塑料殼體課程設計.doc
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《塑料成型工藝及模具設計》 ——課程設計任務書 設計內(nèi)容及基本要求 1．獨立擬定塑料制品的成型工藝，正確選用成型設備。 2．合理地選擇模具結(jié)構(gòu)。 3．正確設計模具成型零件的形狀和尺寸。 4．所設計的模具其澆注系統(tǒng)充型快，冷卻系統(tǒng)效果好，脫模機構(gòu)靈活可靠，自動化程度高。 5．所設計的模具應達到制造工藝簡單、組裝方便、造價合理的要求。 6．充分考慮塑件的結(jié)構(gòu)特點，應盡量通過模具一次性成型出如孔、槽、凸、凹等結(jié)構(gòu)，減少后加工工序。 二、設計工作量 1．根據(jù)所選定的塑件，繪制1張制品零件圖，按制品精度設計要求確定塑件公差，并按模具設計要求對塑件的公差進行變換。 2．完成模具裝配圖1張，用手工繪制成A0或A1圖幅，按制圖標準繪制。 3．完成模具零件圖3張～8張。其中，定模板、動模板、凸模、凹模任選2件用手工繪制出零件圖，其他零件圖及其繪制方法自定。 繪制的零件圖要求在零件圖上標明該零件的材料、數(shù)量、圖號（代號）、尺寸公差和形位公差、熱處理及其他技術(shù)要求。 4．編寫設計說明書（20頁～30頁） 設計說明書包括以下內(nèi)容： （1）目錄； （2）設計題目或設計任務書； （3）塑件分析（含制品圖）； （4）所選塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)； （5）澆注系統(tǒng)的設計、分型面選擇、型腔布置，澆注系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)的形式、部位與尺寸及流動比的校核等； （6）成型零部件的設計與計算：型腔、型芯等的結(jié)構(gòu)設計、尺寸計算、強度校核等； （7）脫模機構(gòu)的設計：脫模力的計算，拉料機構(gòu)、推出機構(gòu)、復位機構(gòu)等的結(jié)構(gòu)形式、安裝定位、尺寸配合等； （8）側(cè)抽芯機構(gòu)的設計：抽拔距離和抽拔力的計算，抽芯機構(gòu)的形式、結(jié)構(gòu)、尺寸以及必要的驗算； （9）合模導向機構(gòu)的設計：組成元件、結(jié)構(gòu)尺寸、安裝方式等； （10）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計與計算； （11）其他技術(shù)說明； （12）設計小結(jié)：有何體會與建議等； （13）參考資料：資料編號、名稱、作者、出版年月。 在編寫過程中要注意：文字簡明通順、書寫整齊清晰，計算正確完整，并畫出有關的結(jié)構(gòu)簡圖，圖的下方有圖號和圖題。計算部分只要求列出公式，代入數(shù)據(jù)，得出結(jié)果，其運算過程從略。最后打印裝訂成冊。 三、設計時間及進度安排 1．設計時間：校歷第14～16周 2．進度安排： 第1周：制定塑件成型工藝；論證并確定設計方案；完成有關設計計算、設備選擇；完成設計說明書草稿。 第2周：完成模具裝配圖的繪制，完成零件圖草圖的繪制。 第3周：完成3張～8張零件圖的繪制，并進一步修正裝配圖，完成說明書正稿的謄寫。 四、設計題目 1、按設計任務書中給定的題目每個同學按學號順序選擇一題，不得重復。獨立完成設計任務。 2、選擇題目后，按要求繪制出制品圖。題目名稱定為“塑料殼體（4）注塑成型模具設計”，例如：“塑料盒（02）注塑成型模具設計”。在本人的課程設計的所有文檔中要求題目名稱一致。 目錄 一、塑件成型工藝性分析 7 1、塑件的分析 7 2、PP的性能分析 7 （1）、使用性能 7 （2）、成型性能 7 （3）、PP的主要性能指標 8 3、PP的注射成型過程及工藝參數(shù) 8 二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 10 1、型面的確定 10 2、型腔數(shù)量及排列方式的確定 10 3、射機型號的確定 11 （1）、注射量的計算 11 （2）、澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算 11 （3）、選擇注射機 11 4、注射機相關參數(shù)的校核 12 三、澆注系統(tǒng)的設計 13 1、主流道的設計 13 2、澆口的設計 14 3、校核主流道的剪切速率 16 四、成型零件的結(jié)構(gòu)設計及計算 17 1、 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 17 2、成型零件鋼材的選用 17 3、 成型零件工作尺寸的計算 17 4、成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 20 