ABS塑料盒設(shè)計(jì)

1、1.塑件成型工藝性分析與設(shè)計(jì)2塑件成型方法確定 2注射量的計(jì)算3塑件和流道凝料投影面積及所需鎖模力的計(jì)算3系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)67.2推出機(jī)構(gòu)（脫模）14一、塑件成型工藝性分析1、塑件的分析 塑料盒，大批量生產(chǎn)，精度：MT5。（1） 外形尺寸該塑件壁厚為3mm，塑件外形尺寸一般，塑料熔體流程不太長(zhǎng)，適合于注射成型。（2） 精度等級(jí)按實(shí)際公差MT5進(jìn)行計(jì)算。（3） 脫模斜度ABS屬于無(wú)定型塑料，成型收縮率較小，參考表2-10選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。2、ABS的性能分析（1） 使用性能 綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好；易于成型和機(jī)

2、械加工，其表面可鍍鉻，適合做一般機(jī)械零件、剪摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。（2） 成型性能1) 無(wú)定型料，吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。2)3) ABS的主要性能指標(biāo)表1：塑料名稱ABS密度g/cm比容cm/g吸水率收縮率熔點(diǎn)C130-160比熱容 1470屈服強(qiáng)度MPa50拉伸彈性模量MPa抗彎強(qiáng)度MPa80抗壓強(qiáng)度MPa53彎曲彈性模量MPa3. ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)（1） 注射成型過(guò)程1) 成型前的準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于HIPS吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。2) 注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)

3、過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，其過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。3) 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為6075，處理時(shí)間為1620s。（2） 注射工藝參數(shù)1）注射機(jī)：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為30r/min.2）料筒溫度（）：后段150170；中段165180；前段180200.3）噴嘴溫度():1701804）模具溫度():50805）注射壓力(MPa):601006）成型時(shí)間（s）:30(注射時(shí)間取2.2，冷卻時(shí)間19.8，輔助時(shí)間8).二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1、分型面位置的確定通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開模

4、取出塑件的底平面上，其位置如圖所示。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一般5級(jí)，且需要保證表面質(zhì)量，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(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步定為一模一腔，多點(diǎn)澆口形式。（2） （2）模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模一腔，多點(diǎn)澆口形式，定模部分需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由上綜合分析可確定選用帶脫模板和脫料板的三分型面注射模。3、注射機(jī)型號(hào)的確定（1） 注射量的計(jì)算通過(guò)三維建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得：塑件體積：塑件質(zhì)量：×式中，參考表4-44可取2g/cm.（2）

5、 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值,但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來(lái)估算.由于本次采用流道且較長(zhǎng),因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.5倍來(lái)估算,故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為(3) 選擇注射機(jī)根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量185.93cm,并結(jié)合式(4-18)則有：/0.8=cm。 根據(jù)以上的計(jì)算,初步選定公稱注射量為320cm ,注射機(jī)型號(hào)為XZY-300臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：理論注射容量/320移模行程/mm150螺桿柱塞直徑/mmV注射壓力/MPa60最大模具厚度/mm355775最小模具厚度/mm285注

6、射時(shí)間/s鎖模形式液壓-機(jī)械拉料桿內(nèi)間距/mm400300模具定位孔直徑/mm125螺桿轉(zhuǎn)速/r·min0200噴球嘴直徑/mm12鎖模力/kN1500噴嘴口孔徑/mm4（4）注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核1) 注射壓力校核.查表4-1可知ABS所需注射壓力為80110MPa,這里p=100MPa,該注射機(jī)的公稱壓力為p=775MPa ,注射壓力安全系數(shù)k=1.251.4 ,這里取k=1.3 ,則:k p=1.3×100=130p,所以,注射機(jī)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,則A。b、 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投

