口杯注射模具设计与制造毕业设计(编辑修改稿)

口杯注射模具设计与制造毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

聚苯乙烯 聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,日文名称为ポリスチロール ,简称 ABS。 玻璃化温度 80～ 90℃ ，非晶态密度 ～ 克 /厘米 3，晶体密度 ～ 克 /厘米 3，熔融温度 240℃ ，电阻率为 1020～ 1022 欧 厘米。 导热系数 30℃ 时 瓦 /(米 开 )。 通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度 0～ 70℃ ，但脆，低温易开裂。 此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。 全同聚合物有高度结晶性。 普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高 .刚度大 .玻璃化温度高 .性脆等。 可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工 过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。 高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。 间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。 1) 一般性能 化学性质 聚苯乙烯的化学稳定性比较差，可以被多种有机溶剂（如：芳烃、卤代烃等）溶解，会被强酸强碱腐蚀，不抗油脂，在受到紫外光照射后易变色。 燃烧时会产生大量一氧化碳或者二氧化碳，注意防止中毒 物理性质 聚苯乙烯质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同 的颜色。 密度： 2) 力学性能 ABS 有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用； ABS 的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。 ABS 的耐蠕变性比 PSF 及 PC大，但比 PA 及 POM 小。 ABS 的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。 PS 的力学性能受温度的影响较大。 12 3) 热学性能 聚 苯 乙烯 (Polystyrene ，简称 ABS) 是 一 种无 色透 明的 热塑 性塑 料。 通式 是[(CH2CHC6H5)n]。 具有高于 100 摄氏度的玻璃转化温度 ，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。 普通聚苯乙烯（ GPPS） 普通聚苯乙烯树脂为无毒 .无臭 .无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料 .其制品具有极高的透明度，透光率可达 90％以上，电绝缘性能好，易着色 .加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。 普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。 4) 电学性能 ABS 的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 5) 环境性能 ABS 不受水、无机 盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。 ABS 的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 6) ABS 塑料的加工性能 PS 同 ABS 一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS 的熔体流动性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、 PA及 AS 差，与 POM 和 HIPS 类似； ABS 的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 ABS 的热稳定性好，不易出现降解现象。 PS 的吸水率 较高，加工前应进行干燥处理。 一般制品的干燥条件为温度 80~85℃，时间 2~4h；对特殊要求的制品 (如电镀 )的干燥条件为温度 70~80℃，时间 18~18h。 PS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于 70~80℃的热风循环干燥箱内 2~4h，再冷却至室温即可。 13 ABS 塑料的相关参数和成型加工性能 1) 成型特性 a) 无定形料，其品种排好很多，各品种的机电性能和成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成 型条件。 b) 吸湿性强，含水量应小于 %，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求上时间预热干燥。 c) 流动性中等，溢料 左右（流动性比聚苯乙烯， AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好） d) 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大。 料温过高易分解（分解温度为 250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取 50~60℃ ,要求光泽及耐热型料宜取60~80℃，注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为 180~230℃，注射压力为 100~140Mpa,螺杆式注射机则取 160~220℃ ,70~100Mpa 为宜。 2) ABS 塑料的物理、热性能 密度： 比体积： ～ 吸水率 24H： ～ % 熔点 :130～ 160℃ 熔融指数： 200℃负荷 50N，喷嘴φ ， ~维卡针入度： 71～ 122℃ 马丁耐热： 63℃ 热变形温度 90～ 108℃ 线膨胀系数： 计算收缩率： ～ % 比热容： 1470J/(kg•K) 热导率： (m•K) 14 第三章 成型设备的选择 注射成型工艺简介 注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。 除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料部可用此法成型。 