当前位置:文档之家› 肥皂盒底塑料模课程设计

肥皂盒底塑料模课程设计

塑料模具课程设计说明书

设计题目肥皂盒底盒设计

2010级学生模具设计与制造专业课程设计任务书

第一章塑料成型工艺基础

2.1 肥皂盒的造型设计………………………………………………………

2.2 肥皂盒塑料PS的结构与工艺特性………………………………………

第二章塑件工艺性分析

3.1 工艺性分析 (5)

3.2 注塑机的选择 (6)

第三章分型面的选择 (7)

第四章浇注系统的设计

5.1 普通浇注系统的设计 (7)

第五章成型零部件的结构设计

6.1 凹模的结构设计 (15)

6.2 型芯结构的设计 (16)

6.3 成型零部件的工作尺寸的计算 (17)

第六章结构零部件的设计

7.1 22 7.2 合模导向机构的设计 (23)

第七章推出机构的设计

8.1 推出机构设计原则 (24)

8.2 推出机构的选择 (25)

8.3 推出力的计算 (26)

8.4 推杆的设计 (26)

8.5 27

第八章加热、冷却系统的设计

9.1 冷却回路的尺寸确定 (27)

9.2 冷却回路的布置 (28)

第九章主要尺寸的校核

10.1 模具厚度的校核 (29)

10.2 开模行程的校核 (29)

10.3 注射模具的工作原理装配图 (30)

第十章结束语 (30)

第十一章参考文献 (3)

第一章塑料成型工艺基础

1.1.肥皂盒的造型设计

其图形如图2—1到2—4所示:

图2-1

图2-2

肥皂盒在我们的生活中非常的普遍,几乎每家都要用到。市场上也有各种各样的肥皂盒,形状各异,有些是把肥皂盒做成水果造型,有些是动植物造型,来吸引顾客的目光,以引发人们的购买欲。此次设计的肥皂盒的结构较简单,主要是在肥皂盒的底部打孔,这样可以让积累在里面的水自然流出,省去人工进行操作了。也可以提高肥皂的使用寿命。

优点是:结构简单,提高肥皂的使用寿命;缺点是:有可能使水流在卧室,不能保证房间的整洁性。在开模时需保证塑件留在型腔上,用推杆顶出。

关键词:复位机构,脱模机构,浇口。

1.2.肥皂盒塑料ABS的结构与工艺特性

1.2.1 材料ABS的介绍

ABS树脂是本世纪四十年代末开始研制成功并于五十年代开始投入工业化生产的一种热塑性塑料。是在聚苯乙烯改性的基础上发展起来的热塑性工程塑料。主要是由丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚而成的高聚物,因而具有优异的耐冲击性和综合性能。

ABS树脂是一种成型收缩率小,表面光洁度高,电性能和机械性能良好,质硬,坚韧的材料,并且是工程塑料中最易加工的品种之一。可采用热塑性材料的各种成型方法加工。其注射成型可生产冲击强度高,制件尺寸较稳定的工业产品,如机电产品,交通工业中的齿轮、叶片、轴承、仪表仪器的外壳,电视机外壳,冰箱内衬,纺织用各类管材及汽车零件等等。其制品具有强度高,重量轻,光洁度高等优点。可节约大量的金属材料,降低成本,实现以塑代钢,以塑代木。从而可节约大量能源,起到环保的效果。

综上所述,ABS注射成型工艺具有广泛的发展前景,下面就ABS的性能,加工特性及生产中可能产生的不正常现象及其解决方法作论述。

1.2.2 ABS的性能

1、物理性能:ABS是浅象牙色,不透明,无毒,无味的非晶型材料。可缓慢燃烧,燃烧时火苗呈黄色,冒黑烟,有特殊气味,但无滴落。其密度为

1.02~1.06g/c㎡,热变型温度93~124℃,流动温度110~120℃,使用温度

-40~100℃,吸水率0.2~0.4%。

2、化学性能:能耐水、无机酸、碱、盐及大部份烃和醇,但溶于酮、醛及某些卤代烃,可被浓硫酸和硝酸腐蚀,被芳烃类溶剂溶胀。

3、电性能:ABS电性能良好,温度和湿度的变化对电性能的影响很小。

4、机械性能:具有优良的抗冲击性,耐磨性和很好的尺寸稳定性,且具有优良的着色性。ABS因兼有“韧、钢、硬”三种综合性能,而被称为塑料中的合金材料。

1.2.3 ABS的加工特性

1、ABS属于无定型聚合物,由于分子中氢基团(-CN)的存在,吸水性大,吸水率高达0.45%,而塑料加工时含水率要求小于0.3%,因而在加工前需在70~80

度烘箱中对物料进行2~4小时的干燥处理(料层厚度2.5~4㎝)。

2、ABS树脂流动温度范围宽,但它的融体粘度大,不易流动,成型温度要高,压力要大速度要快,成型模具的流道和浇口应适当大些,但因ABS树脂中含有橡胶成份(丁二烯),过高的加工温度并不会使其流动性增加,相反会引起橡胶分解而流动性降低。因此,加工时应严格控制温度在允许范围内,选用螺杆式注塑机的成型温度一般控制在,后端150~170℃,中间165~180℃,前端180~200℃,

