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畢業(yè)論文-pe塑料桶蓋注射成型工藝與模具設計(編輯修改稿)

2025-02-12 19:58 本頁面
 

【文章內容簡介】 為 5mm,塑件外形尺寸較大,塑料熔體流程較長,適合注射成型,制件是帶有提手的塑料桶蓋,桶蓋內型有 3 處內側凹,需分別由 3 個內側抽芯的斜滑塊成型,提手部 位為便于提拿設計成球形空間,模具需兩瓣擺動對合型芯成型球形和提手,按圓弧軌跡抽芯。 圖 塑料桶蓋 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 4 精度等級 影響塑件精度的因素很多,塑料的收縮、注塑成型條件(時間、壓力、溫度)等,塑件形狀、模具結構(澆口、分型面的選擇),飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 SJ1372—1978 標準,塑料件尺寸精度分為 8 級 ,由此查塑料模具設計手冊可知,本塑件宜選用一般精度 5 級 ,每個尺寸的公差不一樣,有的屬于一般精度,有的屬于高精度,該按實際公差進行計算 [21]。 脫模斜度 由于塑件冷卻后產生收縮,會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分,使塑件脫出困難,強行取出會導致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模,塑件設計時必須考慮與脫模(及軸芯)方向平行的內、外表面,設計足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒有特殊狹窄細小部位時,才可以不設計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關。塑件脫模斜度為: 35′~ 1 ?30′一般型芯的脫模斜度要比型腔大,型芯長度及型腔深度越大,則斜度越小。在不影響外觀的情況,脫模斜度盡量大一點,以便脫模。 該塑件使 用塑料為 PEHD,所以由查表可知,凹模的脫模斜度為 25′~ 45′,凸模的脫模斜度為 25′~ 45′[22]。 塑件圓角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外,其余所有轉角處均應盡可能采用圓弧過渡,因為當制件帶有尖角時,往往會在尖角處產生應力集中,在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂。塑件制品設置圓角,能使其成型流動性能好,成型順利進行。設置一般圓角半徑 R 和厚度 T:當 R/T< 時,應力容易集中;當 R/T> 時則很少出現應力集中。由塑件圖可知,該塑件有較多方體邊應力集中處,故在塑件設計過 程中確定各邊圓角半徑 R=1mm[23]。 PEHD 的性能分析 使用性能 耐腐蝕性、電絕緣性優(yōu)良,可以 氯 化,可用玻璃纖維增強,低密度聚乙烯柔軟性、伸長率、沖擊強度和透明性較好,且適于制作耐腐零件和絕緣零件。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 5 成型性能 (1) 結晶性料,吸濕性小。 (2) 流動性好,溢邊值為 左右,流動性對壓力變化敏感。 (3) 冷卻速度慢,因此必須充分冷卻。 (4) 收縮率范圍大,收縮值大,取向性明顯,易變性、翹曲、結晶度及模具冷卻條件對收縮影響大,應控制模溫 ,保持冷卻均勻、穩(wěn)定。 (5) 質軟易脫模,塑件有淺的側凹槽時可強行脫模。 PEHD 的主要性能指標表 表 PEHD 的性能指標 密度 3/cmg ~ 熔點 c? 132~135 收縮比 拉伸強度 Mpa 17~41 拉伸彈性模量 Mpa 840~950 泊松比 與鋼 磨擦因數 彈性模量 Gpa ~ PEHD 的注射成型過程及工藝參數 注射成型過程 (1) 成型前的準備 :對 PEHD 的色澤、粒度和均勻等進行檢驗,由于 PEHD 吸收性較大,成型前應進行充分的干燥。 (2) 注射過程 :塑件在注射劑料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后,由模具的澆注系統(tǒng)進入模具性強成型,其過程可分為沖模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段 。 (3) 塑件的后處理 :處理的介質為空氣和水,處理溫度為 60~75℃ 處理時間為 16~20s。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 6 圖 注射成型流程圖 注射工藝參數 (1) 注射機:螺桿式,螺桿轉數為 30~60r/min。 (2) 料筒溫度:后段 140~160 c? 中段 180~220 c? 后段 180~190 c? (3) 噴嘴溫度: 30~70 c? (4) 模具溫度: 70~95 c? (5) 注射壓力: 70~100Mpa (6) 成型時間: 68s( 注射時間取 ,冷卻時間 ,輔助時間 8s)。 模具溫度 模具溫度選擇原則 (1) 對于高粘度塑料,由于塑料熔體流動 性差、充模能力弱,為了獲得致密的組織,模具溫度必須較高。 (2) 對于粘度較小、流動 性好的塑料,模具溫度可以較低,這樣可以縮短冷卻時間、提高生產率。 (3) 塑件壁厚較大或塑件較復雜時,充模和冷卻時間 較 長,宜采用較高的模具溫度,以減少塑件出現凹陷、減小塑件的內應力。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 7 (4) 在滿足注射要求的前提下,應采用盡可能低的模具溫度,縮短冷卻時間,提高生產率。 注射成型過程中的壓力 壓力可分為塑化壓力和注射壓力。塑化壓力又稱螺桿背壓(針對螺桿式注射機),為注射機螺桿頭部熔料在螺桿轉動后退時所受到的壓力。注射壓力是指注射時螺桿(柱塞)頭部對塑料熔體所施加的壓力。 塑化壓力 塑化壓力的作用:主要體現塑料的塑化效果及塑化能力。 增加塑化壓力將提高熔體密實程度,增大熔體內壓力,增加剪切作 用從而提高熔體溫度,并使溫度分布均勻。但增大塑化壓力若不提高螺桿轉速,熔體在螺桿槽中將會產生較大的逆流和漏流,降低塑化能力。 通常情況下,塑化壓力應在保證塑件質量的前提下越低越好,一般不超過 2MPa。 注射壓力 注射機上常用壓力表表示注射壓力的大小,一般熱塑性塑料在 40~ 130Mpa 之間,熱固性塑料在 100~ 170Mpa??梢酝ㄟ^注射機的控制系統(tǒng)來調節(jié)。 注射壓力的作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力;給予熔體一定的充模速率充滿型腔;對模具內熔料進行壓實 。 注射壓力影響注射壓力的因素可分為模具澆注系統(tǒng)及塑件的結構:成型薄壁和長流程的塑件,采用較高注射壓力有利于充滿型腔;注射機類型:其他條件相同時,柱塞式注射機比螺桿式所需的注射壓力大些。塑料品種:塑料的摩擦系數和熔融粘度越大,流動阻力越大,所需注射壓力應越高。 注射壓力對塑件質量的影響 注射壓力過高,塑料流動性提高,但塑件易產生溢料、溢邊使脫模困難,易產生較大的內應力,易變形。 注射壓力過低,物料不易充滿型腔,成型不足,塑件易產生凹痕、波紋、熔接痕跡等缺陷 。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 8 注 射壓力選擇范圍 表 注射壓力選擇范圍 塑件要求 注射壓力 /MPa 適用塑料品種 熔體粘度較低,形狀精度一般,形狀簡單,厚度較大 70~ 100 聚乙烯、聚苯乙烯等 中等粘度,精度有要求,形狀較復雜 100~ 140 聚丙烯、 ABS、聚碳酸酯等 粘度高,精度高,薄壁長流程且形狀復雜 140~ 180 聚砜、聚苯醚等 精密、微型 180~ 250 工程塑料 充模速率 注射壓力直接影響充模速率,一般高壓注射充模速率大,低壓注射充模速率小。影響充模速率的因素很多,最主要的是塑件的壁厚,一般壁 厚越大,注射壓力越低,充模速率越小。 3 擬定模具的結構形式 分型面位置的確定 根據塑件情況,一套模具中可以只有一個分型面,也可以同時設定兩個或多個分型面。常見的取出塑件的主分型面與開模方向垂直,也有采用與開模方向一致的側向主分型面。 分型面的位置關系到成型零部件的結構形狀、塑件的正常成型與脫模以及模具制造成本,因此,在選擇分型面時,盡量遵守以下原則: ( 1)分型面位置應設在塑件截面尺寸最大的部位,便于脫模和加工型腔,這是分型面選擇的首要原則。 ( 2)有利于保證塑件尺寸精度 。 若塑件有孔的同軸度要求、臺階間尺寸精度的要求,應使塑件相關的部分全部在分型面的同一側成型,以滿足精度要求。如圖所示,為保證雙聯(lián)齒輪的齒廓與孔的同軸度,武漢科技大學本科畢業(yè)設計 9 兩齒輪型腔和型芯都設在動模邊,而因合模誤差,難于保證同軸度要求。 圖 分型面應有利于保證塑件尺寸精度 ( 3)有利于保證塑件的外觀質量。 塑料熔體容易在分型面上產生飛邊,影響外觀質量,因此,在光滑平整表面或圓弧曲面上應盡量避免選擇分型面。圖結構較好,能減少飛邊,有損塑件的表面質量 。 圖 分型面應有利于保證塑件的外觀質量 (4) 考慮滿足塑件的使用要求。 