塑料盆的模具设计.docx
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1、模具设计1. 塑件的工艺分析1.1塑件的成型工艺性分析塑件如图1所示。1.2塑件材料的性能分析聚丙烯密度小,强度、刚性、硬度、耐热行均优于HDPE,可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性,良好的高频绝缘性,不受湿度影响,但低温变脆,不耐磨,易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。1.3塑件材料的加工特性(1)结晶性塑料,吸湿性小,可能发生熔体破裂,长期余热金属接触已发生分解;(2)流动性极好,溢边值0.03mm左右;(3)冷却速度快,浇注系统及冷却系统的散热应适度;(4)成型收缩范围大,收缩率大,已发生缩孔、凹痕、变形,取向性强;(5)注意控制成型温度,料温低时取向性明显,尤其低温
2、高压时更明显,模具温度低于50以下塑件无光泽,已产生熔接痕、流痕;90以上时易发生翘曲、变形;塑件应壁厚均匀,避免缺口、尖角,以防止应力集中。塑件材料PP的物理性能、热性能密度 g/cm30.900.91质量体积 cm3/g1.101.11吸水率 24h0.010.03熔点 170176熔融指数 g/10min230维卡针入度 140150热变形温度 102115线膨胀系数 10-59.8比热容 J/(kgK)1930热导率 W/(mK)0.126塑件材料PP的成形条件 注塑成型机类型螺杆式 密度 g/cm30.900.91 计算收缩率 %1.02.5预热 温度 80100时间 h12料筒温度
3、 后段 160180中段180200前段200220模具温度 8090 注塑压力 MPa70140成形时间 s注塑时间2060高压时间03冷却时间2090总周期50160 螺杆转速 r/min48后处理方法-温度 -时间 h-图1 塑件图产品名称:塑料脸盆产品材料:ABS产品数量:较大批量生产塑件尺寸:如图1所示塑件重量:50克塑件颜色:红色塑件要求:塑件外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件允许最大脱模斜度0.51.4塑件材料ABS的使用性能可参考简明塑料模具设计手册P30表1-13综合性能较好,冲击韧度、力学强度较高,尺寸稳定,耐化学性、电气性能良好;易于成形和机械加工,与有机玻璃的
4、熔接性良好,可作双色成形塑件,且表面可镀铬。适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。1.5塑件材料ABS的加工特性可参考简明塑料模具设计手册P32表1-14l 无定型塑料,其品种很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法及成形条件。l 吸湿性强,含水量应小于0.3%,必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。l 流动性中等,溢边料0.04 mm左右(流动性比聚苯乙烯,AS差,但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。l 比聚苯乙烯加工困难,宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂,料温更宜取高)。料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度为2
5、50左右,比聚苯乙烯易分解),对要求精度较高塑件,模温宜取5060,要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高,一般用柱塞式注塑机时料温为180230,注射压力为100140 MPa,螺杆式注塑机则取160220,70100 MPa为宜。l 模具设计时要注意浇注系统,选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)。脱模斜度宜取2以上。1.6塑件的成型工艺参数确定可参考简明塑料模具设计手册P54表1-18查手册得到ABS塑料的成型工艺参数:适用注射机类型螺杆式密度1.01 1.07 g/cm3;收缩率 0.3 0.8 % ;预热温
6、度 80C 85C,预热时间 2 3 h ;料筒温度 后段150C170C,中段165C180C,前段180C200C;喷嘴温度 170C 180C;模具温度 50C 80C;注射压力60 100MPa ;成型时间 注射时间20 90s ,保压时间0 5s ,冷却时间20 120s 。2 模具的基本结构及模架选择2.1 模具的基本结构2.1.2确定成型方法塑件采用注射成型法生产。为保证塑件表面质量,使用点浇口成型,因此模具应为单分型面注射模(二板式注射模)。注射模的浇注系统是指塑料从注射机喷嘴进入模具开始到型腔入口为止(不包括型腔)的塑料流动通道。 鉴于产品外观的要求,我们选择主流道浇口形式。
7、从塑料盆底进料,虽然可能会产生痕迹,但是在盆底不影响正常使用。 主浇道的形状 一般为圆锥形,并取锥角 =25。这个斜度比一般的脱模斜度大,主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。这里取=4。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d大些 。为了避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ,影响浇注系统凝料脱出。在这里取d1=5mm,d2=6mm。 在主浇道出口处设置圆角,有利于熔料的平稳转向,同时还可减小料流阻力。其取值范围为:在这里取r1=2mm 。 为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模,一般,要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径r大12mm,即通过注射机的参数可知r=1
8、8mm,取R=20mm。为了减少浇注系统的凝料消耗,减小熔料的压力损失,同时结构上没有特别需要,主浇道长度应尽可能短些,一般mm,这里取 H=50mm。定位环尺寸由上面的注射机可知 :定位孔直径为250mm,定位孔深度为50mm,尺寸如下图。上图为定位圈尺寸图2.1.3 确定分型面分型面的选择关乎到整个模具的设计,所以需要慎重,由于此产品结构简单,只需要选择一个分型面。在此选择塑料盆最大的切面为分型面。分型面如下图所示,红色粗线部分为分型面。上图为分型面示意图塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求,本实例中塑件的分型面有多种选择,如图3所示。图3(a)的分型面选择在轴线上,这种选择会使塑件表面留
