畢業(yè)設計(論文)童心吸水杯杯蓋注塑模具設計(全套圖紙)
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1、常州工學院畢業(yè)設計(論文) 摘要 一個國家工業(yè)水平的高低,在很大程度上取決于模具工業(yè)發(fā)展的水平。模具工業(yè)的發(fā)展水平,是一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。注塑模具是指用于成型塑料制件的模具。設計塑料模時,確定了模具結(jié)構(gòu)之後即可對模具的各部分進行詳細設計,即確定各模板和零件的尺寸,型腔和型芯尺寸等。這時將涉及有關(guān)材料收縮率等主要的設計參數(shù)。因而只有具體地掌握成形塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸。即使所選模具結(jié)構(gòu)正確,但所用參數(shù)不當,就不可能生產(chǎn)出品質(zhì)合格的塑件。本文介紹了童心吸水水杯杯蓋的注塑模設計。首先對塑件制品進行工藝分析與研究。其次,進行分型面的選擇,澆口的設計,決定模具采用三
2、板式結(jié)構(gòu),水路冷卻,結(jié)構(gòu)簡單,耐用,便于加工部件,生產(chǎn)效率高。利用推板對制品進行強制脫模。對模具的各個零件進行了設計與計算以及強度的校核。最后對模具材料的選擇、使用與保養(yǎng)作了幾點說明。 關(guān)鍵詞:童心吸水水杯杯蓋 注塑模 三板式 強制脫模 全套CAD圖紙,聯(lián)系153893706 目錄 前言 …………………………………………………………………………………1 第一章 概述……………………………………………………………………… 3 第二章 設計課題及任務……………………………………………………… 5 第三章 塑料制品工藝分析 …
3、……………………………………………… 6 第四章 模具結(jié)構(gòu)設計 ……………………………………………………… 10 第五章 注塑機有關(guān)工藝參數(shù)校 ……………………………………………22 第六章 模具使用說明及操作過程 …………………………………………23 第七章 模具的保養(yǎng) ……………………………………………………………24 小結(jié) ……………………………………………………………………………… 25 參考文獻………………………………………………………………………… 26 附件清單………………………………………………………………………… 27 前言 塑料工業(yè)的發(fā)展具有得天獨厚的發(fā)
4、展,其原料來源豐富。注塑工藝也越來越多地被各個制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的制品,要高質(zhì)量,經(jīng)濟地生產(chǎn)出注塑料制品,必須綜合考慮成型樹脂注塑模具及注塑機的問題,注塑模具的設計質(zhì)量直接影響成型制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本,能否生產(chǎn)出達到設計要求的制品,不僅僅取決于模具的結(jié)構(gòu)與加工精度,還取決于廣義的成型技術(shù)。模具是當今工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的工藝裝備,是最重要的工業(yè)生產(chǎn)手段及工藝發(fā)展方向。一個國家工業(yè)水平的高低,在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平,模具工業(yè)的發(fā)展水平,是一個國家工業(yè)水平的標志之一?,F(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標準化程度、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設計與制造技術(shù)、專用
5、的機床設備及生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的綜合。但其中CAD/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)方面的應用,無疑占有很重要的地位。它被認為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。 1)協(xié)同創(chuàng)新設計將成為模具設計的主要方向 制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。為了縮短產(chǎn)品上市周期,使模具設計充分理解產(chǎn)品設計的意圖,在產(chǎn)品的設計階段,模具設計也同時開始,產(chǎn)品設計工程師和模具設計工程師需盡早進入?yún)f(xié)同設計狀態(tài)。由于在制造流程中各個環(huán)節(jié)所采用的CAD系統(tǒng)不一定相同,這就要求CAD系統(tǒng)要具備協(xié)同的能力,能夠隨時交換上下游的數(shù)據(jù),能夠處理彼此的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理標準化。