塑件在成型過程中,有一些難免的工藝缺陷,如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等,選擇分型面時,應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。如圖 (b),塑件完全在動模一側脫出,會使脫模斜度過大,而圖 (a)分別在動模、定模安排型腔,可減小脫模斜度。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 10 圖 分型面應滿足塑件的使用要求 ( 5)盡量減小塑件在分型面上的投影面積 ,以減小所需合模力。如圖所示的彎角板塊類塑件,圖 (a)結構比圖 (b)合理,能防止溢料,并簡化分型面的加工。 圖 分型面對投影面積的影響 ( 6)有利于塑件脫模。盡可能將塑件留在動模一側,如圖( a),將型芯設在動模邊,依靠薄壁塑件對型芯足夠的包緊力,讓塑件留在動模一側。但是遇到厚壁塑件或者沒有型芯時,如圖( b),應將塑件型腔設在動模一側為妥。 (a) (b) 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 11 圖 塑件應盡可能留在動模一側 ( 7)長型芯應置于開模方向。當塑件在相互垂直方向都需設置型芯時,應將較短型芯置于側抽芯方向,如圖 (a)結構比( b)結構合理,利于減小抽拔距。 圖 較長型芯應置于開模方向 為保證塑件能順利分型,主分型面應首先考慮選在塑件外形的最大輪廓處,根據制件的特征選擇三次定距分型,分型面 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 。 型腔數量和排列方式的確定 為了使模具與注塑機的生產能力相匹配,提高生產效率和經濟性,并保證塑件精度,模具設計時應確定型腔數目。常用的有如下四種方 法: (1) 根據經濟性確定型腔數目 。 (2) 根據注塑機的額定鎖模力確定型腔數目 。 (a) (b) 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 12 (3) 根據塑件精度確定型腔數目 。 (4) 根據注塑機的最大注塑量確定型腔數目 。 根據制件的特點,我們選取的是一模一腔的結構 。 注射機型號的確定 注射機的分類 注射機類型分類方法各異。最常見的是按注射機外形特征分類,即按注射裝置和鎖模裝置的排列方式分類,可分為:臥式注射機、立式注射機、角式注射機等 [3]。 (1) 臥式注射機 注射螺桿或柱塞的軸線與鎖模裝置軸線在一條直線上(或相互平行),沿水平方向裝設,如圖 。 1 2 31 2312312 31 2 31 2312312 3 圖 注射機示意圖 1 合模裝置; 2模具; 3注射裝置 優(yōu)點:重心低,便于操作、維修和加料,塑件出模后可自動落下,容易實現全自動操作。應用最廣。 缺點:模具安裝比較麻煩,嵌件放入模具后應采用彈性裝置將其卡緊,否則可能傾斜或落下,機床占地面積較大。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 13 (2) 立式注射機 立式注射機的注射裝置與鎖模裝置均垂直安裝且在一條直線上,如圖 . 1 2 31 2312312 3 圖 注射機示意圖 1合模裝置; 2模具; 3注射裝置 優(yōu)點:占地面積小,模具拆裝方便,在動模(下模)安放嵌件時,嵌件不易傾斜或墜落。 缺點:塑件頂出后不能靠自重落下,需人工取出,不易實現全自動操作,機身重心較高,穩(wěn)定性較差。 ( 3) 角式注射機 角式注射機的注射裝置和鎖模裝 置的軸線相互垂直。目前國內使用較多的角式注射機沿水平方向開模,垂直方向注射。 1 2 31 2312312 3 圖 注射機示意圖 1合模裝置; 2模具; 3注射裝置 優(yōu)點 :結構簡單。 缺點 :無法準確可靠地注射和保持壓力及鎖模力,模具受沖擊和振動較大 。 國產注射機的型號規(guī)格和主要技術參數 注射量表示法用注射容量(單位 cm3)表示注射機的規(guī)格,能直觀表達注射機成型塑件的范圍 [4]。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 14 我國早期的注射機多采用注射量表示法,如 XS—ZY- 125, XS 表示塑料成型機械,Z 表示注射成型, Y 表示螺桿式(無 Y 則表示 柱塞式), 125 表示公稱注射容積為 125 cm3圖 410 所示為國產 XS- ZY- 125 注射機鎖模部分。 320 177。 350177。噴嘴移動模板 固定模板100H7(+0.054 0)ABA向 B向60模具最小厚度200移動模板行程300模具最大厚度300104SR1236M16
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