薄壁PE桶氣動脫模的注射模具設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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B以密度的大小分為:低密度聚乙烯LDPE,高密度聚乙烯HDPE,線性低密度聚乙烯LLDPE,中密度聚乙烯MDPE,超高分子量聚乙烯HMW-HDPE,甚低密度聚乙烯VLDPE等 LDPE密度為0.910-0.925,因其為高壓法(ICI)聚合所得的聚乙烯,也稱為高壓聚乙烯. LDPE是一種具有蠟感的白色樹脂,其結(jié)構(gòu)特點是非線型的,分子量一般為100000~500000.因此,與中密度,高密度聚乙烯相比,它具有較低的結(jié)晶度和軟化點,有較好的柔軟性,伸長率,電絕緣性,透明性以及較高的耐沖擊強度.LDPE機械強度差,耐熱性低,此外一個明顯的弱點是耐環(huán)境應(yīng)力開烈性較差. 低密度聚乙烯可與其它聚合物共混以改進性能,通過共混可以改善性能的聚合物有PC.PA,PP,HDPE和LLDPE. 特性 1.??? 物理、機械特性:PE拉伸強度隨結(jié)晶地的增大而提高,其值為7-40MPa.伸長率隨結(jié)晶度的增大而減小,其值為800%-50%.沖擊強度隨結(jié)晶地增加而增大,其值為0.02-1KJ/m.軟而柔韌的PE不易被破壞,沖擊時呈彎曲狀.PE的硬度隨結(jié)晶度增加而增高,其值為洛氏D41-65. 交聯(lián)PE拉伸強度與拉伸彈性模量均較中密度聚乙烯為大,伸長率下降. 2.??? 溫度特性、熱性能:PE結(jié)晶度不同,熱變形溫度也有差異.低密度聚乙烯在0.46MPa的負(fù)荷下為40-50℃,中密度與高密度可達(dá)88℃.交聯(lián)聚乙烯耐熱性較未交聯(lián)聚乙烯為好. PE耐熱性能良好,在-20℃時,其性能仍無顯著變化. PE遇火易燃,產(chǎn)生石蠟味并產(chǎn)生低級碳?xì)浠衔? 3.??? 電氣特性:PE因為不含極性基團,電氣特性極為良好,具有低介電系數(shù),在較寬的頻率下,介電損耗低,尤其是高頻電氣絕緣性優(yōu)注射成型異. 4.????? 化學(xué)特性:耐藥品性良好,在常溫下幾乎不受有機藥品的侵蝕 吸水性:吸濕率幾乎等于零,耐水性別極好.濕氣、空氣、碳酸氣幾乎不透過,較能透過氧氣. 在紫外光、太陽光線的影響下,漸漸老化,出現(xiàn)變色與產(chǎn)生裂紋 粘接性與印刷性很差,當(dāng)需要印刷時,需要進行表面處理,使印刷油墨對PE的親和性提高. 應(yīng)用 低密度聚乙烯LDPE,主要的用途是用于薄膜產(chǎn)品. 1.??? 農(nóng)業(yè)用薄膜,地面覆蓋膜,農(nóng)膜,蔬菜大篷膜 2.??? 包裝用膜:如糖果,蔬菜冷凍食品等包裝 3.??? 液體包裝用:如吹塑薄膜,重包裝袋,收縮包裝袋等 4.??? 還可用于注塑制品,擠塑管材,電線電纜,吹塑中空容器. 中密度聚乙烯MDPE,用途不如低密度聚乙烯LDPE和高密度聚乙烯HDPE廣泛,適合擠塑管材,蒸煮袋的內(nèi)襯薄膜和包裝等制品. 成型 PE加熱后,形成粘度適中的熔融體,加工容易,能成型各種尺寸的制品.但超高分子量PE的熔融粘度太高,樹脂的流動性極差,當(dāng)MFR值在0.01以下時,采用注射成型很困難. PE注射成型的概要如下: 1.選用標(biāo)準(zhǔn)注射成型機為宜,不需特殊的成型機. 2.收縮率大,在注射方向為3%-4%,垂直于注射方向為0.5%-2%,制品易產(chǎn)生形變,特別是薄壁制件. 3.由于吸濕性極小,幾乎不必干燥.當(dāng)表面附著水分時,可進行熱風(fēng)干燥. 4.可采用干混著色或擠壓發(fā)法著色. （二）、塑料桶結(jié)構(gòu)的分析：如下圖所示塑件,桶壁為0.8mm ,材料為低壓聚乙烯,塑件要求圓度好,并且要有一定的剛度,為了桶的穩(wěn)定性,底部中心設(shè)計成內(nèi)凹。 