6、2)模具CAD技術(shù)的ASP模式將成為發(fā)展方向 今天的模具行業(yè)已經(jīng)成為高技術(shù)密集的行業(yè)。要掌握全部先進的技術(shù),成本都將非常高昂,要培養(yǎng)并且留住掌握這些技術(shù)的人才也會非常困難。于是,模具CAD的ASP模式就應運而生了。這樣整個社會就形成了一個大的模具制造企業(yè),按照價值鏈和制造流程分工,將制造資源最優(yōu)發(fā)揮。應用服務包括如遞向設計、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設計、模具成型過程分析等。我們相信,網(wǎng)絡環(huán)境下的先進的CAD技術(shù)必將把模具工業(yè)推上新的臺階。 3)模具CAD/CAM發(fā)展趨勢 21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡化,追求的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效
7、率、縮短設計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本、最大限度的提高模具制造業(yè)的應變能力,滿足用戶需求。具體表現(xiàn)出以下幾個特征: 1.集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設計制造系統(tǒng)不僅應強調(diào)信息的集成,更應該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。 2.智能化技術(shù) 應用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期(包括產(chǎn)品設計、制造、使用)各個環(huán)節(jié)的智能化,實現(xiàn)生產(chǎn)過程(包括組織、管理、計劃、調(diào)度、控制等)各個環(huán)節(jié)的智能化,以及模具設備的智能化,也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。 3.網(wǎng)絡技術(shù)的應用 網(wǎng)絡技術(shù)包括硬件與軟件的集成實現(xiàn),各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議,信息通訊接口,系統(tǒng)操作控制策略等,是
8、實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎。網(wǎng)絡技術(shù)的應用為我國模具企業(yè)實現(xiàn)敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟奠定了技術(shù)基礎。 4.多學科多功能綜合產(chǎn)品設計技術(shù) 未來產(chǎn)品的開發(fā)設計不僅用到機械科學的理論與知識,而且還用到電磁學、光學、控制理論等;甚至要考慮到經(jīng)濟、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標全性能的優(yōu)化設計,以追求模具產(chǎn)品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。 5.虛擬現(xiàn)實與多媒體技術(shù)的應用 虛擬現(xiàn)實VR(Virtual Reality)是人造的計算機環(huán)境,人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺,并強調(diào)人的介入與操作。 6.反求技術(shù)的
9、應用 這種過程就是反求工程RE (Reverse Engineering)。一旦建立了CAD幾何模型后,就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作,如實物CAD模型的修改、零件的重新設計、有限元分析、誤差分析、數(shù)控(NC)加工指令生成以及模具的設計和制造等。 7.快速成形技術(shù) 快速成形制造技術(shù)RPM(Rapid Prototyping & Manufacturing)基于層制造原理,迅速制造出產(chǎn)品原型,而與零件的幾何復雜程度絲毫無關(guān),尤其在具有復雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。 本次我的課題為(童心吸水杯杯蓋)注射模設計:由于以前這方面的知識接觸得少,所以在
10、設計之前我閱讀了許多關(guān)于注塑模設計的書,再加上指導老師的指導,使得設計順利地進行。由于我們是提供制品設計模具,給模具定型多了一個依據(jù)。方案擬定有了一個大概的輪廓。注射成型模具有一定的分類和組合,它們在某些基本式樣上彼此不同地從實用的觀點出發(fā)。注射成型模具的分類方法應以設計和操作的主要特色為基礎。 本次的注射模設計是一次對我們以前所學知識的綜合運用,了解了設計的一般過程及該行業(yè)的發(fā)展狀況。由于時間緊促,加上本人的水平有限,設計過程中出現(xiàn)一些錯誤,在此懇請各位專家、老師指正。 第一章 概述 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備,模具工業(yè)是國民經(jīng)濟個部門發(fā)展的重要基礎之一,一個國家模具設計、制造技術(shù)
