漱口杯注射工艺设计.docx

第1章 选择与分析塑料原料
1.1 选择制作材料
漱口杯属于日常用品，需要大批量生产。

图1-1三维图

图1-2二维图
通过查阅《塑料成型模具与设备》的表2-3常用热塑性塑料的使用性能，对多种塑料的性能与应用进行综合比较，漱口杯选用材料为PP（聚丙烯）。
1.2 分析制件材料的性能
1.2.1 分析制件材料的使用性能
PP属于热塑性结晶型塑料，密度为0.9-0.91g/cm3。 成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度：160-220℃ 。
性能：
1．物理，机械性能
聚丙稀的强度和刚性都比低压聚乙稀好。聚丙稀与其它塑料相比，有更大的弯曲疲劳寿命。聚丙稀制品对缺口是敏感的，因此在产品设计时，应避免尖角存在，否则容易使应力集中。聚丙稀具有优异的成纤性，被人们称为“理想的纤维”。因此它的拉伸性能非常好。聚丙稀的耐磨耗性比硬聚乙稀差，但却优于聚苯乙稀，每1000次磨耗15~30mg。
2．热性能
聚丙稀有良好的耐热性，它的熔点为164~170℃，它的制品能耐100℃以上的温度煮沸消毒。在没有外力作用下，温度即使到150℃也不变形。在低负荷下亦可在110℃连续使用。聚丙稀在90℃时的抗应力松弛性能亦良好。聚丙稀低温使用温度可达-15~-20℃，其脆化温度为-35℃（聚乙稀的脆化温度为-60℃）。
3．电性能
聚丙稀是一种非常优良的电绝缘体，且因它不吸水，不受空气潮湿的影响，击穿电压也高。但是它是一种缓慢燃烧的材料，如果要求制品能够避免燃烧，则应用加有阻燃放剂的聚丙稀材料。聚丙稀的介电常数低，介电强度很高。
4．化学性能
聚丙稀对化学药剂的侵蚀和沾污的耐御性能良好，特别是抗环境应力开裂更优。在室温下，几乎没有可以使它溶解的溶剂。
5．耐环境性
在常温下，聚丙稀塑料实际上完全不受水分侵蚀。聚丙稀在室外使用除要加抗氧剂外，还需加入光稳定剂。
1.2.2 分析塑料工艺性能
PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。
PP的加工温度在200-300℃左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310℃），但高温下（270-300℃），长时间停留在高温中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50℃范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。
1.2.3 结论
漱口杯为普通日用品，要求具有一定的强度和耐磨性，低级进度，外表面质量要求较高，无瑕疵、美观、耐热、不吸水，采用PP材料，产品的使用性能能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，如果储存适当则不需要干燥处理，熔化温度：220~275C，注意不要超过275C，注射压力可大到1800bar。
第2章 确定塑料成型方法及工艺过程
2.1 塑件成型方法的选择
根据上章对塑件材料的选择所知，制件采用ABS材料，通过查《塑料成型模具与设备》表1-1可知，漱口杯应该采用注射成型生产。
2.2 成型工艺规程
2.2.1成型前的准备
PP的吸湿性很小，因此在成型前一般不需要迸行干燥处理，若湿度超过允许值，则应进行干燥处理，干燥温度60～80℃，干燥时长1～2hr，适合水分0.07%。
PP分子结构申含有叔碳原子，故抗氧化能力很低，在塑化时应加人抗氧化剂。
2.2.2注射过程
塑料在注射机料筒内经过加热、塑化后达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型。其成型过程大致分为加料、塑化、注射、保压、倒流、冷却和脱模等过程。
2.2.3塑件后处理
把塑件静置于热空气循环烘箱中进行退火处理，按每毫米厚度约需半小时退火的原则估算，恒温在120～180℃之间约一小时，退火后使塑件缓冷至室温。
第3章 分析塑件结构工艺性
3.1 塑件尺寸精度分析
塑件要求的是低级精度等级，查《塑料成型模具与设备》表2-8塑件精度等级的选用（SJ1372—1978）可知低精度聚丙烯可选用7级精度，查表2-7塑件公差数值表（SJ1372—1978）可知标注主要尺寸公差如下（单位均为mm）
塑件外形尺寸：，，，
塑件内形尺寸：，
3.2 塑件表面质量分析
塑件表面粗糙度查GB/T14234-93塑料件表面粗糙度表B1可知，PP注射成型时，表面粗糙度的范围在Ra0.1～1.6μm之间，而该塑件表面质量要求较高，因此选Ra0.4μm。
3.3 塑件的结构工艺性分析
此塑料为杯类件，腔体斜度为，最深为97.6mm，最浅为2mm，壁厚为2mm，没有侧孔、侧凹或与塑件脱模方向垂直的孔，不需要强制脱模，故塑件成型性能良好。
为加强杯体底部的强度，设计杯壁底部向下延长2mm，充当加强筋的功能。
塑件上不存在孔，加工型芯和型腔时可直接用铣床加工，不需要放电和钻孔，加工过程更为简单。
第4章 确定塑料成型工艺参数
4.1 温度
喷嘴温度：195℃左右
前段：200～230℃
料筒温度 中段：180～205℃
后段：160～180℃

