塑料模塑成型技术课程设计后盖注塑模具设计.docx
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塑料模塑成型技术课程设计后盖注塑模具设计
南京农业大学工学院
课程设计
课程名称塑料模塑成型技术
题目名称后盖注塑模具设计
专业班级材控04班
学号
学生姓名朱靖
指导教师聂信天夏荣霞史立新徐秀英
一塑料成型工艺与模具设计课程设计任务书·················2
二塑件成型工艺分析与设计·································3
PP材料的特性·········································3
塑件原材料成型性能····································3
塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析····················4
塑件成型方法确定······································4
三塑件成型模具设计········································4
型腔的数量和布置·······································4
选择注塑机型号及其参数·································5
确定分型面·············································6
浇注系统选择和设计·····································7
成型部件的设计计算·····································9
模架的确定和标准件选择································11
排气系统················································13
温度调节系统···········································13
推出机构(脱模)设计····································13
导向机构设计············································14
·螺栓的选择············································14
四模具的装配和工作过程··································14
五设计小结···················································15
五参考文献··················································16
一、“塑料成型工艺与模具设计”课程设计任务书
课题设计名称:
后盖的注射模设计
1、塑件图:
塑件名称
后盖
材料
PP
厚度
工件精度
MT5
2、设计内容:
1、设计要求,大批量生产后盖
2、绘制塑件注射模总装图(A1图纸1张)和手绘草图(1张)
3、绘制该模具凸模、凹模的零件图各一套(A3图纸3张)
4、编写完善模具设计说明书(按A4打印纸装订)
二、塑件成型工艺分析与设计
PP材料特性
PP塑料,化学名称:
聚丙烯,英文名称:
Polypropylene(简称PP),比重:
克/立方厘米成型收缩率:
成型温度:
160-220℃,特点:
无毒、无味,密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。
塑料原材料成形性能
1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。
2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔。
凹痕,变形。
3.3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。
料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形。
4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。
主要性能指标
pp主要性能指标
名称
参数
单位
数值
物理
特性
密度
g/cm3
~
吸水率
%(24小时长时间)
~
浸水
计算收缩率
%
~
摩擦系数
PP/钢无润滑
力学
性能
屈服强度
MPa
37
弯曲强度
MPa
67
伸长率
%
>200
拉伸弹性模量
GPa
~
弯曲弹性模量
GPa
热性能
熔点
ºC
170~176
热变形温度
ºC
45MPa为102~115180MPa为56~67
线膨胀系数
10-5/ºC
比热容
J/(Kg·K)
1930
热导率
w/m·k
结构和尺寸精度、表面质量分析
(1)结构分析:
从零件图上分析,零件总体为一个圆筒,侧面有一个长宽为X的长方体,在长方体中间有一个直径为的圆,在底圆筒与长方体垂直的一侧有一个通孔
(2)尺寸精度:
塑件的精度为5级,精度要求中等。
(3)表面质量分析:
零件的要求表面没有缺陷、毛刺,表面要求光滑,最好自然形成圆角。
塑件成型方法确定
综上所述,该塑件的结构比较简单,而且壁厚均匀,成型工艺性好,可以采用注射成方法生产。
3塑件成型模具设计
型腔的数量和布置
根据该塑件的精度要求不高,且形状简单,零件的生产要求为大批量生
产,其布置方式如下图所示:
选择注塑机型号及其参数
(1)注射量的计算
