探头注塑成型工艺与模具设计概述doc 30页.docx

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《塑料成型工艺及模具》课程设计

设计说明书

探头注塑成型工艺及模具设计

起止日期：

年月日至年月日

学生姓名

班级

学号

成绩

指导教师（签字）

机械工程学院

年月日

湖南工业大学

课程设计任务书

2016-2017学年第2学期

机械工程学院材料成型与控制工程专业材料成型1403班级

课程名称：

塑料成型工艺与模具

设计题目：

探头注塑成型工艺及模具设计

完成期限：

自2017年6月12日2017年6月23日共2周

内容及任务

1、独立拟订塑件（见产品附图）的注塑成型工艺，正确选用成型设备；

2、合理设计模具结构，绘制注射模具总装图一张（CAD绘制成A1图幅）；

3、合理设计模具零件图结构，绘制注射模具零件图纸3张（CAD绘制成A4图幅）；

4、编写设计计算说明书一份（A4幅面，20页左右）

进度安排

起止日期

工作内容

6月12日上午

设计准备工作

6月12日下午-13日

拟订设计方案

6月14至15日

装配草图的绘制

6月16至19日

装配图的绘制

6月20至21日

零件工作图的绘制

6月22至23日上午

编写设计说明书

6月23日下午

答辩

主要参考资料

[1]黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:

化学工业出版社.2002

[2]王善勤主编.塑料注射成型工艺与设备.北京:

中国轻工出版社.2000.3

[3]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京:

机械工业出版社1996.4

[4]塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册.北京:

机械工业出版社.1997.6

[5]何忠保等编.典型零件模具图册.北京:

机械工业出版社.2000.11

[6]钱可强.机械制图.北京:

高等教育出版社.2003.6

[7]廖念钊,古莹庵等.互换性与技术测量.北京:

中国计量出版社.2000.1

指导教师（签字）：

________________年月日

系（教研室）主任（签字）：

_________________年月日

探头注塑成型工艺及模具设计附图

技术要求：

1.材料pp

2.塑件不得有气泡，不得开裂

3.中批量生产

第1章塑料成型工艺性分析

1.1塑件分析

塑件所用材料为pp（聚丙烯）

查参考文献可得，该塑料制件公差等级为MT6。

查参考文献可得，该塑料制

件的模具制造公差等级为IT11。

1.2性能分析

1、使用性能

PE物料性能、耐腐蚀性能优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强，低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性伸长率，冲击强度和渗透性较好；超高分子聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。

低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等超高分子聚乙烯适于制作减震、耐磨及传动零件。

2、成型性能

1）结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.

2）.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.

3）冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形

4）塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.

