塑料模具课程设计(12页).doc
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1、-塑料模具课程设计-第 12 页塑料模具课程设计说明书办学单位: 班 级: 学 生: 成 绩: 提交日期: 2013 年 7 月 7 日 目 录 1 塑件分析.3 2 塑料材料的成型特征与工艺参数.4 3设备的选择.6 3.1 依据最大注射量初选设备.6 3.2 最大注射量的校核.6 3.3 模具闭合高度的校核.7 4.分型面的确定.7 4.1型腔数量的确定.7 4.2分型面位置的选择.8 5.浇注系统设计.8 5.1主流道.8 5.2.浇口.8 5.3.冷料穴.9 5.4.排气槽形式.9 6.成型零部件的设计与计算.9 6.1型芯与型芯结构设计.9 6.2型腔、型芯等尺寸校核.10 7.脱模
2、机构的设计.10 7.1脱模力.12 7.2拉料杆.12 7.3顶出机构.12 7.4顶出机构的选择. .13 8. 斜顶机构的设计. . .14 9. 合模导向机构的设置. . .15 结束语.16 参考文献.16附 图. . . . . . .171.塑件分析图1-1 基本尺寸图1-2 产品三维图 1.1 塑件尺寸精度分析:由图2-1得知产品尺寸是80X50X9,该塑件尺寸精度无特殊要求,所在尺寸均为自由尺寸。1.2 塑件表面质量分析:该塑件表面粗糙度无特殊要求,我们取Ra0.8度。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。1.3 产品壁厚:壁厚最小0.8mm,最大处1.3mm,较均匀,有利于零
3、件的成型。1.4脱模斜度:由塑料成型工艺与模具设计P53页可知,其型腔脱模具斜度一般为35120,型芯脱模斜度为3540。 1.5 体积 = 36000mm3 1.6 塑件颜色:蓝色。1.7 塑件经济性:万能充提前实现了中国数亿手机用户的愿望。这个以两根可调节金属接触弹片,加一个固定电池的透明夹子,看起来比较简单的设计,却何以成为数以千万中国手机用户的必备配件。1.8 塑件外观:外观较简单,制造成型较易。有斜顶机构脱模。1.9 塑件材料:PC化学名:称聚碳酸酯。 PC塑料的工艺特点如下: 属无定型塑料,Tg为149150;Tf为215225;成型温度为250310;相对平均分子质量为24万。热
4、稳定性较好,并随相对分子质量的增大而提高。 流变特性接近牛顿液体,表观粘度受温度的影响较大,受剪切速率的影响较小,随相对平均分子质量的增大而增大。无明显的熔点,熔体粘度较高。PC分子链中有苯环,所以,分子链的刚性大。PC的抗蠕变性好,尺寸稳定性好;但内应力不易消除。PC高温下遇水易降解,成型时要求水分含量在0.02以下。 制品易开裂。在成型前,PC树脂必须进行充分干燥。干燥方法可采用沸腾床干燥(温度120130,时间12h)、真空干燥(温度110,真空度96kPa以上、时间1025h)、热风循环干燥(温度120130,时间6h以上)。为防止干燥后的树脂重新吸湿,应将其置于90的保温箱内,随用随
5、取,不宜久存。成型时料斗必须是密闭的,料斗中应设有加热装置,温度不低于100、对无保温装置的料斗,一次加料量最好少于半小时的用量,并要加盖盖严。判断干燥效果的快速检验法,是在注塑机上采用“对空注射”。如果从喷嘴缓慢流出的物料是均匀透明、光亮无银丝和气泡的细条时,则为合格。此法对一般塑料均适用。PC的熔体粘度比PA、PS、PE等大得多,流动性较差。熔体的流动特性接近于牛顿流体,熔体粘度受剪切速率影响较小,而对温度的变化十分敏感,因此,成型时只要调节加工温度,就能有效地控制PC的表现粘度。成型温度的选择与树脂的相对平均分子质量及其分布、制品的形状与尺寸、注塑机的类型等有关,一般控制在250310范
