塑料蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文塑料蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)摘要 . I Abstract. II 第1章概論. (11.1 論文背景及意義 (11.2 本論文及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展 (11.3 注塑模概述 (2第2章注塑模設(shè)計(jì) (42.1 塑件的工藝分析 (42.2 分型面及排氣槽的設(shè)計(jì) (62.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (72.4 成型零件的設(shè)計(jì) (92.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (122.6 模具設(shè)計(jì)總裝圖 (13結(jié)論 (15參考文獻(xiàn) (16附件 (17本論文主要是針對(duì)塑料蓋的模具設(shè)計(jì),通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。該論文從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性,具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā),對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)

2、構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì),同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)論文題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料蓋注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑料蓋塑件產(chǎn)品,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)塑料蓋的具體結(jié)構(gòu),該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內(nèi)側(cè)有四個(gè)小凸臺(tái),無法設(shè)置斜導(dǎo)柱,固采用活動(dòng)鑲件的結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu),使模具外形縮小,大大降低了模具的制造成本。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到塑料蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。關(guān)鍵詞:塑料模具塑料蓋模具AbstractThis topic mainly a

3、imed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter e

4、xamination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which

5、 the plastic lid requested.Key words plastic mold the plastic lid mold第1章概論1.1 論文背景及意義市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈,使得產(chǎn)品的功能日趨多元化,產(chǎn)品的生命周期不斷縮短,塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨多樣化和復(fù)雜化,客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。這在一定程度上決定了模具設(shè)計(jì)和注射成型過程的復(fù)雜性,有些注射成型問題連有經(jīng)驗(yàn)的模具設(shè)計(jì)師和注射工藝師都很難把握。而傳統(tǒng)的注射模設(shè)計(jì)首先考慮的是模具結(jié)構(gòu)本身的需要,之后考慮的才是注射制品的需要。例如,常規(guī)的注射模設(shè)計(jì)通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),而不是根據(jù)流動(dòng)分析來確定,最后在試模過程中

6、通過反復(fù)的調(diào)整模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)參數(shù)來勉強(qiáng)達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求。模具試模周期過長、試模成本過高嚴(yán)重影響了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此,對(duì)塑料熔體的注射成型過程的計(jì)算機(jī)模擬對(duì)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及注射成型工藝具有非常重要的指導(dǎo)意義123。1.2 本論文及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展分子材料加工領(lǐng)域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡(jiǎn)稱塑料模。塑料模優(yōu)化設(shè)計(jì),是當(dāng)前高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。在塑料材料、制品設(shè)計(jì)及加工工藝確定以后,塑料模設(shè)計(jì)對(duì)制品質(zhì)量與產(chǎn)量,就具有決定性的影響。首先,模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、澆注與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等,均對(duì)制品

7、尺寸精度和形狀精度以及塑件的物理力學(xué)性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等,起著十分重要的影響。其次,在塑件加工過程中,塑料模結(jié)構(gòu)的合理性,對(duì)操作的難易程度,具有重要的影響。再次,塑料模對(duì)塑件成本也有相當(dāng)大的影響,除簡(jiǎn)易模具外,一般說來制模費(fèi)用是十分昂貴的,大型塑料模更是如此?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中,合理的加工工藝、高效率的設(shè)備和先進(jìn)的模具,被譽(yù)為塑料制品成形技術(shù)的“三大支柱”。尤其是塑料模對(duì)實(shí)現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求起著無可代替的作用。高效全自動(dòng)化設(shè)備,也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具,才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能。此外,塑件生產(chǎn)與產(chǎn)品更新均以模具制造和更新為前提。我國塑料模的發(fā)展

