塑料罩盒设计说明书.doc

编号_ _ _荆门职业技术学院课 程 设 计 课 题 名 称 塑料罩盒设计说明书 学 院 机械工程学院 系 别 材料成型与控制 专 业 模具设计与制造 年 级 2004级 班 级 模具7班 学 号 姓 名 指导教师 2006年 12 月塑料罩盒模具设计摘 要阐述了塑料模具的结构设计及其工作过程，通过工艺分析确定模具的排样和模具结构的设计，也了解塑料模在注射时的注意事项。材料为ABS树脂，根据ABS树脂的热塑性来选择的制件的制品的要求，在注射成型中要注意塑料的流速和注射的压力。在所设计的型腔压力范围内注射成制品不至于破坏制件，影响制件的质量。关键词：罩盒，塑料模，注射压力，型腔型芯设计目 录1.前言32件工艺分析43计算制件体积、质量和注塑机选择44制件成型分析55注塑模的结构设计56成型零件结构设计77成型零件工作尺寸计算88模具闭合高度的确定109模具的冷却系统1310模具的加热系统1411排气系统的设计15 后记16主要参考文献17附录 附录118附录219附录320附录4211.前 言通过本次的课程设计，让学生掌握常见的塑料成型的工艺分析和相应的模具设计方法、原则和注意事项。本次课程设计以热塑性注射模具为设计主线，依据模具的基本组成部分。采取理论与实际相结合，并将自己在校学到的基础知识新的技术和新的方法纳入其中，体现了本次设计的新颖性。本次的设计中得到了湖北荆门职业技术学院老师的大力支持，在收集资料和编写的过程中也得到了不少同学的支持和帮助！再此一并哀心感谢！由于编者水平有限，时间仓促。本次设计中难免会出现疏漏和不足之处，敬请广大老生批评指正。 编者 2007年1月2.工艺分析制件的材料采用ABS塑件。（ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）改塑料加热时化以至流动，冷却时固化成型，可以反复加热而仍有可塑性的合成树脂制的塑料。ABS树脂呈微黄色，外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂，无毒、无味，其制品可成五颜六色，并具有60%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，吸水率底。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS具有优秀的力学性能，其冲击强度极好。可在低温下使用；即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的冲击强度随纬度的降低下降缓慢，即使在40的温度时，仍能保持原冲击强度的1/3以上。ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，显示了较好的综合性能，应而被广泛的用作工程塑料。ABS的耐热性一般，在1.86MPa压力下热变形温度为85左右，制品经退火处理还可提高10左右；大多数ABS在40时仍具有一定的冲击强度，表现出韧性，可在4085的温度范围内使用。ABS能耐水、无机盐、碱及弱酸和稀酸，但不耐强酸。如泷硝酸；大多数 类和醇类、矿物油、植物油等化学介质与ABS长期接触时会引起应力开裂，但对无应力制品影响不大。由于结构有双键存在，ABS树脂的耐候性较差，在紫外线和热氧的作用下易发生氧化降解。如ABS塑料制品在室外暴露于大气中半年，其冲击强度即降低45%。一般变硬发脆是ABS在紫外线和热氧作用下发生老化的特征。为提高其耐热性，常加入碳黑和酚类等抗氧剂。ABS具有良好的电性能，可以作为要求不很苛刻的电绝缘材料使用。温度、湿度和频率变化对ABS电性能的影响不显著。一般选用柱塞式注塑机的成型温度为180230，对薄壁制品注塑压力为130150MPa，而对厚壁制品注射压力为6070MPa。3. 计算之间的体积质量和注射机的确定3.1质量与体积 该制件为罩盆，其内部结构是空心的，则该制件的体积为842544802340=19900mm 查手册可知ABS塑料制件的密度为1.05g/cm 可得知制件的治疗为19.74g3.2注射机的确定 根据图纸的要求，制件的年产量无要求，该制件采用一摸一腔的摸具结构来注射。则可选用的注射机有：SYS-30、XS-2-30、XS-2-60.三种注射机的主要参数如下表：表31 射机的主要技术参数注射机型号SYS-30XS-2-30XS-2-60理论注射量/cm303060选用模内压力/MPa38.427.738.5最大注射面积/cm13090130锁模力/KN500250500最大模具厚度/mm200180200最下模具厚度/mm756070模板行程/mm180160180拉杆空间（长宽）190300235300190定位孔直径/mm5563.555喷嘴球半径/mm 121212喷嘴孔径/mm324顶 出 孔径/mm5050孔距/mm170结论：通过上表分析可以选择XS-Z-30的注射机。