6、围内。注塑用料,宜选用相对平均分子质量稍低的树脂,MFR为57g/10min;对形状复杂或薄壁制品。成型温度应偏高,为285305;而厚壁制品,成型温度稍低,为250280。不同的注塑机,成型温度也不一样。螺杆式为260285,柱塞式为270310。料筒温度的设定是用前高后低的方式,靠近料斗一端的后料筒温度要控制在PC的软化温度以上,即大于230,以减少物料阻力和注射压力损失。尽管提高成型温度有利熔体充模。但不能超过230,否则,PC会发生降解,使制品颜色变深,表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷,同时,物理力学性能也会显著下降。喷嘴温度为260310,两种类型的注塑机喷嘴的温度控制有所不同。
7、模具温度对制品的力学性能影响很大。随着模温的提高料温与模温间的温差变小,剪切应力降低,熔体可在模腔内缓慢冷却,分子链得以松弛,取向程度减小,从而减少了制品的内应力,但制品的冲击强度、伸长率显著下降,同时会出现制品脱模困难。脱模时易变形,并延长了成型周期,降低生产效率;而模温较低,又会使制品的内应力增加。因此,必须控制好模温。通常,PC的模温为80120。普通制品控制在80100,而对于形状复杂、薄壁及要求较高的制品,则控制在100120,不允许超过其热变形温度。成型PC厚壁制品时,模具温度的控制显得特别重要。例如,在成型简支梁冲击试验样条(厚度为10mm)时,如果模具不进行控制温度,则成型的样
8、条内部缩孔很多,也很大。此时,模具如果没有设置加热装置,则可采用简易的方法将模具主流道加热。该简易的方法就是在一根铁丝上系上棉花球,蘸上工业酒精,加热主流道,这样,虽不能消除缩孔,但缩孔的数量大为减少。程度大为减轻。当然这是一种没有办法的办法,是一种土办法,不推荐使用。因为这样,容易使模具主流道变形和氧化。尽管注塑时注射压力对熔体强度和流动性影响较小,但由于PC熔体粘度高、流动性较差,因此,注射压力不能太低,一般控制在80120MPa,采用柱塞式注塑机时,注射压力应为100150MPa;而对于薄壁长流距、形状复杂、浇口尺寸较小的制品,为使熔体顺利、及时充模,注射压力要适当提高至120150MP
9、a。PC注塑工艺控制的总的原则是:高料温,低压力。保压压力大小和保压时间长短直接影响制品的质量。保压压力过小,则补缩作用小,制品内部会因收缩而形成气泡,制品表面也会出现凹痕;保压压力过大。在浇口周围易产生较大的内应力。保压时间长,制品尺寸精度高、收缩率低、表面质量良好,但增加了制品中的内应力,延长了成型周期。保压压力为80100 MPa。如前所述方法用火加热主流道,延长浇口中熔体的凝固时间,以增加补缩作用。PC注射成型时,可提高背压压力。注射速率对制品的性能影响不大。但从成型角度考虑,注射速率不宜太慢,否则进入模腔内的熔体易冷凝而导致充模不足,即使充满了,制品表面包易出现波纹、料流痕等缺陷;注
10、射速率也不宜太快,以防裹入空气和出现熔体破裂现象。生产中,一般采用中速或慢速,最好采用多级注塑。注塑时,速度没定为慢快慢,这样可大大提高制品质量。螺杆转速不可太高,一般为3060 r/min。嵌件需预热到200,至少也要有120,一般为110130。再生料的再生次数不超过3次,用量为20左右。PC是透明性塑料,成型时一般不推荐使用脱模剂,以免影响制品透明度。对脱模确有困难的制品,可使用硬脂酸或硅油类物质作脱模剂,但用量要严格控制。PC制品中应尽量避免使用金属嵌件。若确需使用金属嵌件时,则必须先把金属嵌件预热至200左右后,再置人模腔中进行注塑,这样可避免因膨胀系数的悬殊差别,在冷却时发生收缩不
11、一致而严生较大的内应力,使制品开裂。减小内应力的方法,除了在制品造型设计时避免缺口、锐角、厚薄悬殊以及采用正确的成型工艺参数等外,最好是对制品进行热处理,热处理温度控制在125135(树脂Tg以下1020),处理时间为2h左右,制品越厚处理时间越长。一般壁厚小于5mm的制品,时间为8h;大于20mm的制品、时间为24h。制品的内应力大小可通过偏振光检验法和溶剂浸渍法。偏振光检验法适用各种透明制品,它是利用PC的透明性,把制品置于偏振光镜片之间,从镜上观察制品表面彩色光带面积,以彩色光带面积的大小来确定制品内应力大小,如果观察到的彩包光带面积大,说明制品内应力大;溶剂浸渍法是工厂中普遍采用的一种
