塑料模具设计项目1_b(啤酒杯).ppt

1 2019 12 19 项目1beercup注射模设计 单分型面 塑件产品图三维图 2 2019 12 19 二维图 3 2019 12 19 模具设计步骤 1 塑件的工艺性 1 塑料品种 PP颜色 天蓝色基本特性 聚丙烯无色 无味 无毒 外观似聚乙烯 但比聚乙烯更透明 更轻 密度仅为0 90 0 91g cm3 它不吸水 光泽好 易着色 聚丙烯具有聚乙烯所有的优良性能 如卓越的介电性能 耐水性 化学稳定性 宜于成形加工等 还具有聚乙烯所没有的许多性能 如屈服强度 抗拉强度和硬度及弹性比聚乙烯好 定向拉伸后聚丙烯可制作铰链 有特别高的抗弯曲疲劳强度 熔点为164 170 耐热性好 能在 4 2019 12 19 100 以上的温度下进行消毒灭菌 其低温使用温度达 15 低于 35 时会脆裂 聚丙烯的高温绝缘性能好 而且由于其不吸水 绝缘性能不受湿度的影响 但在氧 热 光的作用下极易解聚 老化 所以必须加入防老化剂 成形特点 1 成形加工性好 可以用注射 挤出 吹塑及真空成形等方法加工 2 吸湿性小 可能发生熔体破裂 长期与热金属接触容易分解 3 比聚乙烯流动性好 溢边值0 03mm 压力对熔体粘度比温度影响显著 应在较高压力下成形 4 冷却速度快 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 适当延长冷却时间 以稳定尺寸 5 收缩率大且波动范围大 方向性明显 易发生缩孔 凹陷及变形 6 应注意控制成形温度 料温低时 5 2019 12 19 方向性明显 尤其低温高压时更显著 模温低于50 时 塑件表面不光泽 易产生熔接不良和流痕 模温高于90 时易发生翘曲和变形 7 塑件壁厚应均匀 避免缺口和尖角 防止应力集中 塑件内不能有铜质嵌件 聚丙烯与铜接触后会变脆 8 取向显著 不宜采用直接浇口 否则浇口附近残余应力大 易使塑件翘曲变形 相关知识链接 6 2019 12 19 2 塑件尺寸精度 此塑件有三个尺寸标注公差 分别是63 0 56 65 6 0 64 150 0 82 按GB T14486 1993为MT4级精度 属于一般精度 其余尺寸未注公差 按GB T14486 1993中MT6级精度 表面质量 塑件表面不得有气孔 熔接痕 飞边等缺陷 表面粗糙度可取Ra1 6 结构工艺性 此塑件为回转体壳类零件 腔体深146 5mm 壁厚均匀1 5mm 大于最小壁厚要求 总体尺寸不大不小 侧壁斜度5 可以顺利脱模 塑件口部两处圆角R0 5 底部圆角R1 5 7 2019 12 19 可以提高强度 改善熔体的流动情况和便于脱模 塑件底部有高2mm的边框凸起支承面 以保证放置时的稳定性 通过以上分析可知 此塑件可采用注射成形生产 又因产量为100 000件 属于大批量生产 采用注射成形具有较高的经济效益 相关知识链接 8 2019 12 19 2 注射机的选择 1 计算塑件的体积 质量经UG软件测得塑件的体积V 61 9cm3 PP的密度为0 9 0 91g cm3 则质量M 61 9 0 9 55 7g 2 确定模具型腔数量塑件的生产批量为100 000件 属于大批量生产 现已知塑件的生产效率要求不高 为简化模具结构 采用直接浇口 型腔数目确定为一模一腔 相关知识链接 9 2019 12 19 3 选择注射机根据公式Vmax Vs Vj K式中Vmax 注射机的最大注射量 cm3 Vs 塑件体积 cm3 Vj 浇注系统凝料体积 cm3 K 注射机最大注射量利用系数 一般取K 0 8已知Vs 61 9cm3 估计Vj 5cm3则Vmax 61 9 5 0 8 83 6cm3查教材中表2 8 初步选择注射机XS ZY 125 10 2019 12 19 明确注射机的规格参数 最大注射量125cm3注射压力120MPa最大开模行程300mm模板尺寸428mm 458mm锁模力900kN模具厚度最大300mm 最小200mm拉杆空间260mm 290mm喷嘴尺寸圆弧半径R12mm 孔直径 4mm定位孔直径 100mm顶出形式两侧顶出 孔径 22mm 孔距230mm 相关知识链接 11 2019 12 19 4 制定注射成形工艺参数查表1 3 PP的注射成形工艺参数如下 温度 喷嘴温度170 190料筒温度前段180 200 中段200 220 后段160 170模具温度40 80压力 MPa 注射压力70 120保压压力50 60 12 2019 12 19 时间 S 注射时间0 5保压时间20 60冷却时间15 50成形周期40 120 相关知识链接 13 2019 12 19 3 模具结构设计 1 