通过Pro/E建模分析,塑件的体积
为36559㎜3,塑件的质量:
m1=此时流道凝料的体积未知,可按塑件质量的倍进行估算,所以注射量
m=(1+×n×m=×2×=v=(1+×2×36559=
(2)锁模力的计算
流道凝料(包括浇口)在分型面上的的投影面积A,在此时还是个未知数,根据经验公式:
,(
为每个塑件在分型面上的投影面积),用
进行估算:
A=nA1+A2+==×2×=11400㎜2
式中A1=
π×÷2)2-π×(20÷2)2+×-π×2=㎜2
查塑件所需的注射压力60-100Mpa,而型腔的平均压力是注射压力的30%-65%,因塑件为薄壁塑件,且浇口为侧浇口,其压力损失比较大,所以取大一些,则
Fm=AP1=11400×54=615600N
(3)选择注塑机:
根据上面计算的注射量和锁模力,可选用国产SZY-300螺杆式注射成型机,其有关参数如下:
最大注射量/cm3
320
模板的最大厚度/mm
355
螺杆直径/mm
60
模板的最小厚度/mm
130
锁模力/KN
1400
模板尺寸
520
620
注射压力/MPa
125
拉杆空间/mm
260
290
注射行程/mm
115
合模方式
液压机械
螺杆转速/(r/mm)
43
注射方式
螺杆式
模板最大行程/mm
340
定位圈尺寸/mm
100
喷嘴球半径/mm
12
喷嘴孔直径/mm
4
(4)注射机有关参数的校核
(1)型腔数量的校核
由注射机的标称注射量校核模具的型腔数量
型腔数目校核合格
式中为Vj注系统凝料和飞边所需的体积
Vz为每个塑件的体积
Vg为注射机的标称注射量
(2)注射压力的校核
注射压力校核合格
式中 K为注射压力安全系数一般为-
(3)锁模力的校核
由于
锁模力校核合格
F≥KAP=×11400×54=738720N<1400000N
K为锁模力安全系数,一般取—
其它尺寸的校核只有待模架选定,结构尺寸确定以后才可进行。
确定分型面
本塑件要求外侧表面光滑,依据分型面的选择原则,该塑件的分型面应选如下A-A所示位置,这样凹模型腔整体加工成型,塑件外表面光滑,且容易脱模。
浇注系统选择和设计
(1)主流道的设计
a、主流道尺寸
主流道的小端直径:
SR=喷嘴的两面半径+(1~2)=12+2=14mm
主流道锥角:
取
;主流道长度:
取L=100mm;
主流道的大端直径:
D=d+2Ltan1≈
b、主流道衬套的形式
由于主流道入口处与注射机喷嘴反复接触,极易损坏,对材料的要求比较高,因而主流道设计为浇口套,采用45钢,热处理为43HRC-48HRC,如下图所示:
与之相配合的定位圈的结构如下图所示
(2)分流道的设计
分流道的布置:
为了让分流道要能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使凝料熔体尽快地分配到型腔,因此,采用如下图所示衡式分流道构:
分流道的形状和截面尺寸:
由于PP的流动性很好,因此选用加工性能比较好的半圆形截面流道,算得d=8㎜。
分流道的表面粗糙度:
流道的表面粗糙度的Ra并不要求很低,一般为—,在此取,如上图所示
(3)浇口的设计
由于塑件的外观表面质量要求比较高,应没有明显的烧口痕迹,因此采用点浇查表得其尺寸如图所示:
(4)注射行程的校核
查SZY-300注射注射行程为115,浇注系统的长度:
L=105<115mm,成立。
模具成型部件的设计计算
分析塑件的结构可知根据尺寸公差可知:
塑件在径向上的公差等级为MT5级,对于此塑料此精度为中等。
分析塑件的结构可知动模部分
采用整体式型芯结构加工即可。
塑料收缩率范围为:
1-3%,所以平均收缩率为:
S=(Smax+Smin)÷2×100%=2%
(1)型芯
采用台肩固定的形式,其下底面用模仁将其压紧。
所以型芯尺寸为:
(2)型腔
型腔的尺寸为:
(3)中心距
中心距尺寸为:
模架的确定和标准件选择
根据成型零件尺寸结合模架标准架,选用结构形式为A4型,模架尺寸为
250×250的标准模架,可符合要求。
根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺
寸可确定模架的结构形式和格。
查《塑料成型工艺与模具设计》选用:
A4型(GB/T12556-90)定模底板厚:
25mm定模板厚:
A=80mm
推板厚度:
18mm动模垫板厚:
32mm
动模板厚:
B=32mm下模座厚:
25mm
垫块厚度:
C=80mm
模具厚度:
H模=A+B+C+32+18+25+25=292mm
模具外形尺寸:
250×250×292mm
(1)与型腔零件有关参数的校核
(a)模具闭合高度的校核
计算模具的闭合高度为:
(b)模具的外形的校核:
,查SZY-300注射机的模板的最大安装尺寸为
,故能满足模的安装要求。
(c)开模行程的校核:
模具的行程为
,查SZY-300的最大开模行程为340mm>100mm,即能满足注射机的开模要求。
排气系统
该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。
温度调节系统设计
1、冷却系统设计
塑料在成型过程中,模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。
所以,我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。
一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右,而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