11、的高低,是衡量這個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志。注塑模是指用于成型塑料制件的模具。近年來,我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。模具制造已被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位,也提出了振興模具工業(yè)的主要任務?,F(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標準化程度、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設計與制造技術(shù)、專用的機床設備及生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的綜合。但其中CAD/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)方面的應用,無疑占有很重要的地位。它被認為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。 模具是一種專用工具,用于裝在各種壓力機上,通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需另件的形狀制品
12、,這種專用工具即統(tǒng)稱模具。一個國家工業(yè)水平的高低,在很大生活方式上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平,模具工業(yè)的發(fā)展水平,是徇一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用: 1. 是工業(yè)生產(chǎn)中最基礎的裝設備。 2. 是實現(xiàn)少切削和無切削的不可缺少的工具。 3. 廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域:汽車、摩托車、家用電器、儀器、儀表、電子等。60%-80%的另件都需模具制造。 4. 高效大批量生產(chǎn)的主要手段:如塑料件的生產(chǎn)、螺釘、螺母,墊圈等標準件的生產(chǎn)。 5. 工程塑料粉末冶金,橡膠、合金壓鑄、玻璃成形等需模具來進行工藝的推廣。 模具生產(chǎn)的特點: 模具生部制造技術(shù)
13、幾乎集中了機械加工的業(yè)精體,有時是機電結(jié)合加工,也離不開鉗工手工技巧的操作。 〈1〉 模具生產(chǎn)方式的選擇 A.零件批量小的模具生產(chǎn),采用單件及配制的方式 B.零件件批量較大,采用成套性生產(chǎn) C.如果同一種零件件制品需多個模具完成,加工和調(diào)整模具時應保持前后的連續(xù)性 〈2〉 模具制造的特點: A. 同一工序的加工,內(nèi)容較多,故生產(chǎn)效率較低。 B. 要求工人的技術(shù)等級較高。 C. 模具某些工作部分的尺寸及位置,必須經(jīng)過試驗后來確定。 D. 裝配后遠均需試模,調(diào)整,及修模。 E. 模具生產(chǎn)周期一般較長,成本較高。 F. 模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn),故生產(chǎn)工藝,管理方式制造工藝都具
14、有獨特的規(guī)律和適應性。 第二章 設計課題及任務 2.1課題名稱:童心吸水水杯杯蓋注塑模設計 2.2任務內(nèi)容 2.2.1按提供的塑料制品(杯蓋)進行測繪 1) 繪出制品(杯蓋)的產(chǎn)品圖紙 2) 參考有關(guān)資料,標注尺寸、公差及相關(guān)的技術(shù)要求。 2.2.2結(jié)合制品(杯蓋)圖紙內(nèi)容確定該制品注塑模具的設計方案。 2.2.3設計注塑模具 2.3要求 2.3.1根據(jù)制品的幾何形狀、重要(g)確定注塑模具的澆口類型和型腔數(shù)量 2.3.2結(jié)合制品的澆口類型,型腔數(shù)量等條件選擇注塑機的型號、類別來確定模具安裝類型及參數(shù)。
15、 2.3.3根據(jù)方案確定、模具設計、以及有關(guān)計算等設計過程來寫出畢業(yè)設計說明書一份(簡明扼要,重點突出),內(nèi)容在一萬字左右。 2.3.4圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1) 塑料制品圖各一張(比例適當)。 2) 注塑模具總裝配圖一張A。 3) 零件圖(二維、三維)若干(其中為計算機繪圖)。 2.3.5提供塑料制品(童心吸水杯杯蓋)一只。 第三章 塑料制品工藝分析 3.1 塑料制品的結(jié)構(gòu)如圖(略) 3.2材料分析 該零件采用ABS樹脂為材料它是由丙烯腈(Acrylonitrile,25%~30%)聚丁二烯(Butadiene,25%~30%)和苯
16、乙烯(Styrene complymer,40%~50%)三種單體共聚而成的,其中丙烯腈(A)使之有較高的硬度、表面光澤,具丁二烯(B)能增加韌性;苯乙烯(S),則使加工性良好,要注意的是,ABS的吸濕性較強(0.2%~0.45%),而要達到較光澤的表面,注射成型時就必須進行預備干燥,由于聚丁二烯的作用,熔融時易發(fā)生氣體,易造成燒痕,產(chǎn)生銀線等,脫模斜度2以上。 ABS的表現(xiàn)特征為無毒,無味,白象牙色的不透明的粉狀或粒狀料,是熱塑性塑料,且易著色,高光澤,易電鍍,耐油,尺寸穩(wěn)定,缺點是長期暴曬在太陽光紫外線下易變質(zhì)。 3.3 ABS成行條件 實用注塑模設計 P ABS一般物理特性
17、 密度 1.02~1.07 g/cm3 (計算值:1.05 g/cm3) 流動性 中等 溢邊料 0.04mm左右 吸水率(24小時長周期) 0.2~0.4% 熔點(粘統(tǒng)溫度) 130~160℃ 熔融指數(shù)(200 C 負荷50N、噴嘴 2.09) 0.41~0.82 g/10min 維卡針入度 71~122 ℃ 馬丁耐度 90~108 45 83~103 180 比熱容 1470 J/(Kg*K) 屈服強度 50 MPa 抗拉強度 38 MPa 斷裂伸長率 35%