喷嘴170~180℃。

3、ABS热稳定性不如PO,成型后最好清洗螺杆机筒。ABS的成型收缩率较小,一般0.4~0.7%,但它易产生内应力。制件成型后应进行退火处理。一般在70℃的热空气中静置2~4小时。

4、ABS在熔融状态下,呈假塑性流变行为。其表观粘度对加工中的剪切应力,剪切速率,温度的敏感程度并不一致,实验表明,表观粘度随剪切应力的增大下降很快。同样,表观粘度对剪切速

率也较敏感,剪切速率增大时,表观粘度下降也很快。相反,表观粘度对温度的变化却不敏感。由此可见,ABS成型加工应注意剪切应力和剪切速率对流动性的影响,重点是控制螺杆转速及注射速度。

第二章塑件工艺性分析

2.1.工艺性分析

为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上,而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔,因而塑件外表面不受损伤,不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。

2.2.注射机的选择

该塑件材料为ABS的密度:ρ=1.03g/cm3,计算出单个塑料件的体积与质量为,塑件体积: V =22731.6044≈23mm3

塑件质量: M =23×1.1g=25.3g

根据塑件的结构和尺寸精度,初步制定为一模两件,但由于浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值,可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估

算。则注射机一次所要注射熔融塑料的体积为: V=nV

件+V

=62.192cm3(式中,

n=2,V

凝=0.6V

。)则注射机的理论注射量V

=V/0.8=77.74cm3 。

由于卧式注射机的注射系统与合模机构的轴线重合并与地面平行,具有机身较低,加料、操作及维修较方便,且制品顶出脱模后可自动坠落,易于实现机械化或自动化等优点,故首选卧式注射机。根据上述条件可选用XS-ZY-125型注射机。选用注射机为国产的注射机XS-ZY-125卧式注塑机。查表注额定注射量为125 cmз,注射压力为120MPa,锁模力为90×104N,注射方式为螺杆式,喷嘴球半径R为12mm,喷嘴口直径为4mm。顶出形式是两侧设有顶杆,机械顶出(一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分,小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具)。

第三章分型面的选择

不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法都必须首先确定分型面,因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择,为保证塑件能顺利分型,主分型面应首

先考虑选择在塑件外形最大轮廓处,如图4-1所示在满足该原则的三个方案中,方案A 的塑件开模后留在定模一侧塑件不易取出,定出机构设计复杂,方案B 的设计在开模时会产生影响塑件外观的飞边且飞边不易清除,方案C 既保证了塑件的外观,且毛刺、飞边的清除也较容易因此选择图C 所示的分型面。所以方案C 最合理。

图4-1

第四章 浇注系统的设计

4.1 普通浇注系统的设计

4.1.1 普通浇注系统的组成及设计原则

流道系统的设计是否适当,直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。 浇注系统设计原则

1.要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题 )

a)尽量减少停滞现象:

停滞现象容易使工件的某些部分过度保压,某些部分保压不足,从而使內应力增加许多。

b)尽量避免出现熔接痕

熔接痕的存在主要会影响外观,使得产品的表面较差;而出现熔接痕的地方強度也会较差。

c)尽量避免过度保压和保压不足

过度保压: 当浇注系统设计不良或操作条件不当,会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就是过度保压。过度保压会使产品密度较大,增加內应力,甚至出现飞边。

d)尽量减少流向杂乱

流向杂乱会使工件強度较差,表面的纹路也较不美观。

2.尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度

*尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失

*减小塑料用量和模具尺寸

3.尽可能做到同步填充

一模多腔情形下,要让进入每一个型腔的熔料能夠同时到达,而且使每个型腔入口的压力相等。

4有利于型腔中气体的排出

5防止型芯的变形和嵌件的位移

6尽量采用较短的流程充满型腔

4.1.2 主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处部分到分流道为止的塑料熔体的流动通道,是熔体最先流经的部分,它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响,因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。

设计要点:

截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r图形如下5—1:

