套管注塑模具设计【含CAD图纸、说明书】
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课程设计课程名称: 课题名称: 套管注塑模具设计 指导教师: 班 级: 姓 名: 学 号: 成绩评定: 指导教师签字: 年 月 日28目录1 塑料成型工艺性分析11.1 塑件分析11.2 注射成型过程及工艺参数11.3 PE的性能分析22 拟定模具结构形式12.1 分型面位置的确定12.2 确定型腔数量和排列方式22.3 模具结构形式的确定23 注射机型号的确定33.1 所需注射量的计算33.2 注射机型号的选定33.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核34 浇注系统的形式和浇口的设计84.1 主流道的设计84.2 冷料穴的设计104.3 分流道的设计104.4 浇口的设计114.5 浇注系统的平衡124.6 浇注系统凝料体积的计算124.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算124.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核135 成型零件的结构设计和计算155.1 定模部分的型芯与型腔155.2 动模部分的型芯165.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核176 模架的确定和标准件的选用197 导向机构的设计218 脱模推出机构的设计229 排气系统的设计2410 温度调节系统的设计2510.1 冷却系统2510.2 加热系统26设计总结27参考文献281 塑料成型工艺性分析1.1 塑件分析该塑件为套管,如图1-1所示, 图1-1 塑件零件图该塑件为套管,所用材料为PE,无颜色要求,生产批量为中批量。由塑件图分析可知,精度未注,采用一般经济级精度6级。所用塑料为聚丙烯,该塑料流动性好,注射充型流动平稳,塑件外设置有脱模斜度,脱模斜度为30-11.2 注射成型过程及工艺参数聚乙烯为典型的热塑性塑料,是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的PE树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料,外观呈乳白色。其分子量在1万一loa万范围内。分子量超过10万的则为超高分子量聚乙烯。分子量越高,其物理力学性能越好,越接近工程材料的要求水平。但分子量越高,其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为10-130C其耐低温性能优良。在一60下仍可保持良好的力学性能,但使用温度在80110。聚乙烯化学稳定性较好,室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。但不耐强氧化的腐蚀,如发烟硫酸浓硝酸、铬酸与硫酸的混合液。在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用,而在90-100下,浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯,使其破坏或分解。聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下,会发生老化,变色、龟裂、变脆或粉化,丧失其力学性能。在成型加工温度下,也会因氧化作用,使其熔体戮度下降,发生变色、出现条纹,故而在成型加工和使用过程或选材时应予以注意。正因为聚乙烯拥有如上特质,容易加工成型,因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。2注射工艺参数表1-1 PE注射工艺参数注射成型机类型螺杆式转速(3060)r/min料筒温度 后段160170 中段200220前段180200喷嘴温度250260模具温度4080喷嘴形式直通式注射压力70120Mpa保压力5060MPa注射时间05s成型周期40120s保压时间2060s冷却时间1550s注:源自参考文献1中的表4-181.3 PE的性能分析使用性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无毒,具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低,对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下,透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为132-135,低密度聚乙烯熔点较低(112)且范围宽。常温下不溶于任何已知溶剂中,70以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。2 拟定模具结构形式2.1 分型面位置的确定在塑件设计阶段,就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。1) 分型面的选择原则1:(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) 分型面应尽可能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) 分型面的选择方案(1) 分型面选择方案。