8、極其迅速。塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù),以有相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。我國在塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)上,與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的差距,參見表 1.15。在模具材料方面,專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全,質(zhì)量尚不穩(wěn)定。表1.1 塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)塑料模技術(shù),包括設(shè)計(jì)技術(shù)、材料選擇、加工技術(shù)管理與維修技術(shù)等多種領(lǐng)域,屬于系統(tǒng)工程技術(shù)。隨著塑料模應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,地位的不斷提高,對(duì)此國家以制定出明確的奮斗目標(biāo)。塑料注射模能一次性地成型形狀復(fù)雜,尺寸精確,或帶有嵌件的塑料制件。作為先進(jìn)的模具,須在使用壽命期限內(nèi)保證制品質(zhì)量,并要有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這就要求模具動(dòng)作可靠,自動(dòng)化程度高,熱交換效率好,成型

9、周期短。其次,合理選用模具材料,恰當(dāng)確定模具制造精度,簡(jiǎn)化模具加工工藝,降低模具的制造成本亦十分重要。此外,在注塑模設(shè)計(jì)時(shí),必須充分注意到以下特點(diǎn)4: (1塑料熔體大多屬于假塑體液體,能“剪切變稀”。 (2視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。(3整個(gè)成型周期中,塑件模具環(huán)境組成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。凡是注射模,可分為動(dòng)模和定模兩大部分。注射充模時(shí)動(dòng)模和定模閉合,構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)。開模時(shí)動(dòng)模與定模分離,取出制件。定模安裝在注射機(jī)的固定模板上;動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。根據(jù)零件的不同功能,可由七個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成5:(1成型零件:主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件,各種技術(shù)名稱 發(fā)達(dá)國家中

10、國美國日本德國香港臺(tái)灣大陸CAD 應(yīng)用 CAE 應(yīng)用 Flow 軟件 Cool 軟件75% 50%普及 普及 75% 50%普及 普及 70% 50%普及 普及 50% 40% 70% 70%40% 30% 50% 50%20% 10%有應(yīng)用 有應(yīng)用成型桿與成型環(huán);(2澆注系統(tǒng)(3導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu);(4脫模機(jī)構(gòu):主要由頂桿、頂出板、回程桿、頂出固定板、拉料桿等組成;(5側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu);(6溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng);(7排氣系統(tǒng)。第2章注塑模設(shè)計(jì)2.1 塑件的工藝分析BS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一種新型的工程材料。它具有三種成分的綜合性能,是一種具有堅(jiān)韌、質(zhì)硬和剛性的工程材料。ABS是非結(jié)晶

11、聚合物,不透明、無毒、無味及微黃的熱塑性樹脂.有及好的抗沖擊強(qiáng)度,且在低溫下也不迅速下降.有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。ABS的主要成型特點(diǎn):(1可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。(2收縮率小,可制得精密塑料。(3吸濕性較大,成型前應(yīng)干燥處理。(4流動(dòng)性中等,溢邊值0.04mm,溶體粘度強(qiáng)烈依賴于剪切速率,因此模具設(shè)計(jì)大都采用點(diǎn)澆口形式。(5熔融溫度較低,熔融溫度范圍固定,宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。(6澆注系統(tǒng)流動(dòng)阻力小,注意澆口形式和位置應(yīng)合理,防止產(chǎn)生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜過小。ABS

12、注射成型的主要工藝參數(shù)見表2.16。表2.1 ABS注射成型的主要工藝參數(shù) 樹脂名稱 ABS 注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速,(r/min 3060 形式 直通式 噴嘴溫度( 180190前 200210料筒溫度(中 210230后 180200模具溫度( 5070 注射壓力(MPa 7090 保壓壓力(MPa 5070 注射時(shí)間(s 35保壓時(shí)間(s 1530 冷卻時(shí)間(s 15 30 總周期 (s 4070 密度(g/31.011.08該塑件為一圓形塑料蓋。塑件含有內(nèi)螺紋,如圖2.1所示,因此需要采用螺紋旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu),塑料件上有兩個(gè)止轉(zhuǎn)孔,需設(shè)計(jì)為襯套形式,防止脫模時(shí)塑料件隨螺紋型芯轉(zhuǎn)動(dòng)。外