4.注射成型工艺参数 ABS的液态湿度：180230 压力为：130150MPa 时间：30s 保压：72MPa 保压时间：10S 冷却时间：30S模温：50605注射模的结构设计5.1.1分型面的选择 给制件为罩盒。表面质量为特殊要求.外表面与工人的手接触比较多，因此制作的外表面最好为圆角。 该制件选择水平分型方式 如图51所示5.1.2分型面的确定 图51 分型面5.2确定型腔的排列方式综合考虑浇注系统.模具结构的简单及制作采用一模一腔 如图42所示：图52 型腔的排列5.3浇注系统的设计主流道采用浇口套,由于注射机喷嘴口径为2mm.故可选择进料口直径为3mm的浇口套。浇口采用举行截面的侧浇口.设计时从罩盒的底部进料.料有底部经四周均匀流动.而且模具采用整体式型腔和型芯。整体式型腔是直接加工而成.用于形状简单的中小型模具特点是强度高、刚度好。整体式型芯是用整体材料加工而成，结构简单、牢固。制件成型质量好，但刚才消耗大，适用于小型模具。5.3.1直接浇口的优点：1、浇口截面积大,流动阻力小，常用于成型深腔塑件壁厚塑件，或聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等高年度.流动性差的壳类塑件。2、模具结构简单紧凑,流动渠道短,便于加工。3、保压补缩作用强,易于完整成型。4、有利于排气及消除焊接痕。5.3.2直接浇口的缺点：1、去浇口凝料比较困难, 塑件上有明显的浇口痕迹。2、浇口附近熔料冷却较慢,延长注射成型周期,影响成型效率,因此在可能条件下,浇口尺寸选的小一些。3、易产生内应力,引起塑件变形,或产生气泡.开裂.缩孔等缺陷。4、用于单腔模具。54浇注口 如图43 所示：图5-3 浇注口6.成型零件的结构设计6.1材料选用45其原因是：以为将钢加热到亚共析钢或共析钢和过共析钢以上温度,保温后快速冷却。以获得马氏体组织的热处理工艺，由于马氏体的不稳定。淬火后都要配合进行一定的回火工艺,以保证钢的强度。硬度、耐磨性和综合力学性的提高.改善钢的使用性能。6.2型腔壁厚度的确定6.2.1壁厚的分析在塑料模注射过程中,型腔从合模到注射保压过程中将受到高压的冲击力,因此模具型腔应该有足够的强度和刚度。总的说来,型腔所承受的力大体如下几种：1、模时的应力2、注射过程中塑料流动的注射压力3、浇口封闭前一瞬间的保压压力4、开模时的拉应力但型腔所承受的力主要是注射压力和保压压力,并在注射过程中总在变化。6.2.2矩形型腔的厚度计算整体式矩型腔受力变形情况(1)型腔侧壁厚度计算 整体式矩形型腔可视为三那边固定,一边自由,受到平均布载荷的平板.当其侧壁受到单位注射压力的作用时,其最大变形量发生在自由边的中点。 当H=(0.250.3) 时,型腔侧壁厚度为：S=h S=10(mm)式中：S-型腔侧厚度,mmp-型腔内单位平均压力,MPa;h-型腔深度,mmE-型腔材料的弹性模量,MPa-型腔允许变形量,mmC-由h/L1决定的常数 L-型腔长边边长度,mm(2)型腔腔底的厚度计算1、刚度条件计算;H= H=20(mm)式中：H-型腔腔底的厚度;mm;L-型腔短边长度,mm;C-系数,根据型腔边长比L1/L22、强度条件计算H=l式中：-型腔材料的许用应力,MPa;-型腔边长比,=L/L结论：通过上面的计算可以知道该型腔的壁厚是合格的。7. 成型零件的工作尺寸计算该制件采用平均收缩率法进行计算.ABS最大收缩率为0.7%最小收缩率伪0.4%平均收缩率S=(%0.7+0.4%)/2=0.55。表7-1 型芯型腔的计算公式尺寸名称计算公式凹摸型腔的尺寸D=D（1+S）-1/2（+）凹摸深度尺寸H=H（1+S）-1/2（+）凸模的尺寸d=d（1+S）+1/2（+） 凸模深度尺寸h=h（1+S）+1/2（+）成型中心距尺寸L=h（1+S）/2符号说明S为塑料平均收缩（%）；为模具制造公差（mm），公差（mm）；下标s.m分别代表制件和模具，一般取=/3，=/37.1型腔的计算通过上式可以得到：D=D（1+S）-1/2（+）D=84.04 D=43.83型腔的选择 如图71 所示：图71 型腔7.2型芯的计算7.2.1型芯的选择 选用整体式型芯:它结构简单,强度和刚性都较好,只是浪费刚才和工时,不易修复和更换,只适用于形状比较简单的单腔或要求强度或刚度很高的注射模。如图62所示：图72 型芯7.2.2型芯的计算d=d（1+S）+1/2（+）d=80.04d=40.648.