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1、塑料课程设计课程名称班级与班级代码专 业学 号：姓 名：提交日期：年 月 日青岛科技大学高分子科学与工程学院ABS直角弯头设计1设计目的：运用所学的基础理论和专业知识通过课程设计的实践，巩固和掌握专业知识，并为今后的毕业论文做必要的准备。通过塑料工程课程 设计，掌握塑料工程设计中材料的选择、制品设计结构的设计、加工 设备的确定、生产工艺的要求，学习资料的查找、收集，方案的特点 及几种方案的比较，提高计算、绘图能力。建立起一个完善的、符合 塑料制品生产要求的整体过程。2设计任务和要求设计任务：输水直角弯头设计要求： 5 万个 /月3设计设计的一般程序制品设计3.1.1 材料的选择原料选择: 注塑
2、级 ABS特性备注：低温冲击强度好，光泽度硬度较好。价格：9100-9300/吨相关参数：性能项目实验条件测试方法测试数据数据单位熔融流动速率230 C /3.8kgASTM-D1238g /10min比重ASTM-D972g / cm3模具收缩率ASTM-D955%拉伸模量ASTM-D6382280MPa拉伸强度ASTM-D638MPa断裂伸长率ASTM-D63824%弯曲模量ASTM-D7902340MPa弯曲强度ASTM-D790MPa缺口冲击强度23。CASTM-D256320J/M热变形温度unannealedASTM-D648C维卡软化点ASTM-D1525C阻燃性能UL94HB3
3、.1.2生产配方的设计生产配方: ABS 1003.1.3 制品形状方面：图2-1 直角弯头零件图从零件壁厚上看，塑件最小壁厚4mm,塑件壁厚较为均匀，壁厚 大小适中，不会放大充模阻力，不易出现缺料现象，也避免了壁厚太 厚所容易出现的气泡、凹陷等缺陷，有利于零件的成型。塑件冷却后会包紧在抽芯型芯上，为了使脱模顺利，e孔处应设置脱模斜度，查取ABS常用脱模斜度351。该弯头属于输水管路连接件，弯头除需具备良较高的冲击强度、 良好的尺寸稳定性和耐腐蚀性外，无其他较为特殊的工艺要求。塑件 选择的ABS材料综合力学性能好，满足塑件机械性能要求。综合分析，在注射成型工艺参数控制良好的条件下，零件的成型
4、要求可以得到保证。模具设计3.2.1 确定生产方式采用注射成型3.2.2 注射成型模具注塑模具由动模和定模两大部分组成，分析直角弯头成型零件的 特点，知道本次设计的模具应包括成型零件、浇注系统、导向机构、 推出机构、侧抽芯机构、模温调节系统。(1) 分型面分型面对塑件外观质量、尺寸、形位精度、脱模性能、锁模力、 型芯型腔结构、排气、浇口和模具制造工艺性等都有直接影响。分型 面的合理选择，对提高成型塑件质量、简化模具结构复杂程度等均有 很大利好。注塑分型面的选择，要根据塑件的几何形状、塑件质量要 求，结合浇注系统，脱模机构选择等综合考虑。直角弯头零件结构具有特殊性，分析比较如下分型面方案：图 3
5、-1 分型面选择比较该零件为直角弯头，由于有垂直孔的存在，必须有抽芯机构。 方案一的分型面选择，可使抽芯和分型同时进行，节省分型时间， 但是型芯型腔结构复杂，加工成本较大。方案二分型面选择在塑件最大截面处，加工容易，符合分型面选 取一般原则，且型芯型腔加工较为容易。综合分析，选择方案二的设计。（2）确定型腔配置 型腔配置应有利于提高塑件成型效率，缩短成型周期。 综合考虑流道和分型面性能，确定零件在模具中排列如图3-2：（3）确定浇注系统 注塑模具的浇注系统指注射机喷嘴到成型型腔之间的料流通道， 包括主流道、分流道、浇口、冷料穴四大部分。流道表面粗糙度Um。A、主流道设计主流道轴线一般与注射机的