五、模架的確定 21 1、模板尺寸的確定 21 2、架各尺寸的校核 22 六、排氣槽的設計 23 七、脫模推出機構(gòu)的設計 23 1、脫模方式的確定 23 2、脫模力的計算 23 3、校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應力 24 八、側(cè)抽芯機構(gòu)的設計 24 1、側(cè)抽芯方式的選擇 24 2、相關計算 25 3、校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應力 25 4、導柱設計 26 九、冷卻系統(tǒng)的設計 26 1、冷卻介質(zhì) 27 2、冷卻系統(tǒng)的簡單計算 27 十、小節(jié) 28 參考文獻 29 塑料殼體注射成型模具設計 一、塑件成型工藝性分析 1、塑件的分析 （1）、外形尺寸 該塑件壁厚為2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不長，適合于注射成型。 （2）、精度等級 每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實際公差進行計算。 （3）、脫模斜度 PP屬非結(jié)晶型塑料，成型收縮率較大，參考表2-10［1］選擇該塑件上型芯和凹模的 圖1 統(tǒng)一脫模斜度為1。 2、PP的性能分析 （1）、使用性能 為白色蠟狀塑料，強度、剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于聚乙烯，有良好的電性能和高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫時易變脆，不耐磨、易老化，適于制造一般機械零件，耐磨蝕零件和絕緣零件。 （2）、成型性能 ①是非極性結(jié)晶型塑料，吸濕性小，約為0.03%~0.04%，一般不需要干燥，易發(fā)生融體破裂吧，長期與熱金屬接觸易分解； ②流動性好，熔體流動速率為2~9g/10min。收縮性范圍及收縮值大，成型收縮率為1.0%~2.5%，并具有各向異性，易發(fā)生收縮、凹痕和變形； ③熱穩(wěn)定性好，熔點溫度范圍為165~170℃，分解溫度高于350℃，成型溫度范圍較寬，一般為205~315℃； ④冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低方向性明顯； ⑤抗氧化能力低，在塑化前應加入一定比例的抗氧劑。 （3）、PP的主要性能指標 表1 密度（g／cm） 0.9~0.91 屈服強度(Mpa) 78~90 比體積（cm／g） 1.10~1.11 拉伸強度(Mpa) 37 吸水率（%） 0.03~0.04 拉伸彈性模量(Mpa) 2800~4200 熔點（℃） 160 抗彎強度(Mpa) 67 計算收縮率(%) 1.0~2.5 抗壓強度(Mpa) 56 比熱容(Kg／℃) 1930 彎曲彈性模量(Mpa) 14500 3、PP的注射成型過程及工藝參數(shù) （1）、注射成型過程,注射成型工藝過程包括：成型前的準備、注射成型過程及塑件的后處理三個階段。 ①、成型前的準備。 對PP的色澤、粒度和均勻度進行檢驗，由于PP的吸水率＜0.03%，允許水含量為0.05%~0.20%，由于該塑料不易吸水，故可以不進行干燥處理；對料筒通常需要清洗，螺桿式料筒可采用對空注射法清洗，柱塞式料筒可拆卸清洗。 ②、注射過程。 塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。 ③、塑件的后處理。 塑件經(jīng)過注射成型后，去除澆口凝料、修飾澆口處余料及飛邊毛刺外，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，查?-2［3］處理的介質(zhì)為空氣，處理的溫度為150℃，處理的時間為30~60min。 （2）、注射工藝參數(shù) ①、注射機：查表3-1［1］選螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為45r/min，高螺桿轉(zhuǎn)速是允許的，只要滿足冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程就可以。 ②、料筒溫度（℃）：查表3-3［4］PP的料筒溫度和噴嘴溫度如下： 進料段： 150~210 塑化段： 170~230 出料段： 190~250 噴嘴溫度：240~250 ③、查表3-4［4］模具溫度（℃）：20~40 ④、查表3-1［1］注射壓力（MPa）：70~120，注射時間為：1~5s 保壓壓力（MPa）50~60，保壓時間20~50s。 ⑤、注射時間：1.6s 冷卻時間：12.5s 輔助時間：8s 二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 1、型面的確定 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖2所示A-A截面。 圖2塑件分型面 2、型腔數(shù)量及排列方式的確定 為了制模具與注塑機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟性、注射機的額定鎖模力、注射機的最大注射量、制品的精度等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)。該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量適中，且具有兩邊抽芯，但抽芯距較短，從模具尺寸考慮，故擬定為一模一腔。采用一模一腔，能夠適應生產(chǎn)的需求，潛伏式點澆口，澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復雜，容易保證塑件質(zhì)量。 3、射機型號的確定 （1）、注射量的計算 通過Pro/E三維建模設計分析得 塑件體積： V塑=130.6cm3 塑件質(zhì)量： m塑=ρV塑=130.60.9g=117.54g （2）、澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算 澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前是不能確定準確的數(shù)值的，但可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑料體積的0.2～1倍來估算。根據(jù)流道的設計要求，澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)凝料和1個塑件體積之和）為： V總=V塑（1+0.2）=117.541.2cm3=156.72cm3 （3）、選擇注射機 根據(jù)第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 V總=156.72cm3 V總/0.8=156.72/0.8cm3=195.9cm3 根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為250cm3的注射機，注射機型號為SZ—500/200臥式注射機。其主要參數(shù)見表（2） 表（2） 理論注射容量/cm3 500 移模行程/mm 500 螺桿直徑/mm 55 最大模具厚度/mm 500 注射壓力/MPa 150 最小模具厚度/mm 280 注射速率/(g/s) 173 鎖模形式 增壓式 塑化能力/(g/s) 110 模具定位孔直徑/mm 160 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 0~180 噴嘴球半徑/mm 20 鎖模力/KN 2000 噴嘴口孔徑/mm 5 拉桿內(nèi)間距/mm 570X570 注射機頂出/KN 70 4、注射機相關參數(shù)的校核 ①、注射壓力校核 查表4-1［］可知，PP所需注射壓力為70~120MPa。這里取Po=100MPa，該注射機的公稱注射壓力P公=150MPa。注射壓力安全系數(shù)k1=1.25~1.4,這里取k1=1.3，則： 公，所以注射機壓力合格。 ②、鎖模力的校核 a、塑件在分型面上的投影面積A塑，則 b、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A澆，即流道凝料（它包括澆口）在分型面上的投影面積和A澆數(shù)值，可以按照多腔模的統(tǒng)計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.2~0.5倍。由于本例流道設計簡單，分流道有一定的長度，因此流道凝料投影面積可以取A澆=0.3A塑。 c、塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積A總，則 A總=n（A塑+A澆）=n（A塑+0.3A塑）=1.3A塑=24834.88 d、模具型腔內(nèi)的脹型力F脹，則 F脹=A總P模=24834.8825N=620.9KN 式中P模是模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力值（MPa），一般為注射壓力的0.3~0.65倍。查表4-2［1］得PP塑料模具型腔內(nèi)的壓力P模為25MPa。 由上表2知該注射機的公稱鎖模力F鎖=2000KN，鎖模力安全系數(shù)為k2=1.1~1.2，這里取k2=1.2，則 k2F脹=1.2F脹=1.2620.9=745.08
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