塑料课程设计DOC(29页).doc

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1、-塑料课程设计DOC-第 29 页塑料成型工艺与模具设计课程设计设计课题 电位器盒 说明书学 院 机电工程与自动化学院 专 业 模具设计与制造 班 级 学号学生姓名指导老师： 2013年12月13日设计任务及要求一、设计任务：塑件名称电位器盒图号SJ-06材料PS生产批量12万件二、侧抽图形尺寸三、设计要求：1、 对产品结构进行工艺分析，确定工艺流程，并制作工艺卡片。2、 确定模具结构尺寸和选择压力机。3、 用Pro/E或者UG软件设计三维零件图及总装爆炸图，CAD绘制注射模二维总装图和部分主要零件图。4、 完成设计说明书一份。注：要求生产出来的工件尺寸精确、表面光洁；结构合理、生产效率高、易

2、于自动化；设计符合工艺需要，经济合理。四、模具塑件成型工艺卡车间塑料注射成型工艺卡片资料编号零件名称电位器盒材料牌号PS共 页装配图号材料定额（万件）12设备型号XS-ZY-250零件图号SJ-06单件质量/g34.23每模件数4材料干燥设备温度65-75时间2h料筒温度后段140-160中段前段170-190喷嘴温度160-170模具温度20-60成型时间/s注射时间0-3保压时间15-40冷却时间15-30压力/Mpa注射压力60-100背 压力后处理温度红外线灯烘箱70时间定额/min辅助时间/h时间/h单件检验编制校对审核组长车间主任检验组长主管工程师引言一、塑料模具发展现状近年来，由

3、于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅速发展壮大，因此，模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成为我国国内具有优势的热门专业之一。目前塑料模具主要分为种类很多，一般按照制品的成型材料性质可分为热固性塑料膜和热塑性塑料膜；按照产品的成型工艺划分又可分为压缩模、压注模和注射模，其中注射模在塑料模具应用面中较为广泛;还有按照模具装卸方式分类、按照模具行腔数目分类、按照分型面特征分类等多种分类方式。二、塑料模具未来趋势现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。CAD/CAM/CAE、Pro/e、UG技术的日臻完善和在模具制造上的应用,使其在现代模具的制造中发挥越来越重

4、要的作用,CAD/CAM/CAE、Pro/e、UG技术已成为现代模具的制造的必然趋势。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。总之,CAD/CAM/CAE、Pro/e、UG集成技术就是在这种情况下应运而生的,它已成为现代模具制造技术发展的必然趋势,并以科学合理的方法给模具制造者提供了一种行之有效的辅助工具。这技术的应用大大减少了设计师的工作量,节约了工作时间,提高了工作效率,使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。课程设计说明书计 算 及 说 明主要说明模塑结构工艺分析一、电位器原材料分析1. 塑料品种：聚苯乙烯

5、（PS），属于热塑性塑料。2. 结构特点：非晶态无规聚合物，无毒，无味，无色透明。3. 使用温度：熔融温度150180,热分解温度300,热变形温度7098,长期使用温度为6080。4. 化学稳定性：具有一定的化学稳定性，能耐碱、硫酸、磷酸及其他有机酸，在受到紫外光照射后易变色。5. 性能特点：电绝缘性优良，其透明性很好，透光率很高，有着优良的着色能力；吸湿性很小，约为0.02%0.03%。6. 成型特点：1）成型加工性能好，容易成型。2）聚苯乙烯性脆易裂，易出现裂纹（脱模斜度取以上）。3）塑件中不宜有嵌件（如有嵌件应预热）、缺口和尖角，各个面应圆滑连接，塑件壁厚应均匀。4）流动性好，易于成型

6、（溢边值为0.03mm左右）。5）熔点不明显，熔融温度范围较宽，且热稳定性较好。6）吸湿性小，不以分解，成型前原料无需干燥处理。7）收缩率较低（在0.5%左右），制品成型稳定性较好。二、电位器盒的尺寸精度分析该产品塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸都为自由尺寸，聚苯乙烯（PS）可采取建议精度MT5级。查表3-1，其主要尺寸公差如下（单位均为mm）：外形尺寸尺寸公差内形尺寸尺寸公差970-1.0084+1.000580-0.7445+0.640300-0.70+0.2002.50-0.20孔尺寸尺寸公差0-0.20+0.2800-0.20+0.200200-0.44孔间距尺寸9+0.14-0.1

