塑料模塑成型技术

1、塑料模塑成型技术课程设计 课题：连接座塑模设计说明书班级：模具3092班姓名 学号：123092292011年6月21日目 录一·塑件的分析 二·塑件的形状尺寸三·型腔数目的决定及排布四·分型面与排溢系统的设计五·浇注系统的设计六·注射机的型号和规格校核七·成型零部件的工作尺寸计算八·合模导向机构的设计九·推出机构的设计十·温控系统的设计十一·压力设备的校核十二·参考文献塑件成型工艺卡塑 件 名 称连接座塑件草图材 料 牌 号ABS单 件 重 量14g成型设备型号XSY-30

2、0每 模 件 数4成型工艺参数材料干燥干燥设备名称烘箱温度 /80-85时间 /h2-3成型过程料筒温度后段 /200-210中段 /210-230前段 /180-200喷嘴 /170-180模具温度 /50-70时间注射 /s3-5保压 /s15-30冷却 /s15-30压力注射 /MPa70-90保压 /MPa50-70后 处 理温度 /70时间 /h2-4编 制日 期审 核日 期2011.6.21第一部分 塑件材料分析一·基本特性 塑件的材料是ABS.其主要性能如下：ABS塑料-性能一般性能ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1

3、.05左右，吸水率低。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的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。 力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 热学性能 ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。 电学性能

4、ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 环境性能ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 ABS塑料的加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水

5、率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085，时间24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080，时间1818h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。ABS的注射工艺参数：注射成型机类型：螺杆式螺杆转速：30-60r/min喷嘴形式及温度：直通式180 190料筒温度：前段：200210   中段：210230  后段：180200模具温度：5070注射压力：70Mpa90Mp

6、a保压力：50Mpa70Mpa 注射时间：35s保压时间：1530s冷却时间：1530s成型周期：4070s第二部分 塑件的形状尺寸工艺性分析一：塑件图如下：二·塑件的工作条件对精度要求不高，根据ABS性能可选择塑件精度等级为七级精度。（查阅塑料成型工艺与模具设计。求塑件的体积：V=13561.272 mm3求塑件的质量：M= 13561. 272*0.00104=14g第三部分 型腔数目的确定及其分布一·已知塑件的体积和质量，又因为此产品属于大批量生产的小型塑件，所以多型腔模可为其提供独特的优越条件。二·每增加一个型腔，由于型腔的制造误差合成型工艺的误

7、差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%8%，因此多型腔模具（n>4）的时候一般不能生产高精度塑件。根据之间的尺寸精度，表面粗糙度要求综合考虑生产率和成本及产品质量等各种因素，初步确定此产品为一模四腔呈对称性分布。分布图如下：所以塑件的总体积：V总=13561.272×4=54254.1毫米3塑件的总质量：M总1.4×4=56g第四部分 分型面与排溢系 的设计一·分型面的我确定受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺及其精度、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气操作工艺等各种因素的影响，因此选择分型面时一般应遵守以下几项基本原则：1):分

8、型面应在塑件外形最大轮廓处。2):分型面应便于塑料制品的脱模.3:分型面选择应有利于侧面分型和抽芯.4):分型面选择应保证塑料制品的质量.5):分型面选择应有利于防止溢料.6):分型面选择应有利于排气.7):分型面选择应尽量使成型零件便于加工.8):当以上选择原则发生冲突时，应根据实际情况，分型面选择应以满足产品主要要求为主。根据以上几项原则可确定塑件的分形面如图所示：二·排溢系统。在塑料熔体填充型腔时，教主系统内的空气及塑件受热或凝固产生的低分子挥发气体，如果不及时排出讲给制品带来不良效果：1：在塑件上产生气泡、裂纹、云雾、接缝，使表面轮廓不清，甚至充模不满。2：严重时在塑件表面产

9、生焦痕。3：降低充模速度，影响成型周期。4：形成连续注射，降低生产效率。因此设计型腔时必须考虑排气问题；有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料的最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳溢料，也可容纳一定量的气体。由于此塑件较简单，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部于模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.030.05mm，因此此塑件注射成型时可利用配合间隙排气即可。第五部分 浇注系统的设计一·浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计应保证塑料熔体均匀而平稳的输送到型腔，同时使