18、 拉伸彈性模量 1.8 GPa 抗彎強度 80 MPa 彎曲彈性模量 1.4 GPa 抗壓強度 53 MPa 沖擊韌度 24 Mpa 沖擊韌度(無缺口) 261 KJ/m2 (缺口) 11 KJ/m2 布氏硬度HB 9.7 R121 注射成行機類型 適用于螺桿式和柱塞式 塑料模具設計 P 計算收縮率 0.5%~0.7%(取用0.6%) 預熱溫度 80~85 預熱時間 2~3小時 料筒溫度后段 150~170℃ 中段 165~180
19、℃ 前段 180~200℃ 噴嘴溫度 170~180℃ 模具溫度 50~80℃ 但側(cè)脫模溫度(最小值) 型腔40~1゜20 型芯35~1゜ 注射壓力 60~100 MPa 成形時間注射時間 20~90 sec 高壓時間 0~5 sec 冷卻時間 20~120 sec 總周期 50~220 sec 后處理方法 紅外線燈、烘箱 溫度 70℃ 時間 0.3~1 h 原材料預干燥0.5小時以上 說明:該成行條件為加工通用級ABS
20、料時使用。 3.4 制品的公差 參考《模具手冊》公差等級表,該零件為中等精度ABS材料塑件,公差等級取4級,公差值表如下: 公差尺寸(mm) 4級公差值 <=3 0.12 3~6 0.14 6~10 0.16 10~14 0.18 14~18 0.20 18~24 0.22 24~30 0.24 30~40 0.26 40~50 0.28 50~60 0.32 65~80 0.38 80~100 0.44 零件各尺寸公差選取原則按上表,其余未作要求尺寸均取+-0.22mm,具體零件結(jié)構(gòu)及尺寸見工程圖。 3.5 成型方案
21、的確定和注塑工藝分析 3.5.1件結(jié)構(gòu)分析 1.) 該件為厚度為2mm中空的殼體,外側(cè)面拔模斜度3゜, 內(nèi)側(cè)面拔模斜度5゜; 2.) 該塑件為同心吸水杯杯蓋,因此前面要求一定的光潔度,內(nèi)表面的精度要求不高; 3.5.2型方法的確定 從塑件外形結(jié)構(gòu)分析,塑件的內(nèi)側(cè)有一圈螺紋,為方便脫模,在確定分型面時,應考慮此特征,在脫模是采用推板推出制品,強行脫模。鑒于塑件結(jié)構(gòu)和注射位置,該模以單分型面、一模一腔為佳。 3.5.3注塑工藝 該塑件模具為單分型面,一摸一腔部分精度要求不高,只有小型芯和推板配合公差要求較高因此生產(chǎn)成本低,適于一般中小型模具廠生產(chǎn)。 3.6
22、射機的選擇及其主要參數(shù) 該塑件尺寸、體積屬于中小型塑件,為適應大多中小型模具廠商,而初步確定采用較為普遍螺桿式注射機:XS-ZY-125,其主要參數(shù)如下: 一次注射量 厘米 125 螺桿直徑 毫米 42 注射壓力 兆帕 116.6 鎖模力 牛 882000 最大注射面積 厘米 320 壓板行程 毫米 300 模具最大厚度 毫米 300 模具最小厚度 毫
23、米 200 壓板尺寸 毫米 450*420 拉桿空間 毫米 260*290 注射機與安裝模具的關(guān)系,必須了解以下幾點: (1) 機床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應不受拉桿的影響。; (2) 定位孔的直徑 模具安裝用的定位環(huán)尺寸應與機床定位孔直徑相配合,小型 機床一般只在定模部分設置定位孔,大型 機床則定,動模板都設置定位孔. (3) 頂出桿的位置 設計模具時,必須了解機床頂出桿的直徑及位置,并應將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮. (4) 噴嘴前端的孔徑筆球面
24、的半徑,是澆口套的孔徑和球面尺寸的依據(jù)。 (5) 安裝螺孔的位置及妃徑,機床定,動模板上設有一系列螺孔,以供安裝模具壓裝所用。 安裝形式如下: 1) 用螺釘直接固定模具; 2) 用壓板固定模具形式; 第四章 模具的結(jié)構(gòu)設計 模具設計要點: <1>熔體的流動情況:流動陰力,速度,引程,重新融合,排氣。 <2>熔體冷卻收縮與補縮。 <3>模具的冷卻與加熱。 <4>模具的相關(guān)尺寸與注射機關(guān)系。 <5>模具的總體結(jié)構(gòu)與零部件的結(jié)構(gòu),考慮模具安裝與加工強度,精度。 4.1 模具的型腔數(shù)目的確定
25、模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目,首先應考慮注射機的各項規(guī)格及工作性能,以及考慮制品的精度要求,模具制造的費用等 。 確定合適的成型型腔數(shù),應考慮以下幾個因素: 4.1.1 以機床注射能力為基礎,每次注射量不超過注射機最大注射量的80%,按公式 計算: 注塑模具設計要點與圖例 P 式中 N—型腔數(shù): S—注射機的注射量(g): --澆注系統(tǒng)的注射量(g); --塑件重量(g); 初定注射 機為XS-ZY-125型,該注射機的注射 量為104g,即S=104g,初估澆注系統(tǒng)的重量為65g,即
26、=65g,塑件的重量 =16g。 所以 因此,模具的型腔數(shù)初定為1 4.1.2 根據(jù)塑件的精度考慮: 一般單型腔時制造精度高,塑件精度也高。 該制品的表面精度要求很高,表面要求光滑,粗糙度很高,不易打采用多型腔,在精度要要求前提的情況下,采用一模一腔。 4.1.3 據(jù)塑件形狀及進料口位置考慮: 該制品為童心吸水杯杯蓋,圓形,制品高度為46mm,在制品 的中心部分,采用點澆口,困此,采用一模一腔能滿足點澆口的要求。 綜合以上3 個方面的因素,該模具的型腔數(shù)確定為1個。 4.2 分型面的確定 分開模具能取出塑件的面,稱作分型面,其它的面稱作分離面或稱分模