7、40.80-0.2036+0.28-0.28三、电位器盒的表面质量分析该电位器盒要求外形美观，表面光洁，色彩分布均匀，外表面没有斑点及熔接痕，且表面粗糙度为，而电位器内部没有较高的要求。四、电位器盒的结构工艺分析1. 从图纸上分析，该电位器盒外形为矩形壳体，各面连接圆滑，且塑件壁厚均匀，完全符合最小壁厚要求。2. 圆角的校核R ： 塑件型腔较大，在其底面有尺寸不同的孔，如、,均符合最小孔径要求。3. 该零件的要求表面没有缺陷、毛刺，由于电位器盒经常与人的手接触较多，因此表面要求光滑，最好自然形成圆角。4. 塑件底部中心对称有“帧幅”字样。综上所述，该塑件的结构比较简单，而且壁厚均匀，成型工艺性

8、好，可采用注射成型加工。成型设备选择与工艺参数确定一、计算电位器的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数量。1. 电位器盒的体积：（通过电位器盒的三维造型可直接求得）2. 计算电位器盒的质量根据有关手册查得：电位器盒的质量3. 根据电位器盒形状及尺寸确定型腔数目由于该塑件的一侧面和底部分别有外凸和孔，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有光洁要求，不易采取太多型腔数目，且根据生产批量要求，所以考虑采用一模四腔的模具结构，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便侧抽实现、浇口排列和模具的平衡。4. 确定模具温度及冷却方式PS为非结晶型塑料，流动性好，厚壁一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩

9、短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在20-60。5. 确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，使用一模四腔分布，因此可以计算出一次注射成型过程所用塑料量为：参考设计手册，初选XS-ZY-250型螺杆式注射机。（注射机的主要技术参数见下表）序号主要技术参数参数数值1公称注射量/2502注射压力/Mpa1303锁模力/kN18004模板最大行程/mm5005模具最大厚度/mm3506模具最小厚度/mm2007模板最大安装尺寸5985208拉杆空间/mm4483709喷嘴前端球面半径/mm1810喷嘴孔直径/mm11定位圈直径/mm二、模塑成型工艺参数的确

10、定查有关手册初步确定塑件的注射成型工艺参数聚苯乙烯预热与干燥温度/65-75成型时间/s注射时间0-3时间/h1-2保压时间15-40料筒温度/后段140-160冷却时间15-30中段总周期40-90前段170-190螺杆转速/（r/min）喷嘴温度/160-170后处理方法红外线灯模具温度/20-60温度鼓风烘箱70注射压力/MPa60-100时间/h2-4分型面及浇注系统的设计一、分型面的选择1. 符合塑件脱模：为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件最大轮廓尺寸的部位。2. 确保表面质量：分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑件的外观质量。3. 有利于塑件脱模：由于模具的脱

11、模机构通常设置在动模一侧，故尽可能使开模后塑件留在动模一侧。4. 考虑侧向轴拔距：一般机械式分型抽芯机构的侧向轴拔距都较小，因此选择分型面的时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上。5. 有利于排气：当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料的流动末端，以利于排气。总之，为了保证塑件能顺利分型，主要分型面应该首先考虑选择在塑件外形的最大轮廓处，如上图所示。在初选三个方案中，方案一的塑件开模后留在了定模一侧，塑件不宜取出，顶出机构也设计复杂；方案二中会产生较多影响外观的分边，不宜清除；而方案三不但保证了塑件取出方便，且毛刺飞边的清楚也比较容易，因此最终选择方案三。二、浇注系统

12、的设计注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。考虑到塑件外观要求较高，外表面不允许较大的成型斑点和较多的熔接痕，模具采用单分型面结构两板模，侧浇口进料，进浇口与塑件圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件。浇注系统的设计如图所示。1. 主流道和定位圈的设计由于考虑到主流道与注射机的高温喷嘴经常反复接触碰触，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图所示。查资料简明塑料模具设计手册表3-4，得

