数目,常用的方法有四种:a)、根据经济性能确定型腔数目; b)、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目; c)、根据注射机的最大注射量确定型腔数目; d)、根据制品精度确定型腔数目。我们这里选用a),其计算过程如下:
我们设型腔数目为n,制品总件数为N,每一个型腔所需的模具费用为C1,与型腔无关的模具费用为C0,每小时注射制品成型的加工费用为y(元/h),成型周期为t(min),则:
模具费用为XM?nC1?C0(元), 注塑成型费用为Xs?N(yt60)(元),
总成型加工费用为X?XM?XS,即
X?N(yt60n)?nC1?C0
为使总的成型加工费用最少,即令
N(yt60)(?dxdn2=0,则有 :
1n)?C1?0所以n=
Nyt60C1。
对于高精度制品,由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀,故通常推荐型腔数目不超过4个,塑料件的精度为6级左右,以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑,型腔数目初定为2腔,排布形式为矩形的平衡布局(详细的布局参见零件布局图)。
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