分型面与开模方向垂直,位置选在直径为33的端面如图2-1所示,动模上的型芯凸出,开模后,塑件包紧型芯,留于动模,然后采用脱模板将塑件推出,整个塑件成型精度较高,模具也比较简单。 图2-1 分型面形式与位置综上所述,分型面选择方案,模具结构相对简单,塑件成型精度可靠,因此采用方案。2.2 确定型腔数量和排列方式该塑件为小型塑件,精度要求不高,又是中等批量生产,可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些,初定为一模2腔的模具形式。如图2-3所示。图2-3 型腔的排列2.3 模具结构形式的确定从上面分析中可知,本模具拟采用一模2腔,推件板推出,流道采用平衡式,浇口采用侧浇口,定模不需要设置分型面,动模部分需要一块型芯固定板和支撑板,因此基本上确定模具结构形式为A4型带推件板的单分型面注射模。3 注射机型号的确定3.1 所需注射量的计算1) 塑件质量、体积计算对于该设计,提供了塑件图样,据此建立塑件模型并对此模型用建模分析得:塑件体积 塑件质量 2) 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍估算,由于该模具采用一模四腔,所以浇注系统凝料体积为3) 该模具一次注射所需塑料PE体积 质量 3.2 注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为XS-ZY-125,型卧式注射机,查表2其主要技术参数见表3-1。表3-1 XS-ZY-125型注射机主要技术参数额定注射量125cm3锁模力900KN螺杆直径42mm拉杆内间距260360mm额定注射压力150MPa最大开模行程300mm注射时间1.8s最大模具厚度300mm塑化能力50kg/h最小模具厚度200mm螺杆转速10140r/min定位孔直径100mm喷嘴球半径SR12mm喷嘴孔直径4mm合模方式液压-机械注:该注射机由上海塑料机械厂生产3.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核1) 型腔数量的校核(1) 按注射机的最大注射量校核型腔数量式中 K 注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取0.8; 注射机允许的最大注射量,=125cm3; 浇注系统所需要的塑件体积,=20.736 cm3; 单个塑件的质量或体积,=8.64g; 上式中 左边=2; 右边= 满足要求 (2) 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量式中 K 注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取0.8; M 注射机的额定塑化量,该注射机为50kg/h=13.89g/s;t 成型周期,因塑件小,壁厚不大,取50s; m1 单个塑件的质量和体积,取; m2 浇注系统所需塑件质量和体积,取。上式中 左边=4; 右边= 满足要求2) 注射机工艺参数的校核(1) 注射量的校核注射量以容积表示,最大注射容积为 式中 模具型腔和流道的最大容积; V 指定型号与规格的注射机注射量容积,该注射机为125cm3; 注射系数,取0.750.85,无定型塑料取0.85,结晶型塑料取0.75,该处取0.75。倘若实际注射量过小,注射机的塑化能力得不到发挥,塑件在料筒中停留的时间就会过长。所以最小注射容积。故每次注射的实际注射容积应满足,而,符合要求。(2) 锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时,会产生一个沿注射机轴向的很大推力,其大小等于制件浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机额定的锁模力,否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的推力:式中 型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力; A 塑料与浇注系统在分型面上积投影面积; 型腔内塑料熔体的平均压力,一般是注射压力的30%50%,PE流动性好,所薄壁容器类,取型腔平均压力为50Mpa; 型腔内塑料熔体的压力; 注射压力; K 压力损失系数,可在0.20.4的范围内选取,此处选0.4。上式左边=50A60A=右边,符合要求。(3) 最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力(见表3-1),应该大于注射成型是所需调用的注射压力,即式中 安全系数,常取。 注射成型是所需调用的注射压力实际生产中,该塑件成型时所需注射压力为70120Mpa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,同时PE流动性好,因此注射压力选用90 Mpa。代值计算:左边=150MPa 右边=符合要求。3) 安装尺寸校核(1) 喷嘴尺寸 主流道的小端直径D大于注射机喷嘴,通常为对于该模具,取,符合要求。 主流道入口的凹球面半径应大于注射机注射机喷嘴球半径SR,通常为对于该模具SR=12mm,取,符合要求。