13、到XS-ZY-250型注射机与喷嘴有关：喷嘴前端球面半径喷嘴孔直径定位圈直径为定位圈是安装模具时做定位用的，一般定位圈高出定模座板表面。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：,取 (取标准值)主流道进口端球孔直径,取；主流道长度：取L=75mm；为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取；为避免模内的高压塑料产生过大反压力，配合段直径D不宜过大，取D=15mm；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为了补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm，

14、以免淬火开裂和应力集中；主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套，其形状及尺寸按照常用浇口套设计。2. 分流道的设计分流道的布置：为了让分流道要能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使凝料熔体尽快地分配到各型腔。为了便于加工，采用最常用的梯形分流道，查教材塑料模具设计指导书与资料汇编表9-6和表9-7，选取分流道横截面形状及其相应直径尺寸，套用经验公式：，在此取梯形分流道截面直径D=8mm，深度t=5mm，侧面斜角。分流道截面形状及尺寸如图所示。3. 浇口的设计由于塑件的外观表面质量要求比较高，所以浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。根据对该塑件结构的分析，并结合一确定的分型面位置，采

15、用侧浇口进料方式。侧浇口的直径尺寸如图所示。4. 冷料穴设计采用Z字形的拉料杆形式的冷料穴，设置在主流道末端，将其设置在主流道末端，既起到冷料穴的作用，又起到开模分型时，将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动便可取出凝料的作用。主要零部件的设计计算一、型腔布置该塑件的精度要求不高，属小型塑件，且形状简单，又为大批量生产，初定为一模四腔的模具形式，型腔的排列方式采用平衡性较好的四周排列，其布置方式根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部，选择侧浇口成型，浇口位置安排在塑件顶部，模具选用单分型面注射模。二、成型零件的成型尺寸该塑件的成型尺寸均按平均值法计算，查有关手

16、册得PS得收缩率为，故平均收缩率，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取1/3，磨损偏差为尺寸公差1/6，即：，1. 型腔计算：2. 型芯计算：3. 中心距计算：三、模具型腔壁厚的确定型腔又称作凹模，它是成型塑件外轮廓的零件。本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因为整体式型腔直接在型腔板上加工，有价高的强度和刚度，在使用中不宜发生变形。因此可用整体式矩形型腔厚壁计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T，如图所示。整体式矩形型腔1. 型腔侧壁厚度S的计算（1）按刚度条件计算：式中 c由h/l决定的系数，查表4-6得c=0.903； P型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%-50%，p取40M

17、pa; h型腔深度，h=30mm； E模具钢的弹性模量，一般中碳钢E=，预硬化塑料模具钢E=； 模具刚度计算许用变形量，查机械零件设计手册得（2）按强度条件计算：式中 p型腔内最大熔体压力，取p=40Mpa； h型腔深度，h=30mm； W抗弯截面系数，由h/l决定，W=0.108； 型腔的边长比，=b/l=58/97=0.60； 模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160Mpa，预硬化塑料模具钢=300Mpa。2. 型腔底板厚度T的计算（1）按刚度条件计算：式中 由型腔边长比l/b决定的系数，查表4-8得=0.0260； p型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%-50%，p取40Mpa;

18、 b型腔宽度，b=58mm； E模具钢的弹性模量，一般中碳钢E=，预硬化塑料模具钢E=； 模具刚度计算许用变形量，查机械零件设计手册得（2）按强度条件计算式中 由型腔边长比l/b决定的系数，查表4-8得=0.4680； P型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%-50%，p取40Mpa; b型腔宽度，b=58mm； 模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160Mpa，预硬化塑料模具钢=300Mpa。根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的厚壁要求为：；型腔底板厚度。四、 抽芯机构的设计计算（1）抽芯距S的计算：式中 h侧型芯成型部分高度，h为0.8mm。（2）抽芯力的计算：式中 c侧型芯成型部分截

