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20
年
月
日至20
日
《塑料成型模具设计》课程设计任务书
机电工程学院材料成型及控制工程专业
班
学生
一、课程设计题目:
制订图示塑料制件的工艺规程并设计其成型模具
二、原始设计资料:
按附图及要求(或实物+技术要求)
给定生产批量:
大、或中、或小批量
三、设计工作起止日期:
2014年9月1日——2014年9月26日
四、设计内容要求:
1.明确设计任务,确定成型工艺,选择成型设备;
2.确定成型模具的结构方案;
3.计算成型模具零件的工作尺寸,关键部位进行强度计算及校核;
4.绘制成型模具的结构总装图(0#或1#图);
5.绘制三~四张主要零件图(非标准件);
6.图纸应符合制图标准及规范;
7.按进度要求分阶段呈交指导教师检查设计工作;
8.设计图纸及计算说明书必须经指导教师审查后方能参加答辩。
五、进度要求:
1.明确设计任务,查阅资料。
1天
2.分析塑件结构,方案设计。
3.模具结构设计。
3天
4.零件设计。
2天
5.编写设计计算说明书。
6.答辩。
六、应交的设计资料(装入档案袋):
1.设计计算说明书一份(要求打印);
2.模具结构总装图一张;
3.零件图三~四张。
七、主要参考资料
1.塑料模设计手册.《手册》编写组编.机械工业出版社
2.实用塑料注射模设计与制造.陈万林等编.机械工业出版社
3.塑料注射成型模具结构图册.上海市第二轻工协会
4.典型注射模具结构图册.中南工业大学出版社
5.机械制造工艺师手册.机械工业出版社
6.李秦蕊主编.塑料模具设计.西北工业大学出版社
教研室负责人
指导教师
接受设计任务开始执行日期
学生签名
一、塑件成型
材料:
ABS
尺寸和形状:
贮油杯盖
1)脱模斜度:
0.5°
~1°
;
2)未注圆角:
R0.5mm~R1mm。
贮油杯盖三维图
工艺性分析
本设计实例为一贮油杯盖。
脱模斜度30'
~1°
。
塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷的;
塑件材料ABS,生产批量为大批量,塑件公差按模具设计要求进行转换。
1.塑件的分析
(1)外形尺寸
该塑件壁厚为0.5mm,底部盖面壁厚2.5mm,塑件外形尺寸不大,塑料熔体流程不太长,适合于注射成型,如图所示。
(2)精度等级
低精度MT7
(3)脱模斜度
ABS塑料作为一种无定型材料,收缩率要低于半结晶材料。
一般来讲,保压压力越高、持续时间越长,则收缩率也就越小。
参考表3-1选择该塑件上型芯脱模斜度为30’和凹模的脱模斜度均为1°
2.ABS的性能分析
(1)使用性能
ABS性能
塑料ABS无毒、无味,外观呈象牙色半透明,或透明颗粒或粉状。
密度为1.05~1.18g/㎝3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为0.2Gpa,泊松比值为0.394,吸湿性<
1%,熔融温度217~237℃,热分解温度>
250℃。
力学性能
塑料ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;
塑料ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。
ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。
ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。
ABS的力学性能受温度的影响较大。
热学性能
塑料ABS的热变形温度为93~118℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。
ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100℃的温度范围内使用。
电学性能
塑料ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。
环境性能
塑料ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。
ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;
于户外半年后,冲击强度下降一半。
(2)成型性能
1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.
2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>
270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.
2.如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。
3.如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。
(3)ABS的主要性能指标
密度(g/cm3)1.05
弹性模量GPa0.2
比容(cm3/g)0.86~0.98
弯曲强度MPa180
吸水率%(24h)0.3
抗拉屈服强度Pa830~1030
收缩率(%)0.3~0.8
熔点°
C217~237
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。
ABS的吸水性比较高,加工前需进行干燥处理,干燥温度为70~85℃,干燥时间为2~6h。
②注射过程。
ABS注塑成型温度160~220℃之间,注射压力在70~130Mpa之间,模具温度为55~75℃。
塑件在注射机料筒内经过加热、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5个阶段。
③塑件的后处理。
ABS制品在加工中容易产生内应力,如应力太大,致使产品开裂,应进行退火处理,把制件放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h,再冷却至室温即可。
(2)注射工艺参数
注射机:
螺杆式
喷嘴形式:
直通式
喷嘴温度(°
C):
180
~190
料筒温度(°
C):
前段180~190
中段(°
C)210-230
注射压力(MPa):
70~90
后段(°
C)180~200
保压力(MPa):
50~70
模具温度(°
50~70
成形时间(s):
注射0~5
保压时间(s)15~30
成形周期(s)40~70
冷却时间(s)15~30
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的确定
(1)型腔数量的确定
该塑件的精度要求一般在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,初步定为一模四腔结构形式。
(2)型腔排列形式的确定
多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置,且力求紧凑,并与浇口开设的部位对称。
由于该设计选择的是一模四腔,故采用直线对称排列,如下图。
(3)模具结构形式的确定
从上面的分析可知,本模具设计为一模四腔,呈直线对称排列,根据塑件结构形状,推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。
浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用矩形浇口,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。
由以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
通过三维软件建模设计分析计算得
塑件体积:
V塑=6.12573cm
塑件质量:
M塑=ρV塑=1.05×
6.12573=6.4320165g
式中,ρ取1.05g/cm3。
(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。
由于本次采用的流道简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.8倍来估算,故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积(即浇注系统的凝料和四个塑件体积之和)为:
V总=V塑(1+0.8)×
4=44.105256cm3
(3)选择注射机
V总=44.105256cm3,依公式(V公=V总/0.8),则有:
V总/0.8=44.105256/0.8cm3=55.13157cm3
初步选定公称注射量为30cm3,注射机型号为XS-Z-30
卧式注射机,其主要技术参数见下表
理论注射量/
㎝
100
移模行程/mm
260
螺杆柱塞直径/mm
28
最大模具厚度/mm
180
V注射压力/MPa
119
最小模具厚度/mm
60
注射速率/g·
s
锁模形式
螺杆转速/r·
min
模具定位孔直径/mm
塑化能力/g·
喷嘴球半径/mm
12
锁模力/kN
250
喷嘴口孔径/mm
4
拉杆内间距/mm
235
(4)注射机的相关参数的校核
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