异形透盖的塑料模具设计(机械CAD图纸).doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流异形透盖的塑料模具设计(机械CAD图纸).精品文档.一设计题目:异形透盖的设计(材料为PPO;精度MT2)二设计目的: (1)综合运用塑料模具设计、机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等课程的知识,分析解决塑料模具设计问题,进一步加强和巩固所学知识。(2)通过设计实践,逐步树立正确的设计思想,增强创新意识和竞争意识,基本掌握塑料模具设计的一般规律,培养分析和解决问题的能力。(3)通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关资料,进行塑料模具设计全面的基本技能训练,未毕业设计打下一个良好的实践基础。三塑
2、件成型工艺性分析1.塑件的分析(1)外形尺寸 该塑件壁厚为1.5 mm,塑件外型尺寸不大,塑料熔体流程不 长塑件材料PPO为热塑性塑料,流动性较 差,注射成型时需考虑各种因素。(2)精度等级 塑件的每个尺寸的 公差不一样,任务书已给定部分公差,未 标注的为MT (3)脱模斜度 PPO的成型性能好, 图1 异形透盖 成型收缩率较小,查参考文献,选择塑件上型芯和凹模的统一脱斜度为1。 2.PPO工程塑料的性能分析 聚苯醚(PPO)为白色,无毒的粉末状固体,密度为1.061.07g/cm3,成型。收缩率:0.30.5%,成型温度:260290,为无定形聚合物。PP0的分子结构中无任何水解的基因,使其
3、具有十分突出的耐水性,即使将其放人沸水中经10000h蒸煮,其抗拉强度,伸长率和冲击强度都没有明显下降。由于PPO分子链的刚性大,作用力强,使PP0在受力时难以变形,表现出既硬且韧,有很高的机械强度和弹性模量及突出的抗蠕变性。PP0有优良的耐热性,可在120时连续使用,间断使用温度可达205,它的耐热性可与PF、UP等热固性塑料相比美。PP0的分子中无明显的极性。因此,它的电绝缘性能十分优异,在-150200。的温度范围内和10106hz的频率范围内,介电性能几乎不受影响。PPO 的化学性能稳定,对于吸水为介质的化学药品,如酸、碱、盐等,无论是在室温还是高温环境下都很稳定。 PPO的主要不足是
4、熔体粘度高、流动性差,成型加工较困难。另外,塑件的内应力大,塑件易开裂,耐疲劳性欠佳,在长期储存过程中,有转变为热固性塑料的趋势。为了克服这些不足,可将PP0改性,即在其中加入适量的PS 或HIPS共混而成,即成MPPO,在此基础上还可加人短玻纤而成为增强MPPO,其性能更优越。3PPO的注射成型过程及工艺参数1)注射成型过程(1)成型前的准备。对PPO的色泽、粒度和均匀度等进行检验,成型前须进行干燥,处理温度130左右,干燥时间 4h。(2)注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后由模具内的浇注系统进入模具型腔成型,期过程可分为充模、压实、保压、倒流、冷却五个阶段。(3)塑件
5、的后处理。退火处理的方法为红外线灯、烘箱,处理温度为70,处理时间为2h4h2)注射工艺参数 (1)注射机:螺杆式。螺杆转速为(2)料筒温度t/:前段260290; 中断250280; 后段230240。(3)模具温度t/:110150;(4)注射压力(p/MPa):80220;(5)成型时间(s):98(注射时间初取50,冷却时间取45,辅助时间取3)。四拟定模具的结构形式和初选注射剂 1.分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析,分型面应选在盖端截面积最大且有利于开模取出塑件的地平面上,其位置如下图所示。2.型腔数量和排位方式的确定(1)型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求不高,塑件的尺
6、寸较小,且为大批量生产,可以用一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件的尺寸,模具结构的尺寸的关系,以及制造费用和各种成本费用等因素,初步定该模具为一模四腔结构形式。(2)型腔排列形式的确定 由于该模具选择的是一模多腔,其型腔中心距的确定见下图,流道采用H形对称排列,使其型腔进料平衡,如下图所示。(3)模具结构形式的初步确定 由以上分析可知,该模具设计为一模四腔,对称H形直线排列,根据塑件结构形状,推出机构初选推杆推出。浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用侧浇口,且开设在分型面上。因此,定模部分不需要单独开设分型面取出凝料,动模部分需要添加型芯固定板、支撑板。由上综合分析课确定采用大水口的单
