3262 瓶塞注射模設計,瓶塞,注射,設計
湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計題 目 瓶塞注射模設計專 業(yè) 模具設計與制造班 級 03 級模二班學生姓名 蘇 燦 指導教師 李良喜 2006 年 05 月 20 日湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計計 算 內 容 說 明目 錄一、 塑件的分析 …………………………………………… (1) 二、 形腔數(shù)目的確定及排布………………………………… (5)三、 分型面的選擇…………………………………………… (6)四、 澆注系統(tǒng)的設計………………………………………… (7)五、 注射機的型號和規(guī)格 ……………………………… (9)六、 成型零部件的結構設計和工作尺寸計算………… (10)七、 導柱導向機構的設計………………………………… (15)八、 推出機構的設計 …………………………………… (17)九、 溫控系統(tǒng)的設計 ………………………………… (19)十、 注射機的校核 ………………………………………（21）十一、設計小結 ………………………………………… (23)十二、參考文獻 ………………………………………… (24)瓶塞注射模設計1計 算 內 容 說 明第一部分 塑件的分析 一 塑料 ABSABS 中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene?；咎匦裕簾o毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，密度在1.02~1.05g/cm3,其收縮率為 0.3~0.8%。ABS 吸濕性很強，成型前需要充分干燥，要求含水量小于 0.3%。流動性一般，溢料間隙約在 0.04mm。ABS 有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。成型特點：ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在 60~80 oC。瓶塞注射模設計2計 算 內 容 說 明主要技術指標：比重：1.02~1.16g/cm 3。 比容：0.86~0.98cm 3/g。吸水性：0.2~0.4% (24h)。熔點：130~160 oC。熱變形溫度：4.6×10 5Pa---- 130~160oC。18.5×105Pa---- 90~108oC?？估姸?10 5Pa): 500拉伸強度模量：1.8×10 4 Mpa彎曲強度：800×10 5PaABS 的注射工藝參數(shù)：注射機類型： 螺桿式螺桿轉速： 30~60 r/min噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 190~200oC料筒溫度： 前 200~210oC中 210~230oC后 180~200oC參見《塑料成型工藝與模具設計》表3-1 瓶塞注射模設計3計 算 內 容 說 明模溫： 50~80oC注射壓力： 70~120Mpa保壓力： 50~70Mpa注射時間(s)： 3~5保壓時間(s)： 15~30冷卻時間(s)： 15~30成型周期(s)： 40~70二 塑件的形狀尺寸塑件圖如下頁所示：塑件的工作條件對精度要求較低，根據(jù) ABS 的性能可選擇其塑件的精度等級為 5 級精度（查閱《塑料成型工藝與模具設計》P 66 表3-8） 。其密度為 1.0~1.1g.cm3經(jīng)計算得塑件的底面積為：S 塑 =530.66mm2得塑件的體積為：V 塑 =1.351cm3塑件的質量為：W 塑 =V 塑 ×r 塑 =1.5(g)。零件需要的尺寸精度壁厚:瓶塞注射模設計4計 算 內 容說 明塑件圖瓶塞注射模設計5計 算 內 容 說 明第二部分 型腔數(shù)目的確定及排布已知的體積 V 塑 或質量 W 塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模四腔對稱性排布。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用側澆口。排布圖如下圖示：型腔數(shù)目及排布圖瓶塞注射模設計6計 算 內 容說 明側澆口 它又稱邊緣澆口.一般情況下,側澆口開設在模具的分型面上,從制品側面邊緣進料.它能方便地調整澆口形式.它的截面形狀通常采用矩形,第三部分 分型面的選擇塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模的角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模。而且不影響塑件的量和外觀形狀，以及尺寸精度。分 型 面 圖瓶塞注射模設計7計 算 內 容 說 明第四部分 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。 澆 注 系 統(tǒng) 圖瓶塞注射模設計8計 算 內 容 說 明塑件的截面厚度較小，不適合采用推桿推出，而采用推件板推出較為合適。因而不宜開設冷料穴，所以拉料桿采用球扣形式。不影響塑件外觀質量，依據(jù)上述分型面，分流道宜采用圓形截面，在定模固定板上采用澆口套。根據(jù)塑件的外形尺寸和質量等決定影響因素，初步取值如下：d=4mm D=8mm R=15mm t=4mmr=2mm l=45~50mm L=40~50mm初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V 澆 =6~7cm3。其質量約為：W 澆 =V 澆 ×r 塑 =7~8g。S=(n×W 塑 + W 澆 ) /0.8=16~17g。所以，選擇用注射機型號為：XS-Z-30。瓶塞注射模設計9計 算 內 容 說 明第五部分 注射機的型號和規(guī)格注射機的技術規(guī)格：型 號 ： XS-Z-30額定注射量(cm 3)： 30g螺桿直徑 (mm): 28注射壓力 (MPa): 119注射行程（mm）： 130注射時間（s） : 0.7注射方式 ： 柱塞式合模力 kN : 250最大注射面積（cm 2）： 90最大開（合）模行程（mm ）： 160模具最大厚度（mm）： 180模具最小厚度（mm）： 60模板最大距離（mm） : 340最大開模行程（mm）： 160噴嘴圓?。╩m）： SR12噴嘴孔徑（mm）： Φ 2注射機型號參見《塑料成型工藝與模具設計》表4-1瓶塞注射模設計10計 算 內 容 說 明第六部分 成型零部件的結構設計和工作尺寸計算1、產(chǎn)生偏差的原因：①．塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。σ s=(Smax-Smin)×制品尺寸σ s 成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、S min 分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 ?、冢尚土悴考闹圃炱睢 」ぷ鞒叽绲闹圃炱畎庸て詈脱b配偏差。③．成型零部件的磨損２、本產(chǎn)品為抗沖ＡＢＳ制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別?。?8%和０.3％。