塑料基座注塑模具设计(3)

2020-02-21 22:53

西南科技大学本科生毕业论文

(2)注塑压力的校核

所选用注塑机的注塑压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成型所需的注射压力与塑料品种、塑件形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。成型所需注射压力如下:

◆塑料熔体流动性好,塑件形状简单、壁厚,所需的注射压力一般小于70MPa。 ◆塑料熔体粘度较低,塑件形状复杂度一般,精度要求一般,所需注射压力通常选为70~100MPa。

◆塑料熔体具有中等粘度(改性PS、PE等),塑件形状复杂度一般,有一定的精度要求,所需的注射压力选为100~140MPa。

◆塑料熔体具有较高粘度(PMMA、PPO、PC、PSF等),塑件壁薄、尺寸大,或壁厚不均匀,尺寸精度要求严格,所需的注射压力约在140~180MPa范围。

本设计中,塑件材质为阻燃PA66-G15(蓝色),塑件形状复杂度一般,且具有一定的精度要求,故注射压力在100~140MPa范围,拟选为120MPa。

(3)锁模力的校核

当高压的塑料熔体充满型腔时,会在型腔内产生一个很大的力,力图使模具沿分型面涨开,其值等于塑件和流道系统在分型面上总投影面积乘以型腔内塑料压力。对于三板式模具或热流道模具,由于流道系统与型腔不在一个分型面上,则不应计入流道面积。作用在这个面积上的总力应小于注塑机的额定锁模力F,否则在注塑时会因锁模不紧而产生溢边跑料的现象。型腔内塑料熔体的压力按下式进行计算: P=K·P0 (2-4)

F = P·A (2-5)

式中:P——模具型腔及流道内塑料熔体的平均压力(MPa) P0——料筒内螺杆施于塑料熔体的压力(MPa)

A——制件与浇注流道在分型面上的总投影面积(cm2)

K——损耗系数,其随塑料品种、注塑机形式、喷嘴阻力、模具流道阻力而不同,一般在1/3~2/3范围内选择(螺杆式注塑机的K值比柱塞式大,直通喷嘴比弹簧喷嘴的K大)。

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由于影响型腔压力P与损耗系数K的因素较复杂, 因此用通用塑料生产小型制品时,模腔压力常取20~40Mpa。在作较详细计算时,应根据具体情况由经验决定。流程愈长,壁愈薄的塑件则需要较大的注塑压力,即需要更大的锁模力。

经计算,A=2×3.14×10.22+4×60=9.06cm2,所以: F=K·P0·A=0.1Χ120Χ9.06=108.72MPa<250MPa 2、模具外形尺寸的校核: (1)模具厚度的校核 模具厚度必须满足下式:

Hmm ≤ Hm ≤ Hmax (2-6) 式中:Hmm—模具厚度

Hmin—注塑机允许最小模具厚度 Hmax—注塑机允许的最大模具厚度

(2)模具外形尺寸的校核

a、注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应,模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的台面上。

b、模具与注塑机接触面积不能大小。因为接触面积大小,在高压下合模则可能使模具陷入模板,使模板或模具屈服变形碎裂,或在循环压力下疲劳断裂,因此应对模板与模具的接触压力进行强度核对。对于铸钢模板,安全许用压应力取55Mpa。一般按经验判断,接触面积不得小于最大有效接触面积的1/2。 (3)模具安装尺寸的校核

注塑机的动模板、定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽,用于安装固定模具。模具安装固定方法有两种:螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时(大型注塑机常用此法),模具动、定模板上的螺孔及其间距,必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致;采用压板固定时(中、小模具多用此法),只要在模具的固定板附近有螺孔就行,有较大灵活性。 (4)喷嘴尺寸校核

注塑模主浇口凹坑的球面半径R应大于注塑机喷嘴球头半径r,以利用同心和精

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密接触,通常取R = r + (0.5-1)mm为宜,否则主浇道内凝料脱出。在此次设计中,r=20mm,R=21mm。