13、觀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,凹模采取鑲嵌式,便于加工,易于更換,節(jié)約了貴重材料。該件為圓形對(duì)稱件,故在塑料蓋的中心位置設(shè)置點(diǎn)澆口,以便充型。由于采用螺紋脫模機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,宜采用一模一腔 。 圖 2.1 塑料蓋注塑件由于沒有精度要求,因此取最低精度5級(jí)(SJ1372-78。由以上分析可見,該零件的尺寸精度為低精度,對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)的零件加工可以保證。塑料件沒有特別的表面質(zhì)量要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過以上分析可以看出,注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。2.2 分型面及排氣槽的設(shè)計(jì)在注塑模中,用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面,通稱為分型面。分型面選擇的一般原則78 :(1應(yīng)便于塑

14、件的脫模。(2應(yīng)保證塑件的質(zhì)量。(3應(yīng)有利于防止溢料。4應(yīng)有利于排氣。5應(yīng)盡量使成型零件便于加工。該塑料件為一對(duì)稱的圓形件,基于以上原則,分型面可選在塑件截面積最大處,如圖2.2所示。 圖 2.2 塑料蓋分型面由于是中小型模具,利用分型面排氣是最簡(jiǎn)便合理的方法,同時(shí)利用配合間隙排氣,其間隙為0.03mm0.05mm。主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始,到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。因主流道部分在成型過程中,其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸,屬于易損件,對(duì)材料要求較高,所以模具的主流道部分設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套式,以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材

15、單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。主流道襯套設(shè)置在模具的對(duì)稱中心位置上。主流道設(shè)計(jì)如圖2.3所示 ,其主要參數(shù)為:d=碰嘴直徑+1mm ;R=碰嘴球面半徑+23mm ; =2°4° r=D/8;H=(1/32/5 R 。圖 2.3 主流道2.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模具閉合時(shí)要求有準(zhǔn)確的方向和位置。具有一定精度的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu),是注射模設(shè)計(jì)不可缺少的組成部分。技術(shù)要求:(1為使導(dǎo)柱具有硬而耐磨的表面,堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯,采用T10鋼經(jīng)淬火處理,硬度為50HRC 55HRC 。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8m,導(dǎo)向部分表面的粗糙度為 Ra0.8m Ra0.4m 。(2導(dǎo)柱固定端與模板之間

16、采用H7/k6過渡配合;導(dǎo)柱導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合。RdHL導(dǎo)柱設(shè)計(jì)如圖2.4圖2.4 導(dǎo)柱導(dǎo)套選用注塑模 型直導(dǎo)套采用H7/r6配合鑲?cè)肽０?。?dǎo)套結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。圖2.5 導(dǎo)套2.4 成型零件的設(shè)計(jì)塑料件具有內(nèi)螺紋,型芯設(shè)計(jì)為獨(dú)立的螺紋型芯(如圖2.6所示,以便旋轉(zhuǎn)脫模。并采用H8/h8的間隙配合,將螺紋型芯直接插入模具相應(yīng)的配合孔中。凹模設(shè)計(jì)為底部鑲拼結(jié)構(gòu)(如圖2.7所示,簡(jiǎn)化了模具的加工性,減少了熱處理變形,鑲拼結(jié)構(gòu)便于模具維護(hù),節(jié)約了貴重的模具鋼,鑲拼處的間隙利于排氣。 圖 2.6 螺紋型芯 圖 2.7 凹模鑲塊注射塑料ABS 的成型收縮率:S cp =2S S minm

17、ax +S cp =20.3%0.7%+ =0.5% (1型腔的徑向尺寸:m L =(1+S cp %s L -43+0式中 m L 型腔徑向尺寸;單位為mms L 塑件的基本尺寸;單位為mm塑件的公差值;模具成形零件的制造公差;取/4 將數(shù)據(jù)代入公式中得:1m L =(1+0.5%×95-0.75×0.600+0.07=95.220+0.07 mm2m L =(1+0.5%×66-0.75×0.520+0.13=66.070+0.13mm3m L =(1+0.5%×87-0.75×0.600+0.07=87.150+0.07 mm4

