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羽毛球筒盖注塑模设计 学院：机械工程学院导师：王立忠班级：硕60110班姓名：戴晨光学号：3116301113第一章 塑件的基本结构1.1塑件实物、三维模型、二维模型图 1-1 塑件实物图1-2 塑件三维图 1-3 塑件二维图1.2 塑件的参数以及要求产品名称：羽毛球筒盖产品材料：ABS产品数量：批量生产产品质量：23.79g产品壁厚：2mm产品要求：塑件表面光滑，最大脱模斜度1度1-4 塑件详细属性第2章 工艺分析2.1材料的工艺特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。因此ABS具有良好的综合力学性能。 ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性，密度为1.081.2gcm3。具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。 ABS具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上用来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库，冰箱衬里、管道、电机外壳，仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。ABS在汽车工业上的用途也日趋增加，用ABS可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有的用ABS夹层板制作小轿车车身等。此外，ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、家用电器外壳、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。表2-1 ABS的一般参数密度1.051.18g/3熔点130160C吸水率2.04.0%收缩率0.4%0.9%弹性模量值0.2Gpa泊松比值0.394吸湿性250ABS注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS材料具有吸湿性,在加工之前进行干燥处理建议干燥条件,为8090C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%; 熔化温度：210280C; 建议温度：245C; 模具温度：2570C (模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低); 注射压力：5001000bar; 注射速度：中高速度2.2 塑料成型制件的结构工艺性 塑料制件主要根据使用要求进行设计。要想获得合格的塑料制件，除考虑充分发挥所用塑料的性能特点外，还应考虑塑件的结构工艺性，在满足使用要求的前提下，塑件的结构、形状应尽可能地做到简化模具结构，且符合成型工艺特点，从而降低成本，提高生产效率。 塑料制件结构工艺性设计的主要内容包括:塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形状、壁厚、斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、铰链、标记、符号及文字等。2.2.1 尺寸精度等级表2-2 精度等级的适用 根据上表可知，ABS材料，一般精度等级，故选择MT3公差等级。2.2.2表面粗糙度 1.塑料制件的表面粗糙度取1.60.2m。 2.塑料制件的表面粗糙度，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比塑件的低l2级。 3.本制件为不透明制件型腔的表面粗糙度要低于型芯的。2.2.3 斜度 塑件斜度大小与塑料的收缩率，塑件的形状、结构、壁厚及成型工艺条件都有一定的关系，一般斜度取30130，本制件斜度取1度。2.2.4 圆角 为了避免应力集中，提高塑件的强度，改善熔体的流动和便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，均应该采用过渡圆弧。通常塑件内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍。2-1 圆角的设计第三章 模流分析3.1 模型建立及网格划分 在Moldflow Plastic Insight 5.0环境中，运用MPI的各项菜单及其基本操作，来实现对所选制件在注塑成型过程中的填充、流动、冷却以及翘曲分析，以此来确定制件的最佳成型工艺方案，为工程实际生产提供合理的工艺设置依据，减少因工艺引起的制件缺陷，有助于降低实际生产成本，提高生产效率。 