而主浇道始端浇口直径D应大于喷嘴孔径d,通常取D = d + (0.5-1)mm,以利于塑料熔体的流动。在此次设计中,d=2 mm,D=3mm。 3、开模行程及推出行程的校核

注塑机模间距是指注塑机动模座和定模座之间的间距,Sk是注塑机动模座与定模座之间的最大模座间距;注塑机模座行程S是指动模座在开闭模中实际移动的距离,模具闭合高度Hm是指模具合拢时的高度。对于所选用的注塑机,模具的闭合高度必须满足:

Hmin ≤ Hm ≤ Hmax (2-7) 式中 Hmin—注塑机允许的最小模具闭合高度,mm; Hmax—最大模具闭合高度,mm;

Hm—模具的实际闭合高度,mm。

对液压合模装置,注塑机模座最大间距Sk是个固定值,注塑机最大模座行程Smax 在ΔH范围内可调;对液压机械式合模装置,注塑机最大模座行程Smax是个定值,模座最大间距Sk在ΔH范围内可调。

开模取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。开模行程的校核有三种情况:注塑机的最大开模行程与模具厚度无关;注塑机最大模行程与模具厚度有关 ;有侧向抽芯模具的开模行程校核。

本次设计的模具属于第一种情况,且为单分型面,所以应该用如下公式进行校核: Sk>=Hm+H1+H2+5~10(mm) (2-8) 式中 Sk—注塑机最大开模行程,mm; H1—塑件脱模距离,mm;

H2—包括流道凝料在内的塑件高度,mm。

其中,Sk=315mm,Hm=210mm, H1=30.8mm,H2=34.3mm,所以有: 210+30.8+34.3+5~10=271.1+5~10<315

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此外,注塑机的顶出杆直径及双推杆中心距以及最大顶出距离也应与模具相配,注塑机动模座推杆大小、位置与模具推出装置相适应,注塑机推出装置的推出距离D应大于或等于塑件推出距离H1。

综上所述,选择ET25/280-35Concept型卧式注塑机符合本次模具设计成型要求。

2.4 本章小结

本章主要是讲解了模具设计的前期工作:

1、列出了模具设计工作顺序表,主要分为7个步骤。

2、分析了解塑件产品的原料性能特征,为注塑机的选择和模具设计中零部件的设计做好准备。

3、讲解了注塑机的类型和型号,选择了适合本次模具设计成型的注塑机,并对注塑机的几项参数进行了准确校核,确认了注塑机型号的选择。

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第三章 注塑模具浇注系统的设计

浇注系统设计是注射模具设计中最重要也是最主要的问题。

注塑模具中的浇注系统是指由注射机喷嘴到型腔之间的塑料熔体的流动通道,由主流道、分流道、浇口及冷料穴等部分组成。其作用是将塑料熔体以平稳的流态均衡地充满到各个型腔,并在填充及凝固过程中,将注射压力传递到型腔的各个部位[4]。它具有传质、保压和传热的功能,对塑件质量具有决定性的影响。它设计的合理与否,影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易程度。 浇注系统的设计原则: (1)要适应塑料的成型性能

(2)要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题 ) (3)尽量减小和缩短浇注系统的截面和长度 (4)尽可能做到同步填充 (5)有利于型腔中气体的排出 (6)防止型芯的变形和嵌件的位移

浇注系统的工作原理是将塑料熔融体顺利的充满到模腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序,压力损失小,热量散失少,排气条件好,浇注系统凝料易于与制品分离或切除等特点。

3.1 浇口位置的选择及浇道的形式

如果错误地选择浇口体系的类型和位置,除了会引起加工问题,还会对塑料制品的质量产生一定的影响。浇口位置的选择将决定塑料制品以下性质:

·填充行为

·制品的最终尺寸(公差) ·收缩行为,翘曲

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