27、面,注射模只有一個分型面。 分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向,形狀有平面,斜面,曲面。選擇分型面的位置時: 〈1〉 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處 〈2〉 使塑件留在動模一邊,利于脫模 〈3〉 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè),以保征同心度 〈4〉 軸芯機構(gòu)要考慮軸芯距離 〈5〉 分型面作為主要排氣面時,分型面設于料流的末端。 從塑件形狀結(jié)構(gòu)分析塑件為高度46mm,直徑78cm,2mm厚的殼體,外側(cè)面 拔模斜度,又前面為外形面,要求保證光潔,不能留下澆口和頂桿痕跡,根據(jù)分型面必須開設在制件斷面輪廓最大的地方的基本原則,并綜合以下幾點分析:
28、 1. 因為分型面不可避免地要在制件上留下溢料痕跡,或拼合縫痕跡,故分型面不選在制件光滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處; 2. 從制件的頂出考慮分型面要盡可能留在動模這一邊; 3. 為避免使用側(cè)抽型芯,分型面的選擇也要充分考慮。 4.3 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。作用:〈1〉輸送流體 〈2〉傳遞壓力 澆注系統(tǒng)的組成及設計原則: 1 組成:由主流道,分流道,內(nèi)澆口,冷料穴等結(jié)構(gòu)組成。 2 澆注系統(tǒng)的設計原則: 〈1〉 考慮塑料的流動性,保征流體流動順利,快,不紊亂。 〈2〉 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。
29、 〈3〉 一模多腔時,防止大小相差懸殊的制件放一模內(nèi)。 〈4〉 進料口的位置和形狀要結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求確定。 〈5〉 流道的進程要短,以減少成型周期及減少廢料。 4.3.1澆注系統(tǒng)的分析 澆注系統(tǒng)對塑件的質(zhì)量和成型效率有直接影響,是整套模具設計的重要環(huán)節(jié)。對該塑件分析,具體設計時主要考慮以下因素: 1 塑件成形特性,澆注系統(tǒng)需適應ABS成形特性要求,以保證塑件質(zhì)量; 2 塑件的大小及形狀,根據(jù)該塑件的大小、形狀、壁厚及技術(shù)要求等因素,前面已擬定了分型面的位置,同時也考慮了設置澆注系統(tǒng)的形式,進料口數(shù)量及位置。保證塑件的正常成形,防止流料直接沖擊嵌件和受力不均,進料不
30、勻。 3 塑件型腔數(shù)目,該注塑模具是一模一腔,主流道放置中間。 4 塑件外觀質(zhì)量,為了便于去除,修整進料口,澆口選在不影響制件外觀的位置。 5 成形效率,批量生產(chǎn)時在保證成形質(zhì)量的前提盡量縮短填充及冷卻時間和成形時間,同時還節(jié)約了塑料。 6 冷料,噴嘴端部的冷料必須去除,在主流道底端設有流道冷料推板。 4.3.2澆口的設計 澆口指流道末端與型腔之間的細小通道。 〈1〉 作用: a、使熔體快速進入型腔,按順序填充。 b、冷卻材料作用 〈2〉 澆口參數(shù): a、形狀一般為圓形或矩形。 b、面積與分流道比為0.03~0.09。 c、長度一般:0.5~2.0mm。 〈3〉 小
31、澆口的優(yōu)點: a、改變塑料非牛頓流體的表觀粘度,增剪切速率。 b、小澆口改變流體流速,產(chǎn)生熱量,溫度升高。 c、易凍結(jié),防止型腔內(nèi)熔體的倒流。 d、便于塑件與澆注系統(tǒng)的分高。 本澆注系統(tǒng)澆口采用點澆口形式,其尺寸很小。這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差,能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱,從而導致熔體的表觀粘度下降,流動性增加,利于填充。 采用點澆口成型塑件,去除澆口后殘留痕跡小,易取得澆注系統(tǒng)的平衡,也利于自動化操作,但壓力損失大,收縮大,塑件易變形,同時在定模部分需另加一個分型面,以便澆口凝料脫模。 點澆口的截面為圓形,直徑d一般在0.8~2.0m
32、m范圍內(nèi)選取,常用直徑是0.8~1.5mm。點澆口直徑也可用下面經(jīng)驗公式計算: ---點澆口直徑(mm) 塑料成型工藝與模具設計 P ---塑件在澆口處壁厚(mm) ---型腔表面積(mm) 澆口的厚度尺寸將直接影響澆口的固化時間,長度尺寸則決定壓力下降程度,壓力下降與澆口長度成正比例,參考《塑料成型工藝與模具設計》點澆口設計,澆口尺寸結(jié)構(gòu)如圖所示: 4.3.3主流道襯套的設計 主流道襯套位于模具的入口部,其作用是將塑化熔融的樹脂導入流道或型腔,注流道垂直于分型面。注流道襯套內(nèi)孔呈圓錐形、圓弧R
33、處為錐孔的小端。錐孔的錐度越大,及內(nèi)壁 的粗糙度在0.8以上,主流道越容易脫出。主流道襯套的設計要點如下幾點: 1) 主流道襯套的圓弧半徑R應比噴嘴頭部半徑大1mm左右 2) 錐孔的小端直徑比噴嘴孔直徑大0.5~1mm 3) 盡可能縮短長度 本澆注系統(tǒng)采用最為常用的v形澆道,這種澆道易于機械加工,且熱量損失和阻力損失均不太大。 截面尺寸如圖所示: 4.3.4、模具的排氣部分 排氣槽的設計原則: 1 如果型腔中產(chǎn)生乞阻現(xiàn)象,將直接影響制品的外觀.設計模具時,必須考慮排氣問題,如發(fā)生氣阻,型腔中排不出的空氣會因高壓而燃燒,使制品的局部被燒蝕,影響制品的質(zhì)量.
