塑料成型模具设计课程设计工具盒注塑成型工艺与模具设计.doc
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1、塑料成型模具设计课程设计设计说明书工具盒注塑成型工艺与模具设计起止日期: 2011 年 12月 12 日 至 2011 年 12 月 25 日学生姓名班级材料成型xxx班学号成绩指导教师(签字)机械工程学院11年 12 月 22日目 录课程设计任务书及附图1第1章 塑料成型工艺性分析3 1.1 塑件分析31.2 性能分析31.3 注射工艺参数4第 2 章 分型面位置的分析和确定52.1分型面的选择原则52.2分型面选择方案5第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定63.1 数量63.2 排列方式6第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核64.1 所需注射量的计算74.2 塑件和流道凝料在分
2、型面上的投影面积及所需锁模力的计算74.3 注射机型号的选定 74.4 有关工艺参数的校核8第5章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算95.1主流道的设计105.2冷料穴的设计115.3分流道的设计125.4浇口设计145.5浇注系统的平衡14第6章 成型零件的设计及力学计算156.1成型零件的结构设计156.2成型零件工作尺寸计算156.3成型零件的强度及支撑板厚度计算17第7章 模架的确定和标准件的选用18第8章 导向机构的设计19第9章 脱模机构的设计20第10章 温度调节系统的设计21第11 章 模具总体结构23第12章 设计总结24参考文献.2526湖南工业大学课程设计任务书2011
3、-2012学年第1学期机械工程学院材料成型与控制工程专业材料成型xxx班级课程名称:塑料模具设计题目:工具盒注塑成型工艺及模具设计完成期限:自2011年12月12日2011年12月25日共2周内容及任务1、独立拟订塑件(见产品附图)的注塑成型工艺,正确选用成型设备;2、合理设计模具结构,绘制注射模具总装图一张(CAD绘制成A1图幅);3、合理设计模具零件图结构,绘制注射模具零件图纸3张(CAD绘制成A4图幅);4、编写设计计算说明书一份(A4幅面,20页左右)进度安排起止日期工作内容12.12设计准备工作12.13拟订设计方案12.14至12.16装配草图的绘制12.17至12.18装配图的绘
4、制12.19至12.21零件工作图的绘制12.22至12.24编写设计说明书2011.12.25答辩主要参考资料1黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化学工业出版社.20022王善勤主编.塑料注射成型工艺与设备.北京:中国轻工出版社.2000.33屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社1996.44塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册.北京:机械工业出版社.1997.65何忠保等编.典型零件模具图册.北京:机械工业出版社.2000.116钱可强.机械制图.北京:高等教育出版社.2003.67廖念钊,古莹庵等.互换性与技术测量.北京:中国计量出版社.2000.1指导教师(签字)
5、:_ 年 月 日系(教研室)主任(签字):_ 年 月 日 塑件产品附图图号材料尺寸序号ABCDEFGHIJ03PP18488924032241407244244工具盒三维图工具盒二维图技术要求:1、塑件外表光滑,不得翘曲变形;2、脱模斜度30-1;3、中批量生产;4、未注圆角R1-R2。第1章 塑料成型工艺性分析1.1塑件分析 该塑件为工具盒,所用材料为PP(聚丙烯),无颜色要求, 塑件外表光滑,不得翘曲变形,生产批量为中批量。工具盒由上下组成,侧面由三个连接件连接在一起,两个盖子合拢时,上盖侧面凸起部分可与下盖扣合。由于制品只有一处凹槽,可依靠成型顶杆成型并将其顶出,制品靠自重即可落下,因此
6、无侧抽芯机构。 由塑件图分析可知,精度未注,采用一般精度6级。所用塑料为聚丙烯,该塑料化学稳定性好,耐寒性差,光,氧作用下易降解,机械性能比聚乙烯好,塑件外表光滑不得翘曲变形设置有脱模斜度30 1。1.2性能分析 使用性能综合性能好,机械性能比聚已烯好;耐寒性差,光、氧作用下易降解;化学稳定性好,但不耐酸。广泛应用于制造塑料管塑料板,片,透明薄膜,塑料绳,绝缘零件配件,日用品等。 成型性能 (1)易变形翘曲; (2)流动性好; (3)成型性能好;(4)尺寸稳定性好;(5)柔软性好,有“铰链”特性。主要性能指标表1-1常用热塑性塑料的主要技术指标 数据源自参考文献1 表9-6密度0.900.91
7、g/cm3比体积1.101.11cm3/g吸水率0.010.83 24h/%计算收缩率1.03.0%熔点170176oc热变形T0.46 MPa102115 oc抗拉强度37MPa0.185MPa5667 oc抗弯强度67.5MPa热扩散率0.065 m2/s硬度HB8.65 R95105比热容1.926 KJ/(kg. oc)体积电阻系数10 16击穿强度301.3注射工艺参数 表- 源自参考文献1表13-3注射成型机类型螺杆式转速48r/min料筒温度前段 160180 中段180200 后 段 200220 预热干燥温度80100模具温度8090喷嘴形式直通式注射压力MPa70100保压
8、力MPa4050注射时间s2060高压时间s03成型周期s50160冷却时间s2090第 2 章 分型面位置的分析和确定2.1分型面的选择原则 在塑件设计阶段,就应该考虑成型时分型面的形状数量,否则就无法用模具成型。在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理,对塑件质量工艺,操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。选择分型面总的原则是保证塑件质量,且便于制品脱模和简化模具结构:由参考书1可知 .分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构,选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模; .分型面应尽可能选择在不影响外观的部位