18、m L =(1+0.5%×8-0.75×0.200+0.05=95.220+0.05 mm(2型芯徑向尺寸:m l = (1+S cp %s L +430-式中 m l 型芯徑向尺寸;單位為mm將數(shù)據(jù)代入公式中得:1m l = (1+0.5%×63+0.75×0.46 -0.120=62.78- 0.120(1型腔深度尺寸計(jì)算:H =(1+S cp %s H -32+0式中 m H -型腔深度尺寸;單位為mms H -塑件的基本尺寸;單位為mm將數(shù)據(jù)代入公式中得:1m H =(1+0.5%×13-32×0.220+0.06=12.93

19、0+0.06 mm 2m H =(1+0.5%×5-32×0.180+0.05=5.30+0.05 mm(2型芯高度尺寸計(jì)算:m h =(1+S cp %s H +320-1m h =(1+0.5%×11+32×0.22 -0.050 =11.25-0.050 mm2m h =(1+0.5%×5+32×0.18 -0.050 =5.15-0.050 mm3m h =(1+0.5%×2+32×0.16 -0.040 =2.11-0.040 mm2.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖2.8 螺旋式冷卻水套為了提高冷卻效率和爭(zhēng)取型腔

20、表面溫度的均勻與穩(wěn)定,在系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定準(zhǔn)則。在管道回路布置時(shí),還需進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸,并使加工方便和密封效果良好12。本設(shè)計(jì)采用螺旋式冷卻回路,如圖2.8所示,大直徑的圓柱高型芯,在心柱表面車制螺旋溝槽,壓入型芯的內(nèi)孔中。冷卻水從、中心孔引向心柱頂端,經(jīng)螺旋回路從底部流出。心柱使型芯有較好剛性; 較薄的型芯壁改善了冷卻效果,只是加工較復(fù)雜。由于注射機(jī)可安裝模具的厚度有一定限制,所以設(shè)計(jì)模具的閉合厚度m H 必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度max H 及最小模具厚度min H 之間,即max H m H min H式中 min H -注射機(jī)合模部件允許的最小模厚(m

21、m ; max H -注射機(jī)允許的最大模厚(mm 。代入數(shù)據(jù)得:m H =20425253225324025=+ mm滿足 min H =200 mm m H =204 mm max H =300 mm 故符合要求。雙分型面注射模H 105(21H H + 式中 -定模板和型腔之間分離距離(mm ; H -注射機(jī)動(dòng)模板的開模行程(mm ; 1H -塑件頂出距離(mm ;2H -包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度(mm 。代入數(shù)據(jù)得: H =300 mm >11+13+25+21+10=80 mm滿足條件。2.6 模具設(shè)計(jì)總裝圖根據(jù)以上的設(shè)計(jì)和計(jì)算,所設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)如圖2.9所示:模具在開模時(shí)

22、,在彈簧10作用下,-面首先分型,以便取出點(diǎn)澆口,當(dāng)定距拉桿12被限位后,-面分型。開模完畢,由裝于機(jī)床上的電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈輪6,從而使水套5轉(zhuǎn)動(dòng),螺紋型芯13隨同旋轉(zhuǎn)脫出螺紋,在脫螺紋過程中,彈簧10推動(dòng)動(dòng)模板8 ,使襯套15端面始終與制品端面保持接觸,以利用其摩擦阻力而順利脫出螺紋。傳動(dòng)系統(tǒng)由滾柱2、7和軸承11支承,以減小傳動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。 圖2.9 模具結(jié)構(gòu)圖1-上擋板;2-澆口套;3-主流道;4-導(dǎo)柱;5-推桿;6-傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈輪;7-動(dòng)模固定板;8-推動(dòng)動(dòng)模板;9-墊板;10-彈簧;11支承 21-銷釘;12-定模固定板;13-導(dǎo)柱;14-動(dòng)模;15-襯套;16-定模結(jié)論本次所選論文為塑料蓋注塑模設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料,對(duì)整個(gè)注塑模設(shè)計(jì)過程及注塑工藝