KS-塑料模具課程設(shè)計
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塑料模具課程設(shè)計說明書
塑件是固體膠的上端蓋,壁厚均勻,結(jié)構(gòu)簡單,其零件圖如下圖所示。塑件的材料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂),精度等級為IT5,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
一. 塑件的工藝性分析:
(1)塑件的原材料分析
塑件的材料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂),是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。
成型特點:
1.ABS在升溫時粘度增高,所以成型壓力較高,故塑件上的脫模斜度宜稍大,ABS易吸水,成型加壓前應(yīng)進行干燥處理,ABS易產(chǎn)節(jié)痕,模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。
2.ABS外觀為不透明呈象牙色粒料, ABS相對密度為1.05左右,吸水率低。ABS的氧指數(shù)為18~20,屬易燃聚合物,火焰呈黃色,有黑煙,并發(fā)出特殊的肉桂味。
3.ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能,其沖擊強度極好,可以在極低的溫度下使用;ABS的耐磨性優(yōu)良,尺寸穩(wěn)定性好,又具有耐油性,可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。
4.ABS的熱變形溫度為93~118℃,制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性,可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
(2)塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析:
1.塑件的結(jié)構(gòu)分析
①從零件圖看,該塑件的外形為圓柱形,壁厚均勻,一端中空, 外圓直徑Φ20mm,內(nèi)圓Φ18mm,壁厚1mm,上端為圓角過渡。
②由于該塑件無側(cè)孔和內(nèi)凸,所以不用考慮側(cè)向分型抽芯裝置。
③為使塑件順利脫模,可在塑件內(nèi)部處增設(shè)1°~2°的拔模斜度。
綜上所述,該塑件可采用注射成型加工。
2.塑件的尺寸精度分析
按MT5查取有關(guān)尺寸公差,塑件主要尺寸的公差如下所示:
Φ17.73 Φ19.68 24±0.16
3.塑件的表面質(zhì)量分析
該塑件要去外觀光潔、色彩艷麗,不允許有成形斑點和熔接痕,表面沒有缺陷、毛刺,表面無特殊要求,故比較容易實現(xiàn)。
二.計算塑件的體積和重量,注射機的選用以及確定模具型腔數(shù)。
1.計算塑件的體積: V≈2686 mm3=2.686 cm3
2.查塑料模設(shè)計與制造P419,取ABS的密度為=1.16g/cm3,所以塑件的質(zhì)量為
M=V×ρ=2686*1.16 g/cm3
=3.12g。
3.根據(jù)塑件圖樣及產(chǎn)量等要求,確定該模具的型腔數(shù)目為一模4件,初步選用注射機為XS-ZY-60
XS-ZY-60型柱塞式注射機的主要技術(shù)參數(shù)
序號
主要技術(shù)參數(shù)項目
參數(shù)數(shù)值
1
標準注射量/cm3
60
2
注射壓力/MPa
1220
3
鎖模力/kN
1000
4
動、定模模板最大安裝尺寸/(mm×mm)
620x520
5
最大模具厚度/mm
180
6
最小模具厚度/mm
70
7
最大開模行程/mm
200
8
噴嘴前端球面半徑/mm
12
9
噴嘴孔直徑/mm
4
10
定位圈直徑/mm
80
三.塑件注射工藝參數(shù)的確定:
工藝參數(shù)
內(nèi)容
工藝參數(shù)
內(nèi)容
預(yù)熱和干燥
溫度80~90℃
成型時間/s
注射時間
3~5
時間2h
保壓時間
15~30
料筒溫度/℃
后段
180~200
冷卻時間
15~30
中段
210~230
總周期
40~70
前
170~190
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
30~60
噴嘴溫度/℃
180~190
后處理
方法
紅外線燈烘箱
模具溫度/℃
60~80
溫度/℃
70
注射壓力/MPa
70~90
時間/h
2~4
四.注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
(1)分型面的選擇:
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素,它與模具整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件的脫出和模具的制造工藝等有關(guān),所以應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則和塑件的外形合理的選擇分型面,考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量、便于清除毛刺及飛邊、有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體、分模后塑件留在動模一側(cè)及便于取出塑件等因素,分型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處,該塑件為回轉(zhuǎn)類零件,表面質(zhì)量無特殊要求,總高為24mm ,截面形狀簡單、規(guī)范,其分型面的形式如下圖所示:
