(全套CAD)窺視鏡注塑模設計(圖紙論文整套)
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十 塑料注射成型工藝卡片 車間 塑料注射成型工藝卡片 資料編號共 頁 第 頁 零件名稱 窺視鏡 材料牌號 ps 設備型號 XS Z 125 裝配圖號 材料定額 每模件數(shù) 4 零件圖號 單件重量 16 26g 工裝號 材料干燥 設備 溫度 時間 h 料筒溫度 后段 140 160 中段 160 170 前段 170 190 噴嘴 180 190 模具溫度 40 70 時間 注射 s 1 保壓 s 冷卻 s 38 壓力 注射壓力 60 100 Mpa 背壓 Mpa 后處理 溫度 時間定額 輔助 Mpa時間 單件 Mpa 檢驗 編制 校對 審核 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 目錄塑件的設計要求-1PS的性能分析-1PS的注射成型過程及其工藝參數(shù)-1擬定模具的結(jié)構(gòu)形式-1澆注系統(tǒng)的設計-3成型零件的結(jié)構(gòu)設計及計算-5模架的確定-6排氣槽的設計-7脫模推出機構(gòu)的設計-7冷卻系統(tǒng)的設計-7導向與定位結(jié)構(gòu)的設計-8總裝圖繪制-8一、 塑件的設計要求本塑件的生產(chǎn)批量:大批量未注公差取MT5級精度要求設計注射模具。二、 PS的性能分析 通用級聚苯乙烯是由苯乙烯單體進行本體或懸浮聚合反應制得。平均分子量(20-30)萬。無色透明顆粒,無臭、無味、無毒。具有良好的剛性、光澤性和耐化學性。折射率1. 59-160。熱變形溫度70-98 ,使用溫度60-80 ,脆性溫度一30。尺寸穩(wěn)定性好,收縮率約為045。吸濕性低,約為002。溶于丙酮、甲乙酮、苯、甲苯、醛醛乙酯、氯仿、環(huán)己烷、二氧六環(huán)、吡啶、四氫呋喃、二硫化碳等有機溶劑。不溶于低級醇、乙醚、脂肪烴、某些礦物油、有機酸、堿、元機鹽等。容易著色,電性能優(yōu)良。脆性大,不耐沖擊,容易燃燒。相對密度 1.041.09;沖擊強度(kJ/m2) 16;彎曲強度大于80MPa;馬丁耐熱大于68。貯存于陰涼、通風的庫房內(nèi),防火。三、 PS的注射成型過程及其工藝參數(shù)(1)注射成型過程1) 成型前準備。對PS的色澤,粒度和均勻度等進行檢查,PS一般不需要干燥。2) 注射過程。塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱,塑化達到流動狀態(tài)后,由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型,其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻等五個階段。3) 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水 (2)注射工藝參數(shù)1)注射機:螺桿式 ,螺桿轉(zhuǎn)速為70r/min2)料筒溫度:后段 140160 中段 160170 前段 1701903)噴嘴溫度:1801904)模具溫度:40705)注射壓力:60100MPa6)成型時間:70s四、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 1、分型面位置的確定 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析,分型面應選在投影面積最大且有利于開模取出塑件的底平面上,其位置如圖所視。 2、型腔數(shù)量和排列方式的確定 (1)型腔數(shù)量的確定 該塑件采用的精度是MT5,且為大批量生產(chǎn),可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時,考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系,以及制造費用和各種成本等因素,初步定為一模四腔結(jié)構(gòu)形式。 (2)型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置,且要求緊湊,并與澆口開設的部位對稱。由于該設計選擇的是一模四腔,故采用X型對稱排列,如下圖視 (3)模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的的分析可知,本模具設計為一模四腔,對稱排列,根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀,推出機構(gòu)擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設計時,流道采用對稱平衡式,澆口采用側(cè)澆口。定模部分不需要開設分型取出凝料,動模部門需要添加型心固定板、支撐板和脫模板。由上綜合分析可以確定選用帶脫模板的單分型面注射模。 3、注射機型號的確定 (1)注射量的計算 通過計算可得知: 塑件的體積:V塑=15.4cm3 塑件的質(zhì)量:m塑=V塑=155.4*1.05g/cm3=16.32g (2)澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 V總=V塑(1+0.2)*4=15.4*(1+0.2)*4=74.6cm3 (3)選擇注射機 V總/0.8=93.25 cm3 初步選定公稱注射量125 cm3,注射機型號為XS-ZY-125 (4)注射機的相關(guān)參數(shù)的校核 1)注射壓力校核 PS 所需要的注射壓力為60100Mpa,p0=90Mpa,該注射機的公稱注射壓力p公=150Mpa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.25 1.4,這里取k1=1.3。k1p0=1.3*90=117p公,注射機注射壓力合格。 