(2) 最大与最小模具厚度模具厚度H应满足式中 ,而该套模具厚度,符合要求。4) 开模行程和推出机构的校核(1) 开模行程的校核式中 H 注射机动模板的开模行程,取300mm,见表3-1; 塑件推出行程,取22.5mm; 包括流道凝料在内的塑件高度为80mm其值为,符合要求(2) 推出机构的校核该塑件的推出行程为22.5mm小于注射的机推出行程,符合要求。4 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对塑料质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统,包括主流道、分流道、冷料穴和浇口。4.1 主流道的设计主流道置于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1) 主流道尺寸(1) 主流道小端直径 (2) 主流道球面半径(3) 球面配合高度(4) 主流道长度由标准模架结合该塑料制件的结构决定取L=80mm (5) 主流道大端直径 (6) 浇口套总长2) 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机反复接触,属易损件,对材料要求较严。因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套,以便有效的选用优质的钢材单独进行加工和热处理,采用碳素工具钢T10A热处理硬度为50HRC55HRC,如图4-1所示。图4-1 主流道衬套由于该模具主流道较长,定位圈和衬套设计成分体式较宜,其定位圈结构尺寸如图4-2所示。图4-2 定位圈3) 主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图4-3所示。4-3 主流道衬套的固定形式4.2 冷料穴的设计冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料,以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设置在主流道的末端,当分流道较长时,在分流道的末端有时也设冷料穴。同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。本设计采用推板脱模机构,由于PE的弹性很强,故采用沟形头冷料穴, 4.3 分流道的设计1) 分流道的布置形式在分型面上与前面所述型腔排列密切相关,有多种不同的形式,但应遵循两个方面的原则:一是排列紧凑,缩小模板尺寸,二是流程尽量短,锁模力均匀。该流道布置采用平衡式2) 分流道的长度长度应尽可能短,结合模具尺寸结构,取分流道长度L = 30mm3) 分流道形状及尺寸圆形分流道截面积虽然效率高,但其是以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出,因而其加工工艺性不佳,不予采用。许多模具设计采用梯形截面,加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失,流动阻力均不大,一般采用如下公式(参考文献3公式5-5,5-6)可确定截面尺寸,即式中 B 梯形大底面的宽度(mm) m 塑件质量(g) L 分流道的长度(mm) H 梯形高度注:上述公式的适用范围,塑件厚度在3mm以下,质量小于200g,且B的计算结果在3.2-9.5mm才合理。由于,不在适用范围,需自行设计。分流道设计为梯形,由参考文献2中图9.2-12(分流道直径尺寸曲线一)和参考文献3中(常用分流道形状及尺寸)取得分流道直径,考虑到分流道长度系数,所以修正后分流道直径为,圆整为4.5mm。梯形斜角通常取,此处取;底部圆角R=1mm3mm,取R=1mm。其截面形状及尺寸如图4-6所示。 图4-6 分流道截面形状及尺寸4) 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度常取,这可增加对外层塑料熔体流动阻力,使外层塑料冷却塑料皮层固定形成绝热层,有利于保温。此处取Ra。5) 分流道与浇口连接形式分流道与浇口采用斜向与圆弧连接,这样有利于塑料的流动与填充,防止塑料流动产生反压力,消耗动能。4.4 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的关键部分,起着调节控制料流速度,补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。1) 类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具,同时从所提供塑件图样中可看出,在底部36的圆周上设置浇口比较合适。类型选用常用的侧浇口,这类浇口加工容易,修整方便,并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。2) 浇口结构尺寸的经验计算矩形侧浇口的大小由其厚度,宽度和长度决定(参考文献1式6-5,6-6)h = ntb = 式中 h 侧浇口厚度(mm) b 侧浇口宽度(mm) t 塑件壁厚(mm) n 与塑料品种有关的系数,查文献1表6-4得 n = 0.7 A 塑件外表面积(mm2)代入数据得 h = 0.72.5 = 1.75mm。 浇口长度取 L = 1.0mm4.5 浇注系统的平衡对于该模具,从主流道到各个型腔和分流道的长度相等,形状及截面尺寸相同,各个浇口也相同,浇注系统显然是平衡的。