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廣東石油化工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 題 目 塑 料 成 型 工 藝 及 模 具 設(shè) 計(jì) 專 業(yè)： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 班 級(jí)： 材控11-1 學(xué) 生： 余明競 學(xué) 號(hào)： 40 指導(dǎo)教師： 陶筱梅 完成時(shí)間：2014年 9 月17日至2014 年9 月 24日 設(shè)計(jì)題目: 塑料密封圈2模具設(shè)計(jì) 材料：PE 技術(shù)要求： 1） 制品表面光滑美觀； 2） 脫模斜度：0.5°～1°； 3）未注圓角為R0.5～R1。 PE的特性： 聚乙烯塑料的產(chǎn)量為塑料工業(yè)之冠，其中以高壓聚乙烯的產(chǎn)量最大。聚乙烯樹脂為無毒、無味，呈白色或乳白色，柔軟、半透明的大理石狀粒料，密度為0.91~0.96g/cm3 ，為結(jié)晶型塑料。 聚乙烯按聚合時(shí)所采用壓力的不同，可分為高壓、中壓和低壓聚乙烯。高壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)不是單純的線型，而是帶有許多支鏈的樹枝狀分子。因此它的結(jié)晶度不高(結(jié)晶度僅60%~70%)，密度較低，相對(duì)分子質(zhì)量較小，常稱為低密度聚乙烯。它的耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較低。但是它的介電性能好，具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，成形加工性能也較好。中、低壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)是支鏈很少的線型分子，其相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度較高(高達(dá)87%~95%)，密度大，相對(duì)分子質(zhì)量大，常稱為高密度聚乙烯。它的耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較高，但柔軟性、耐沖擊性及透明性、成形加工性能都較差。 聚乙烯的吸水性極小，且介電性能與溫度、濕度無關(guān)。因此，聚乙烯是最理想的高頻電絕緣材料，在介電性能上只有聚苯乙烯、聚異丁烯及聚四氟乙烯可與之相比。 型腔數(shù)量及排列方式 對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。該塑件對(duì)精度要求不高，為低精度塑件，再依據(jù)塑件的大小，采用一模四型的模具結(jié)構(gòu)。 確定分型面 分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，注射模只有一個(gè)分型面。塑件的分型面應(yīng)位于截面尺寸最大的部位，并且保證塑件順利脫模和精度要求。 塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用多型腔單分型面模具。 最常用的澆口形式是側(cè)澆口，這種澆口形式注射工藝在制造上加工比較方便，由于塑件的形狀小，澆道流程短，熱量損耗少，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。 塑件的體積和質(zhì)量 利用proe對(duì)塑件進(jìn)行分析可得到以下數(shù)據(jù)： 體積 = 5.6172432e+03 毫米^3 曲面面積 = 5.8898801e+03 毫米^2 平均密度 = 1.0000000e+00 公噸 / 毫米^3 質(zhì)量 = 5.6172432e+03 公噸 根據(jù) PRT_CSYS_DEF 坐標(biāo)邊框確定重心: X Y Z 2.0000000e+01 2.0000000e+01 -2.9568217e+00 毫米 相對(duì)于PRT_CSYS_DEF坐標(biāo)系邊框之慣性. (公噸 * 毫米^2) 慣性張量 Ixx Ixy Ixz 4.7329438e+06 -2.2468971e+06 3.3218373e+05 Iyx Iyy Iyz -2.2468971e+06 4.7329440e+06 3.3218373e+05 Izx Izy Izz 3.3218373e+05 3.3218373e+05 9.3010438e+06 重心的慣性 (相對(duì) PRT_CSYS_DEF 坐標(biāo)系邊框): (公噸 * 毫米^2) 慣性張量 Ixx Ixy Ixz 2.4369362e+06 0.0000000e+00 0.0000000e+00 Iyx Iyy Iyz 0.0000000e+00 2.4369363e+06 0.0000000e+00 Izx Izy Izz 0.0000000e+00 0.0000000e+00 4.8072492e+06 主慣性力矩 (公噸 * 毫米^2) I1 I2 I3 2.4369360e+06 2.4369365e+06 4.8072492e+06 從PRT_CSYS_DEF 定位至主軸的旋轉(zhuǎn)矩陣: 1.00000 0.00000 0.00000 0.00000 1.00000 0.00000 0.00000 0.00000 1.00000 從PRT_CSYS_DEF 定位至主軸的旋轉(zhuǎn)角(度): 相對(duì) x y z 的夾角 0.000 0.000 0.000 得到： 塑件體積 V = cm3 曲面面積 S = cm2 密度 = g/ cm3 塑件質(zhì)量 m= g 選擇注射機(jī)： 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步按照塑件的0.6倍來估算 cm3 注塑機(jī)的公稱注射量 cm3 選擇注射機(jī) 根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為30 cm3，注塑機(jī)型號(hào)為XS-Z-30型注塑機(jī)。 