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1、1塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书课程设计说明书牙签盒上盖注塑模具设计牙签盒上盖注塑模具设计办学单位：办学单位： 山东凯文科技职业学院山东凯文科技职业学院 班班 级：级： 10 级模具设计与制造班级模具设计与制造班学学 生生 庞建涛庞建涛 指导教师：指导教师： 尤相齐尤相齐 提交日期：提交日期： 2011 年年 11 月月 30 日日 第一部份：设计题目第一部份：设计题目（1）塑料制品名称：牙签盒上盖（2）成型方法与没备：TWX-800 型注塑机（3）塑料原料：丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）2（4）生产批量：300 万件（5）塑件图;图 1-1 为该制品的二维图样
2、和三维图样。图 1-1第二部份：塑件材料分析第二部份：塑件材料分析1 1，塑料件材料分析：ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分各自的特性，使 ABS 具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS 综合性能较好，抗冲击强度较高，化学稳定性及电性能良好；可制成双色塑件，且可表面镀铬，也可进行涂装处理。柔韧性好，流动性比 PMMA、PC 等塑料好。ABS 无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为 1.02 1.05g/cm3。ABS 具有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下
3、降。ABS 有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性，耐水性，有良的化学和稳定性和电器性能。水、无机盐、碱和酸类对 ABS 几乎没影响，但在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等到化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任3何颜色。ABS 的缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70 度左右，热变形温度为 93 度左右，且耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。2 2，塑料成型特性：ABS 在升温时粘度较高增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度
4、宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前必须进行充分的干燥处理，ABS 流动性中等到，易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，宜取高料温，高模温但料温过高易分解（分解温度大于 270 度） ；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时；模具温度可控制在 5060 度，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 6080 度。根据 ABS 的成型特点，在生产实际中，其注射模工艺条件如下： （1） 干燥处理。ABS 材料吸收性较强，要求在加工之前进行干燥处理。一般干燥条件为 8090 度下最少干燥 2 小时。 （2） 熔化温度。210280 度；一般温度：
5、245 度。模具温度 2570 度。（3） 注射压力。50100Mpa。（4） 注射速度。中高速度。第三部分：塑件的结构工艺性第三部分：塑件的结构工艺性1，塑件的尺寸精度分析：因为该塑件是同牙签筒配合的，其内孔尺寸和沟槽尺寸有一定的公差，其尺寸均为自由尺寸，可按 MT7 级精度查取公差。2，塑件表面质量分析：该塑件为牙签筒上盖，其表面没有特殊要求，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度 Ra 可以取 1.6um，没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度 Ra 可以取 3.2um.3，塑件的结构工艺性分析:从图纸上分析,该塑件的外型基本上为回转体,内表面有一沟槽,图中尺寸(A-B)/B5%可允许强制脱模,
6、强行脱模时不会引起变形。综合来看，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，在注射成型生产时只要工艺参数控制合适，该塑件是比较容易成形的。第四部分：塑件的生产批量第四部分：塑件的生产批量该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。第五部分：关于注射机第五部分：关于注射机1，根据塑件结构选用甬华 Twx800 型注射机，据查有关资料可列出该注射机的主要技术参数，如下：452,计算塑件体积和质量(1)塑件的体积计算：由 UG 分析/体测量得到塑件的体积 V4459.4793mm3。(2)塑件的质量计算：查有关手册，取
7、ABS 密度为 =1.05g/cm3。所以塑件的质量为w=V=4459.4793*1.05*10-3g4.682g(3)确定型腔数量 考虑到甬华 TWX-800 型注射机的额定注射量为 130cm3,本设计中的塑 件结构简单,单个塑件的体积为 4.6 cm3,注射机的额定注射量限制成型该项塑件的最多数 量为 2,而该塑件的生产批量为大批量生产,为尽量提高生产率,决定取有一模两件的模具结构,型腔平衡布置在型腔板两侧,这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。虽然塑件体积、壁厚不大，但该塑件生产类型为大批量，加上低密度聚乙烯比热容大、 冷却速度慢，成型时必须充分冷却，模具设计时要求有冷却系统，所以该模