4.6 浇注系统凝料体积的计算1) 主流道与主流道冷料井凝料体积2) 分流道凝料体积3) 浇口凝料体积很小,可取为0。4) 浇注系统凝料体积该值远小于前面对浇注系统凝料体积的估算,所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求,不需要重新设计计算。4.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算1) 流过浇口的体积2) 流过分流道的体积3) 流过主流道的体积4.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核1) 确定适当的剪切速率根据经验浇注系统各段的取以下值,所成型塑件质量较好。(1) 主浇道(2) 分浇道(3) 浇口(4) 其他浇口2) 确定体积流量1) 主浇道体积流量主流道体积体积流率并不大,取2) 浇口体积流量侧浇口用适当的剪切速率代入得3) 注射时间的计算(1) 模具充模时间(2) 单个型腔充模时间(3) 注射时间根据经验公式求得注射时间根据文献3中表3.3-5可知注射机最短注射时间,所选时间合理。4) 校核各处剪切速率(1) 浇口剪切速率,基本合理。(2) 分流道剪切速率,合理。式中 ,(3) 主流道剪切速率,基本合理。式中 ,。5 成型零件的结构设计和计算5.1 定模部分的型芯与型腔由于该塑件圆筒内的中间有一凸台,故需要在动,定模部分同时设置型芯。取凸台向小内径的一面为动,定模两型芯的接触表面。该模具的型腔开设在定模上。成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按经济级6级计算。(公式参考文献17-7,7-9,7-11,7-13,7-14)1) 型腔尺寸的计算(见图5-1)(1) 采用整体式型腔 (2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表3-2(SJ1372-1987公差数值表)式中 塑件的平均收缩率,PE为2.0%; 塑件的尺寸公差,见上塑件尺寸公差值; 模具成型零件制造误差,该塑件 为小型塑件,取。 修正系数,对于中、小塑件,则得:型腔径向尺寸 : 同理,型腔高度尺寸: 2) 定模上型芯尺寸的计算(见图5-2)(1) 采用台肩固定的形式,上底面用定模座板压紧。(2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表3-2(SJ 1372-1987公差数值表)塑件尺寸 ,标注制造公差后得文献1公式7-8,7-12: 式中 塑件的平均收缩率,PE为2.0%; 塑件的尺寸公差,见上塑件尺寸公差值; 模具成型零件制造误差,该塑件 为小型塑件,取。 修正系数,对于中、小塑件,则得:型芯径向尺寸: 同理,型芯高度尺寸: 5.2 动模部分的型芯动模上型芯尺寸的计算(见图5-3)1) 采用台肩固定的形式,下底面用型芯固定板压紧。2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表3-2(SJ1372-1987公差数值表)塑件尺寸 ,标注制造公差后得文献1公式7-8,7-12: 式中 塑件的平均收缩率,PE为2.0%; 塑件的尺寸公差,见上塑件尺寸公差值; 模具成型零件制造误差,该塑件 为小型塑件,取。 修正系数,对于中、小塑件,则得:型芯径向尺寸: 同理,型芯高度尺寸: 5.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核1) 型腔壁厚的校核该型腔侧壁厚,因其直接为定模板,可按整体式圆形型腔,由公式7-481 式中 p 型腔内压力.MPa,一般为20-50MPa,取40 MPa r 型腔内半径,为33mm h 型腔深度, 为38mm 型腔材料的许用压力 ,一般中碳刚为160MPa H 型腔外壁高度 为35mm 考虑到导柱的长度和安装尺寸,预定的10mm显然满足上述尺寸,完全可以满足强度和刚度条件2) 型腔底板厚度的校核该型腔为整体式圆形行腔,按强度条件分析,由于最大应力发生在周边,所需底板厚度为(公式原自参考文献17-57).,符合要求。式中 P 型腔内压力.Mpa,一般为20-50MPa,取40 MPa r 型腔内半径,为33mm 型腔材料的许用压力 为160MPa6 模架的确定和标准件的选用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸,再根据成型零件结合标准模架,选用结构形式为A4型、模架尺寸为250mm250mm的标准模架,可符合要求。模具上所有的螺钉采用内六角螺钉;模具外表面不流有突出部分且外表面光洁,加涂防锈油。两模板之间流有分模间隙。1) 定模座板(315mm250mm,厚25mm)定模座板是模即与注射机连接固定的板,材料为45钢。通过4个M8的内六角圆柱螺钉(其规格为GB/T 70.12000 M812)与定模固定板连接;定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉(其规格为GB/T 70.12000 M635)与其连接;定模板座与浇口套为H8/f8配合。2) 定模板(250mm250mm,厚50mm)用于固定型芯、导套。因定模板要有一定的厚度,并要有足够的强度,故采用Q235A制成,调制230HB270HB。