锥形杯塑料模具设计说明.docx
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锥形杯塑料模具设计说明
一、拟定模具的结构形式2
1、塑件成型工艺性分析2
2、分型面的确定
3、型腔数量及模具结构形式的确定
4、注射机型号的选定
二、浇注系统的设计4•
1、主浇道设计
三、成型零件的设计&
1、成型零件的结构设计
2、成型零件工作尺寸的计算
3、成型零件强度及支撑板厚度计算
四、模架的确定B-
五、排气槽的设计9
六、脱模推出机构的设计9
1、脱模力的计算
2、推件板的尺寸计算
3、推杆的选择
七、导向机构的设计10
1、带头导柱的选用
2、带头导套的选用
八、温度调节系统12
九、参考文献
一、拟定模具的结构形式
1、塑件成型工艺性分析
该塑件是一个锥形塑料杯,如下图所示,塑件壁厚属于薄壁塑件,材料为聚丙烯(PP),成型工艺性很好,可以注射成型。
2、分型面的确定
根据塑件结构形式,分型面选择在杯口所在的平面。
3、型腔数量及模具结构形式的确定
由于塑件为薄壁塑件,并且尺寸较大,所以选用一模一腔的结构形式,采
用直浇口,这样可以防止薄壁塑件出现裂纹
4、注射机型号的选定
1)注射量的计算
通过Pro/E建模分析,塑件体积V为34.882mm3
流道凝料的质量m2-0.6m,=0.631.51=18.906g
注射量
m=m,m2=31.5118.906=50.416g
2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
塑件在分型面上的投影面积
d2622
A)二…=-=3019.07mm
44
流道凝料在分型面上的投影面积
A2=0.35人广0.353019.07=1056.67mm2
所以
A=AA^3019.071056.67二4075.74mm2
所需锁模力
Fm二Ap型=4075.7425=101893.5N=101.89KN
式中型腔压力p型查表取25MPa。
3)选择注射机
根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值,可选SZ-500/200卧式注射机
主要技术参数见下表。
项目
参数
项目
参数
额定注射量/cm3
500
定位孔直径/mm
160
螺杆(柱塞)直径
55
模板最大行程/mm
500
/mm
注射压力/MPa
150
模具最大厚度/mm
500
注射速率/(g’s')
173
模具最小厚度/mm
280
塑化能力/(g
110
拉杆空间/(mmxmm)
570X570
注射方式
螺杆式
喷嘴圆弧半径/mm
20
锁模力/KN
2000
喷嘴孔直径/mm
3.5
SZ-500/200卧式注射机主要技术参数
(4)注射机有关参数的校核
(1)
由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n
KMt/3600-m2
型腔数校核合格式中k—注射机最大注射量的利用系数,一半取0.8;
M—注射机的额定塑化量(110g/s)
t—成型周期,取30So
(2)注射压力的校核
p_k'p0=1.3100=130MPa
而Pe=132MPa,注射压力校核合格。
式中k'—注射压力安全系数,取1.3
pe=70-140MPa,据塑件形状,壁厚,材料流动性,选pe=100MPa
(3)锁模力校核
F—KAp型=1.15101.89=117.17kN,而F=2000kN。
锁模力校核合格。
二、浇注系统的设计
浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井所组成。
由课程设计任务,我们选择直浇口浇注。
取分型面在水杯口处,浇口在水杯底部。
为了水杯美观,这里不设计冷料井。
一般而言,主流道即可作为直浇口使用,主流道是一端与注射机喷嘴相接触,可看作是喷嘴的通道在模具中的延续,另一端与分流道相
连的一段带有锥度的流动通道。
1、主浇道设计
1)根据所选注射剂,则主流道小端尺寸为
d=注射机喷嘴尺寸+0.5Ti=3.5*0.5=4mm
主流道球面半径为
SR=喷嘴球面直径+(1~2)=20+2=22mm
主流道锥角取二=3°
2)主流道尺衬套形式
本设计为小型模具,为了便于加工和缩短主流道长度,衬套和定位圈还是设计成分体式,主流道长度取60mm。
衬套如下图所示,材料采用T10A钢,热处理淬火后表面硬度为53HRC~57HRC。
60
其定位圈结构尺寸如下图
3)主流道凝料体积流量
12t
(D2Ddd2)
2233
7.1444)1500,7mmF/s
4)主流道剪切速率校核
3.3qv3.336.38213_i
由经验厶式3-3=1630s510s
nRnnx0.2875
式中qv=q主q塑件=1.534.882=36.38Zm3
(07.14)/2
Rn2.785mm=0.2785cm
2
三、成型零件的设计
1、成型零件的结构设计
1)凹模
选用整体嵌入式的凹模结构,使用凸肩垫板法进行固定。
选用的凹模模具
钢为SM1。
2)型芯
由于塑件的型芯尺寸较大,所以型芯内需要冷却系统。
要在型芯内部添加一个小型芯,以便于添加泠却系统。
所以采用镶拼组合式凸模。
选用的型芯模具钢为SM1
2、成型零件工作尺寸的计算
1)型腔径向尺寸
Lm1二[(1s)Ls1-x.:
]°z<(10.02)62-0.60.6)]。
0.12=62.88。
0.12
Lm2二[(1s)Ls2[(10.02)57.5-0.60.6府.12=58.29。
0.12
Lm3二[(1s)Ls3-x:
]°z<(10.02)51.9-0.60.6)]。
0.12=52.578。
0.12
式中s—塑件平均收缩率s二血沁二0.030.01二0.02
22
Ls—塑件外径尺寸(Ls1=62mm,Ls2=57.5mm,Ls3=51.9mm)
x—修正系数(0.5~0.75)取0.6.