(2)確定型腔的排列方式
對于一模多件的模具型腔布置,在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下,盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。本模具采用一模四腔,排布形式為矩形的平衡布局根據(jù)設(shè)計要求最后確定型腔的排列分布圖如下圖所示:
(3)澆注系統(tǒng)設(shè)計
1.主流道設(shè)計
為了便于將凝料從主流道中拔出,應(yīng)將主流道設(shè)計成圓錐形,其斜度為1°~3°,計算其大端直徑約為Φ10 mm;為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大,取D=6.5 mm;同時為了使熔料順利進入分流道,澆口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些,取R=3 mm,以免淬火開裂和應(yīng)力集中。
a.主流道的長度L :
一般控制在60mm之內(nèi),由標準模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)可取L=50mm。
b.主流道的小端直徑:
根據(jù)XS-ZY-60型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸噴嘴前端孔徑:4mm
d=do+(0.5-1)mm=4.5mm
c.主流道大端直徑:
D=d+2Ltan(*/2)=8 mm
d.主流道前端球面半徑:
SR=注射機噴嘴球頭半徑+(1-2)mm=15+2=17mm
e.球面的配合高度:
h=3mm
2.主流道澆口套的形式:
主流道與注射機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞,故應(yīng)設(shè)計成獨立可拆卸更換的澆口套,采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作,一般選用T8、T10制造,并經(jīng)熱處理提高硬度,對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件,然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合,與定位圈的配合采用間隙配合。如下所示:
3.分流道設(shè)計:
該塑件的形狀不是很復(fù)雜,熔料填入型腔也比較容易,綜合分流道的容積和壓力平衡,采用平衡式的布置方法。如下圖所示:
該塑件的形狀不是很復(fù)雜,熔料填入型腔也比較容易,根據(jù)型腔的布局圖可知分流道的長度不是很長,為了便于加工選擇其截面形狀為半圓形的分流道,取其截面的半徑為2.25mm,截面形狀如下圖所示:
4.澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道,它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的結(jié)構(gòu)形式很多,按照澆口的形狀可以分為點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況,選用如圖所示的側(cè)澆口。從塑件的底側(cè)中部進料,去除凝料時不會在塑件的外壁留下澆口痕跡,不影響塑件的外觀。
側(cè)澆口如下圖所示:
5冷料穴的設(shè)計及計算:
冷料穴位于主流道正對面的動模板上,其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料,防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒有印痕,采用脫模板推出塑件,故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時,利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。
五.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算:
(1)成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸,它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。該塑件的材料為ABS工程材料,對表面粗糙度和精度的要求較高,因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性,應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作,還應(yīng)進行熱處理一般使其具備50~55HRC的硬度。
1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
采用整體嵌入式凹模,放在定模板一側(cè),主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮。其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