8、具应采用冷却 水强制冷却，冷却要均匀，以缩短成型周期，提高生产率。3、注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力 P 能否满足塑件所成型时需要的注射压力 P0，其值一般为 70150MPa，通常要求 P P0。我们这里选 70MPa。4、锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：F 锁 F 胀 = A 分 P 型F 锁注射机的额定锁模力（N） ； 6P 分模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa） ；一般为注射压力的 0.30.65 倍，通常取 2040MPa。我们
9、这里选 P 型=30MPa。A 分塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）由 UG 分析/面测量，可得投影面积为 70cm2，浇注系统的投影面积不超过 10cm2 F 锁 F 胀 = A 分 P 型= 8020030=4.8105（N）而锁模力为 800KN，大于 480KN，符合要求。5、开模行程与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用 H 表示，它必须小于注射 机移动模板的最大行程 S。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行 校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模具厚度有关。我们这里选用 的是开模行程与模具厚度无关，且是单
10、分型面注射模具。1、当开模行程与模具厚度无关时 这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型： 对单分型面注射模，所需开模行程 H 为：S H = H1 + H2 + （510） mm式中，H1塑件推出距离（也可以作为凸模高度） （mm） ；H2包括浇注系统在内的塑高度 （mm） ；S 注射机移动板最大行程 （mm） ；H 所需要开模行程 （mm） 。而我们这里通过资料可得出（结构见图六）： H = 15 + 95 + 8 = 118（mm） 。 对双分型面注射模，所需开模行程为：S 机 H = H1 + H
11、2 + a +（510） mm式中，a中间板与定模的分开距离 （mm） 。2、推出机构的校核各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同，设计模具时，推出机构应与 注射机相适应，具体可查资料。 第六部分：注射模设计第六部分：注射模设计1，分型面的选择：分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需7要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向平行。（1）分型面的形式：分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、
12、阶梯分型面、曲线分型面。（2）分型面的选择原则： a） 、便于塑件脱模： 、 在开模时尽量使塑件留在动模内 、应有利于侧面分型和抽芯 、应合理安排塑件在型腔中的方位；b） 、考虑和保证塑件的外观不遭损坏c） 、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d） 、有利于排气 e） 、尽量使模具加工方便 2，浇注系统的设计 （1）浇注系统的组成图 2 浇注系统的组成所谓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。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通
13、浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如图四所示： （2）浇注系统各部件设计 A、主流道设计： 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断8面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为： 主流道圆锥角 =2o6o，对流动性差的塑件可取 3 o6o，内壁粗糙度为Ra0.63m。主流道大端呈圆角，半径 r=13mm，以减小料流转向过渡时的阻力。在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于 60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板
14、上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用间隙配合。99hH主流道衬套一般选用 T8、T10 制造，热处理强度为 5256HRC。B、冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料” ，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；三种是无拉料杆的冷料穴。我们这里选用与推出杆匹配的倒锥形冷料穴，其结构如图 3： 图 3 冷料穴1 定位圈 2 冷料穴 3 推 杆 4 动模板
15、C、分流道的设计分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。 分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U 形和六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，我们这里就选用圆形分流道，如图六。因为圆形截面 分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异， 图 4 圆形流道9所以可以根据塑料 的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如下表一。 但对于壁厚小于 3mm，质量在 200g 以下的塑料，可用此经验公式确定其流道直径：式中 ， m流经分流道的塑料量（g） ；L分流道长度（mm） ；D分流道直径（mm） 。对于黏度较大的塑料，可按上式算得的 D 值再乘以 1.21.25 的系数。我们这里取 m=60*1.05=63g，L=50mm。固分流道尺寸为 1.2D，即 D=1.2D=1.20.26563=8（ mm） 。所以 S=8*8/221.22=72.4（mm2） 450分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。