模具温度：50～90℃（摘自中国工程塑料信息网）
4.2 压力
注射压力：150～180Mpa
保压压力：120～144Mpa（摘自百度百科）
4.3 时间（成型周期）
注射成型时间有注射时间和闭模冷却时间两部分组成，注射时间又有冲模时间和保压时间组成。
所选材料PP的注射时间：2～5 S，取3 S.
保压时间：20～60 S
冷却时间：15～50 S
注射成型总时间：40～120 S （摘自深圳市骏烨复合材料有限公司网站）
第5章 初步选择注射成型设备
5.1 依据最大注射量初选设备
5.1.1计算塑件体积
通过对塑件进行三维造型，运用UG软件中的“测量体”，对塑件三维体进行测量，得V=58242.2346mm³≈58.24cm³
5.1.2计算塑件质量
计算塑件的质量是为了选注射机及确定模具型腔数，通过上网查阅PP密度相关资料，PP的密度约为0.9g/cm3，塑件不大，可以做成一模四腔，所以塑件的质量为
M =Vρ=4X58.24cm³X 0.9 g/ cm³≈209.664 g,
M/80％= 209.664/0.8≈262.08 g
塑件成型每次需要注射量（含凝料的质量）为262 g
5.1.3计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量）
V=M/ρ≈262 /0.9=291.1 cm³
注射量小于等于注射机允许的最大注塑量的80％，
V/80％≈291.1/80％=363.875 cm³
因此所选的注塑机的最大注射量要大于等于363.875 cm³，查《塑料成型模具与设备》附录D常用国产注射机型号及技术参数，初选螺杆式注射机XS-ZY-500型号，满足注射机小于或等于注射机允许的最大注射量的80％。注射机的主要参数如表6-1所示。
表5-1注射机主要参数
理论注射量/cm³
500
模板最大行程/mm
500
螺杆直径/mm
65
最大模具厚度/mm
450
注射压力/Mpa
104
最小模具厚度/mm
300
注射行程/mm
200
模板尺寸/mm
700X850
注射时间/s
2.7
拉杆空间/mm
500X440
塑化能力(g/s)
16.8
喷嘴球半径/mm
18
合模力/KN
3500
喷嘴口直径/mm
7.5
注射方式
螺杆式
定位孔直径/mm
150
5.2 依据最大锁模力初选设备
当熔体充满型腔时，注射压力在模具型腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和涨模现象。
1.单个塑件在分型面的投影面积A1
A1 ==
2.成型时熔体塑料在分型面上投影面积A
由于本课题所设计的模具流道简单，分流道相对较短，因此流道凝料在分型面上的投影面积初步为
A≈+3000≈ 26778.8
3.成型时熔体塑料对动模的作用力F
F=AP≈26778.8X34.2≈916KN
式中P---塑料熔体对型腔的平均成型压力，查相关资料可知成型PP塑件型腔所需的平均成型压力为34.2MPa。
4.根据合模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则，查GB12783—1991国产注射机型号及技术参数，注射机XS-ZY-500卧式螺杆式注射机的锁模力为3500KN，满足要求。
5.3 编制注射成型工艺卡
表5-1 漱口杯成型工艺卡片
XX模具有限公司
塑料注射成型工艺卡片
资料编号

车间

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零件名称
漱口杯
材料牌号
PP
设备型号
XS-ZY-500
装配图号
A1
材料定额

每模制件数
4
零件图号
A3
单件质量（g）
52.416
工装号

材料干燥
设备
热风循环干燥箱
温度（℃）
120～180℃
时间（h)
1h
料筒温度 （℃）
料筒一区
200～230℃
料筒二区
180～205℃
料筒三区
160～180℃
喷嘴
195℃左右
模具温度（℃）
50～90℃
时间
注射（s）
3S
压力
注射压力（MPa)
100
保压（s）
20S
保压压力（MPa)
60
冷却（s)
25S
背压（MPa)

后处理
温度（℃）
120～180℃
时间定额
辅助（min)

时间（h）
1h
单件（min)

检验

编制
校对
审核
组长
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