9、,并使其产生的溢料边易于消除和修整; .分型面的选择应保证塑件尺寸精度; .分型面选择应有利于排气; .分型面选择应便于模具零件的加工; .分型面选择应考虑注射机的规格2.2 分型面选择方案 根据该塑件的形状,分型面选择的方案有如下几种,分析比较如下:(1) 分型面选择方案.如图所示方案1:方案2: 图-根据需要对分型面的分析得出选择方案1比较合理,因为分型面与开模方向平行,置于最大截面处,塑件包紧在动模型芯上。利用推出机构易于推出,开模行程合理,模具结构简单,制造方便,塑件成型精度高,能够满足要求。 模具结构简单,塑件成型精度可靠。第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定3.1 数量分型面确
10、定以后,就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说,大中型塑件和塑件精度要求较高的小型塑件优先采用一模一腔的结构。塑料的品种形状尺寸及塑件的生产成本,所选用的技术要求和规范,选择一模一腔。3.2 排列方式多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式。由于型腔布置方式与浇注系统布置密切相关,因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以考虑:型腔的布置应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需要的足够的压力;型腔与主流道之间的距离应尽可能的短,同时采用平衡的流道和合理的尺寸以及均匀分布的冷却系统等,综上所述, 采用一模一腔的结构即可,不要采用特殊的排列方式,只要将其摆放合理。第 4 章
11、 注射机的选择和有关工艺参数的校核 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解现有注射机的技术规格才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是依据塑件的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量,锁模力,注射压力,拉杆间距,最大和最小模具厚度,推出形式,推出位置,开模距离等进行计算。4.1所需注射量的计算 塑件质量和体积的计算 对于该设计,用户提供了塑件样图,据此进行三维见建模,对其分析得: 塑件体积V1159.2cm3 塑件质量m1V10.90g/cm3159.2cm3143.28g 浇注系统凝料体积的估
12、算 可按塑件体积的0.6倍计算,所以浇注系统凝料体积为 V2V10.6159.2 cm30.695.52 cm3 该模具一次注射所需塑料 体积V0V1+ V2159.2 cm3+95.52 cm3= 254.72cm3 质量m0V00.90g/cm3254.72cm3=229.25g4.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积为A2,在模具设计前是个未知数,根据多型腔模的设计分析,A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2-0.5倍,因此可用0.3 A1来进行计算,所以 A = n A1+ A2= n A1+ 0.3nA2 = 1.
13、3n A1 A1 = 43424mm2 A =1.343424=56451.2 mm2 则Fm = AP型 =56451.225 =1411280N = 1411.28KN 其中P型由文献1表2-2查得4.3 注射机型号的选定根据上面计算得到的m 和Fm值来选择一种注射机,注射机的最大注射量(额定注射量G)和额定锁模力F应满足 为注射系数,无定型塑料取0.85,结晶型塑料取0.75FFm上述数据查附录61选注射机型号为XS-ZY-300,基本参数如下表-1螺杆直径60mm额定注射量320mm3额定注射压力775MPa注射行程150mm合模力1500KN最大开模行程340mm顶出行程700mm最
14、大模具厚度355mm最小模具厚度285mm孔直径24.5定位孔直径喷嘴球半径SR18mm两侧孔距530mm4.4 有关工艺参数的校核 按注射机的最大注射量校核型腔数量,公式源自参考文献1式2-7 K注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8t成形周期sM注射机的额定塑化量(g/h或/h) 浇注系统凝料所需塑件的体积cm3 单个塑件的体积cm3左边 = 1,右边= 满足要求 注射量的校核 根据生产经验,注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%,由此有 0.8 公式源自参考文献2式3-12 注射机允许的最大注射量cm3 浇注系统所需塑件的体积cm3左边 = 254.72 cm3 右边 = 80%
15、320 = 256cm3满足要求 锁模力的校核 锁模力必需大于该模的胀型力,即FAPk0 公式源自参考文献2式2-11P型形腔平均压力,选用表源自参考文献2表2-2k0锁模力安全系数,一般取k0= 1.1-1.2取1.2左边 = 1411.28KN 右边 = 43424N=1302.72KN 满足要求 注射压力的校核 所选注射机额定注射压力为775MPa,该塑件的注射压力为70-100MPa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,注射压力选用90MPa,注射应满足 PmaxkP0 公式源自参考文献2式2-10 式中: max注射机额定注射压力 P0注射成型时所用的注射压力k安
16、全系数,常取k = 1.25-1.4取1.3左边 = 775MPa 右边 =1.490 = 126MPa满足要求 模具厚度的校核 模具厚度指模板闭合后达到规定锁模力时,动模板与定模板之间的距离 模具厚度H应满足: HminHHmax对于所选注射机 式中Hmin = 150m, 而模具厚度为H = 25+40+50+50+80+25 = 270mm 满足要求 开模行程的校核 XS-ZY-300为全液压式注射机,注射机最大开模行程与模具厚度有关,必须满足 Sk-HmS Sk 注射机的最大开模行程 Hm 模具闭合高度 S 开模距离 对于单分型面 S = H1+H2+(5-10) = 65+63+8
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