所以热塑性塑料在注射成型后,必须对模具进行有效的冷却,以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模,提高塑件定型质量和生产效率。
对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料,如聚丙烯、有机玻璃等等,当塑件是小型薄壁时,如我们的塑件,则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统;当塑件是大型的制品时,则需要对模具进行人工冷却,以
2、冷却系统设计原则
①、尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡
②、冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越均匀。
③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。
④、浇口处加强冷却。
⑤、应降低进水与出水的温差。
⑥、合理选择冷却水道的形式。
⑦、合理确定冷却水管接头位置。
⑧、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。
⑨、冷却水管进出接头应埋入模板内,以免模具在搬运过程中造成损坏。
3、冷却系统的结构形式
根据塑料制品形状及其所需的冷却效果,冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等,同时还可以互相配合,构成各种冷却回路。
其基本形式有六种,我们这里选用的是简单流道式。
简单流道式即通过在模具上直接打孔,并通过以冷却水而进行冷却,是生产中最常用的一种形式。
推出机构(脱模)
(1)推出机构的形式确定:
此塑件采用顶杆推出结构,推杆数为4根,推杆推动推板定出塑件。
其结构如装配图所示。
(2)脱模力的计算:
(3)脱模力的校核
导向机构
导柱选用模架本身的规格,但其长度与开模行程有关,必须另行设计选择.经计算得查表取标准得到长导柱的长度取为150mm,导柱的长度取为10mm,
其相关的配合见装配图所示,与之相应的导套选用模架自带规格。
螺栓的选择:
(1).动模紧固螺铨的选用;定模底板的厚度和定模板的总长为185mm.所以选用的螺铨型号为:
GB/T5782M20X50
(2).定模紧固螺铨的选用:
动模底板,垫块,动模支撑板和动模板的总长度为105mm,所以选用螺铨的型号为:
GB/T5782M20X160
(3).推杆固定板紧固螺栓的选用:
根据所有连接的推板和推杆固定板的长度这里选用:
GB/T5782M8X25
4、模具装配和工作过程
模具的装配
1定模的装配:
将型腔板平放在平台上,先将倒套固定在型腔板上,再将型腔板和定模座板用螺栓固定好,将主流道衬套放入,用销钉和定位圈将主流道衬套固定好,完成装配。
2动模的装配:
把型芯固定板倒放在平台上,将大型芯、小型芯、导柱放入到型芯固定板中,再将推杆放入到推杆固定板中,用螺栓将推板和推杆固定板固定好,将推杆插入到支撑板和芯固定板中。
然后用螺栓将下模座板、垫块、支撑板、型芯固定板连接起来并固定好。
再将推件板套入导柱上,然后把动模翻过来,把定模倒套对准倒柱套进去。
整套模具装配完成。
最后检验,试模。
模具的工作过程:
模具装配试模完毕后,模具进入正式工作状态,其基本工作过程如下。
(1)对塑料PP进行烘干,并装入料斗。
(2)清理模具型芯、型腔,并喷上脱模剂,进行适当的预热。
(3)合模、锁紧模具。
(4)对塑料进行预塑化,注射装置准备注射。
(5)注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。
(6)脱模过程。
制件的推出同一般注塑模具推出方式相同,即由注塑机推杆推动模具推板,从而推动推件杆将之间顶出。
5设计小结
塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一,它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。
我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的,但是通过这次塑料模具课程设计,让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识,掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法,对塑料模有了一个更高的认识。
这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助,为今后的工作经验有了一定的积累。
塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术,而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。
因此,我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的,我们更多的还应该将理论与实际结合起来,这还需要我们到工厂里去实践。
6参考文献:
阎亚林主编《塑料模具图册》北京:
高等教育出版社2004;
翁其金主编《塑料模塑成型技术》北京:
机械工业出版社2011;
齐新丹主编《互换性与测量技术》北京:
中国电力出版社2011;
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- 关 键 词:
- 塑料模 塑成 技术 课程设计 注塑 模具设计