10、型腔内的气体即使顺利的排出，在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效的传递到型腔的各个部位以获完整、内外在质量优良的塑料制件。浇注系统应采用尽量短的流程，以减少热量与压力的损失，确保均衡进料防止塑件出现缺陷，冷料穴设计合理、修整方便，防止制品变形和翘曲，应与塑件材料品种相适应，尽量减少塑料的消耗。根据上述原则，塑件材料和外形尺寸可确定其浇口为中心浇口，单分型面，分流道采用半圆形截面，分流到开设在定模版上，在定模固定板上采用浇口套，应设置冷料穴和拉料杆。浇注系统图：主流道的设计：所选注射剂喷嘴前端孔径：d0=4；喷嘴前端球面半径：R0=12；根据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径：R=

11、13；取主流道小端直径：d=5为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为，此处选用3°，经换算得主流道大端直径为12。1分流道设计： 分流道布局及冷料穴和拉料杆2.采用侧浇口：初步估算浇注系统的体积：V浇=16276毫米3其质量约为：M浇=17g总质量为：M总=73g 第六部分 注射机的型号和规格根据塑件的材料、外形尺寸以及质量等因素可确定注射机的型号为：XSY-300注射机的技术规格如下： 型号： XSY-300 额定注射量(cm3): 320 螺杆直径（mm）: 60 注射压力（Mpa）： 77.5 注射行程（mm）: 150 注射时间（s）: 5 注射方式：

12、螺杆式 合模力（kN）： 1500 最打开合模行程（mm）： 340 模具最大厚度（mm）： 355 模具最小厚度（mm）: 285 模板最大距离（mm）: 340 动定模固定板尺寸（mm）： 620×520 合模方式： 液压-机械 电动机功率(kw): 17 螺杆驱动功率(kw)： 7.8 螺杆转数(r/mm): 15-90 拉杆空间（mm）: 400×300 机器外形尺寸(mm): 5300×840×1815第七部分 成型零件的工作尺寸计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件叫做成型零件。包括:凸、凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直

13、接与塑料接触，承受塑料熔体的高压，料流的冲刷，脱模时还与塑件产生摩檫，因此成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，刚度及较好的耐磨性，根据塑件产品的形状，可确定凸凹模型芯的组合方式。1. 影响塑件尺寸精度的主要因素如下： 塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有:预定收缩率（设计算成型零部件尺寸所用的收缩率）预制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其值的最大值与最小值之间波动。 s=(Smax-Smin)×制品尺寸 s成型收缩率波动引起的制品尺寸偏差。 Smax、Smin分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 成型零部件的制造偏差 工作尺

14、寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。 成型零件的磨损模具安装配合的误差 计算模具成型零件中最基本的公式为：a=a+bsa 模具成型零件在常温下的实际尺寸b 塑件在常温下的实际尺寸S塑料的计算收缩率2. ABS塑料的收缩率是0.3%-0.8%，取0.5%,根据塑料制品的尺寸精度等级（SJ1372-78）5级精度，查的塑件主要尺寸的公差，算的成型零部件的尺寸，具体如下表： 表4-1 成型部件的工作尺寸塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔横向尺寸的计算型腔深度尺寸的计算型芯横向尺寸的计算 型芯高度尺寸的计 算 型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差-成

15、形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；校核：型腔、型芯径向尺寸： （Smax-Smin）Ls+z+c< 此式成立 （Smax-Smin）ls+z+c< 此式成立 型腔、型芯深度尺寸： （Smax-Smin）Hs+z< 此式成立 （Smax-Smin）hs+z< 此式成立 中心距尺寸： （Smax-Smin）Cs< 此式成立3.成型零件的强度、刚度计算 注射模在其工作过程中需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等，如

16、果外力过大，注射模及其零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在他们对界面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料或飞边从而导致整个模具失效或无法达到质量技术要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度的计算是必不可少的。 模具型腔壁厚的计算应以最大压力为准。而最大压力是在注射时，熔体充满型腔时产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压，理论分析和实践证明，大尺寸的模具型腔刚度不足是只要矛盾，型腔的壁厚应以满足刚度条件为准，而小尺寸的模具型腔，在发生大的单行变形前，其内应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾

17、，设计型腔壁厚应以强度条件为准，型腔壁厚的强度条件是型腔在各种受力形式下的应力值不得超过材料的许用应力。通常许用应力值取：ó=1/2ósMpa(ós为材料的屈服极限)。 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的型孔决定的，设计时只能对它们进行强度校核。 对于此次设计的塑模型芯，型腔，只需计算型腔底部的厚度。由此次设计的型腔结构特点可知最大应力集中在周边所以按强度计算的底板厚度为： 为型腔材料的许用应力，为200MPa 为型腔最大截面处得半径平方为=256 P为塑料熔体内压力80 MPa 所以H=9mm即型