34、 2 簡單模具氣阻的準確位置易確定,對于復雜的模具,可以通過試模來確定氣阻位置. 3 找出氣阻位置,便可設置排氣槽, 一般在分型面凹模一側(cè)開設一條深 0.025 ~ 0.1mm 寬1.5~6 mm的排氣槽。 4 該套模具的排氣槽設置在分型面處及鑲塊的嚙合處. 塑件外形尺寸較小,對于此類小型模具,可利用分型面間隙排氣,分型面位于熔體流向的末端,可達到很好的排氣效果,因而本模具不另外設計排氣系統(tǒng),直接由分型面間隙,鑲件縫隙,推桿間隙等進行排氣。具體的結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示: 4.4 成型零件的設計 模具中決定塑件幾何
35、形狀和尺寸的零件稱為成型零件,包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時,直接與塑料接觸,承受塑料熔體的高壓,料流的沖刷,脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀,較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度,此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理,有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能. 設計成型零件時,應根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求,確定型腔的總體結(jié)構(gòu),選擇分型面和澆口位置,確定脫模方式,排氣部位等,然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行零件結(jié)構(gòu)設計,計算成型零件的工作尺寸,對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 4.4.1、成型零件型腔計算 塑料成型工藝與模
36、具設計 P~P 凹模是成型塑件的主要零件,按其結(jié)構(gòu)不同,可分為整體式和組合式兩類。本設計中采用整體式凹模,其特點是牢固,不易變形。型芯是成型塑件的內(nèi)表面的零件,型芯按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種。本設計中采用整體式,特點是結(jié)構(gòu)牢固,但不便加工,消耗的模具鋼多,這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨加工,再鑲?cè)肽0逯小? 成型零件工作尺寸的確定 成型零件的工作尺寸指直接成型塑件的尺寸。 成型零件尺寸計算的基本公式是 考慮塑件公差、模具制造公差、模具磨損量等,其計算公式如下: 1 、型腔內(nèi)徑尺寸的計算 式中 D----型腔內(nèi)徑尺寸 D----塑件外徑標稱尺寸(mm)
37、 S---塑料平均收縮率,即 ----塑件公差 ----型腔制造公差 代入數(shù)據(jù)得: 2型心外徑尺寸計算 其中 d---型芯外徑尺寸 d---塑件內(nèi)徑標稱尺寸 ---型芯制造公差 代入數(shù)據(jù) 3型腔高度尺寸計算 式中H---型腔深度尺寸 H----塑件高度標稱尺寸 ---型腔深度制造公差,一般取或 代入數(shù)據(jù)得 4、型心高度尺寸計算 式中h---型芯高度尺寸 h---塑件深度標稱尺寸
38、 ---型芯高度制造公差 代入數(shù)據(jù)得:h= 4.4.2圓型零件型腔壁厚的計算及強度校核 注塑模具設計及應用 P~P 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用,應具有足夠的強度和剛度,模具型腔壁厚的計算應以最大壓力為準。 型腔壁厚的強度計算條件是型腔在各種受力形式下的應力值,不得超過模具材料的許用應力,而剛度計算條件由于模具的特殊性應從以下三個方面來考慮: 模具成型過程中不發(fā)生溢出 保證塑件尺寸精度 尺寸范圍50~200 ---塑件精度等級,取4 ---塑件尺寸公差值,取0.38 代入數(shù)據(jù)
39、得: 保證塑件順利脫模 ---保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量 ---塑件壁厚 ---塑料的收縮率 根據(jù)重復承受內(nèi)壓力的圓筒體原理計算壁厚,并按此計算強度: 1) 壁厚計算 式中----在半徑r圓周產(chǎn)生的切線應力Mpa,其值為所用模具用鋼的抗拉應力/安全系數(shù) ----型腔壓力,Mpa ---模具外圓半徑 ----模具型腔內(nèi)圓半徑 已知、、 (模具抗拉應力,取安全系數(shù)為4) 側(cè) h為最大壁厚與最小壁厚的平均值 按變形量校核型腔壁厚 式中---型腔內(nèi)
40、半徑徑向的變形量 ---型腔壓力Mpa ---彈性模量,碳鋼取 ---型腔內(nèi)半徑 ---型腔外半徑 ---橫向變形系數(shù)(泊松比),碳鋼取0.25 代入數(shù)據(jù)得: 所以,變形限制在0.2mm以下符合要求 定模強度校核 式中----墊板厚度 ----模內(nèi)成型壓力 ---支撐塊間距離 ---模具寬度 ---凸模板的允許變形量 ---彈性模量,鋼取 代入數(shù)據(jù)得: 變形量限制在0.1以下,符合要求。 4.5 頂出系統(tǒng)的設計 在注射成型中,制品的頂出對制品的質(zhì)量以及是否可以自動成型等起著重要的
41、作用。頂出方法由使用塑料的種類,制品形狀,澆口的種類,制品的商品價值,模具的制作周期及價格等所決定,原則上必須能夠在不使制品產(chǎn)生變形和損壞的情況下,可靠而迅速地脫模,故障要少,維修要簡單。 推出機構(gòu)的設計原則: 1、 推出機構(gòu)應盡量設置在動模一側(cè) 2、 保證塑件不因推出而變形 3、 機構(gòu)簡單,動作可靠 4、 良好的塑件外觀 5、 合模時的正確復位 頂出方式的種類有很多種, 本設計中由于制品內(nèi)壁有一圈螺紋,精度不高,因而采用頂板頂出機構(gòu)進行強行脫模,這各機構(gòu)的原理是在型芯根部安裝一與之密切配合的推板;頂出時,推板沿成型周邊移動,將塑件推離型芯,這種機構(gòu)主要用于頂出支撐面很小的塑件,
