支承座注射模设计

支承座注射模设计本课程设计为一支承座，如图 1-1 所示。塑件结构比较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹、变形缺陷，脱模斜度 30-1；材料要求为 ABS，生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。1.1.1 塑件成型工艺性分析1. 塑件的分析(1) 外形尺寸 该塑件壁厚为 2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性较好，适合于注射成型。(2) 精度等级 塑件每个尺寸的公差不一样，任务书已给定尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为 MT3 级。(3) 脱模斜度 ABS 的成型性能良好，成型收缩率较小，参考文献（1）表选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 1。2. ABS 工程材料的性能分析ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的 ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS 是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比 PA、PVC 高，尺寸稳定性好，收缩率在 0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到 0.2%-0.4%，而且绝少出现塑后收缩。ABS 具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为 8090下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280；建议温度：245。 模具温度：2570。 （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。3. ABS 的注射成型过程及工艺参数1) 注射成型过程(1) 成型前的准备。干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为 8090下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度： 210280；建议温度：245 。 模具温度：2570。（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。表 1-1 ABS 的性能参数密 度(g/ ) 1.031.07计算收缩率 (%)： 0.30.8吸水率(%)： 0.20.4熔点（）： 130160热变形温度（）： 90108拉伸弹性模量（Mpa）： 1.8 310弯曲强度（Mpa）： 80硬度（HB）： 11体积电阻率 ： 9.7击穿电压（KV/mm）： 6.9 160（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2）注射工艺参数注射机：螺杆式，螺杆转速为 48r/min预热温度()： 80-85 时间( )： 23料筒温度（）： 前段 180-200中段 165-180后段 150-170喷嘴温度（）： 170-180模具温度()： 50-80注射压力（MPa）： 60-100成型时间（s）： 注射时间 20-90高压时间 0-5冷却时间 20-120总周期 50-220112 制定模具的结构形式和初选注射机1分型面位置的确定通过对塑件的结构形式的分析，分型面应选在支承座的截面积最大且利于开模取出塑件的底面上，其位置如图 1-2 所示。2. 型腔的数量和排位方式的确定（1）型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求不搞，尺寸也较小，并且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步制定为一模四腔形式。（2）型腔排列形式的确定 由于该模具选择的是一模四腔，其型腔中心距地确定见图 1-3 及其说明，故流道采用 H 形对称排列，使型腔进料平衡。如图 1-3所示。图 1-2 分型面的选择 图 1-3 型腔数量的排列布置（3）模具的结构形式的初步确定 由上分析，该模具的设计为一模四腔，对称 H 型直线排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推板推出或推杆推出。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上，这样，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。综上分析可确定采用大水口的单分型面注射模。3.注射机型号的确定1）注射量的计算通过 PRO/E 建模分析得塑件质量属性如图 1-4 所示。图 1-4塑件体积为：V 塑=26.338 3cm塑件质量：M 塑=V 塑=1.05x26.338=27.655g 公式中， 可根据参考文献2表 9-6 取 1.05g/ 32) 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能去定准确的数值，但是可根据经验按照塑件体积的 0.2 倍到 1 倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 0.3 倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和 4 个塑件体积之和）为V 总=1.3n V 塑=1.3x4x26.338= 136.9576 137.003cm3c3) 选择注射机根据以上的计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为137.00 ，由参考文献1式（4-18）V 公= V 总/0.8=137/0.8=171.25 。根据3cm 3cm以上的计算，初步选择公称注射量为 200 ,注射机型号为 SZ-200/120 卧室注3cm射机，其图片见图 1-5 以及主要技术参数见表 1-2。图 1-5 SZ-200/120 卧室注射机理论注射量/ 3cm200 拉杆内向距/mm 355x385螺杆柱塞直径/mm 42 移模行程/mm 350注射压力/MPa 150 最大模具厚度/mm 400注射速率/g 1s120 最小模具厚度/mm 230塑化能力/kgh 70 锁模形式 双曲肘螺杆转速/r 1min0220 模具定位孔直径/mm 125锁模力 1200 喷嘴球半径/mm 15喷嘴孔直径/mm 4表 1-2 注射机主要技术参数4）注射机的相关参数的校核（1）注射压力校核。 查参考文献 3 表 2-1 可知，该制件属于厚壁件，ABS所需注射压力为 80-110Mpa，所以即使选用 P0=110MPa，该注射机的公称注射压力 P 公=150MPa，注射压力的安全系数 K1=1.251.4,这里我们取 K1=1.3，则：K1p0=1.3X110=143。所以，注射机注射压力合格。（2）锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积A 塑=（ -4X ）X /4- =337.455=3382725.132m浇注系统再分型面上的投影面积 A 浇，A 浇是每个塑件再分型面上的投影面积A 塑的 0.20.5 倍，本例中的流道较简单。分流道也较短，所以选择分流道凝料投影面积可适当取小些，这里选取 A 浇=0.2A 塑 。塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为A 总=N(A 塑+A 浇)=N（A 塑 +0.2A 塑）=4X1.2A 塑=4X1.2X338=1862.4 2m模具型腔内的胀型力 F 胀，则F 胀=A 总 P 模=1862.4X50=93.12KN上式中，P 模 是型腔的平均计算压力值， P 模通常取注射压力的 20%40%，所以大致范围在 30Mpa60Mpa，因为材质是 ABS，根据其黏度和制品的精度要求，我们选择 P 模 为 50MPA。由表 1-2 可知该注射机的公称锁模力为 F 锁=1200KN，锁模力安全系数为K2=1.11.2,这里选择 K2XF 胀=1.2XF 胀=1.2X93.12=111.744F 锁 。113 浇注系统的设计1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，形状一般为圆锥形，便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。由于主流道和高温塑料熔体以及注射机喷嘴反复接触，故再设计时常设计为可拆卸更换的浇口套。1）主流道尺寸（1） 主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具 L 应尽量小于60mm，本次设计初取 50mm 进行计算。（2） 主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）mm=4.5mm（3） 主流道大端直径 D=d+L 主 tan（a/2）=8，其中式中 a 选取 4。（4） 主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+（1-2）mm=15+2=17mm。（5） 球面的配合高度 h=3mm。2）主流道的凝料体积V 主=L 主（ 主+ 主+R 主 r 主）/3=50x( + +4x2.25)x3.14/3=1573.32R245.3m3) 主流道当量半径Rn= =3.125mm245.3）主流道浇口套的形式主流道衬套是标准件可选购，主流道小端口入口与注射机喷嘴反复接触，易磨损，故对材料要求比较高，故一般将主流道衬套与定位圈分开设计，便于拆卸更换。材料选用优质钢材单独加工并进行热处理。故浇口套选用碳素钢 T10A，并热处理淬火表面硬度为 50HRC-55HRC。形式如下图 1-6 所示。图 1-62分流道设计1）分流道的布置形式为了减少再流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低以及减少分流道的容积和压力平衡，采用平衡式分流道。如图 1-7 所示。2）分流道的长度根据四个型腔的结构设计，分流道长度适中。3）分流道的当量直径流过一级分流道塑料的质量m=V 塑 =1.05x26.338x2=55.31.66 m/s.2604qdx6）求冷却管壁与水交界面的膜转热系数 h因为平均水温为 23.5，查书的 f=0.782，则h= =35489.68kj/（m hc）2.0.8v)417f(d27)计算冷却水通道的导热总面积 AA= = =0.0073 mhWQ)5.2340(68.3591x28）计算模具冷却水管的总长度 LL= =0.0073/3.14x0.008=0.288mmdA9）冷却水路的根数，设每条水路长度为 200mm，