7、影面積A數(shù)值，可以按照統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定。A是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積 A的倍.由于本流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,分流道相對(duì)較短,因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些,這里取A=0.4 A .c、 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A,則A=n(A+ A)= n(A+0.4 A)=1××A=1××9400=13160mmd、 模具型腔內(nèi)的脹形力F,則F, 式中,p是型腔的平均計(jì)算壓力值.p是模具型腔內(nèi)的壓力,通常取注射壓力的20%40%,大致范圍為2540MPa.對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值.HIPS屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件,故p取35MPa

8、 .查表4-45可得該注射機(jī)的公稱鎖模力F,鎖模力安全系數(shù)為,這里取,則F,所以,注射機(jī)鎖模力合格.對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定,結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。（1） 主流道尺寸1) 主流道的長(zhǎng)度：小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取50mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。2) 主流道小端直徑

9、：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）mm=(4+1)mm=5mm3) 主流道大端直徑：,式中。4) 主流道球面半徑：SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12）mm=14mm.5) 球面的配合高度:h=5mm.(2) 主流道的凝料體積(3) 主流道當(dāng)量半徑（4） 主流道澆口套的形式主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料的要求較嚴(yán)格，因面盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱火處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為5055HRC

10、。2、分流道的設(shè)計(jì)（1） 分流道的布置形式在高計(jì)時(shí)應(yīng)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(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（2） 分流道的長(zhǎng)度 采用5個(gè)點(diǎn)澆口，由塑件尺寸知應(yīng)大于取70mm（3） 分流道的當(dāng)量直徑因?yàn)樵撍芗馁|(zhì)量=132.804g200g,分流道的當(dāng)量直徑為（4） 分流道截面形狀常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U 形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設(shè)計(jì)在分型面上。本設(shè)計(jì)采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力均不大。（5） 分流道截面尺寸設(shè)梯形的下底寬度為x，底面圓角的半徑R=1mm，并根據(jù)表

11、4-6設(shè)置梯形的高h(yuǎn)=8mm，則該梯形的截面積為mm 的圓面積相等，可得：即可得x6.55mm取7mm,則梯形的上底約為9mm.（6）凝料體積1）分流道的長(zhǎng)度為470mm.2)3)凝料體積（7）校核剪切速率1) 確定注射時(shí)間：查表4-8，可取t=s2) 計(jì)算分流道體積流量:3) 由式 (4-20) 可得剪切速率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之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。（8）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，一般取即可，此處取，另外，其脫模斜度一般在之間，這里取脫模斜度為8。3、澆口的設(shè)計(jì)（1） 點(diǎn)澆口尺寸的確定根據(jù)資料一表4-10及

12、資料二推薦數(shù)值確定點(diǎn)澆口尺寸如下：（2） 側(cè)澆口剪切速率的校核 校核澆口的剪切速率確定注射時(shí)間:查表4-8，可取t=s;計(jì)算澆口的體積流量：計(jì)算澆口的剪切速率：剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。4、校核主流道的剪切速率上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。（1） 計(jì)算主流道的體積（2） 計(jì)算主流道的剪切速率主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。5、冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算本設(shè)計(jì)僅有分流道冷料穴。四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算1、成型零件的結(jié)

13、構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模。（2） 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（型芯）凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型,本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模。2、成型零件鋼材的選用根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20（美國(guó)牌號(hào)）。對(duì)于成型塑件外圓筒的大型芯來(lái)說(shuō)，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選

14、用高合金工具鋼Cr12MoV,而對(duì)于成型內(nèi)部圓筒的型芯而言，型芯較小，但塑件中心輪轂包住型芯，型芯需散發(fā)的熱量比較多，磨損出比較嚴(yán)重，因此也采用Cr12MoV,型芯中心通冷卻水冷卻。3、成型零件工作尺寸的計(jì)算采用表4-15中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計(jì)算。（1） 凹模徑向尺寸的計(jì)算塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的塑件制造公差，相應(yīng)的塑件制造公差mmmm式中，S是塑件的平均收縮率，查表1-2可得ABS 的收縮率為0.3%0.8%,所以其平均收縮率 ; 是系數(shù),查表4-15可知x 一般在之間,此處取 ; 分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差(下同); 是塑件上相應(yīng)尺