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合,另一端采用H7/e7配合;定模板与浇口套采用H7/m6配合;定模板与型芯采用H7/m6配合。3) 推件板(250mm250mm,厚25mm)推出机构中的一部分将塑件推出,要有足够的强度,故采用T10A,淬火43HRC58HRC;拉料杆孔与拉料杆之间采用H7/f6配合。型芯与推件板上型芯孔之间采用H7/f6配合。4) 型芯固定板(250mm250mm,厚32mm)该模具的型芯固定在型芯固定板上,采用45钢;拉料杆孔与拉料杆之间采用H7/m6配合;型芯与型芯固定板上型芯孔之间采用H7/m6配合。5) 支承板(250mm250mm,厚40mm)支承板要求具有较高的平行度和硬度,起到了动模固定板的作用,采用45钢较好,调制230HB270HB。6) 垫块(50mm250mm,厚63mm)(1) 主要作用在动模板上与支承板之间形成推出机构的动作空间,或是调节模具的整体高度,以适应注射机的模具安装厚度要求。(2) 结构形式采用平行垫块。(3) 垫块材料该模具垫块采用Q235A制造。(4) 垫块高度的校核,符合要求。式中 顶出板限位钉的厚度,该模具没有采用限位钉,故其值为0; 推出板厚度,为16mm; 推杆固定板厚度,为20mm; 推出行程,为22.5mm; 推出行程富余量,一般为3mm6mm,取4mm。7) 动模座板(315mm250mm,厚25mm)材料为45钢。其上注射机的顶杆孔为16mm,其上用4个M12的内六角圆柱螺钉(其规格为GB/T 70.12000 M6120)与垫块、支承板和型芯固定板连接。8) 推出固定板(148mm250mm,厚16mm)材料为45钢。用4个M6的内六角圆柱螺钉(其规格为GB/T 70.12000 M816)与推杆固定板固定。9) 推板(148mm200mm,厚20mm)材料为45钢。其上的推杆孔与推杆采用H7/k6配合7 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及其他零部件之间的准确对合。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式,设计的基本要求是导向精确,定位准确,并且有足够的强度,刚度和耐磨性,多采用导柱导向机构。由于采用的是标准模架,模架本身带有导向装置,因此只需按模架规格选用。1) 动定模合模导向机构设计时将导柱置于动模上,其导向部分的尺寸由文献2表7-1查得直径为25mm。导柱与推件板之间采用H7/f7配合;导柱与型芯固定板之间采用H7/k6配合;定模板之间采用H7/k6配合;导向时导向孔设计为通孔,便于导柱进入导向孔时排尽孔内的空气;导套与定模座板间采用H7/f7配合;导套与定模之间采用H7/ k6配合。为了防止模具安装时模具安装错误,因此将一边的导柱向内移动4mm。(1) 导柱的设计(见图7-1)导柱应高出型腔端面68mm,其长度为式中 型腔高度; 型芯固定板厚度; 推件板厚度。(2) 导套的设计(见图7-2)因为导套要穿过定模座板和定模板所以采用带头导套,导套壁厚常在310mm,导套孔工作部分的长度一般是孔径的11.5倍,2) 推出板的导向推出板在推出塑件过程,必须采用导向机构以使塑件受力均匀,保证塑件不变形,并起到复位的作用,由于该模具为卧式有四根导柱导向,无需另行设计导向机构。3) 顶板的导向顶板的导向机构采用导柱导套配合导向,由于推出时推出行程比较大,因此将导柱的另一端与动模座板之间采用H7/k6配合,其导向机构的设计如图7-3所示。8 脱模推出机构的设计注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构也称推出机构。1) 脱模机构的设计原则塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定塑件的质量,因此,塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:(1) 尽量设置在动模的一侧;(2) 保证塑件不因推出而变形损坏;(3) 机构简单,动作可靠;(4) 良好的塑件外观;(5) 合模时的准确复位。2) 塑件的脱模机构由于本塑件的形状所确定,采用推板推出机构。推板推出机构在塑件表面不留推出痕迹,同时受力均匀,推出平稳,且推出力大,结构简单。3) 复位机构推出及复位时,导柱能够起导向作用,可以保证准确复位,无需另设复位杆。为保证推出板不掉下,故应将导柱长度设置较长。4) 脱模力的校核应用简单估算法对该套模具的脱模力进行计算。脱模力由两部分组成,由参考文献2的式(9.6-1),即式中 塑件对型芯包紧的脱模力(N); 使封闭壳体脱模须克服的真空吸力(N),为型芯的截面面积。因为,所以该塑料属厚壁制件,塑件对型芯包紧的脱模阻力计算公式(见参考文献2的式(9.6-3)式中 型芯的平均半径; 塑件的拉伸弹性模量(MPa),取2.2Gpa,见参考文献2的表9.6-1; 塑件的平均收缩率,为1.0%3.0%,取2.0%,见参考文献2 表9.6-1; 型芯脱模方向的高度,分别为3mm,4.5mm,17mm; 脱模斜度修正系数,其计算公式为 塑件与钢材表面的静摩擦因数,为0.290.33,取0.30,见参考 文献2的表9.6-1; 塑件的泊松比,取0.44,见参考文献2的表9.6-1; 壁厚塑件的计算系数,其计算式为代入数据,计算出其值分别为4.15,5.54,7.28代入数据计算得,所需脱模力因该脱模力较小,注射机的顶出力可以满足要求。