XS-Z-30型注射機(jī)的主要參數(shù)如下表所示： 注射量/ cm3 30 最大開模行程/mm 160 螺桿（柱塞）直徑/mm 28 動(dòng)、定模固定板尺寸/mm 250*280 注射壓力/Mpa 119 最大成型面積/C㎡ 90 注射行程/mm 130 合模方式 液壓-機(jī)械 注射時(shí)間/s 0.7 電動(dòng)力功率/kW 5.5 注射方式 柱塞式 噴嘴球半徑/mm 12 鎖模力/KN 250 噴嘴孔直徑/mm Φ4mm 1）注射壓力的校核 根據(jù)公式： 查表可知，PE在注射壓力為70～100MPa 時(shí)取得最大流動(dòng)比，取P0=85MPa， 滿足要求 2）鎖模力的校核 塑件在分型面上的投影面積： 澆注系統(tǒng)的投影面積： ， 取： 因?yàn)榍懊嬗?jì)算的A塑是4腔的總面積，所以 所以， 澆注系統(tǒng) 1） 主流道長度 主流道長度L，應(yīng)盡量小于60mm，上標(biāo)準(zhǔn)模架及該模具結(jié)構(gòu)， 取L = 45（mm） 2） 主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴直徑 +（0.5～1）mm = 4 +（0.5～1）mm取 d = 5（mm）。 3） 主流道大端直徑 D = d+2Ltan（α/2）（α=4°） =5+ ≈8（mm） 4） 主流道球面半徑 SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）mm =12+（1～2）mm 取SR = 14（mm）。 5） 球面配合高度 配合高度為 3 ～ 5 mm 取 h=3（mm）。 6） 主流道錐度 主流道錐角一般應(yīng)在2°6°，取α = 4°，所以流道錐度為 主流道的凝料體積 V主=L主（++R主） 式（3-11） =(3.14/3)32(4+2.5+42.5) =1080.16mm≈1.08cm 主流道當(dāng)量半徑 R=mm =3.05mm 分流道的截面形狀 選用效率較高的圓形截面。 分流道的尺寸 一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來確定截面尺寸。這里單邊分流道長度取L=30mm =0.2654 ＝0.92mm PE常用的分流道直徑為4.8～9.5mm，取D＝5mm 分流道凝料體積 分流道長度 L＝304＝120mm 分流道截面積 A＝/4＝3.145/4=19.625mm 凝料體積 V＝LA=120 19.625＝2355mm≈2.4cm 校核剪切速率 查表注射時(shí)間可取t=0.7s 計(jì)算分流道體積流量： q=cm3/s=15.817cm3/s≈1.58210mm/s 剪切速率 側(cè)澆口尺寸的確定 1.澆口的深度：， 2.ABS側(cè)澆口的厚度為1.2 ～1.4mm ,這里取1.4mm 3.澆口的寬度：,B取1.6mm； 4.澆口的長度：側(cè)澆口的長度L一般選用0.7～2.5mm ,取L=1.5mm n=0.7 校核澆口的剪切速率 確定注射時(shí)間：查表,可取t=0.7s 澆口的體積流量: q=cm3/s=3.1cm3/s=3.1mm/s 計(jì)算澆口的剪切速率： 校核主流道的剪切速率 （1） 計(jì)算主流道的體積流量 q=cm3/s=17.36cm3/s (2)計(jì)算主流道的剪切速率 處于澆口與分流道的最佳剪切速率（=5×102～5×103s-1）的范圍之內(nèi)，故主流道的剪切速率校核合格。 凹模尺寸的計(jì)算 1)凹模徑向尺寸計(jì)算 ——凹模徑向尺寸（mm）； ——塑件的平均收縮率（PE收縮率為0.4%～0.7％，均0.55%）； ——塑件徑向公稱尺寸（mm）； ——塑件公差值(mm) x——隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，取0.6）； ——凹模制造公差（mm）制造公差取塑件公公差的1/3. ——凹模徑向尺寸（mm）； ——塑件的平均收縮率（ABS收縮率為0.4%～0.7％，平均收縮率為0.55%）； ——塑件徑向公稱尺寸（mm）； ——塑件公差值(mm) x——隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，取0.6）； ——凹模制造公差（mm）制造公差取塑件公公差的1/3. 凹模型腔的徑向尺寸計(jì)算為： 式（3-27） 型腔深度尺寸 = =9.935 H==1.915 式（3-30） 凸模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸模尺寸的計(jì)算公式如下： ——凹模徑向尺寸（mm）； ——塑件的平均收縮率（ABS收縮率為0.4%～0.7％，平均收縮率為0.55%）； ——塑件徑向公稱尺寸（mm）； ——塑件公差值(mm) x——隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，取0.6）； ——凹模制造公差（mm）制造公差取塑件公公差的1/3. （2）.型芯徑向尺寸 =20.266 （3）.型芯高度尺寸 = =12.186 式（3-33） （4）.型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 按整體式圓形型腔計(jì)算： r—型腔內(nèi)半徑，r＝24mm；[σ]碳鋼取160MPa； p—型腔內(nèi)壓力，p＝Kp=0.4×117=46.8MPa. 因此，型腔側(cè)壁厚 取S＝50mm. （5）型腔底板厚度的計(jì)算： 型腔底板厚度取32mm 成型零件的結(jié)構(gòu) 凹模結(jié)構(gòu) 主要參考資料 1..機(jī)械制造工藝師手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社 2..李秦蕊主編. 塑料模具設(shè)計(jì). 西北工業(yè)大學(xué)出版社. 1988年 3..典型注射模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 中南工業(yè)大學(xué)出版社。 4..實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造. 陳萬林等編. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2000年。 5..塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).《手冊(cè)》編寫組編. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1985年。