15、寸制造公差,對(duì)于中小型塑件?。ㄏ峦＃?） 凹模深度尺寸的計(jì)算塑件高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換:塑件高度的最大尺寸 ,相應(yīng)的式中, 是系數(shù),由查表4-15可知一般在之間,此處取。（3） 型芯徑向尺寸的計(jì)算., （4） 型芯高度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸轉(zhuǎn)換：式中, 是模具尺寸計(jì)算系數(shù),查表4-15可知一般在之間,此處取。（5）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算凹模側(cè)壁是采用嵌件，為結(jié)構(gòu)緊湊，根據(jù)簡(jiǎn)單模具單型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式有:故可取36mm4. 動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 動(dòng)模墊板厚度根據(jù)資料一表4-21經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下： b=100 ,初選第5序列模架，L=200-30-30=140 型腔注射壓力平p=35MPa 故有厚度故動(dòng)

16、模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取32mm 。五、模架的確定根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計(jì)算出凹模嵌件所占的平面尺寸為 160mm×160mm，又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置等，再同時(shí)參考節(jié)中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式和表4-38，可確定選用模架序號(hào)為5號(hào)（W×L=200mm×315mm），模架結(jié)構(gòu)為4型。1、各模板尺寸的確定（3） A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為50mm0mm。（4） B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取32mm。（5） C板尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(510)mm=95-100mm,初步選定C為1

17、00mm.2、模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。4) 模具平面尺寸200mm×315mm345mm×345mm(拉桿間距)，校核合格。5) 模具高度尺寸330mm,285mm330mm355mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。6) 模具的開模行程325mm（開模行程），校核合格。六、排氣槽的設(shè)計(jì)該塑件由于采用點(diǎn)口進(jìn)料，熔體由上而下充滿型腔，推件板和凸模配合間隙推桿的配合間隙、分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排出。七、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、推出方式的確定本塑件圓周采用脫模板、中心采用推桿的綜合推出方式。脫模板推出時(shí)為了減小脫模板與型芯的摩擦，設(shè)計(jì)中

18、在用脫模板與型芯之間留出的間隙，并采用錐面配合，可以防脫模板因偏心而產(chǎn)生溢料，同時(shí)避免了脫模板與型芯產(chǎn)生摩擦。2、 脫模力的計(jì)算 因?yàn)?，所以，此處視為厚壁圓筒塑件，根據(jù)式4-27脫模力為同理可算得故3、校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力（2） 推出面積（3） 推出應(yīng)力53Mpa(抗壓強(qiáng)度)合格。八、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩，在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對(duì)流、輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。1、冷卻介質(zhì)屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200和5080。所以，模具溫度初步選定為50，用常溫水對(duì)模

19、具進(jìn)行冷卻。2、冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算（1） 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W1) 塑料制品的體積2) 塑料制品的質(zhì)量3) 塑件壁厚為3mm，可以查表4-34得。取注射時(shí)間，脫模時(shí)間，則注射時(shí)間:。由此得每小時(shí)注射次數(shù)：N=(3600/30)次=120次4) 單位時(shí)間注入模具中得塑料熔體得總質(zhì)量：W=Nm=120×0.07336kg/h=8.8kg/h。（2） 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量查表4-35直接可知HIPS的單位熱量的值的范圍在(310400)KJ之間，故可取=370Kj/kg。（3） 計(jì)算冷卻水的體積流量設(shè)冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度Kj/(kg)。則根據(jù)公式可得：（4） 確定冷卻水路的直徑d 當(dāng)時(shí)，查表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=0.01m。（5） 冷卻水在管內(nèi)的流速v（6） 求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h因?yàn)槠骄疁貫?3.5