主图5—1流道形状及其与注射机喷嘴的关系

1——顶模板 2——浇口套 3——注射机喷嘴

为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出,主流道设计成圆锥形,其锥角a 为2~6,小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5~1mm,一般d=2.5~5mm。由于小端的前面是球面,其深度为3~5mm,注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1~2mm。流道的表面粗糙度Ra<0.8um。

根据选用的 XS-ZY-125 型号注射机的相关尺寸得

=4mm

喷嘴前端孔径: d

喷嘴前端球面半径:R

=12mm

根据模具主流道与喷嘴的关系

+(1~2)mm=13mm

R=R

d=d

+(0.5~1)mm=5mm

锥角为20~60,取其值为30,经换算得主流道大端直径为Φ7.6mm。

浇口套的选择应根据注射机里的定位孔来选择,它与定位孔是过度配合,查表可知定位孔直径为100mm,所以浇口套的尺寸为100mm。

4.1.3分流道的设计

流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以及流道內部的熔融塑料的体积。此次选用圆形截面。形状图如图4—2所示:

图5—2

1圆形截面

优点:流道形状效率较高,可达0.25D。

缺点:增加制作费用及成本,稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。

2.分流道的设计要点

&制品的体积和壁厚,分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。

&成型树脂的流动性,对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂, 流道截面要大一些。

&流道方向改变的拐角处, 应适当设置冷料穴。

&使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。

&保证熔体迅速而均匀地充满型腔

&分流道的尺寸尽可能短,容易尽可能小

&要便于加工及刀具的选择

&每一节流道要比下一节流道大10~20%(D=d×10~20%)

3.分流道的尺寸设计

流道的直径过大:不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。

流道的直径过小:材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。

因此流道直径应适合产品的重量或投影面积

流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料;但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。

流道长度可以按如下经验公式计算:

7.34L

W D *

=

D——分流道直徑mm W——产品质量g L——流道長度mm

所以分流道的直径选取为8mm,长度一般取在8~40mm之间,不宜小于8mm,所以分流道长度取35mm。

4.分流道的布置

流道排列的原则

a尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。

b使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。

流道的布置要平衡,可以说自然平衡,如果自然没法平衡的话需要人工平衡。

4.1.4 浇口的设计

浇口:连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。

浇口作用:

1、熔料经狭小的浇口增速、增温,利于填充型腔。

2、注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔,减小塑件的变形和破裂。

3、狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离,修整方便

浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜直接影响到产品外观、尺寸精度、物理性能和成型效率。

浇口过小:易造成充填不足(短射)、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷,且成型收缩会增大。

浇口过大:浇口周围产生过剩的残余应力,导致产品变形或破裂,且浇口的去除加工困难等。

浇口的选用通常要考虑以下几项原则:

a尽量缩短流动距离。

b浇口应开设在塑件壁厚最大处。

c必须尽量减少熔接痕。

d应有利于型腔中气体排出。

e考虑分子定向影响。

f避免产生喷射和蠕动。

g浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

h注意对外观质量的影响。

综合塑料使用的浇口类型与选用原则这次设计选用侧浇口。

浇口开在型芯一侧,开模时浇口自动切断。

4.1.5冷料穴和拉料杆的设计

冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的料流的前锋冷料,以免这些冷料进入型腔,它还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能,注射结束模具分型时,在拉料杆的作用下,主流道凝料从从定模浇口套中被拉出,最后退出机构开始工作,将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。

拉料杆的常用形式上Z字形结构,其典型的结构形式如图4—5所示:

图5—5

拉料杆的材料为T8,进行热处理时头部硬度为HRC50~55,配合部分粗糙度为Ra0.8um.

4.1.6排气系统的设计

排气不良容易引起塑件烧焦,短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。

适当地开设排气槽;可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力,使塑件成型由困难变为容易,从而提高生产效率,降低生产成本,降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验,通过试模与修模再加以完善,此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。

排气间隙以不产生溢料为限,通常为0.03~0.05mm。

利用配合间隙排气是最常见也是最经济的,更具有实用性。

第五章成型零部件的结构设计

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件,包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时,直接与塑料接触,塑料熔体的高压、料流的冲刷,脱模时与塑件间还发生摩擦。因此,成型零件要求有正确的几何形状,较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度,此外,成型零件还要求结构合理,有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。

设计成型零件时,应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求,确定型腔的总体结构,选择分型面和浇口位置,确定脱模方式、排气部位等,然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,计算成型零件的工作尺寸,对关键的成型零件进行强度和刚度校核。

5.1 凹模型腔的结构设计

凹模也就是所谓的型腔,是成型塑件外表面的主要零件,按结构不同可分为整体式和组合式。

整体式凹模:其特点是牢固,不易变形,不会使塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难热处理不方便,所以其常用于形状简单的中、小型模具上。