3、力学性能

PP的拉伸强度和刚性都比较好，但冲击强度较差，特别是低温时耐冲击性差。

此外，如果制品成型时存在取向或应力，冲击强度也会显著降低。

虽然抗冲击强度差，本较高的工程塑料相竞争。

1.3、成型工艺参数

注射机类型：

螺杆式

螺杆转速：

30-60r/min

喷嘴：

形式：

直通式温度：

170-190℃

机筒温度：

前段180-200℃

中段：

200-220℃

后段：

160-170℃

模具温度：

40-80mpa

注射压力：

70-120mpa

保压力：

50-60mpa

注射时间：

0-5s

保压时间：

20-60s

冷却时间：

15-50s

成型周期：

40-120s

第2章分型面位置的分析和确定

2.1分型面的选择原则

在塑件设计阶段，应该考虑成型时分型面的形状数量，否则就无法用模具成型。

在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。

分型面选择是否合理，对塑件质量工艺，操作难易程度和模具设计制造有很大影响。

因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

选择分型面总的原则是保证塑件质量，且便于制品脱模和简化模具结构：

1.分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模；

2.分型面应尽量选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整；

3.分型面的选择应保证塑件尺寸精度；

4.分型面选择应有利于排气；

5.分型面选择应便于模具零件的加工；

6.分型面选择应考虑注射机的规格

2.2分型面选择方案

对于带有侧凹或者侧孔塑件，定模内抽芯，故选择以下分型方案：

第3章塑件型腔数量及排列方式的确定

3.1塑件型腔数目的确定

型腔指模具中形成塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凹凸相反而已。

注射成型是先闭模以形成空腔，而后进料成型，因此必须由两部分或两部分以上形成这一空腔—型腔。

其凹入部分为凹模，凸出部分称为型芯。

为了使模具与注射机生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。

该塑件精度要求一般（MT6），根据产品结构及尺寸精度要求，该塑件在注射时采用一模两腔的形式。

3.2塑件的配置方式

本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图：

第4章注射机的选择和有关工艺参数的校核

4.1所需注射量的计算

模具设计时，根据产品集合尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在性能。

应根据以下几个方面：

a.通常影响注塑机选择的重要阴虚包括模具、产品、塑料、成型要求等；

b.模具尺寸、重量、塑料、特殊设计等；

c.使用塑料的种类和数量；

d.注塑成品的外观尺寸、重量等；

e.成型要求，如品质条件、生产速度等。

4.1.2注射量的计算

1）塑件质量,体积的计算,聚乙烯密度塑件体积=1.96

塑件质量m1=1.99g

塑件表面积=29.5

流道凝料的质量m=1.6

注射量=6.368g

4.2塑件和流道凝料在分型面的投影面积及所需锁模力的计算

流道凝料在分型面上的投影面积在模具设计前是个未知数，

根据多型腔的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2—0.5倍，因此可用0.35nA进行估算，又由【参考文献1】表5-2可知聚乙烯的型腔平均压力P=25MPa。

所以A=1.35n=74.25

F=AP=185.6KN

4.3注射机型号的选定

根据每一生产周期的注射量和所模力的计算一级为了方便模架的拆卸和安装，可选用XS—ZY—125型注射机，其主要技术参数见下表：

4.4有关工艺参数的校核

由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n

N≤（kmt/3600-m2）/m1

式中K：

注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；

M：

注射机的额定塑化量（3.5）

t：

成型周期（由【参考文献1】表4—16知为22s）

注射机工艺与安装参数的校核

1）注射量校核

查【参考文献2】知，XS-ZY-125型注射机最大注射量125×0.902×0.8=90.2g，本模每次注射量所需塑料的总质量约为6.4g，能满足要求。

2）锁模力校核

查【参考文献2】知，XS-ZY-125型注射机最大锁模力，而P模F=AP=185.6kN，故能满足锁模力要求

3）最大注射压力校核

查【参考文献2】知，XS-ZY-125型注射机额定注射压力为119MPa，而PE塑料成型时注射压力P为70～100MPa,故能满足注射压力要求。

4）最大和最小模具厚度校核

查【参考文献2】知，XS-ZY-125型注射机所允许模具的最小闭合厚度为Hmin=10mm，最大闭合模厚度Hmax=340mm，而本设计的模具厚度为=60㎜，即模具满足安装要求，

5）模具在注射机上的安装尺寸

从标准模架外形尺寸200×230×201㎜上看小于XS-ZY-125型注射机拉杆内向距460×350㎜，能满足安装和拆卸要求。

6）开模行程校核

查【参考文献2】知，XS-ZY-125型注射机的最大开模行程为S=300㎜，能满足模具推出制品所需开模距S=要求

第5章浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算

5.1主流道的设计

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度，其主要设计要点为：

1）主流道圆锥角α=2。

-3。

，对流动性差的塑料可取3-6。

，内壁粗糙度为Ra=0.63um，主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡的阻力，取d=3mm。

2）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利冲型。

3）对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，

但在大多数情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道衬套与定模座采用H7\m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9\f9间隙配合。

5.1.1主流道尺寸

根据所选注射机，则主流道小端尺寸为：

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）=3+1=4mm主流道球面半径为：

SR=喷嘴球面半径+（1～2）=8mm主流道长度为：

L=53mm

为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈设计成分体式，

主流道长度约等于定模板的厚度。

衬套如图4-1所示，材料选用45钢，热处理表面淬火后表面硬度为50～55HRC

取d=5mm，α=3°，则D=5+2*tan3°×52=6.9mm

主流道凝料体积为：

：

q=Π/4*d^2*L=1.9cm^3

根据实际生产经验可知，主流道、分流道的剪切速率一般为5×102～5×103（）。

在模具设计过程中要进行剪切速度的校核，以保证能够顺利注射成型。

由经验公式r=3.3qv/ΠR^3=520s^-1

式中qv=q主+q分+q塑件=1.9+0.844+1.96×2cm^3=6.66cm^3

Rn=11.9/5mm=0.238mm

5.2冷料穴的设计

根据需要，冷料穴不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。

冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向

冷料穴的长度通常为分流道直径的1.5～2倍。

本设计中需要设计在分流道末端。

5.3分流道的设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流作和转向的作用多型腔模具必定设置分流道，单型腔大型塑件在使用朵儿点浇口时也要设置分流道。

分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料尽快的经分流道均匀的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，见下图。

在本设计中结合实际情况取L=43㎜

分流道截面有圆形、矩形、梯形等等。

为了减少流道内的压力损失和传热损失，要尽量把流道的截面积设计得大些，表面积小些。

因此及恶意用流道的截面与其周长的比值来表示流道的效率，各种截面分流道的效率如图所示

从图中可见，圆形和正方形流道小路最高。

一般分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。

由于本设计采用一模二腔点浇口，为了去除分流道凝料，且凝料在两个平板之间，故采用的是圆形截面。

因为