此產(chǎn)品采用 4 級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可在 0.5~0.75 的范圍之間，瓶塞注射模設計11計 算 內 容說 明凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 IT７～ IT８級，綜合參考，相關計算具體如下：(Lm3 )0+δz =[ (1+ sˉ )LS3 - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.5%)×27- 0.5×0.24] 0 +0.24/4=27.020 +0.06mm瓶塞注射模設計12計 算 內 容 說 明(lm2 )0+δz =[ (1+ sˉ )LS2 - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.5%)×22- 0.5×0.22] 0 +0.22/4=220 +0.055mm(lm1)0-δz =[(1+ sˉ )LS1+0.5×Δ] 0-δz= [ (1+0.5%)×19+0.5×0.22]0-0.22/4= 19.210-0.055 mm(Hm2) 0+δz =[ (1+ sˉ )HS2-0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.5%)×2-0.5×0.12]0+0.12/4=1.950+0.03mm(hm3) 0+δz =[ (1+ sˉ )HS3-0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.5%)×3-0.5×0.12]0+0.12/4=2.940+0.03mm(srm)0-δz =[(1+ sˉ ) +0.5×Δ] 0-δz= [ (1+0.5%)×30+0.5×0.24]0-0.24/4 = 30.130-0.06 mm(SRM) 0+δz =[ (1+ sˉ )SRS-0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.5%)×30-0.5×0.24]0+0.24/4=29.900+0.06mm(Hm) 0+δz =[ (1+ sˉ )HS-0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.5%)×2-0.5×0.12]0+0.12/4=1.940+0.03mm收縮率見《塑料成型工藝與模具設計》附錄 B計算參考《塑料成型工藝與模具設計》第五章第三節(jié) P151瓶塞注射模設計13計 算 內 容 說 明3、成型零件的強度、剛度計算注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。因此，在模具設計時，成型零部件的強度和剛度計算和較核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的側壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內形或制品上的孔型決定，設計時只能對它們進行強度校核。因在設計時采用的是整體式圓形型腔。因此，計算參考公式如下:側壁：按強度計算：按剛度計算：)12(??mpcrt?)1((??urPEtmpc?瓶塞注射模設計14計 算 內 容 說 明底部：按強度計算: 按剛度計算：凸模、型芯計算公式：按剛度計算：由公式分別計算出相應的值為：按強度計算得：t c=4.93mm th=4.38mm r=8.52mm按剛度計算得：tc=0.93mm th=1.91mm r=3.97mm參數(shù)符號的意義和單位：Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍 50~70；E 材料的彈性模量（MPa）查得 2.06×105；材料的許用應力（MPa）查得 176.5；u 材料的泊松比 查表得 0.025；成型零部件的許用變形量（mm）查得 0.05；采用材料為 3Gr2W8V，硬度≥55HRC。pmhrPt?43??341758.0pmhErt?34pmELPr???p?p?瓶塞注射模設計15計 算 內 容 說 明第七部分 導柱導向機構的設計導柱導向機構是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。導柱導向機構的作用：1、定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整。2、導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3、承受一定的側向壓力。一、 導柱導套的選擇：導柱結約形式及尺寸如下圖： 瓶塞注射模設計16計 算 內 容 說 明其材料采用 45 鋼經(jīng)調質，表面淬火，低溫回火，硬度為≥55HRC。導柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 08μm，導向部分表面粗糙度 Ra 為 0.8~0.4μm。具體尺寸如上圖所示。布局形式如右圖示：為便于導套與導柱配合后工作時的的排氣，在定模固定板的開設通氣孔。瓶塞注射模設計17計 算 內 容 說 明第八部分 推出機構的設計1、 推出機構的組成推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。2、 設計原則：a、 推出機構應盡量設在動模一側；b、 保證塑件不因推出而變形損壞；c、 機構簡單動作可靠；d、 合模時的正確復位。3、脫模力的計算：根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：∑F x=0Ft+Fbsinα=FcosαFb 塑件對型芯的包緊力；F 脫模時型芯所受的摩擦力；Ft 脫模力；Α 型芯的脫模斜度。瓶塞注射模設計18計 算 內 容 說 明又： F=Fbμ于是 Ft=Fb(μcosα-sinα)而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：F b=Ap由此可得：F t=Ap(μcosα-sinα)式中： μ 為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.1~0.3；A 為塑件包容型芯的總面積；p 為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件 p 取 2.4~3.9×107Pa;模內冷卻的塑件 p 約取0.8~1.2×107Pa。所以:經(jīng)計算，A=379.94mm 2 ,μ 取 0.25,p 取 1×107Pa,取 α=45 ， 。Ft=379.94×10-6×1×107(0.25×cos45`-sin45`)=900.04N.因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。瓶塞注射模設計19計 算 內 容 說 明第九部分 溫控系統(tǒng)設計1、 注射模冷卻系統(tǒng)設計：1.冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關。2．冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm，常用 12~15mm.3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4．冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。5．冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設置。瓶塞注射模設計20計 算 內 容 說 明冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm 左右，不小于 8mm。根據(jù)此套模具結構，采用孔徑為 8mm 的冷卻水道。瓶塞注射模設計21計 算 內 容 說 明第十部分 注射機的校核一、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核注射成型時，塑件在模分型面的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需鎖模力也就越大，若超過注射機的允許最大成型面積，則在成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此有：塑件總的投影面積 nA 與澆注系統(tǒng)的投影面積 之和要小1 A2于最大成型面積 A。 nA +A
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