塑料模具设计项目4(瓶底).ppt

1,项目4瓶底注射模具设计与制造,设计人：苑爱峰模具设计与制造教研室徐州工业职业技术学院,2,任务4-1:接受任务书（1）成型塑件任务书（2）模具设计任务书,3,图1成型塑件任务书,4,图2塑件1,5,图3塑件2,6,图4模具设计任务书,7,任务4-2:塑件的工艺性（1）塑料品种：PP颜色：黄色基本特性：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0.900.91g/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164170，耐热性好，能在,8,100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,9,凹陷及变形；6）应注意控制成形温度，料温低时方向性明显，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。,10,（2）塑件尺寸精度：塑件1有4个尺寸标注公差，31.20-0.05、30.60-0.05、22.60-0.10为IT8级，属于高精度；1.00-0.05为IT10级，属于一般精度；未注尺寸公差为0.05，属于低精度。塑件2有4个尺寸标注公差，31.20+0.05、30.70+0.05、22.90-0.10为IT8级，属于高精度；1.05+0.05为IT10级，属于一般精度；未注尺寸公差为0.05，属低精度。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：塑件1和2都是回转体壳类零件。塑件1腔体深30.3mm，壁厚0.51.2mm，大于最小壁厚,11,要求。总体尺寸3230.3mm，属于小型塑件。距底面3.2mm处有R0.57mm圆弧形凸台，0.3mm高，由于凸台截面为圆弧且较低，为简化模具结构，采用强制脱模。塑件2腔体深约22.9mm，壁厚0.650.8mm，大于最小壁厚要求。总体尺寸3222.9mm，属于小型塑件。距底面4.5mm处有宽1.05mm、倒圆R0.2mmU形凹槽，0.25mm深，由于凹槽截面为U形且较浅，为简化模具结构，采用强制脱模。通过以上分析可知，该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。,12,任务4-3: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=3.3+1.4=4.7cm3，PP的密度为0.90.91g/cm3，则质量M=0.914.7=4.3g。（2）确定模具型腔数量由于客户指定注射机为XS-ZY-500，因此，要计算该注射机可设置的最大型腔数量，并结合生产批量和塑件的精度要求来确定合理的型腔数量。根据公式n(KVmax-Vj)/Vs式中Vmax注射机的最大注射量（cm3）,13,n型腔数量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=4.7cm3，估计Vj=5cm3则n(0.8500-5)/4.7=84，则最多可设置84组，考虑到模具尺寸不能过大，最终取n=8组。因此，模具型腔数量设计为一模8组（16腔)。（3）选择注射机客户指定注射机为XS-ZY-500，查设备规格手册明确该型号注射机的规格参数。,14,明确注射机的规格参数：最大注射量500cm3注射压力145MPa最大开模行程500mm模板尺寸700mm850mm锁模力3500kN模具厚度最大450mm、最小300mm拉杆空间540mm440mm喷嘴尺寸圆弧半径R18mm、孔直径3/5/6/8mm定位孔直径150mm顶出形式中心液压顶出，两侧顶杆机械顶出,15,（4）制定注射成形工艺参数查表，PP的注射成形工艺参数如下：温度（）喷嘴温度170190料筒温度前段180200，中段200220，后段160170模具温度4080压力（MPa）注射压力70120保压压力5060,16,时间（S）注射时间05保压时间2060冷却时间1550成形周期40120,17,任务4-4: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瓶底的轴线方向，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塑件1的阶梯面和塑件2的底部，如图5所示。,图5分型面,18,（2）型腔布局采用一模8组（16腔）模具结构，型腔成矩形布置。,图6型腔布局,19,（3）确定模具总体结构类型由于塑件尺寸精度要求较高、生产批量大，为提高生产效率、保证塑件精度，同时节约原材料，因此，模具总体结构类型确定为热流道注射模。,20,（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。型芯尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，选择通孔台肩类型。其结构形式见图7。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，选择通孔台肩类型。