分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向 根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则 则此塑件的分型面选在杯口的圆弧处 如图1所示 相关知识链接 图1分型面 14 2019 12 19 2 型腔布局由于采用一模一腔模具结构 型腔居中布置 3 确定模具总体结构类型此模具采用直接浇口 推板推出塑件 因此总体结构类型为单分型面注射模 相关知识链接 相关知识链接 15 2019 12 19 4 成型零件设计A 结构设计型腔和型芯的结构有两种基本形式 即整体式与组合式 考虑到塑件大批量生产 则应选用优质模具钢 为节省贵重钢材 型腔和型芯都宜于采用组合式结构 此外 组合式结构还可减少热处理变形 利于排气 便于模具的维修 型腔尺寸较小 结构简单 适于采用整体嵌入式 为装拆方便 选通孔台肩式 其零件图见图2 型芯结构简单 选择通孔台肩式 其为最常用的方法 其零件图见图3 相关知识链接 16 2019 12 19 图2型腔镶块 17 2019 12 19 图3型芯 18 2019 12 19 B 工作尺寸计算对于标注公差的型芯 型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算 其余则按简化公式计算 查表可知PP的收缩率Smin 1 8 Smax 2 5 则其平均收缩率Scp Smin Smax 2 1 8 2 5 2 15 63 0 56型芯径向尺寸LM LS LSScp 3 4 z 63 63 2 15 0 56 3 4 0 56 4 64 775 0 14 19 2019 12 19 65 6 0 64型芯径向尺寸LM LS LSScp 3 4 z 65 6 65 6 2 15 0 64 3 4 0 64 4 67 490 0 160150 0 82型腔深度尺寸HM HS HSScp 2 3 z 150 150 2 15 2 0 82 3 0 82 4 152 678 0 2050 5 1 5 2 95 四个尺寸未注公差 按简化公式LM LS LSScp 计算 型腔R0 5LM LS LSScp z 0 5 0 5 2 15 0 01 0 511 0 01型芯R0 5LM LS LSScp z 0 5 0 5 2 15 0 01 0 511 0 01 20 2019 12 19 型腔R1 5LM LS LSScp z 1 5 1 5 2 15 0 01 1 532 0 01壁厚1 5LM LS LSScp 1 5 1 5 2 15 1 532 0 005型芯高度2LM LS LSScp z 2 2 2 15 0 01 2 043 0 0195 角度不变 相关知识链接 21 2019 12 19 C 型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式圆形型腔 也可用矩形型腔 查表3 22 已知圆形型腔内壁直径为94mm 则型腔壁厚S1 14mm 模套壁厚S2 40mm 底板厚度应用公式计算 表3 17中公式3 35整体嵌入式组合型 t 0 87 p 0 5r 0 87 40 300 0 5 47 15mm 相关知识链接 22 2019 12 19 5 选择标准模架此设计中模架标准采用GB T12556 1 1990 塑料注射模中小型模架 1 确定模架组合形式采用直接浇口 推板推出机构 定模和动模均由两块模板组成 则应选择A4型 2 计算型腔模板周界长度L 40 14 94 14 40 202宽度N 40 14 94 14 40 202 图4型腔模板周界 23 2019 12 19 3 选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度 N 202接近于标准尺寸200 则可选200 L 然后从L系列标准尺寸中选择接近于L 202的200或大于L 202的250 本设计中选250 最终确定的模架规格为200 250 4 确定模板厚度A板定模板 用来嵌入型腔镶块 因型腔镶块采用通孔台肩式 则A板厚度等于型腔镶块厚度 型腔镶块厚度 型腔深度 底板厚度 150 15 165 标准中A板厚度最大为80 则应在购买模架时单独提出要求A板厚度HA 180mm B板动模板 用来固定型芯 采用通孔台肩式 B板厚度 0 5 1 型芯高度 型芯高度146 5mm 则B板厚度HB在73 146之间 标准化取B板厚度 24 2019 12 19 HB 80mm C板垫块 形成推出机构的移动空间 理论上其厚度 推杆垫板厚度 推杆固定板厚度 