19、面平均周长，c=117.27mm； h侧型芯成型部分高度，h=0.8mm； p塑料对型芯单位面积上的包紧力，一般模内冷却的塑件p为，取； 塑料对模具钢的摩擦系数，为，取； 侧型芯的脱模斜度和倾斜度，该塑件。（3）确定斜导柱的倾斜角值一般不得大于，通常采用。该处的侧向抽芯距小，抽芯力不大，斜导柱的倾斜角取。（4）确定斜导柱的直径d根据抽芯力和斜导柱的倾斜角，可查表4-9的最大弯曲力，然后根据、和（），查表4-10得斜导柱的直径。（6）斜导柱总长度计算取式中 斜导柱的总长度； 斜导柱固定部分大端直径； h 斜导柱固定板厚度； d 斜导柱工作部分的直径； S 抽芯距。（7） 确定锲紧块的滑块移动方向

20、与合模方向垂直，故（8）确定滑块装置的定位距离由于滑块移动方向与合模方向垂直，故滑块装置的定位距离S应等于实际抽芯距。式中 斜导柱有效抽芯长度； 斜导柱的倾斜角。五、推出机构的设计采用推杆推出机构，推杆的端面一般高于型芯或型腔表面，由于该塑件的脱模力不是很大，选取的推杆，保证推出距离略大于型芯的突出长度约，即推出距离大于30mm。六、冷却系统设计采用冷却水冷却，凹模冷却采用环绕型腔布置两层式冷却回路，水道开设时注意避开安装在定模的侧向抽芯滑块。在型芯上开两个孔，与在动模支撑板上的横行管路形式形成循环冷却回路，冷却通路的设计如图所示。型芯冷却水道凹模冷却水道七、标准模架的确定综合考虑塑件采用一模

21、四腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、侧向抽芯机构、冷却水道的布置等多项因素，结合模架标准架查塑料模具设计指导书与资料汇编表8-26和8-27，查得选用结构形式为直浇口A型模架，模架尺寸为230350的标准模架，可符合要求。成型设备的校核计算一、模具闭合高度的确定动、定模座板为支撑板为推板为推杆固定板为定模板动模板垫块则该模具闭合高度为：二、模具闭合高度的校核由XS-YZ-250型注射机所允许的模具最小厚度，模具最大厚度,而计算模具闭合高度，所以模具闭合高度满足H的安装条件。三、模具的外形的校核模具的外形的尺寸为：230mm350mm，XS-YZ-250型注射机的模板

22、的最大安装尺寸为598mm520mm，能满足模具的安装要求。四、开模行程的校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。该模具为单分型面注射模具，由于（为完成侧向抽芯动作的开模距离），且XS-YZ-250型螺杆式注射机的最大开模行程模厚无关，则校核关系式：式中S注射机的最大开模行程，查附表A得XS-YZ-250型螺杆式注射机的模板最大开模行程S=500mm；为塑件脱模所需的推出距离，该塑件的脱模推出距离为45mm；塑件的高度（其包括浇注系统的高度），该塑件的高度为85mm。计算得：以上分析证明，XS-YZ-250型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。五、注射

23、机注射压力校核注射压力的校核公式为： 式中 注射机的额定注射压力； 注射成型时所需注射压力，取90MPa；K安全系数，取1.3。将数据代入公式得： ，满足要求。六、注射量的校核注射量的校核公式为：式中 n 型腔数量； m 单个塑件所用的塑件量； 浇注系统凝料所用的塑料量； K 注射机最大注射量的利用系数，一般取K =0.8； 注射机的最大注射量。将数据代入公式得：，满足要求。七、锁模力的校核锁模力的校核公式为：式中注射机的锁模力； A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，则； 塑料熔体对型腔的压力，PS的型腔压力在，取=20MPa；K安全系数，通常取K=1.11.2。将数据代入公式得：满足要求。电位器盒的成型工艺性较好公差等级为MT5塑件表面质量要求不高采用注射成型加工V=32474.4w=34.23g选用XS-ZY-250型螺杆式注射剂确定工艺参数选择采用方案三采用单分型面结构两板模 L=75mm采用梯形分流道采用侧浇口进料方式采用Z字形拉杆的冷料穴初定一模四腔选用单分型注射模采用整体式型腔S=4mm选择的推杆选用结构形式为直浇口A型模架H=275mm符合要求符合要求符合要求符合要求符合要求符合要求模具爆炸图绘制零件图，装配图装配图俯视图装配图主视图装配图侧视图动模型芯定模型腔