其结构形式见图8。,21,图7型芯结构形式,图8型腔结构形式,22,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%30.70+0.05型芯径向尺寸LM=(LSLSScp3/4)z=(30.7030.702.15%+0.053/4)(0.05/4)=31.400.01,23,31.20+0.05型芯径向尺寸LM=(LSLSScp3/4)z=(31.2031.202.15%+0.053/4)(0.05/4)=31.910.011.05+0.05型芯高度尺寸HM=(HS+HSScp+2/3)z=(1.05+1.052.15%+2/30.05)(0.05/4)=1.110.01,24,31.20-0.05型腔径向尺寸HM=(HS+HSScp3/4)+z=(31.20+31.202.15%3/40.05)+(0.05/4)=31.83+0.0130.60-0.05型腔径向尺寸HM=(HS+HSScp3/4)+z=(30.60+30.602.15%3/40.05)+(0.05/4)=31.22+0.0122.90-0.10型腔深度尺寸HM=(HS+HSScp2/3)+z=(22.90+22.902.15%2/30.10)+(0.10/4)=23.33+0.03,25,未注公差尺寸，按简化公式LM=(LSLSScp)计算，制造公差取IT7级。型芯圆角R9.3LM=(LSLSScp)z=(9.3+9.32.15%)0.01=9.500.01型腔圆角R10.5LM=(LSLSScp)+z=(10.5+10.52.15%)+0.01=10.73+0.01其余依此计算。,26,C.型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式圆形型腔，查表，已知圆形型腔直径32mm，则型腔壁厚S1=8mm，模套壁厚S2=18mm。查表，已知p=40MPa，r=16mm，=300MPa，带入公式t0.87(p/)0.5r=0.87(40/300)0.516=5mm,27,（5）选择标准模架此设计中采用龙记(LKM)标准模架。1）确定模架组合形式该模具采用热流道浇注系统，因此，选择大水口模胚。采用推杆推出塑件，设置二级推出机构，则应选择AT型模胚。2）计算型腔模板周界长度L=302+8.768+103+324=288宽度N=302+8.768+103+324=288,28,图9型腔模板周界,29,3）选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，N=288，选标准尺寸350；L=288，选标准尺寸350。最终确定模架规格为350350。4）确定模板厚度A板定模板，用来固定型腔，型腔深度22.6mm，底板厚度计算得5mm，则A板厚度可选标准中A板厚度HA=50mm。B板选取标准中B板厚度HB=30mm。C板垫块，形成推出机构的移动空间，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。选标准Hc=100mm。,30,5）选定模架模架标记：3535-AT-A50B30C100LKM,图10标准模架,31,6）检验模架与注射机的关系模具外形尺寸350350，拉杆空间540440，显然350540，合理。最大模具厚度450模具厚度428最小模具厚度300，合理。开模行程=30.321070.6最大开合模行程500，合理。,32,（6）浇注系统型腔布局为一模16腔，热流道浇注系统。,图11热嘴,33,（7）推出机构采用推杆推出机构，设置16颗15圆形推杆，推在斜滑块的下底面上。推出力均匀，运动平稳。,图12推杆设置,34,（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，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（3g/1.3g）、薄壁（0.51.2mm）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。,图13冷却系统,35,（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0.020.03mm，不必设排气槽。,36,任务4-5:注射机的校核（1）最大注射量已知VsVj=4.78+0=37.6，Vmax=500，K取0.8则VsVjKVmax，适合。（2）注射压力已知P注=70120MPa，P公=145MPa则P注P公，适合。（3）锁模力已知Pq=2040MPa，A分=3.14(32/2)216F锁=3500kN=12861mm2则PqA分=4012861=514458N=514kN显然PqA分F锁，适合。,37,（4）安装部分尺寸喷嘴圆弧半径18浇口套圆弧半径19.5喷嘴孔直径6主流道小端直径8定位孔直径150定位圈外径150拉杆空间540440模具外形350350最小模厚300模具厚度428最大模厚450（5）开模行程开模行程=30.321070.6最大开模行程500则开模行程最大开模行程，适合。（6）推出机构中心顶出35mm,38,任务4-6:装配图零