人一塑件公差值(查塑件公差表,取0.6)
-■z—制造公差,(取=/50.12mm)
5
2)型芯径向尺寸
Imi=[(1+s)lsi—x勾=[(1+0.02)X54—0.6x0.15)]:
03=54.99,03
1m^[(^s)1s^^]^^=[(^O.O2)x48.^O.6xO.15)]0o^=49.278°,.o3
式中s—塑件平均收缩率S二强§塑二0.030.01二0.02
22
Is—塑件外径尺寸(ls1=54mm,Ls2=48.4mm)
x—修正系数(0.5~0.75)取0.6.
二一塑件公差值(二=0.15)
015
-z—制造公差,(取二/5二一=0.03mm)
5
3)型腔深度尺寸
Hm-[(1s)Hs-x.:
]0'z=[(1-0.02)80-0.60.6)]00.12=81.2400.12
式中s—塑件平均收缩率s二邑血=0.030.01二0.02
22
Hs—塑件高度最大尺寸(Hs=80mm)
x—修正系数(0.5~0.65)取0.6.
厶一塑件公差值(查塑件公差表,取0.6)
—制造公差,(取二/5=06=0.12mm)
5
4)型芯高度尺寸
hm=[(1+s)hs―加〕0音=[(1+0.02)^78.25—。
^".佝]0^=79.455^2
式中s—塑件平均收缩率s二血皿=0.030.01二0.02
22
Hs—塑件高度最大尺寸(hs=78.25mm)
x—修正系数(0.5~0.65)取0.6.
厶一塑件公差值(查塑件公差表,取0.6)
-■z—制造公差,(取=/50.12mm)
5
3、成型零件强度及支撑板厚度计算
1)型腔侧壁厚度(按组合式计算)
从刚度的观点出发,型腔最小壁厚为
^-1.25rp-1^2875[
2.11050.030.7528.7525和门c5-1]=3.6mm
2.11050.03-1.2528.7525
式中p—型腔压力(取25MPa)
E—材料弹性模量(取2.1105MPa)
:
—模具允许量(取0.03)
r—型腔内径
从强度的观点出发,型腔最小壁厚为
5[―2&75^30030025-1^2.744mm
匸]
式中[二]—模具材料的许用压力(取300MPa)
p—型腔压力(取25MPa)
2)模腔底板厚
从刚度的观点出发,型腔最小壁厚为
0.175pr43
E、1
0.1742528.754“
2.11050.03Jmm
从强度的观点出发,型腔最小壁厚为
S」3^-32528752=7.19mm
4[刁4300
四、模架的确定
由设计要求,为一模一腔直浇口推件板一顶杆组合推出,选择直浇口A4型模架。
根据塑料制品尺寸,有:
模架长度L>塑件最大长度+型腔侧壁厚
垫块高度C>H4+H5+塑件高度
根据经验取型腔侧壁厚为10mm,代入数据得到:
L>80+10=90mm
C>H4+H5+70
根据以上数据查得⑶基本型模架组合尺寸选用500X500A4系列模架。
选定模板厚度:
A=100mm
动模板厚度:
B=40mm
垫块厚度:
C=160mm
模具厚度
H模=2H1+H2+S+A+B+C=2X40+63+40+100+40+160=483mm<500mm
合格
即模具外形尺寸:
500X500X483mm
即所选模架为A4500X500-80X40X130
定模座板40mm,定模扳100mm,推件板厚40mm,动模扳厚40mm,动模垫板厚
63mm,垫块高160mm,动模座板厚40mm,推杆固定板厚25mm,推板厚40mm.