2.型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)用整體式,成型塑件內(nèi)壁的大型芯裝在動模板上。
其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
3.成型零件的成型尺寸計算:
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算,查有關(guān)手冊得ABS的收縮率為0.4%~0.8%,故平均收縮率Scp=(0.4+0.8)%/2=0.6%,根據(jù)塑件尺寸公差要求,模具制造公差取δz =1/4Δ,成型零件尺寸計算見下表:
類別
模具零件名稱
塑件尺寸
計算公式
工作尺寸
型腔計算
型腔的徑向尺寸
Φ19.68
Lm+z =[(1+ ?)lz-3/4Δ] 0+z
19.12
型腔的深度尺寸
24±0.16
lm+z =[(1+ ? +)HZ-2/3Δ] 0+z
23.36
型芯計算
型芯的徑向尺寸
Φ17.73
Hm = [(1+ ?)lz+3/4Δ]
Φ18.27
型芯的高度尺寸
23
hm=[(1+ ?)hz+2/3Δ]
23.45
六.推出機構(gòu)的設(shè)計:
1.推桿推出:
據(jù)圓筒外殼的形狀特點,其推出機構(gòu)可采用推桿推出,推桿推出結(jié)構(gòu)簡單,推出平穩(wěn)可靠,雖然推出時會在塑件內(nèi)部型腔留下頂出痕跡,但不影響塑件外觀,所以采用推桿推出機構(gòu)。本模具采用推件桿推出,推桿選用d=8標準推桿
2.導(dǎo)向定位機構(gòu)設(shè)計:
由于塑件基本對稱且無單向側(cè)壓力,所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。導(dǎo)柱要比主型芯高出6~8 mm。
七.模架的確定:
(1)選用標準模架:
根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖,以模具型腔的大小和進料方式,選用的標準模架為A4型,如下圖所示:
160x160模架 A4型
通過查表,計算模具閉合高度Hm=20+A+16+B+32+C+20=80+40+20+60=200mm
八.冷卻系統(tǒng)設(shè)計:
該模具的凹模冷卻是在定模板上開出冷卻水道,采用冷卻水進行循環(huán)冷卻型腔;在型芯上開設(shè)兩個孔,孔內(nèi)插上縱向隔板,與開在動模支撐板上的橫向管路形成循環(huán)冷卻回路。冷卻通路的設(shè)計,設(shè)計如圖所示:
九.注塑機參數(shù)的校核
XS-Z-60型注塑機的主要參數(shù)
最大注射容量為60cm3;注射壓力為122Mpa;
鎖模力為500kN;最大注射面積為130cm2;
最大模具厚度為200cm3;最小模具厚度為70mm;
噴嘴圓弧半徑SR12MM;噴嘴孔半徑R2mm;
中心頂出孔半徑R25mm;
模板開模行程180mm。
根據(jù)上述所選注射機進行參數(shù)校核。
(1)鎖模力的校核:
按F≥KpA分公式校核鎖模力。
其中,F(xiàn)為注射機的最大鎖模力;p為模內(nèi)平均壓力(型腔內(nèi)熔體的平均壓力);A分為所有制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和。K為壓力損耗系數(shù),一般取1.1-1.2。
由于制品材料為ABS,屬于中等粘度塑料和有精度要求的制品,查相關(guān)資料得:p為29.6-34.4MPa,取p=30MPa進行校核。
A分是分型面上的投影面積,經(jīng)計算(可利用軟件的分析功能進行計算),則兩個制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和A分為8567mm2
因此:KpA分=1.1X30X106X8567X10-6 N=299.7KN
F=500kN≥299.7kN
所以鎖模力足夠,滿足鎖模要求。
(2)注射量的校核:
經(jīng)計算得到整個澆注系統(tǒng)和塑件的體積為23.411cm3
注射機的注射量G=60cm3,按校核公式GX0.8=60x0.8cm3=48cm3≥23.411cm3,滿足注射成型的要求。
(3)合模機構(gòu)的尺寸的校核:
1.模具具厚度的校核:
注射機允許安裝的模具最高厚度為200mm;注射機允許安裝的模具最小厚度為70mm。
模具實際厚度 H=定模座板+型芯模板+型腔模板+動模固定板+方鐵+動模座板
=25mm+33.5mm+35mm+19mm+58mm+25mm=195.5mm
顯然,注射機允許安裝的模具最小厚度≤模具實際厚度H≤注射機允許安裝的模具最大厚度,模具厚度滿足要求。
2.開模行程的校核 :
按開模取件的最小開距進行校核。該模具的澆注系統(tǒng)為側(cè)澆口形式,單分型面注射模,可按下式校核:
S≥H1+H2(5-10)mm
其中,注射機最大開模行程S為180mm;制品的推出距離H1為15mm:制品的總高度H2為3mm。
H1+H2+(5-10)mm=15mm+3mm+10mm=28mm
顯然,注射機最大開模行程S≥70mm,模具的開模行程足夠。
十.模具總裝圖:
第13頁 共13頁
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塑料模具
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