9 排气系统的设计该套模具属小型模具,排气量小,又为圆筒类塑件,有上、下两个型芯可以排气,因此本设计不单独开设排气槽。10 温度调节系统的设计10.1 冷却系统 对热塑性塑料,注射成型后必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽可能的传给模具,以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低,流动性好的塑料(如聚乙烯,聚丙烯等),因成型工艺要求模温不太高,所以常用温水进行冷却。1) 冷却介质冷却介质有水和压缩空气,但用冷却水较多,因为水的热量大,传热系数大,成本低。决定用水冷却,即在模具型腔周围开设冷却水道。2) 冷却系统的简单计算(1) 塑件固化每小时释放的热量由参考文献1表10-4查得PE的单位热流量为式中 W 单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料质量(kg/min),取W=50kg/h 冷却水的体积流量,由参考文献1式10-12得 =式中 冷却介质的体积流量,m3/min; W 单位时间内注入模具中的塑料质量,取50kg/h 单位重量的塑件在凝固时所放出的热量.kJ/kg; 冷却介质的密度,kg/m3; 冷却介质的比热熔, 冷却介质的出口温度,取27; 冷却介质的进口温度,取20(2) 冷却水管直径,由参考文献2表7-27查得为使冷却水处于湍流状态,取d = 10mm(3) 冷却水在管道内的流速V,公式参考文献1式10-16得式中 冷却介质的流速.m/s 冷却介质的体积流量,m3/s 冷却水管的直径,mm(4) 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热模系数h由参考文献1表10-5,取f = 7.22,公式原自参考文献1中的式10-2式中 与冷却介质温度有关的物理系数; 冷却介质在一定温度下的密度,kg/m3; 冷却介质在圆管中的流速,m/s; 冷却水管的直径,m(5) 冷却水管总传热面积,由参考文献1式10-14式中 h 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数,) 模温与冷却介质温度之间的平均温差,模具温度取40(6) 模具上应开的孔数,由参考文献1式10-17得,定为2孔式中 L 冷却管道开设方向上模具长度或宽度.m3) 冷却水道的布置该塑件为阶梯形轴类零件,大体可以台阶处分为上下两部分,下部分有浇注系统,应重点加强冷却,因此布置在台阶偏下的部位。对于型芯的冷却水道,可采用隔片导流式。但由于上面计算可知该模具塑料释放的总热量不大,只在模具型腔周围开设冷却水道即可。10.2 加热系统 由于该套模具的要求在70左右,又是小型模具,所以无需设计加热装置。设计总结本次课程设计是在学完了塑料成型工艺及模具后进行的,是重要的实践环节,是与课堂教学相结合的重要环节,是一次学知识,学方法,增加兴趣,培养能力,提高素质的综合性实践活动。所设计的模具符合塑件的基本特征,能够利用一次分型及推出机构将塑件成型,结构合理。主要零部件都是在常见类型中结合塑件形状来设计的,所用计算方法常见、适用,结构合理,计算正确。公式来源于权威手册,可靠,计算经反复检查,准确。通过本次课程设计,使我学到了以下知识:1.对所学的塑料模具设计及以前的专业知识进行了一次全面而系统的复习。了解了拿到一个产品后如何下手的流程:塑件材料品的性能分析,制件工艺性分析,设备的选择,型腔数目的选择和确定,分型面的确定,浇注系统的确定,成型零件的结构和尺寸设计,推出机构的设计及模架的选择和调温系统的确定。这一完整的流程会不仅对我们将来从事本行业有很大的帮助,而且告诉了我做事要有条有理的道理。2.查阅资料的能力。课堂上所学的知识毕竟是有限的,课程设计就告诉了我们如何利用现有资源去获得所需要的知识,简言之就如何学习,课程设计让我们有了这样一个训练自己的学习方法的平台,对我们不久的将来如何适应工作是个很好的启发。3.认识到了自己在专业知识上的欠缺和实际经验的不足。比如:在选择模具材料时,我不能够做到合适的选取,只是硬搬别人的东西,对于公差和配合的选取,也是这样,对于选用多大的配合间隙以及不能从零件制造的工艺性方面考虑零件的尺寸,粗糙度,形位公差是否标注的合理。等等这些告诉了我在专业知识上的欠缺和现场经验的不足。这些都为我今后的学习和工作指明了方向。参考文献1 黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化工工业出版社,20022 伍先明,王群,庞偌霞,张厚安编著. 塑料模具设计指导书. 北京:国防工业出版社,20083 陈锡栋,周小玉主编.实用模具技术手册. 北京.机械工业出版社.20014 李德群,唐志玉主编.中国模具工程大典. 北京.电子工业出版社.20075 中国机械工程协会.中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.南昌. 江西科学技术出版社.20036 黄虹.塑料成型加工与模具.北京.化学工业出版社.20027 冯炳尧,韩泰容等.模具设计与制造简明手册.上海.上海科学技术出版社.19988 王鹏驹.塑料模具技术手册.北京.机械工业出版社.1997
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