通过Moldflow Plastic Insight 5.0操作，导入零件、划分网格、网格诊断，结果如下：3-1 网格划分3-2 网格诊断 对诊断结果进行检查，发现连通区域为1，交叉边为0，最大纵横比为3.6398538，匹配率达到了96.3%，均符合要求，网格划分合理。3.2 浇口位置 在分析结果中勾选：Best gate location，查看最佳浇口位置，如下图：3-3 最佳浇口 由最佳浇口位置分析结果可以知道，浇口设在零侧壁，采用侧浇口，零件的注塑工艺效果好。3.3 主流道分流道的创建 直接在moldflow里创建。设置好主流道锥度以及半径，分流道的尺寸如下。3-4 流道创建3-5 冷却系统3.4 流动分析 选择分析类型：双击任务栏下【浇口位置】【流动】；双击任务栏下的【立即分析】。3-6 填充时间 在填充时间的结果图示中，浇口两侧方向上的填充时间在0.4s1.6s内变化，相差的时间1.2s，基本可以接受。3-7 填充/保压转换点压力 上图为填充/保压转换点压力。之前采用默认注射压力120MPa，可以发现零件的下部有未填满缺陷，增大注射压力之后，零件完全被填充满了。3-8 流动前沿温度 图示为流动前沿温度。合理的温度分布应该是均匀的，即这个模型的温差不能太大。本模型的温度最大最小差值为0.7，温度的差异不大，符合要求。3-9 气穴位置图示为气穴位置。气穴的数量稍微有些多，但是均位于分型面和零件的下端，气体很容易从模腔中排出。不会造成制件出现气泡、焦痕等缺陷。说明浇口位置设置合理。3-10 锁模力图示为锁模力随时间的变化。由此可以看出压力机提供的锁模力不能低于图示锁模力的上限值，选择压力机时应该注意锁模力的大小。3.5 冷却分析1) 选择分析类型：选择类型之前先将方案备案：【文件】【另存方案为】；然后双击任务栏下【流动】，选择【冷却】，【确定】。2) 设置冷却水道：【建模】【冷却系统向导】，通过此向导具体的设置如下：冷却水管的直径：4水管与产品之间的距离10水管相对于产品的排列方向：沿X轴向水管的条数：2水管的间距：70超出产品边界的距离：20参数设置完成后，单击【完成】系统便自动生成所需的水管；3) 立即分析：双击任务篮下的【立即分析】。冷却分析结果如下：3-11 制件平均温度图示为制件平均温度结果图。该结果的最大最小温度之间的差异应尽量小，即温度分布应当均匀。此温差为：66.08-30.91=35.17。3-12 冷却剂温度图示为冷却剂温度结果图。冷却剂的入口和出口温度应当控制在23之内，如果超出了这个值，则应当通过增大冷却管道直径、降低冷却剂温度或者修改冷却系统布局的方法进行改善。在本模型中，由于零件太小，冷却剂的温度差值很小。经分析，将冷却水管的直径改为最小值5，产品的距离和水管条数均改小，将水管间距拉大，经分析得到上图所示的温度差：25.15-25=0.15。3-14 冷却管道管壁温度 图示为冷却管道管壁温度结果。冷却管道管壁温度为26.24。3-15 图制件冷却时间图示为制件冷却时间结果图。3-16 流道冷却时间图示为流道冷却时间结果，制件的冷却程度结合冷流到的冷却程度关系到制件是否能被顶出。由图示可知流道冷却时间为12.40s。3.6 翘曲分析分析结果如下：3-17 综合因素引起的总体偏差图示为制件整体上的翘曲情况，该制件存在轻微的翘曲变形，原因可能是冷却剂的温度差太小，制件的温度差异偏大引起翘曲。以下是制件分别在X、Y、Z三个方向上的翘曲情况。3-18 综合因素引起的X方向上的偏差3-19 综合因素引起的Y方向上的偏差3-20 综合因素引起的Z方向上的偏差第四章 注射模基本结构与注射机4.1注射模基本结构 选用单分型面注射模，注射模中最简单、最常见的一种结构形式，也称二板式注射模。单分型面注射模只有一个分型面，其典型结构如图51所示。单分型面注射模具根据结构需要，既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛。4-1模架4.2 选择注射机，定型腔数目 根据计算单个塑件体积Vn=,为提高产品的生产率和保证产品质量，根据生产批量成型时模具手里均衡因素，拟取型腔数n=2。流道塑料估算为单个塑件的60%,浇注系统凝料Vj=Vn*60%=，根据塑料成型加工与模具4中公式（7-1）得： n-每台模具允许型腔数 Vj-浇注系统凝料量凝Vg-注射机最大注射量 Vn-单个塑件的容积按注射机最大注射量Vg（nVn+Vj）/0.8=(211.66+6.996)/0.8= ，所以注射机最大注射量最少为，根据模具设计与加工速查手册5中初选注射机为SZ-60/40校核型腔数目： N=(-)/式中： N型腔数 注射剂规定的最大注射量，=100 模具浇注系统中凝料质量； 每个制品的质量。 KABS塑料熔体密度。根据塑件外形尺寸和投影面积，查实用模具技术手册表14-4注射模具组合推荐尺寸，考虑到注塑机拉杆间距，初选注射机SZ-100/60可行，表4-1 注塑机主要技术参数理论注射容积(cm）100螺杆直径(mm)35注射压力(MPa)150拉杆有较距离(mm)440*340锁模力(kN)600移模行程(mm)260模具最大厚度(mm)340喷嘴球半径(mm)12模具最小厚度(mm)10喷嘴口孔径4注射机相关参数校核： 1.