2)鎖模力校核 A、塑件在分型面上的投影面積A塑。 A塑=兀*29*29=2640.7mm2 B、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆。 A澆=0.2A塑=528.14 mm2 C、塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總。 A總=n(A塑+A澆)=4*1.2A塑=4*1.2*2640.7 mm2=12675.36 mm2 D、模具型腔內(nèi)的脹型力F脹。 F脹=A總P模=12675.36 mm2*36.3MPa=460.12kN 注射機的公稱鎖模力為F鎖=4.5*105N=4500kN,鎖模力安全系數(shù)為K2=1.11.2 ,取k2=1.2, k2F脹=1.2*460.12=552.144kNF鎖。五、 澆注系統(tǒng)的設計1、 主流道的設計主流道通常位于模具中心熔體的入口處,它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐型形,以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外,由于其與高溫塑料熔體及注射機噴嘴的反復接觸,因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。(1) 主流道尺寸a) 主流道的長度:小型模具的主流道長度應盡量小于60mm,這里取50mmb) 主流道小端直徑:d=注射機噴嘴尺寸+(0.51)mm=4+1=5mmc) 主流道大端直徑:d=d+2L主tan12mmd) 主流道球面半徑:SR0= 注射機噴嘴球頭半徑+(12)mm=12+2=14mme) 球面的配合高度:h=3mm(2) 主流道的凝料體積V主=兀L主(R主2+r主2+R主r主)/3=3.14*50*(62+2.52+6*2.5)/3=3cm3(3) 主流道的當量半徑Rn=(6+2.5)/2=4.25mm(4) 主流道交口套形式主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口與注射機噴嘴反復接觸,易磨損。對材料的要求較嚴格,因而盡量小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設計成一個整體,但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計,以便與拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨的加工和熱處理。設計中常采用碳素工具鋼(T8A或T10A),熱處理淬火表面硬度為5055HRC。2、 分流道的設計(1) 分流道的布置形式 在設計時應考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低,同時還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡,因此采用X式分流道。(2) 分流道的長度 由于流道設計簡單,根據(jù)四個型腔的結(jié)構(gòu)設計,分流道較短,故設計時可適當選小一些。單邊分流道長度L分取33mm。(3) 分流道的當量半徑:R=2.6mm,利用公式D =0.2654m塑0.5*L分0.25 H=6mm 寬度為6mm(4) 分流道截面形狀 本設計采用U形為分流道截面形狀,尺寸如圖視。(5) 凝料體積1) 分流道的長度L分=33mm2) 分流道截面面積A分=3.14*2.6*2.6=21mm23) 凝料體積V分=L分*A分=0.7cm3(6) 校核剪切速率1) 確定注射時間:t=1.6s2) 計算分流道體積流量:q分=(V分+V塑)/t=(0.7+15.4)/1.6=10cm3/s3) 剪切速率y分=(3.3q分)/(兀R3)=(3.3*10 *1000)/( 兀*2.6*2.6*2.6)=598s-1該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 5*1025*103s-1之間,所以,分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。(7) 分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低,這里取Ra1.5m。脫模斜度為53、 澆口的設計(1) 側(cè)澆口尺寸的確定1) 計算側(cè)澆口的深度n=0.6 h=nt=4.5*0.6=2.7mm(t是塑件的壁厚)在工廠設計中,澆口深度常常先取小值,以便在今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修補處理,并根據(jù)表4-9推薦的PS側(cè)澆口厚度為0.81.1mm,故此處澆口深度h=1mm2) 計算側(cè)澆口的寬度B=(nA0.5)/30=(0.6*3460.280.5)/30=1.2mm3) 計算側(cè)澆口的長度 本設計側(cè)澆口的長度為1.77。(2) 側(cè)澆口的剪切速率的校核1) 計算側(cè)澆口的當量半徑由面積相等可得兀R澆2=HB,R澆=(BH/兀)0.52) 校核交口的剪切速率A、 確定注射時間 查表4-8,可以取t=1.6sB、 計算澆口的體積流量q澆=V塑/t=15.4cm3/1.6=48.56cm3/s=1. 56*104mm3/sC、 計算澆口的剪切速率y澆=3.3qv/(兀Rn3 )=1.59*104s-1該U形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5*1035*104s-1之間,所以,澆口的剪切速率校核合格。4、 校核主流道的剪切速率(1) 計算主流道的體積流量 q主=(V主+V分+nV塑)/t(3+1.4+4*15.4)/3.2=41cm3/s(2) 計算主流道的剪切速率 y主=3.3q主(兀R主)(3.3*41*1000)/(3.14*4.253)=568s-1 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5*1025*103s-1之間,所以,主流道的剪切速率合格。