7、分型面注射模。3.注射机型号的确定1)注射量的确定通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如下图所示: 图4塑件质量属性塑件体积:V塑=23.258 cm3,塑件质量:m塑=V塑=23.2581.07=24.9g,式中,密度参照参考文献取=1.07g/ cm3。2)浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统凝料在设计之前不能确定准确的数值,但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算,古一次注入模具的型腔塑料熔体的总体积(即浇注系统凝料和4个塑件体积之和)为 V总=1.3nV塑=1.3423.258=120.94 cm
8、33)选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料总体积V总= 120.94 cm3,由参考文献的V公=V总/0.8=120.94/0.8=151.2 cm3,根据以上的计算,初步选择公称注射量为 200 cm3,注射机型号为SZ-200/120卧式注射机 ,其主要技术参数见下表:注射机主要技术参数理论注射量/ cm3200拉杆内向距/mm355385螺杆柱塞直径/mm42移模行程/mm350注射压力/Mpa150最大模具厚度/mm400注射速率/gs-1120最小模具厚度/mm230塑化能力/Kgh70锁模形式双曲肘螺杆转速/rmin-10220模具定位孔直径/mm125锁模
9、力/KN1200喷嘴球半径/mm15喷嘴孔直径/mm44)注射机的相关参数校核(1)注射压力校核。查参考文献可知,PS所需注射压力为60110 Mpa,而PPO与PS相差不大,这里取P0=100 Mpa,该注射机的公称注射压力P公=150 Mpa,注射压力安全系数K1=1.251.4,这里取K1=1.3,则: K1 P0=1.3100=130 MpaP公,所以,注射机的注射压力合格。(2)锁模力校核。 塑件在分型面上的投影面积 A塑=(262-82-42)/4 + 68=515.86mm2浇注系统在分型面上的投影面积A浇,即浇道凝料(包括浇口)造分型面上的投影面积A浇的数值可以按照多型腔模具的
10、统计来分析确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍,由于本设计的流道较简单,分流道相对较短,因此流道凝料面积可适当取小些,由于PPO的流定性差,流道设计较大些。综合这两方面这里取A浇=0.3 A塑。塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积为: A总=n(A浇+ A塑)=n(0.3 A塑+ A塑)= 4 1.3A塑=2682.5 mm2模具型腔内的胀型力F胀= A总P模=2682.5 35=93.88kN上式中,P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力,通常取注射压力的2040,大致范围为25 Mpa40 Mpa。由于PPO的黏度大,流动性差,故需去较大值,有塑件有精度等级
11、要求,故P模取35Mpa。由上表注射机的主要技术参数知注射机的公称锁模力F锁=1200kN,锁模力安全系数为K2=1.11.2,这里取K2F胀=1.2F胀=1.293.88=112.65kNF锁=1200kN,所以注射机锁模力满足要求。对于其他安装尺寸的校核等到模架选定,结构尺寸确定后方可进行。 五.浇注系统的设计1.主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔内。主流道的形状为圆锥形,以便熔体的流动和开模是主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间,另外,由于主流道与高温塑料熔体及注射喷嘴反复接触。因此在设计中常设计
12、为课拆卸更换的浇口套。1)主流道尺寸(1)一般主流道的长度 由模具结构确定,对于小模具L应尽量小于60mm,本设计中初取L=50mm进行计算。tan()(2)主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)mm=4.5mm(3)主流道大端直径 D=d=2L主tan(/2)=8mm,式中4。(4)主流道球面直径 SR=主设计喷嘴球头半径=(12)mm=15=2=17mm。(5)球面的配合高度 h=3mm。2) 主流道的凝料体积V主=L(R2主+r2主+R主r主)/3=50(42+2.252+42.25)3.14/3= 1573.3mm.3)主流道当量半径 Rn=3.125mm4)主流道浇口套的形