42、如薄壁容器等。在不允許留有頂桿殘痕的情況下,也可采用這種頂出板頂出機構(gòu)。 為了防止推板刮傷型芯,推板和型芯之間最少應留有0.25mm的間隙。頂板內(nèi)側(cè)邊緣斜角應在左右選取,頂板應設有導向裝置。 本設計中,脫模時頂板帶動頂桿,頂桿頂出推板,向前把塑件推出。頂出行程一般是被頂出制品高的,所以頂桿的行程,不要將頂出行程做得過長。 脫模力的計算 塑料成型工藝及模具設計 P 注射成型后,塑件在模具內(nèi)冷卻定型,由于體積的收縮,對型芯產(chǎn)生包緊力,塑件要從模腔中脫出,就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力,對于不帶通孔的殼類塑件,脫模時還要克服大氣壓力。一般而論,塑料制件剛開始脫模時,所需克服的阻力
43、最大,即所需的脫模力最大。 式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)約為0.1~0.3 ---塑件包容型芯的面積 ---塑件對型芯的單位面積上的包緊力,一般情況下,模外冷卻的塑件,p約取24~39Mpa,模內(nèi)冷卻的塑件p約取8~12Mpa 代入數(shù)據(jù)得: 4.6 冷卻孔的設計 模具設計中,溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)部分的設計是必不可少的, 因為模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,這要求我們的設計冷卻系統(tǒng)時必須讓模具迅速均勻地使模具和塑件冷卻下來,以縮短成型周期,同時能使塑料的收縮率小,變形小,尺寸穩(wěn)定,耐應力、開裂性好、表面光潔。 模具設置冷卻裝置的目的 1
44、、 防止塑件脫模變形 2、 縮短成型周期 3、 使結(jié)晶性塑料快速冷卻 水道孔徑的選擇 冷卻水道的直徑采用8mm的冷卻水道,最低流速是水孔位置設計。 4.7 確定各模板的厚度 塑料模具設計 P 對于模具中各模板的厚度(包括頂出固定板、墊板、動定模固定板、支撐板等),在滿足強度要求的前提下,應盡量采用標準模架。 根據(jù)標準模架及一些尺寸的要求,初步確定模架的尺寸如下:(單位:mm) 定模固定板 流道冷料推板 定模板 推板 動模
45、板 動模墊板 頂出板 頂出固定板 支撐板 動模固定板 模具用鋼 選擇模具零件的材料應按其用途而定,對成形零件的用料應考慮以下因素: 1 要承受在高溫、高壓下長期工作。因此應有足夠的機械強度、耐疲勞性能及耐熱性。 2 用于成批大量生產(chǎn)的模具應具有良好的熱處理性能。對形狀復雜的零件及易變形零件則還應要求材料在熱處理時變形小。 3 對成型零件尺寸精度要求較高的,應考慮使用尺寸穩(wěn)定性好的材料
46、. 4 模具鋼要便于加工,易拋光. 根據(jù)以上要求,模具的材料分別為:動模板、定模板等模板使用45鋼;導柱、導套材料為T8A。 或20號鋼滲碳處理,其它零件所用材料見總裝配圖明細欄. 第五章 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 塑料模設計手冊 塑料模設計手冊編寫組 5.1 最小注射量的校核 對于螺桿式注射機,其最小注射能力以螺桿在料筒內(nèi)最大推進容積M(cm3)表示,因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內(nèi)的溫度及壓力下的重量: Gmax=M*DC (g) 式中,M――注射機規(guī)定注射容積 cm3 D――注射塑料在常溫下的比重 g/cm3
47、 C――料筒溫度在塑料體積膨脹率校正系數(shù),結(jié)晶塑料取0.85,非結(jié)晶塑料取0.93 因塑件體積小,壓力對塑件比重影響很小,可忽略不記。 Gmax=60X1.05X0.93=58.59 (g) 塑件質(zhì)量使用Pro/E分析模組計算得, G塑件=16g < Gmax 所以,此注射機最大注射量滿足該塑件要求。 5.2注射壓力校核 查《模具手冊》得ABS樹脂在螺桿式注射機下注射壓力應在60~100 MPa,而SZ-ZY-125型注射壓力為116.6Mpa,因此能滿足該塑件要求。 5.3 鎖模力校核 當高壓塑料熔體充滿模具型腔時,產(chǎn)生一
48、個使模具沿分型面分開,其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力。 pKF≤P 式中,p――料筒內(nèi)注射機柱塞或螺桿施于塑料上的壓力 MPa K――損耗系數(shù) 1/3~2/3 F――投影總面積m2 P――注射機的額定鎖模力 KN pKF==390000N<2489000N 故鎖模力滿足要求。 第六章 使用說明及操作過程 6.1 試模與修正 6.1.1 對(童心吸水杯杯蓋)模具設計完成后,必須進行試模,通過試模,來檢驗模具是否合格以及選擇最佳成型工藝. 6.1.2 經(jīng)過第
49、一次試模后,就合格的模具是理想的,實際上難以做到,所以,在試模后一般即需按照模具委托加工說明書進行修正加工.修改委托書內(nèi)容時,必須慎重行事. 6.2 操作過程 6.2.1 開模后,定模與定動模之間分開。 6.2.2 隨著機床的后退,在頂板的作用下,完成塑件的強行脫摩過程 6.2.3 機床繼續(xù)后退,在拉板和拉桿螺釘?shù)淖饔孟?,使得定模和冷料流道推板與冷料流道推板和定模固定板的兩次分離,如廢料不能自行彈出時,由工人手工取出廢料。 6.2.4合模,繼續(xù)下一個循環(huán)操作。 6.3 該套模具可采用半自動操作,有一定的工作量,但這樣做可以
50、降低成本,帶來很好的經(jīng)濟效益 第七章 模具的保養(yǎng) 每一套模具,往往造價及為昂貴,對模具必須進行保養(yǎng). 7.1 防銹措施 卸模時,必須從下部卸下冷卻管,用棉絲擦干,用壓縮空氣吹凈.在防銹方法上可涂飾耐水性的黃油,也可以打用除銹液將型腔和冷卻孔銹體清除. 7.2 保持滑動部分的潤滑 在保養(yǎng)上要定其在滑動部分涂油,涂飾必須適當.如潤滑油涂飾太多則會污染制品,涂少起不到潤滑的效果.