5、 冷料穴的設計及計算冷料穴位于主流道正對面的動模板上,其作用主要是收集溶體前鋒的冷料,防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設計僅有主流道冷料穴。本模具采用脫模板推出塑件,故采用與球頭形拉料桿配合的冷料穴。開模時,利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。六、 成型零件的結(jié)構(gòu)設計及計算1、 成型零件的結(jié)構(gòu)設計對于本設計,凹模采用的是整體式凹模,凸模主要采用的是組合式凸模2、 成型零件鋼材的選用因為本設計的零件簡單,所以選用P20和Cr12MoV作為模具的材料。3、 成型零件工作尺寸的計算(1) 凹模1) 徑向尺寸由公式LM=(1+Scp)lsX+z得:塑件的徑向尺寸:580.37mm=58.370.37mmLM=(1+0.0065)*58.370.8*0.74+0.123=58.158+0.123同理,由公式LM=(1+Scp)lsX+z得:L1=48.182+0.112) 深度尺寸由公式HM=(1+Scp)HsX +z得: 塑件高度基本尺寸4.620.24mmHM=(1+0.0065)* 4.620.6*0.24+0.06=4.506+0.06同理,由公式HM=(1+Scp)HsX +z得H1=13.058+0.05(2) 型芯由公式lM=(1+Scp)ls+Xz得:塑件的徑向尺寸420.32mm=41.64+0.64mmlM=(1+0.0065)*41.640.6*0.640.11=42.30.11七、 模架的確定根據(jù)本設計的實際,選用A4型模架,選用模架序號為6號(W*L=250*250)1、 各模板尺寸確定a) A板尺寸為40mmb) B板尺寸為40mmc) C板尺寸為80mm2、 模架各尺寸的校核1)模具的高度尺寸 模具的高度尺寸25+40+25+40+40+80+25=275mm 200mm275mm300mm,所以及格2)模具的開模行程 S=H1+H2+(510)mm=7075mm300mm,所以及格八、 排氣槽的設計主要是利用各部分的配合間隙進行排氣,如推桿、分型面和型心與脫模板等。九、 脫模推出機構(gòu)的設計1、 推出方式的確定采用脫模板推出方式2、 脫模力的計算F=2兀tESLcos(f-tan)/(1+)K2+0.1A=2914.95N3、 校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應力(1)推出面積A1=兀(D2-d2)/4+兀(D12-d12)/4=3.14*(48*48-42*42)/4+3.14*(58*58-48*48)/4=1256mm2(2)推出應力=1.2F/A=1.2*2914.95/1256=2.78Mpa58.8103Mpa綜上所述,及格。本設計的脫模機構(gòu)主要是采用脫模板推出,以氣槍輔助取模。十、 冷卻系統(tǒng)的設計1、 冷卻介質(zhì)PS成型溫度及模具溫度分別為190度和4070度,所以模具溫度初步選定為40度,用常溫水對模具進行冷卻。2、 冷卻系統(tǒng)的簡單計算(1) 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量Wa) 塑件制品的體積V= V主+V分+nV塑=3+1.4+4*15.4=66.4cm3b) 塑件制品的質(zhì)量 m=V=66.4*1.05g=69.72gc) 塑料壁厚4.5mm,可查表4-34得到t冷=38s,取注射時間t注=1.6s,脫模時間t脫=12s得t=38+12+1.6=51.6s,每小時注射次數(shù)N=3600/51.6=71次d) 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W=Nm=68*0.07kg/h=4.76kg/h(2) 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所防除的熱量Qs 表4-35得Qs(280,350)kj/kg,取Qs=320kj/kg(3) 計算冷卻水的體積流量qv 設冷卻水道入水口的水的溫度為20度,出水口的水溫為21度,取水的密度為1000kg/m3,水的比熱容C=4.187kj/kg*。則根據(jù)公式可得: qv=WQs/60C(1-2)=4.76*320/(60*1000*4.187*1)=6.06*1000m3/min(4) 確定冷卻水路的直徑d 查表4-30得:d=0.01m(5) 冷卻水在管內(nèi)的流速vv=4qv/(60*兀*d*d)=4*0.0114/(60*3.14*0.2*0.2)=2.3*10-3m/s(6) 求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h平均水溫為20.5度,查表4-31可得f=6.45h=4.187f(v)0.8/d0.2=1.17*104kj/(m2h)(7) 計算冷卻水通道的導熱面積A=wQs/h=0.07 m2(8) 計算模具所需冷卻水管的總長度L=A/(兀*d)=440mm(9) 冷卻水路的根數(shù)xx=L/l=110/100=4.4根不適合,因此應根據(jù)具體情況加以修改,為了提高生產(chǎn)效率,凹模和型芯都應該得到充分冷卻。十一、 導向與定位結(jié)構(gòu)的設計注射模的導向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位;而模內(nèi)定位機構(gòu)則通過導柱導套進行合模定位。錐面定位則用于動、定模之間的,精密定位。本模具所成型的零件比較簡單,模具定位要求不是很高。因此可采用模架本身所帶的定位結(jié)構(gòu)。十二、 總裝圖繪制8
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