注射压力校核 注射机的公称注射压力为150Mpa，ABS材料所需的注射压力为P=80100Mpa，注射压力系数k=1.251.3，取k=1.3故所选注射机型号能满足要求。 2.锁模力校核塑件在分型面上的投影面积：浇注系统在分型面上的投影面积：纵投影面积：涨型力： 该注塑机的公称锁模力,取锁模系数K=1.2，则 故所选注塑机型号满足要求。第五章 注塑模具结构拟定5.1 浇注系统设计5.1.1主流道尺寸和形式 （1）主流道设计成圆锥形，其锥角为2 4，本设计取其锥角大小为3，取内壁粗糙度为Ra 0.63m。 （2）主流道大端呈圆角，其半径常取 r =13mm，本设计取r=3mm； （3）主流道长度L尽量短，L一般应小于60mm，本设计取值 （4） 根据所选定的注塑机的型号参数可知，故；，故。 主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套。图5-1 主流道设计1主流道衬套 2喷嘴 图5-2 浇口套的形式 图5-3 浇口套的固定形式 图5-3为浇口套与定位圈设计成整体式的形式，用螺钉固定于定模座板上。5.2 分流道的设计分流道的截面形状常用的截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。图5-4 分流道的截面形状和效率 本设计采用的是圆形截面的流道，其效率为0.25D满足实际生产的要求。 分流道的尺寸 根据设计原则，对于壁厚小于3mm、重200g以下的塑件，还可采用如下经验公式 式中，D为分流道直径；m为塑件重量；L为分流道长度5-5 分流道直径参考值 根据所选定的分流道长度，塑件质量为，计算得到的分流道直径为6.55mm满足设计要求。5-6 带Z形头拉料杆的冷料穴 浇口的类型选择为直接浇口，对于浇口系统的平衡进料问题的考虑，本设计采用的是平衡式的浇注系统。流道布局设计 多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本次设计过程中选取平衡式布置。设计时应注意如下几点： （1)尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定 （2)型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以防止模具承受偏载而产生溢料现象。 ， （3)尽量使型腔排列紧凑一些，以减小模具的外形尺寸。 （4)型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但 加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线和H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列 本次设计采用平衡式矩形侧浇口，平行进料，平衡式布置图呈H型，如下图。 5-7 流道设计5.3 分型面的选择 在注塑模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面，与开模方向垂直。也有采用开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有倾斜面，曲面或者台阶面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结构与制造成本。在选择分型面时，应遵循以下原则： （1）分型面应选择在塑件的最大截面处。否则，可能会无法脱模和加工型腔。无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则。 （2）尽可能的将塑件留在动模一侧。因为在动模一侧设置和制造脱模机构简单易行。 （3）有利于保证塑件的尺寸精度。 （4）有利用保证塑件的外观质量。分型面上的型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边。飞边影响塑件的外观质量。因此在光滑平整表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。 （5）考虑满足塑件的使用要求。注塑机在模塑过程中，有一些很难避免的工艺缺陷，如拔模斜度、分型面上的飞边以及顶杆与浇口痕迹。在分型面设计时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。 （6）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积。以减小所需锁模力。 （7）长型芯应置于开模方向。当塑件在互相垂直方向都需设置型芯时，将较短的型芯置于侧抽芯方向，有利于减小抽拔距。 （8）有利于