二、 分型面的選擇 為了減少模具的加工難度很增加模具的精度，避免在桶口產(chǎn)生飛邊和側(cè)向分型抽芯。應(yīng)把分型面設(shè)在桶頂部的桶口面上，且與桶口面平行。 三、 澆注位置的確定 澆口位置選擇的一般原則是：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 而對于此注塑模具，由于制品是一個薄壁深腔的結(jié)構(gòu)，其為繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，所以要把澆注口設(shè)在桶底的中心位置上。這樣設(shè)置的有點有：1、能使熔料均勻的流向桶的各個位置，不易產(chǎn)生注塑不完全。2、能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。3、使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置即桶底位置，不會影響精度和美觀。 四、 抽芯機構(gòu)的確定 由于分型面與桶的脫模方向垂直，所以此模具不用設(shè)置側(cè)向分型抽型機構(gòu)。 五、 脫模機構(gòu)的確定 　由于桶口的壁較薄,而且也不希望產(chǎn)品在桶口有飛邊,因此不適宜采用推件板脫模,本設(shè)計采用氣動脫模推出塑件,模具簡單,脫模力大,塑件受力平穩(wěn),變形小,氣動脫模機構(gòu)非常適用于深腔、薄壁、軟材塑件的脫模。 　脫模力的計算 將制品從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模力。如果塑件為不帶通孔的殼體,脫模力主要是由塑料成型收縮而產(chǎn)生的對型芯包緊力和克服大氣壓力兩部分組成。塑件脫模時,由塑料成型收縮而產(chǎn)生的對型芯包緊力,型芯的受力分析如圖3 所示。 圖3 　型芯受力分析 根據(jù)平衡原理,可列出平衡方程為: ΣFx = 0 F′t + Fbsinα= Fcosα 式中:F′t —塑件由成型收縮對型芯的包緊力; F —脫模時型芯由于成型收縮所受的摩擦阻力; Fb —脫模力; α—型芯的脫模斜度。 又F = Fbμ 所以F′t = Fb (μcosα- sinα)= Ap (μcosα- sinα) 式中:μ—塑料對鋼的摩擦系數(shù),LDPE 為0. 23 ; A —塑件包容型芯的面積,A =πd ; p —塑件對型芯的單位面積上的包緊力,一般模內(nèi)冷卻的塑件p 約取0. 8～1. 2 Mpa 。 總的脫模力應(yīng)為:Ft = F′t + Fk 式中:Ft —塑件對型芯的包緊力; Fk —脫模時型芯由于大氣壓所受的摩擦阻力,據(jù)經(jīng)驗,一般取0. 1A1 (A1為塑件的底面積) 。 將塑件尺寸代入后,得:Ft = 3305Mpa 閥桿的直徑 閥桿的直徑可按下式計算: d′=4Ftπp′ (由　Ft = p′(л/ 4) d′2得出 式中:p′—壓縮空氣的氣壓;d′—閥桿頭部的直徑。) 按壓縮空氣的氣壓為0. 6 MPa ,并將塑件尺寸代入后,得:d′= 83 mm。 六、 成型零件的工作尺寸的計算 七、 模具側(cè)壁厚與底板厚的確定（強度和剛度的校核） （1）、側(cè)壁厚度的計算 當(dāng)型腔側(cè)壁受高壓塑料熔體作用時，其內(nèi)徑增長量為δ，因此在側(cè)壁和底之間產(chǎn)生一縱向間隙，間隙過大將輝發(fā)生溢料，其最大值為： 式中 P—型腔內(nèi)壓力，MPa E—彈性模量，炭鋼為2.1*10^5MPa r—內(nèi)半徑，mm R—外半徑，mm μ—泊松比，碳鋼取0.25 所以 或壁厚： （1） 作強度計算時，按第三強度理論計算，其計算公式為： (2) 查得：高壓聚乙烯得注射壓力為600～1500bar。取900bar，即90MPa。所以其塑料壓力p=90MPa/3=30MPa.取允許變形量為δ＝0.005mm. 