塑件推出距离 保证把塑件完全推离型芯 此模架推杆垫板厚度 20mm 推杆固定板厚度 16mm 塑件推出距离 型芯高度 5 10 146 5 5 151 5mm 标准中最大为80mm 则C板厚度 20 16 151 5 187 5 应在购买模架时单独提出要求C板厚度Hc 190mm 5 选定模架模架标记 A4 200250 XX Z2GB T12556 1 1990如图5所示 25 2019 12 19 6 检验模架与注射机的关系模具外形尺寸250 250 拉杆空间260 290 适合 模具厚度552 最大模具厚度300 不合理 开模行程 146 5 150 5 301 5 最大开合模行程300 不合理 图5标准模架 190 552 26 2019 12 19 以上检验说明需要重新选择注射机 XS ZY 250注射机的最大模具厚度350 最小模具厚度250 XS ZY 500最大模具厚度450 最小模具厚度300 考虑到设备要充分应用其生产能力 所选用注射机规格不能过大 因此要调整模具各模板厚度 A板厚度不能缩小 B板厚度可适当减小 塑件脱离型芯一定距离即可手工或机械取出 而且直接浇口与塑件结合强度较高 不会拉断 因此 将C板取标准中的最大值80 计算得模具厚度 442mm 注射机应选XS ZY 500 新的模架尺寸如图6所示 27 2019 12 19 图6标准模架 相关知识链接 28 2019 12 19 XS ZY 500注射机规格参数 最大注射量500cm3注射压力145MPa开模行程500mm模板尺寸700mm 850mm锁模力3500kN模具厚度最大450mm 最小300mm拉杆空间540mm 440mm喷嘴尺寸圆弧半径R18mm 孔直径 5mm定位孔直径 150mm顶出形式中心液压顶出 两侧顶杆机械顶出 孔径 24 5mm 孔距530mm 29 2019 12 19 6 浇注系统由于采用直接浇口 此模具的浇注系统只有主流道 模具结构紧凑 熔体流动阻力小 有利于消除深型腔处气体 主流道圆锥形 锥角a 3 表面粗糙度Ra0 63um 主流道进口端直径D1 6mm 长度L 62 5mm 如图7所示 设计成浇口套形式 节约优质钢材 便于拆卸和更换 相关知识链接 图7浇口套 30 2019 12 19 7 推出机构采用推板推出机构 其优点是作用面积大 推出力大 脱模力均匀 运动平稳 塑件上无推出痕迹 注意事项 1 导柱长度为224mm 以保证推出塑件时推板留在模具上 2 推板与型芯的间隙为0 5mm 不会擦伤型芯 锥面配合 起到辅助定位作用 也可防止推板因偏心而溢料 3 由于塑件脱模斜度较大 型腔深度不是很大 且非软质塑料 不容易形成真空 因此不必设置引气装置 相关知识链接 31 2019 12 19 8 温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动 固化定形 生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响 PP的熔融粘度较低 流动性较高 需要对模具进行人工冷却 由于此塑件为小型 55 7g 薄壁 1 5mm 塑件 且成形工艺对模温要求不高 也可以采用自然冷却 此模具设计中采用人工冷却 冷却系统设计如图8所示 相关知识链接 32 2019 12 19 图8冷却水道 33 2019 12 19 9 排气系统由于此模具属于中小型模具 且模具结构较为简单 可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气 间隙通常为0 02 0 03mm 不必设排气槽 相关知识链接 34 2019 12 19 4 注射机的校核 1 最大注射量已知Vs Vj 61 9 2 6 64 5 Vmax 500 K取0 8则Vs Vj KVmax适合 2 注射压力已知P注 70 120MPa P公 145MPa则P注 P公适合 3 锁模力已知Pq 20 40MPa A分 3 14 472 6936 3mm2F锁 900kN则PqA分 40 6936 3 277450 4N 277kN显然PqA分 F锁 适合 35 2019 12 19 4 安装部分尺寸喷嘴圆弧半径18 浇口套圆弧半径20 喷嘴孔直径5 主流道小端直径6定位孔直径150 定位圈外径150拉杆空间540 440 模具外形250 250最小模厚300 模具厚度422 最大模厚450 5 开模行程开模行程 146 5 150 5 301 5最大开模行程500则开模行程 最大开模行程适合 6 推出机构中心液压顶出 两侧顶杆机械顶出 孔径24 5mm 孔距530mm 相关知识链接 36 20