6、喷嘴轴线重合，并位于模具中心线上， 型腔也以轴线为中心对称布置。为便于凝料从浇道中脱出，主流道设 计成圆锥型，因ABS材料流动性中等，取主流道锥角a=3，内壁 表面粗糙度Ra二um。喷嘴与主流道对接处需紧密对接，可防止主流道与喷嘴处溢料， 因此主流道对接处制成凹坑，凹坑半径根据注射机喷嘴半径决定，并 在其基础上加12，取19mm。小端直径d2=d1+1=,凹坑深度h=4mm。主流道大端呈圆弧过渡，其圆角半径r=1mm，以减小料流从主流 道进入分流道时的转向过渡阻力。主浇道的长度应视模板厚度、水道 等具体情况而定。考虑主流道与塑料熔体喷嘴反复碰撞，容易损坏，一般不将主浇 道直接开设在模板上，而是
7、将主流道制成可拆卸的主流道衬套，如图 3-3 所示。这样可以使容易损坏的主浇道部分单独选用优质钢材，便 于更换和节约成本并提高模具寿命。主流道衬套结构如图3-3 所示。 通常，主浇道衬套需淬火处理。B、冷料穴设计两次注射间隔间和塑料熔体注射前沿部分，由于塑料熔体的冷 凝，会产生冷料，冷料穴可储存这部分冷料，避免冷料进入模具型腔 影响塑件质量。冷料穴必不可少，本模具中采用较为常用的带Z形头 拉料杆的冷料穴。冷料穴长度取 10mmC、分流道设计本模具采用一模四腔结构，需有分流道存在。由于塑料冷却会在 流道管壁形成凝固层，为使熔体能在流道中部畅通，分流道要求塑料 熔体能在相同的温度和压力条件下，从各
8、个浇口尽可能同时地进入并 充满模具型腔。设计使分流道中心与浇口中心位于同一直线上，故采 用圆形截面，其优点有：比表面积最小，料流阻力小，压力损失小， 流道中心冷凝慢，有利于保压。但是加工难度稍大。其分流道直径取D二。分流道布置如图所示。D、浇口设计浇口连接分流道和模具型腔，具有两方面的作用：首先，控制塑 料熔体流入型腔；其次，保压过程结束后，注射压力撤销，浇口首先 固化，以封锁型腔，避免腔中未冷却的塑料倒流。根据型腔排布，和塑件成型工艺，采用侧浇口较为合理。开设浇 口在分型面上，选择矩形侧浇口，使加工容易，且便于试模时再进行 修正。矩形侧浇口的大小由其厚度、宽度和长度决定。侧浇口厚度：公式(3
9、T)h - n th - nt - 0. 6 X 4-2. 4rnm公式(3-2)侧浇口宽度：b 二 h 0 5 x，-/ 勢 X 104/b = 3 - 8 mm, 取 4irim式中：t塑件壁厚，mmn系数，ABS取为A塑件外表面面积，mm2由于该浇口属于一般侧浇口，根据经验数据，浇口长度为。(4) 成型零部件的结构设计ABS塑件的平均收缩率为：Sep二，采用劈块，凸模结构如下所示，根据塑件尺寸e85查表取塑件尺寸精度等级MT5,模具制造公 差等级 IT11。公式(3-3)A、塑件型芯径向尺寸:Irr -_ I s + I ESCp + xA 一、,I.-塑件内形尺寸;A塑件公差值;Im型
10、芯基本尺寸;& r型芯制造公差，取1/4Xx系数，中小型塑件取 3/4弯头连接口型芯直径：塑件内形基本尺寸e,公差0-46-二 v=7&12 一人lrrJ I sJ + lsJScp + xAi - 5 75. 4 75一4 X 0. 005 角 X弯头内径处型芯直径：塑件内形基本尺寸 e64mm，公差_64 I 64 X 0.005 I : X 0.41 _1：!, -=6.62 -1(:.公式(3-4)B、塑件型芯高度尺寸:h . hs + h%S=p + xilm塑件内形尺寸；A塑件公差值；心型芯基本尺寸；X.二型芯制造公差，取1/3X/,x系数，中小型塑件取 2/3弯头连接口型芯高度：