12、检测手段,该法是将PC制品浸入某些溶剂(如苯、四氯化碳、环己烷、乙醇、甲醇等)之中,以制品发生开裂破坏所需的时间,来判断应力的大小,时间越长则应力越小。如果浸渍515 s就开裂,说明内应力很大;如果浸渍12min不出现裂纹,说明内应很小,这种制品在使用过程一般不会开裂。3设备的选择3.1 依据最大注射量初选设备通常保证制品所需注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%,否则就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷;而过小,注射机利用率偏低,浪费电能,而且塑料长时间外于高温状态可导致塑料分解和变质,因些,应注意注射机能处理的最小注射量,最小注射量应大于额定注射量的20%。3
13、.1.1 计算塑件的体积 利用UG软件画出实体零件,然后利用该软件的“分析”“质量属性” 就可以查到该零件的体积是:V=6.359cm33.1.2 计算塑件的质量 计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。查得ABS的密度是1.03(g/cm3),采用一模两腔,加上凝料的质量(初步估算为8g)。M=V =6.550(g)3.1.3 塑件成型每次需要的注射量2M+8=21.1(g)3.1.4 根据注射量,选择XSZY125 型号的柱塞式注射机,满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%。3.1.5 设备主要参数如表3-1所示。表3-1 注射机主要技术参数3.2 最大注射量的校核最大
14、注射量是指注射机对空注射的条件下,注射螺杆或柱塞作一次最大行程时注射装置所能达到的最大注射量。m =n mi +m j km maxm注射成型塑件所需的总注射量n型腔数mi单个塑件的体积或质量m j浇注系统飞边体积或质量k最大注射量的利用系数m max注射机的最大注射量21.1=2X6.55+8所以所选注射机是正确的。3.3 模具闭合高度的校核模具轮廓包括模具具的长度,宽度和厚度,模具厚度是指注射模的动、定模闭合后,动、定模具板外表面间的距离或称模具闭合高度H min H m H max据表21和测量模具得:200260300所以所选注射机是正确的。式中:H m模具闭和高度,mm。 H min
15、注射机允许模具最小厚度,mm。 H max注射机允许模具最大厚度,mm。4分型面的确定4.1 型腔数量的确定 型腔数量与注射机的最大注射量、锁模力、模板尺寸等参数有关。在这次模具设计中,采用一模两腔的形式。图4-1 型腔数量4.2 分型面位置的选择 (1)分型面应设置在塑件外形最大轮廓处。(2)分型面设置在动模具一侧,放便塑件脱模。(3)此处分型面的选择考虑了外观质量。(4)有效防止溢料浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的一段进料通道, 其设计的好坏直接影响塑件的质量及成型效率。普通浇注系统由:主流道、分流道、浇口、冷料穴4部分组成。5.1 主流道 主流道是注射机喷嘴与模具接触算开始到分
16、流道或型腔为止的塑料熔体的流动通道。图5-1为此模具的主流道。长为63.1cm、大端直径为5.7cm、小端直径为3.5cm。图5-1 主流道5.2 浇口浇口也称为进浇口,是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口是浇注系统中最关键的部分。直接关系到塑件的质量。如图6-2所示,采用侧浇口。侧浇口流程乱整,截面小,去除容易,加工维修方便,能方便地调整充模是剪切速率和浇口的冻结时间,使浇口修整和凝料去除方便,适用于各种形状的塑件。取长度b=3;厚度h=1.2 ;长度L=1.9 ; R2.5。5.3 冷料穴冷料穴是用来存储注射隔期间喷嘴产生的凝料头和最先注入模具浇注系统的温度较低的部分熔体,防止这些冷料进入型
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