五、排气槽的设计
排气槽的作用主要有两点。
一是在注射熔融物料时,排除模腔内的空气;二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。
越是薄壁制品,越是远离浇口的
部位,排气槽的开设就显得尤为重要。
另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设,因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外,还可以消除制品的各种缺陷,减少模具污染等。
那么,模腔的排气怎样才算充分呢?
一般来说,若以最高的注射速率注射熔料,在制品上却未留下焦斑,就可以认为模腔内的排气是充分的。
适当地开设排气槽;可以大大降低注射压力、注射时间。
保压时间以及锁模压力,使塑件成型由困难变为容易,从而提高生产效率,降低生产成本,降低机器的能量消耗。
其设计往往主要靠实践经验,通过试模与修模再加以完善,此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。
六、脱模推出机构的设计
由于本模具是薄壁塑件,并且尺寸较大,只使用推杆推出有可能破坏塑件。
所以采用推件板一推杆联合推出机构。
1、脱模力的计算
2二「ESIcos(f-tanJ2-1.751.351030.02209cos2°(0.15-tan2°)
(1-0.46)1
F13KN
式中1—塑件平均壁厚
E—塑料弹性模量(取1.35103MPa)0
S=smax•smin=0.030.01_002。
-2一".0
l—塑件对型芯的包容长度,为209mm。
‘一模具型芯的脱模斜度,为20o
f—塑件与型芯之间的静摩擦系数,常取为0.1~0.25,取0.15。
’—塑料的泊松比,取为0.46.
k2—k2=1fsincos:
:
1
2、推件板的尺寸计算
k3F1/3/0.753;13000
推件板厚度为:
S=(—)=()=3.19mm
[g]300
式中F—最大脱模力
k3—随R/r选取,R=6mm,r=5mm.k3取0.753.
[刁一模具材料的许用压力(取300MPa)
根据所选模架可知推件板厚40mm,满足要求厚度要求。
L=垫块高-推板厚+动模垫板厚+动模板=160-40+63+40=223
推件板推杆的尺寸:
223
¥
G
3、推杆的选择:
由于推件板承受多数的脱模力,推杆的受力较小。
选择8的推杆
L=垫块高-推板厚+动模垫板厚+动模板+推件板+塑件高度
=160-40+63+40+40+80=343mm
尺寸如下图
七、导向机构的设计
导向机构能在注塑过程中和模具中起到定位作用,导向作用,承受冲模过
程中一定的侧向压力,承受模具本身重量的作用。
一般而言,导柱前端应倒圆角、半球形或做成锥台形,以使导柱能顺利地进入导套。
导柱表面有多个环形油槽,用于储存润滑油,减小导柱和导套表面的摩擦力。
1、带头导柱的选用
根据GB/T4169.4-2006塑料注射模零件第4部分:
带头导柱示意图如下:
由标准模架知L=175mm,Di=45mm,D=40mm,h=10mm,Li=40mm
材料:
T10A
带头导柱4017540GB/T4169.4-19844根
2、带头导套的选用
导套与导柱一起构成了导向系统,使导向系统具有在模具中不可缺少的作用。
为使导柱顺利进入导套,导套的前端应倒圆角。
导向孔最好做成通孔,以利于排除孔内的空气。
如果模板较厚,倒空必须做成盲孔时,可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽。
根据GB/T4169.5-1984:
带头导套示意图如下
D=40mm;Di=55mm;D2=61mm;D3=41mm;L=140mm;h=10mm;
R=4mm
材料:
T10A
带头导套40140GB/T4169.5-19844根
八、温度调节系统
模具温度设为400C.
1、冷却水的体积流量
式中W—单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料质量(kg/min),按每
分钟
2次,即36.832mm'0.905(g/cm3)2次/min=0.06585kg/min;
Q1—单位质量的塑件在凝固时所放出的热量,PP为640kJ/kg;
2、冷却管道直径
为使冷却水处于湍急状态,查表取d=10mm。
3、冷却水在管道内的流速
大于最低流速1.32m/s,达到湍流状态,所选管道直径合理。
4、冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数
查表取f=7.22(水温为300C时),
5、冷却管道的总传热面积
浇注系统示意图
九、参考文献
1、伍先明等,塑料模具设计指导。
北京:
国防工业出版社,2006
2、齐晓杰主编,塑料成型工艺与模具设计,北京:
机械工艺出版社,
2006
3、王孝培主编,塑料成型工艺与模具简明手册,北京:
机械工业出版社,
2000
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