11、塑件内形基本尺寸36mm，公差hrT - h$i + hslSCp + xA - 51（_36 I 36 X 0.005 I X 0. 321 - j -r36. 39 - r弯头内径处型芯高度：塑件内形基本尺寸14mm，公差卜応叽2 + h丈S邛+ xA - % /?_14 I 14 X 0.005 i ； X 0.221 - J （：7=V1.22 -C、塑件型腔径向尺寸：U - _l-3 + L3SC|：i - xA +：=公式（3-5）L.-塑件外形尺寸；企塑件公差值；Lin型腔基本尺寸；-型腔制造公差，取1/4Xx系数，中小型塑件取 3/4弯头连接口型腔直径：塑件外形基本尺寸e 85
12、mm，公差LnJ - Lj + L3SC|； - XA_85 I 85 X 0.005 X 1.31 寫；匸创-5 -1?;弯头 90拐弯处塑件外形基本尺寸e 72mm，公差Lm2 二Ls2 + Ls2Scp - xA +o&11_72 I 72 X 0.005:冥 . 061 甘；=76十厂D、塑件型腔深度尺寸：Hn 二一也 I H:.S；：r Q I八公式（3-6）氏一一塑件外形尺寸；A塑件公差值；Hin-型腔基本尺寸；型腔制造公差，取1/3XAx系数，中小型塑件取 2/3弯头连接口型腔深度：塑件外形基本尺寸36mm，公差H,r - _H，3 +- XA =36 卜 36 X 0-005
13、- X 0. 761 + 笛5)成型型腔壁厚计算A、矩形型腔侧壁厚度计算：该模具采用整体式矩形型腔，其长边侧壁厚度按下式计算公式(3-7)C-常数，与 l/h 有关，l/h=249/二，c_2 X|乃h-型腔深度，h二；p型腔压力，根据P二Kp：.，取压力损耗系数K为，则型腔压力p二Kp： = X121Mpa二;E模具钢材的弹性模量E=X /MPa ；|b塑料制件所用材料的允许变形量，对ABS, | &二；B、矩形型腔底板厚度计算:按刚度条件计算，其公式如下：C 常数，公式(3-8)6) 脱模方式和推出机构设计为使推出机构简单，可靠，设计使开模时模具留在动模，由于塑件在动模板和定模板上为外圆环
14、形，不会因塑件的收缩而包紧在模板 上。为简化模具结构设计，采用常用的推杆脱模机构，该机构主要由 推杆固定板、推板、推杆、复位杆等组成，其尺寸选择根据GB/T GB/T 选取。(7)侧向分型抽芯机构设计模具结构常采用碳素工具钢，斜导柱要求耐磨，采用T8钢制造。A、抽芯距S直角弯头抽芯采用斜导柱完成侧向分型抽芯，抽芯距等于侧孔深 度加23mm余量。S二昂+亡匕；公式(3-9)S 二 So + (旷3)二 95 + 3 二 98mmS：；侧孔或侧凹深度，mmB、脱模力F根据塑件壁厚与平均直径80mm的比值t/d=，确定该塑件为厚壁 制件，且其截面为圆环型截面，采用如下公式计算脱模力f=公式(3-10)F脱模力；Ki无量纲系数，随入和而定，入二r/B,r为型芯平均半径， &为塑件平均壁厚，值可查相关表；K；：无量纲系数，随f和而定，可查表选取;S塑料平均成型收缩率，取E塑料的弹性模量；查表得ABS为1800MPa ；L塑件对型芯的包容长度，mm；f塑件与型芯之间的摩擦因素，查表得 ABS 与钢的摩擦因