模具闭合高度的确定根据支撑与固定两件设计中提供的数据和查阅的一些资料可以确定模架板。上.下固定板.动模座板的厚度.根据推出形成和推出机的结构确定垫板的厚度和模具闭合高低就完全确定下来。8.1导柱的长度及导柱的选择 如图81所示：图81 导柱采用无导柱的导向孔L =凸模长度+(68) =5+7=32(mm)导柱的滑动部分按H8/f8间隙配合.表面粗糙Ra0.4um8.2脱模机构根据图纸分析.该制件是薄壁制件,模断面是矩形则=+10Bq=3.556式中：E-塑料的拉伸模量(MPa)-塑料成型平均收缩率%u-塑料的泊松比比(mm)L-制件包容型芯长度(mm) -模具型芯的脱模斜度f-塑料与模具材料(型芯)的摩擦系数r-型芯平均半径(mm)a-矩形型芯的短边长度(mm)b-矩形型芯的长边长度(mm)K1-无因次数,其值随（=r/t和变化）K=K2-随f和变化的无因次数,K2=1+f sincom或近似取18.3推出机构8.3.1设计原则1、尽量设置在动膜侧2、保证塑件不因推出而变形损坏3、机构简单动作可靠4、较好的塑件外观5、合模时的正确位置8.3.2推出力推板的厚度计算该制件截面积为矩形在脱模时,推板的受力情况简化成为冲间受集中载荷的简支梁的力学模型.最大扰度产生在板的中心。H=0.54L()H=8.9式中：h-推板厚度(mm)L-两推板作用在推杆长度方向的距离(mm) Q -脱模阻力(N)E-推板材料的弹性模量(MPa)-推板中心允许形量(mm) 8.3.3推出力的计算F=PACF*(cos-sin) +9.8KPaBF=65MPa式中：P-单位面积塑件对型芯的正力、一般取Pa=(4.8411.46)A-塑件包紧型芯的侧面积F-塑件与模体刚度的摩擦系数.一般f=0.10.3-脱模斜度 （=30）B-塑件垂直于模面方向的投影面积 .8.3.4确定顶出方式和顶杆位置分析：该制件是长方行制件，在保证没边的距离一样的情况下选择推杆的直径为20mm，因为制件的长度比较长，应该选择双推杆推出制件。就可以保证制件的质量，顶出机构如图82所示： 图82顶出机构9.模具的冷却系统9.1冷却时间=ln =30s式中：- 制件平均温度达到顶出温度时的冷却时间(s)-制件脱膜截面内的平均温度 -制件中心温度达到规定值所需的冷却时间(s)t-他制件厚度- 塑料熔件注射温度-模具温度T-制件的热变形温度 -制件的热扩散率(mm/s ) 其值可参考材料手册注意.：结晶塑料的热扩散系数随着模壁的温度变化而变化=K/(c)*10其中,K为聚合物的热传导率,单位W/(m*k), 为聚合物的密度,单位为 Kg/m.C为热熔.单位为J(Kg*K)。9.2冷却介质总和的传热面积计算 A=式中：A-冷却介质孔中的传热面积(m)TW-模壁的平均温度(C ) -冷却介质的平均温度(C )K-冷却介质在圆直管内满流状态时,冷却管道冷却壁与冷却介质间的传热系数(J/ m*h*C)9.3冷却介质流动检验RC=vd/600010000式中：V-冷却介质的流速 d-冷却回路孔径 -冷却介质的运动精度9.4冷却系统的结构形式凹模的简单冷却系统如图91所示：图91冷却系统10.加热系统模具的加热装置有很多 该模具采用的是电加热装置其原因是:电加热方式清洁.简单.可调节的温度范围大模具加热要注意的问题有：1、如果没有所计算出来的电功率的电热元件，可以选用稍大于计算电功率的电热元件(尽量选用标准件)。在时间中可以采取降低电压的方法将所有用电热元件的电功率调节到所需要的数值，或采取缩短加热时间的方法进行调节；2、电热元件应摆布均匀，以利于模具的均衡加热；3、注意绝缘措施,防止漏电、漏水等现象的发生；4、当模具温度声高时会使模具局部区域产生膨胀现象,特别是相对滑动的部位的间隙过小时会因为热膨胀造成无法滑动的现象。因此在模具设计时应注意在滑动部位预留出热膨胀的滑动间隙。11.排气系统的设计11.1概述排气系统排气系统的作用是在注射工程中，将腔中的气体有序而顺利的排出，以免塑件产生气泡。疏松等缺陷.注射过程中需排出的气体有以下几种：1、浇注系统和型腔中原有的空气；2、塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气；3、塑料熔体在受热或凝固时分解产生的低分子挥发气体；4、塑料在熔体中某些添加剂和化学反映所生成的气体；5、因此在注射过程中,即使将这些气体有序地排出模外是十分必要的。11.2排气系统的设计要点要注意以下几点：1、排气系统应保证迅速、有序，通畅，排气速度应与注射速度相适应；2、排气槽应设在塑料流的末端，如塑料，流道，冷料穴的浇注终端；3、排气槽应设置在主分裂面的凹模一侧，一是便于加工和修正，二是如果产生排气飞边，凝料也较容易脱模活去除；4、排气槽应尽量设在塑料较厚的成型部位；5、排气槽