18、腔底板最薄应该大于9mm第八部分 合模导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间准确对合，起定位和定向作用。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构。一、 导柱导向机构的作用1、 导向作用 当动模和定模上模和下模合模时，首先是导向零件导入，引导动、模或上、模准确合模，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或凹模的损坏。2、 定位作用 导向装置直接起了保证动、定模或上、下模合模位置的准确性保证模具型腔的型腔和尺寸的精确性，从而保证塑料制品的精度。3、 承受一定的侧压 由于塑料熔体充模过程或由于成型设备精度低的影响，都可能

19、对导柱在工作过程产生一定侧压力，因而在模塑过程中需要导向装置承受有一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。二、导柱导向机构主要是导柱和导套 1、导柱的形式 有带头和带肩的两类。带头导柱结构简单，加工方便用于简单模具。有肩导柱其结构复杂，用于精度高生产大批量的模具，导柱与导套配合，导套固定孔直径相等，两孔同时加工，确保同轴度的要求。2、 导柱结构和技术要求 （1） 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm,以避免导柱未导正方向而型芯先进入型腔。 ( 2) 形状 导柱前端应做成锥台或球形，以使导柱顺利的进入导向孔。（3） 材料

20、导柱应具有耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢经渗碳淬火或T8钢，T钢经渗碳淬火处理，硬度为5055HRC,导柱固定的部分表面粗糙度Ra为0.8um，导向部分便面粗糙度为Ra0.80.4 um. （4） 数量及布置 导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，一般保证模具强度（导柱中心至模具边缘距离通常为导柱直径11.5倍）。为确保合模时只能一个方向合模导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径对称布置，导柱可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，应根据模具结构来确定，在不妨碍脱模取件的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型面较多的一侧。 （5） 配合精度

21、导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/ f7间隙配合。 根据模具结构的要求，导柱应布置4个，并尽可能对称布置与A分型面的四周，以保证分型时受力均匀，中间板不被卡死。布局图如下; 导柱排布图第九部分 推出机构的设计一、 推出机构的组成 推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位机构组成。二、推出机构的分类 根据其推出机构的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构。根据此塑件可知此推出机构可设为液压和气动推出机构。三、推出机构的设计原则 推出机构应尽量设在动模一侧。保证塑件不因推出而变形损坏。机

22、构简单动作可靠。良好的塑件外观。合模式的正确复位。四、 脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷确定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出就必须克服因包紧力产生的摩擦阻力。一般而论，塑件刚开模时所需要克服的阻力最大，即所需的脱模力最大，根据力平衡原理，列出平衡方程式： Fx=0 Ft+Fbsina=Fcosa Fb塑件对型芯的包紧力 F脱模时型芯所受的摩擦力 Ft脱模力 a型芯的脱模斜度 又： F= Fbu 于是 Ft=Fb（ucosasina） 而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即： Fb=Ap 由此可得： Ft= Ap（ucosasina） 式中： u为塑料

23、对钢的摩擦系数，约为0.10.3 A为塑件包容型芯的总面积 P为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取2.43.9×107 模内冷却的塑件p取0.81.2×107 所以：经计算A= 5748.392mm P取0.81.2×107 F=197169.84 N第十部分 温控系统的设计一、 模具温度调节的重要性 模具温度调节是指对模具进行冷却和加热，必要时要两者兼有，从而达到控制模温的目的。对模具加热还是冷却，与塑料的品种、苏简单形状与尺寸，商城效率及成型工艺对模具的温度要求有关。二、注射模冷却系统的设计原则 1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽

24、量大 2、冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 3、浇口处加强冷却 4、冷却水道出、入口温差尽量小 5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外，冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的溶解部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度，冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。 此套模具采用的冷却系统的结构如下图所示：1） 冷却水道长度的计算：（1） 冷却水质量的计算：M=nm/Cp(t-t) 即：n为单位时间内注射次数为80次/h m包括浇注系统的塑件质量为0.073kg 为355kj/kg Cp为水温20度是=4.183kj/kg.c t=20c t=30c t=25 c 得M=77.2 kg（2） 冷却水孔壁与冷却水交界处传导系数 =7348（1+0.015 t）V/d 查表4-15可知V=0.81 d =0.514 所以得=15921.9KJ/mh c (3) 冷却水总的传热面积A m ABS注射成型模温t =65 c 即公式 A= nm/( t - t) 则可得A=