9、下分型面痕迹,影响塑件表面质量。同时这种分型面也使侧向抽芯困难;图3(b)的分型面选择在下端面,这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型,塑件大部分外表面光滑,仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同时侧向抽芯容易,而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图3(b)所示的分型面。2.1.4确定推出方式由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄,使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹,不宜采用。所以选择推件板推出机构完成塑件的推出,这种方法结构简单、推出力均匀,塑件在推出时变形小,推出可靠。2.1.5选择成型设备1. 根据所设计的塑件的质量和工厂现有的设备,初步选择注塑机型号和规格以及各 参数如下: 注塑机型号:X
10、S-ZY-1000 注射量:1000g 锁模力:450吨 注射压力:120MPa 喷嘴球半径:SR=18mm 孔直径:7.5mm 2. 注塑机的校核: a. 注射压力的校核 查塑料模具设计手册得聚氯乙烯(HPVC)的注射压力为90-120MPa. 因为所选注塑机为螺杆式注塑机,其注射压力传递性好,因此注射压力可取小一些。 HPVC的注射压力为90-120MPa23.1 因此,该注塑机能满足塑件成型时所需的锁模力。 c. 开模行程和顶出装置的确定及计算 1.查模具实用技术设计综合手册表3-3-4得此注塑机的最大开模行程 为700mm; 根据所设计的塑件结构,塑件的脱模距离H1=60mm,塑件高度
11、H2=120mm; 所以该塑件的开模行程 S=H1+H2+510mm=190mm 2.顶出装置该推出装置选用中心推杆液压推出3 模具结构、尺寸的设计计算3.1.1. 浇注系统形式和浇口的设计 1. 浇注系统设计 因为此模具采用一模一腔结构,属中大型塑件,所以此浇注系统只有浇口、主浇道。主浇道横截面为锥形,锥度为2-6度,Ra=0.4微米 a. 主流道尺寸: 主流道一端与注塑机喷嘴相接触,另一端与分流道相连的一段带有锥度流动通道。主流道小端尺寸为7.5-8mm,角度为26。 b. 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求比较严,因而模具主流道部分常设计成可拆卸
12、更换的主流道衬套形式(俗称浇口套),便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件,只需要买来就可安装使用。由于所选注塑机的喷嘴半径18mm,所以浇口套的半径为19mm。 浇口套的形状及尺寸如下图所示: c. 主流道衬套的固定: 因为采用的是有托浇口套,所以用定位环配合固定在模具的动模板上。定位环的外径为180mm,内径为120mm。 (2)分流道的设计在但型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道,分流代是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡阶段。因此分流道设计应满足良好的压力传
13、递和保持理想的充填状态,并在流动过程中压力损失尽可能小,能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件的体积比较大,但形状不算复杂,且壁厚均匀,可考虑采用多点进料方式,缩短分流道长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证。本塑件所使用的HPVC流动性较好,故不必设分流道。2. 浇口的设计: a. 浇口直接与塑件直接相连,把塑料熔体引入行腔。浇口断面形状有圆形、 矩形、和又宽又薄的狭缝形。浇口是浇注系统的关键部位,浇口的形状和尺寸对塑 件的质量影响很大,浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分,对充模流动起着控制性影响,成型
14、后制品与浇注系统从浇口处分离。因此,其尺寸又影响着后加工工作量的大小和塑件外观。 b.浇口位置的选择: 模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,初步试模后还需进一步修改浇口尺寸,无论采用何种浇口,其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大,因此合理选择浇口的位置是提高质量的重要环节,同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之,要使塑件具有良好的性能与外表,一定要认真考虑浇口位置的选择。通常要考虑以下几项原则: 1.尽量缩短流动距离; 2.浇口应开设在塑件壁厚最大处; 3.必须尽量减少熔接痕; 4.应有利于型腔中气体排出; 5.考虑分子定向影响; 6.避免产生喷射和蠕动; 7.浇口处避免弯曲和受冲击载
15、荷;8.注意对外观质量的影响热流道系统的优势 (1)无水口料,不需要后加工,使整个成型过程完全自动化,节省工作时间,提高工作效率。 (2)压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等,避免了原料在浇道内的表面冷凝现象,注射压力损耗小。 (3)水口料重复使用会使塑料性能降解,而使用热流道系统没有水口料,可减少原材料的损耗,从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小,密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内,注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,而且能用较小机型生产出较大产品。 (4)热喷嘴采用标准化、系列化设计,配有各种可供选择的喷
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