注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。 这种成型方法是一种间歇式的操作过程。 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。 周期的长短 取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。 注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。 注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带微件的制品以及易于实现自动化等特点，因此广泛用于各种塑料制品的生产。 其成型制品占目前全部塑料制品的 20～ 30％。 注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。 注射成型工艺条件 对于一定的塑料制品，当选择了适当的塑料品种、成型方法及成型设备，设计了合理的成型工艺过程和塑料模结构 之后，在生产中，工艺条件的选择和控制就是保证成型顺利和制品质量的关键。 注射成型的主要工艺条件是温度、压力和时间。 塑料盖的注射成型工艺参数如表 3— 2 所示，试模时可根据实际情况做适当调整。 表 3— 2 ABS 注射成型工艺参数 工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度： 150℃ 时间： 2～ 3h 成型时间 S 注射时间： 20～ 90 保压时间： 0～ 5 冷却时间： 20～ 120 总周期： 50～ 220 料筒温度℃ 后段： 150～ 170 中段： 165～ 180 前段： 180～ 200 螺杆转速 r/min 30 15 喷嘴温度℃ 170～ 180 后处理 方法：红外线、烘箱 温度℃： 70 时间 h： 2～ 4 模具温度℃ 50～ 80 注射压力 MP 60～ 100 注射机的选择 注射机基本参数 注塑机的技术规范 :类型 ,最大注射量 ,最大注射压力 ,最大锁模力、最大成型面积、最大最小模厚、最大开模引程、定注孔尺寸、嘴喷的球面半径、注射机动模板的顶出孔、机床模板安装螺钉孔或丁字槽的位置与尺寸。 类型 : 卧式、立式、 直角式。 最大注射量的选择。 注射机一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容积的量为注射机公称注射量。 塑件十浇注流的总量 = 公称注射量 注射面积核定。 最大注射面积指模具分型面上 允许的塑件最大投影面积 . 作用于该面积上的型腔总压力小于注射机 初择注射机 根据零件的三维模型，利用 UG 软件可查询到塑件的体积为： V1=9800mm3 浇注系统的体积： V2=25%V1 =2450mm3 一次注射所需的塑料总体积为（一模一 件）： V= (V1+V2)/ =12250mm3≈ cm3 塑件与浇注系统的总质量： M=ρ V= 根据塑件的体积，取一模一件的模具结构，结合计算数据，查表 42[1]选用螺杆式注射机 XSZY125，其基本参数如下： 16 表 3— 3 XSZY125 注射机的基本参数 结构形式 卧式 最大开模行程 /mm 300 注射方式 螺杆式 喷嘴 球半径 /mm 12 螺杆直径 /mm 42 孔半径 /mm φ4 最大注射量 /g 125 定位圈直径 /mm φ100 注射压力 /Mpa 119 顶出 中心顶出孔径/mm 琐模力 /Kn 900 两侧顶出 孔径/mm φ22 最大注射面积 /cm3 320 孔距/mm 230 模具最大厚度 /mm 300 模板尺寸 /mmmm 420450 模具最小厚度 /mm 200 机器外型尺寸 /mmmm 33407501150 注塑机参数校核 最大注塑量 本制品材料采用 聚苯乙烯 也就是 ABS，查书《塑料模具设计手册》附录得知其密度为 ／ cm3，收缩率为 % 根据生产经验，注塑机在注塑 ABS 塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的 75%，为了提高制件质量及尺寸的稳定 ，表面光泽、色调的均匀，拟选定注射量为标定注射量的 50% V=nVz+Vj ≥nVz+Vj 式中 V— 个成型周期内所需要注射的塑料容积 cm179。 N— 型腔数 Vz— 单个型件容量 cm179。 Vj— 浇注系统凝料和飞边所需的塑料的容积 cm179。 Vg— 注射机的额定注射量 单个塑件体积 Vz=179。 ，浇注系统凝料体积 Vj=179。 即 V=+=11cm179。 ≤nVz+Vj Vg≥17cm179。 而本人选定的注塑机注塑容量为： 125cm3，所以满足要求。 注射压力校 核 17 ABS 塑料推荐注射压力为 70~90Mpa，考虑到本制件壁厚较小，充模阻力较大取注射压力为 80Mpa，安全系数取 ， 80Mpa=104Mpa，注塑机的注塑压力为 119 Mpa，104Mpa﹤ 119 Mpa，注塑压力校核合格。 锁模力校核 注射成型时的塑料会产生模板间的涨模力，此涨模力等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积与型腔压力之积。 为防止模具分型面被涨模力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处产生溢料现象，因此模具设计时应使注射机的额定锁模力大于涨模力。 在确定型腔的 数量后确定注射机的类型，参考教材《塑料成型工艺与模具设计》按注射机的额定锁模力确定型腔数目 n≤FPA2/PA1 式中 F—— 注射机的额定锁模力（ N）； A1—— 单个塑件在模具分型面上的投影面积（ mm2）； A2—— 浇注系统在模具分型面上的投影面积（ mm2）； P—— 塑料容体对型腔的成型压力 (MPa)，其大小一般是注射压力大小 由上面的公式得 F≥PA2+PA1n p=80 Mpa， A1=1540mm2， A2=145mm2， 故 F≥80145＋ 8015402 =258KN 查参考设计手册得 XS－ ZY－ 125 型 螺杆 式注射机锁模力为 900KN； 故注射机的锁模力足够，满足锁模要求。 18 第四章 分型面的选择 分型面的设计 分型面是指分开模具能取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。 合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响，模具设计时应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择，是 使塑件能完好的成形的先决条件。 在选择分型面时应遵循以下基本原则： 1)分型面应便于塑料制品的脱模。 2)分型面选择应有利于侧面分型和抽芯 3)分型面的选择应保证塑料制品的质量。