根据此次设计的要求与加工特点来看选用整体式凹模,其结构图如6—1与6—2所示:

图6—1

图6—2

凹模的材料选40Cr,凹模热处理硬度达到HRC40~50,表面需镀硌和抛光处理,型腔表面的粗糙度为Ra0.2~0.1um,配合面需要达到0.8um。

5.2 型芯结构的设计

主型芯的结构形式也分整体式和组合式,由于肥皂盒的结构较简单所以选用整体式结构,加工方便,简化了结构。小型芯常单独制造,再嵌入模板中,最简单的是用过盈配合直接从模板上面压入,但是要在型芯下部铆接,主要是为了防止配合不紧密时被拔出的可能。其基本结构如图6—3所示:

图6—3

图6—4

型芯材料选40Cr,热处理达到表面硬度为HRC45~50,型芯表面的粗糙度为0.1~0.25mm,配合面为0.8mm,型芯表面热处理时需好进行镀铬、与抛光处理。

5.3 成型零部件的工作尺寸的计算

所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸,其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂,塑件本身精度也难以达到高精度,为了计算简便,规定:

&塑件的公差

塑件的公差规定按单向极限制,制品外轮廓尺寸公差取负值“?-”,制品叫做腔尺寸公差取正值“?+”,若制品上原有公差的标注方法与上不符,则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算,即取2

。 5.3.1 计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素

(1)塑件的收缩率的波动

塑件成型后的收缩率的变化与塑料的品种、塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等因素有关,塑料收缩率波动误差为:

δs=(Smax-Smin)Ls

式中 δs ——塑料收缩率波动误差

Smax ——塑料的最大收缩率

Smin ——塑料的最小收缩率

Ls ——塑件的基本尺寸

(2)模具成型零件的制造误差

模具成型零件的制造精度愈低,塑件尺寸精度愈低,一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差的1/3~1/4。

(3)模具成型零件的磨损

脱模磨损是最主要的因素,磨损程度与塑料的品种和模具的材料及热处理有关,为简化计算,凡与脱模方向垂直的表面不考虑磨损,与脱模方向平行的表面

应考虑磨损。对于中小型塑料件,最大磨损量可取塑件公差的1/6,对于大型塑件应取塑件公差的1/6以上。

(4)模具安装配合误差

模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化,都会引起塑件尺寸的变化。

综上所述塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和,即

δ=δz+δc+δs+δj+δa

式中 δ——塑件的成型误差

δz ——模具成型零件制造误差

δc ——模具成型零件的磨损引起的误差

δs ——塑料收缩率波动引起的误差

δj ——模具成型零件配合间隙变化误差

δa ——模具装配误差

5.3.2 型腔和型芯相关尺寸的计算

塑件成型后的收缩率与多种因素有关,通常按平均收缩率计算。

2min

max S S S +=

*100%参考 文献PS 的收缩率是0.6%~0.8%,它的平均收缩率是S=0.7%

(1)型腔径向尺寸的计算

因为塑件尺寸较小,精度级别高,δc 可取△/6、

δz 可取△/3,此时,X 取0.75。 根据公式 L M =z S L S δ

+-?????

??-+043)1( 基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 124.74 1.48 L M =z S L δ+???????-+01S 43)1( =348

.10

48.143%)7.01(74.124+???????-+

=124.538.00+ 84.6 1.2 L M =z S L δ+???????-+02S 43)1( =4.002.143%)7.01(6.84+???????-+

=84.294.00+

(2)型芯径向尺寸的计算

根据公式 l M =0

43)1(z S l S δ-???????++ 基本尺寸/mm 公差值/mm 计算

119.26 1.48 l m =0

143)1(z S d S δ-???????++ =0

16

.048.143%)7.01(26.119-???????++ =0

16.0205.121-

79.4 1.2 l m =14)1(z S d S δ-?????++ =0

4.02.143%)7.01(4.79-???????++

=0

4.086.80-

14.71 0.58 l m =0143)1(z S d S δ-???????++ =0

19.058.043%)7.01(71.14-?????

??++ =0

19.025.15-

(3)型腔深度的尺寸计算

在计算型腔深度和型芯高度尺寸时,由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小,所以可以不考虑磨损量。 根据公式 H M =z S δ

+-?????

??-+0S 32)1(H 以下x 为2/3 基本尺寸/mm 公差值/mm 计算

27.35 0.7 H 1M =z S δ+-???????-+01S 32)1(H =23.00

7.032%)7.01(35.27+???????-+

=27.0723.00+ (4)型芯高度的尺寸计算

根据公式 : h M =0

32)1(z S h S δ-???????++ 基本尺寸/mm 公差值/mm 计算

相关主题
相关文档 最新文档