51、 小結(jié) 三個月的畢業(yè)設計已接近尾聲,在整個設計過程,我做了大量的工作,從資料的搜集到參觀學習,以及對模具進行設計等工作.我都能按計劃要求完成任務. 《注塑模設計》這門課是作為選修課開設的,我沒有選,給我的畢業(yè)設計帶來不便,在老師的指導下,我通過自學,對這們課程有一定程度的認識.加上課外書籍的閱讀和參觀實習,對模具的了解越來越多,這次畢業(yè)設計給了我一個很好的學習機會,我搜集了大量的資料.在圖書館借了數(shù)本有關(guān)注塑料模方面的書,認真仔細地看過多遍,并且做了筆記. 這都為我以后的設計工作打下了堅實的基礎. 在參觀幾家塑料廠的時候,我能做到多看、多問、多動手.在其中是三家塑料廠,我
52、還親手拆裝了幾套模具.進行了分析與研究,和同學一起探討.使我對注塑行業(yè)也有了一定的了解,并對注塑模具有了一定的感性認識. 在進行設計與繪圖的時候,我查閱了大量的資料.對每一個零件的尺寸,對每一個部件的安裝位置,對每一個動作運動機理,進行了深入的分析下研究,并和指導老師及同學進行了探討.盡可能完善每一個設計過程.。我是用AUTOCAD與PRO/E進行繪圖。這使我能更加熟練地運用這兩種軟件。由于人的知識有限,在設計過程中,經(jīng)驗不足,在某些地方的設計與實際相脫離或者在某些地方的設計不完美,希望老師能予以指正。 三個月的設計業(yè)已結(jié)束,在這個過程中,我對模具設計及塑料行業(yè)有了一定了解。學到了很
53、多的知識。培養(yǎng)了我嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L,精益求精的工作態(tài)度。并鍛練了我的意志。畢業(yè)設計任務即將完成 ,我學到的東西還很多,使大學四年所學的書本知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合,加深了理論的理解,提高了動手能力,在將來的工作中能夠做到得心應手。乘風破浪會有時,直掛云帆濟滄海。 參考文獻 1 陸寧編著. 實用注塑模設計.北京: 中國輕工業(yè)出版社,1997,5 2 《塑料模設計手冊》編寫組.塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版社 1982,12 3 張克惠.注塑模設計.西北工業(yè)大學出版社,1995,1 4 王樹勛.模具實用技術(shù)綜合手冊.廣州:華南進工大學出版社,1
54、995,6 5 宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊.北京:航空工業(yè)出版社,1994,8 6 陳秀寧.機械設計基礎.浙江大學出版社,1993,7 7 虞傳寶.冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料. 機械工業(yè)出版社,1992,10 8 工程畫教研室.機械制圖.大連理工大學.北京:高等教育出版社,1993,5 9 成都科技大學,北京化工學院,天津輕工業(yè)學院.塑料成型模具.輕工業(yè)出版社。1990,8 10 王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎.機械工業(yè)出版社,2001.1 11 申樹義、高濟編.塑料模具設計.機械工業(yè)出版社,1993.9 12 馮炳堯等主編.模具設計
55、與制造簡明手冊.上??萍汲霭嫔?,1987.8 13 葉屋臣一.注塑模設計和應用.輕工業(yè)出版社,1989.1 14 許鶴峰.注塑模具設計要點與圖例,化學工業(yè)出版社,1999.1 15 馬金駿.塑料模具設計.中國科學計算出版社,1994.6 16 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社,1994.6 附件清單 童心吸水杯杯蓋模具裝配圖 MJ-001 A0 1張 模具零件圖 頂出板導向桿 MJ-001-01 A4 1張
56、 拉桿螺釘 MJ-001-02 A4 1張 型芯 MJ-001-03 A3 1張 拉板 MJ-001-04 A4 1張 定模安裝板 MJ-001-05 A2 1張 定位環(huán) MJ-001-06 A4 1張 導套 MJ-001-07 A4 1張
57、 導柱 MJ-001-08 A4 1張 主流道襯套 MJ-001-09 A4 1張 導柱 MJ-001-10 A4 1張 流道冷料推板 MJ-001-11 A2 1張 定模型板 MJ-001-12 A2 1張 推板 MJ-001-13 A2 1張
58、 動模型板 MJ-001-14 A2 1張 動模墊板 MJ-001-15 A2 1張 支撐板 MJ-001-16 A3 1張 動模固定板 MJ-001-17 A2 1張 頂出固定板 MJ-001-18 A3 1張 頂出板 MJ-001-19 A3 1張 支撐釘 MJ-001-20 A4 1張 制品圖 LJ-001 A3 1張 三維實體造型圖冊一份 A4 16張 29 第29頁 共27頁
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