所以，作剛度計算時，將上述數(shù)據(jù)代入（1）式得側(cè)壁厚S=15.15mm. 作強度計算時，將上述數(shù)據(jù)代入（2）式得側(cè)壁厚S=17.75mm. 取其中大者S=17.75mm. （2）、底板厚的計算 底板固定在中空的園環(huán)形支座上，設(shè)計時取支座上的內(nèi)圓直徑近似等于型腔內(nèi)徑。這時該底板可視為周邊簡支的圓板最大撓度發(fā)生在圓板的中心，其值為： 式中 S-----底板厚度，mm R―――圓環(huán)形支座內(nèi)半徑，mm 設(shè)允許變形為，可得 （3） 按最大應(yīng)力作強度計算，最大應(yīng)力也發(fā)生在圓板中心，其值為： 故： （4） 所以，作剛度計算時，將數(shù)據(jù)代入（3）式得底板厚S=29.93mm. 作強度計算時，將數(shù)據(jù)代入（4）式得底板厚S=27.44mm. 取其中大者S=29.93mm. 八、 模架的選擇 如下圖所示：選用單腔模具，定模由兩塊模板組成，其中無可移動模板，動模也可由兩塊模板組成。 由制品的投影面積S=(134/2)^2*3.14=14095mmXmm 得：動定模座尺寸B1XL=250mmX200mm 動定模板尺寸BXL=200mmX200mm 九、 注射機參數(shù)的選擇 1．塑件的體積計算 在solidworks軟件中繪制零件三維圖，在菜單欄點擊：工具――質(zhì)量特性。跳出的對話框中顯示零件的體積=44021.94立方 毫米 2．計算塑件的質(zhì)量 根據(jù)“塑料模具設(shè)計手冊”查得LDPE的密度為：ρ=0.92g/cm3，根據(jù)塑件形狀及尺寸，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu), 塑件和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量:W總=ρ（Vz件+Vj） =0.92×(4.4022+1) =5.062g g 3.注塑機的選擇 查手冊,由塑料特性以及零件要求,取注塑壓力P=90MPa, （1） 塑件投影面積計算A’=π×6.72=140.95cm2 （2） 澆注系統(tǒng)投影面積計算A’’=8.5 cm2 (3) 型腔壓力計算p腔=30Mpa （4）鎖模力計算F=0.1p腔×A=0.1×30×（140.95＋8.5）=448.35KN 查手冊,選擇SYS-30（立式）注塑機 SYS-30（立式）型注射機的主要參數(shù) 注射容量 30g 定位孔直徑 Φ55mm 最大開模行程S′ 80mm 噴嘴球頭直徑 Φ12mm 最大裝模高度Hmax 200mm 噴嘴孔直徑 Φ3mm 最小裝模高度Hmin 70mm 頂出中心孔徑 Φ50 注射壓力 150 Mpa 鎖模力 500KN 十、 體會 模具課程設(shè)計是塑料成型模具課程以后第一次對模具知識的綜合運用，在設(shè)計的過程中涉及多方面的知識，是對以往學(xué)習(xí)成果的綜合檢驗，也是對知識的深化，使我對模具方面的知識有了進一步的體會和掌握。 本次設(shè)計因為初次設(shè)計較復(fù)雜的模具，在設(shè)計中有不少錯誤，但是我覺得更多的是收獲，聯(lián)系了計算機輔助繪圖，扎實了基本功.也練習(xí)了資料、圖冊等的查閱. 通過本次設(shè)計我覺得我們的設(shè)計功底有了更進一步的提高，為即將進入工作崗位的我們打下了堅實的基礎(chǔ)。 十一、參考資料： 1、塑料成型模具 . 申開智主編 .第二版 . 北京：中國輕工業(yè)出版社 . 2006 2、SolidWorks2005 .胡仁喜編著 .北京：機械工業(yè)出版社 . 2003 3、塑料模具設(shè)計手冊 .《塑料模具設(shè)計手冊》編寫組編著.機械工業(yè)出版社 。1982 4、模具設(shè)計與制造簡明手冊（第二版） （電子版） 5、模具標(biāo)準(zhǔn)（電子版） 十二、附圖： 模具圖（1） 模具圖（2） 模具爆炸圖 16