13、式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,易磨损。对材料的要求较严格,因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计为一整体,但考虑到上述因素仍然分开来设计,以便拆卸和更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A,热处理淬火表面硬度达50HRC55HRC。如下图所示。定位圈的结构由总装图来具体确定。 2.分流道的设计1)分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽量避免熔体温度降低,同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡,因此采用平衡式分流道,如下图所示:图5 主流道浇口套的结构形式2)分流道的长度根据四个型腔的结构设计,
14、分流道长度适中,如上图所示。3)分流道的当量直径流过一级分流道塑料的质量 m=V塑=23.2581.072=49.77g200g但该塑件壁厚在1.5mm3mm之间,查参考资料上图2-3的经验曲线 得D=4.5再根据单向分流道长度60mm由参考资料上图2-5查的修正系数fL=1.06,则分流道直径经修正后为 D= DfL=4.51.06=4.7754)分流道的截面尺寸本设计采用梯形截面,期加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失和流动阻力均不大。5)分流道界面尺寸设梯形的上底宽度为B=6mm(便于刀具的选择),底面圆角的半径R=1mm,梯形高度取H=2B/3=4mm,设下底宽度为b,则梯形面积应满足如
15、下关系。 H=D2代入值计算得b=3.813mm,考虑到梯形底部圆弧 对面积的减小及脱模斜度等的因素,这里取b=4.5mm。 通过计算梯形斜度=10.6,基本符合要求,如右图所示。 6)凝料体积 图6 分流道面积形状 (1)分流道的长度为 L分= (60+7.5+42.5)2=220mm。(2)分流道横截面积 A分= 4= 21mm2 (3)凝料的体积 V分=L分A分 =220 21=4620mm3 =4.62cm3 考虑到圆弧的影响取 V分=4.2 cm37)校核剪切速率(1)确定注射时间:查参考资料表2-3可取 t=2s。(2)计算单边分流道体积流量:q分=(V分+2 V塑)/t=24.3
16、1 cm3s-1。(3)由参考资料公式2-22得剪切速率 分=3.3 q分/(R3分)=103=0.654103 s-1该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道最佳剪切速率51025103 s-1的之间,所以分流道内熔体的剪切速率合格。8)分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低,一般取Ra1.25um2.5um即可,此处取Ra1.6um,另外其脱模斜度一般在510之间,通过上述计算得的脱模斜度为10.6,脱模斜度足够。3.浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷,表面质量要求较高,采用一模四腔注射,为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间,因此采用侧浇口,其界面形状简单,易于
17、加工,便于试模后修正,且开设在分型面上,从型腔的边缘进料。1) 侧浇口尺寸的确定(1)计算侧浇口的深度。根据表2-6得侧浇口深度的及算公式为 h=nt=0.81.5=1.2mm式中,t为塑件的壁厚,这里t=1.5mm,n是塑料的成型系数,这里去PPO的成型系数n=0.8。为便于试模发现问题进行修模处理,并根据相关参考文献中推荐的PS的浇口厚度为0.81.1mm,所以此处浇口的深度取h=1.0mm。(2)计算侧浇口宽度。根据表2-6,可得侧浇口的宽度B的计算式为B= n /30=0.8/30=1.1mm,由于PPO的流动性差,这里取B=2mm式中,n为塑料成形系数取0.8;A为凹模的内表面积(约
18、等于塑件的外表面积)。(3)计算侧浇口的长度。根据表2-6,可取侧浇口的长度L浇=0.75mm 2)侧浇口剪切速率的校核 (1)确定注射时间:查表2-3,可取t=2s; (2)计算浇口的体积流量:q浇=V塑/t=23.258/2=11.63cm2.s-1 (3)计算浇口的剪切速率:对于矩形浇口可得: =3.3q浇/ (pRn34104s-1),则 =3.311.63/(3.140.753)=292212.91044104s-1 剪切速率合格。 式中,Rn为矩形浇口的当量半径,即Rn= = =0.75mm该矩形侧浇口的剪切速率比较大,首先把浇口面积适当做小一点,通过试模根据塑件成型情况来调整。4
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