畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文盒型件塑料模具設(shè)計

1、第一章 塑料HDPE分析 1.1 根本特性無毒、無味、呈乳白色。密度為0.940.965g/cm3,有一定的機械強度,具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，但和其他塑料相比機械強度低，外表硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙稀有高度的耐水性，長期與水接觸其性能可保持不變。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質(zhì)蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣的作用下會產(chǎn)生老化和變脆。一般使用溫度約在80 oC左右。能耐寒，在-60 oC時仍有較好的力學(xué)性能，-70 oC時仍有一定的柔軟性。1.2 成型特性結(jié)晶形

2、塑料,吸濕性小,成型前可不預(yù)熱，熔體粘度小，成型時不易分解，流動性極好,溢邊值為0.02mm左右,流動性對壓力變化敏感，加熱時間長那么易發(fā)生分解。冷卻速度快,必須充分冷卻,設(shè)計模具時要設(shè)冷料穴和冷卻系統(tǒng)。收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應(yīng)控制模溫。宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應(yīng)快，保壓要充分。不宜采用直接澆口注射，否那么會增加內(nèi)應(yīng)力，使收縮不均勻和方向性明顯。應(yīng)注意選擇澆口位置。質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時可強行脫模。1.3 綜合性能壓縮比： 1.842.30 熱變形溫度： 1.88MPa- 48oC 0.46MPa- 6082oC 抗拉屈服強度:

3、 2239 MPa彎曲強度： 2540MPa彎曲彈性模量： 1.11.4 GPa壓縮強度： 225 MPa疲勞強度： 11 Mpa107周脆化溫度： -701.4 HDPE的注射工藝參數(shù)注射機類型： 柱塞式噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 150170oC料筒溫度： 前 170200oC 后 140160oC模溫： 6070oC注射壓力： 60100Mpa保壓力： 4050Mpa注射時間： 1560s高壓時間： 03s冷卻時間： 1560s第二章 塑料模的總體設(shè)計2.1 塑件的形狀尺寸塑件名稱：膠卷盒材料：HDPE產(chǎn)量：中等批量生產(chǎn)圖2-1 塑件圖塑件的工作條件對精度要求一般，因為塑件圖中未注公差

4、，所以根據(jù)HDPE的性能可選擇其塑件的精度等級為7級精度。將該塑件分成四局部，得塑件體積：查表達式1-2-2見注塑模設(shè)計與制作教程一書得：因此質(zhì)量：2.2 型腔數(shù)目的決定及排布的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，但制件尺寸、精度、外表粗糙度一般，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)本錢及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模四腔對稱性排布,分流道直徑可選1.59.5mm。本設(shè)計取值4mm。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用點澆口，排布圖如下列圖示：圖2-2 型腔數(shù)目及排布圖2.3 注射機的選擇由于采取的是一模四腔的方案，故其注射總體積及質(zhì)量就是塑件的體積及質(zhì)

5、量的四倍： 假設(shè)：由注射機最大注射量公式得： 注射機的公稱質(zhì)量注射量 K 塑件的總質(zhì)量 澆注系統(tǒng)廢料的質(zhì)量 因此： 由?塑料模具技術(shù)手冊?表3-48查得注射機的型號為SZ-100/630，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 結(jié)構(gòu)型式：臥式 理論注射容量：75 螺桿直徑：30 注射壓力：224Mpa 注射速率：60g/S塑化能力：/s螺桿轉(zhuǎn)速: 14200r/min鎖模力: 630KN拉桿內(nèi)間距: 370320mm移模行程: 270mm最大模具厚度: 300mm最小模具厚度: 150mm鎖模型式: 雙曲肘式模具定位孔直徑:噴嘴球半徑:R15噴嘴口孔徑:2.4 分型面的選擇塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上

6、，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應(yīng)有利于塑件滯留在動模一側(cè)，以便于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。第一分型面在定模板與澆道板之間，第二分型面在型腔板與推板之間，分型圖如下列圖所示： 圖2-3 分型面圖1 圖2-4 分型面圖22.5 模架的選擇型腔壁厚的計算對小尺寸型腔，強度缺乏是主要問題，應(yīng)按強度條件計算，得型腔側(cè)壁最小厚度：r 凹模型腔內(nèi)孔或凸型芯外圓的半徑 材料許用應(yīng)力 模腔壓力成型零件材料選T12，淬火，低溫回火，硬度大于55HRC，其為700Mpa 凹模型腔底部高度 模架的選擇由前面對型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸：最小寬度為：32+22.93

7、15=37.863最小厚度為：50+6.652=56.652但是考慮到加工方便，采用組合式凹模，所以還要考慮導(dǎo)柱導(dǎo)套的安放位置，且查得標(biāo)準(zhǔn)值，再由于塑件采取推件板推出，因此選擇模架為根本類型中的的派生模架，為了方便分型時定位，增加了限位桿。又因為塑件是兩次分型，所以模架采取三板結(jié)構(gòu)。設(shè)置推件板推出機構(gòu)，它適合于薄壁殼體型塑件，脫模力大以及塑件外表不允許留有頂出痕跡的注射成型模。選擇模架規(guī)格為： GB/T12556-90具體尺寸如下如下：定模坐板厚度：A=43mm中間板厚度：B=24mm型腔板厚度：C=64mm模板：直徑=150mm推板：直徑=142.2mm 高度=32mm型心固定板：高度=48

8、mm動模座板：厚度=80mm模具閉合厚度：H=291導(dǎo)柱：d=20mm導(dǎo)套：限位桿：d=20mm成型尺寸及澆注系統(tǒng)設(shè)計 型腔的內(nèi)徑計算 型腔內(nèi)形尺寸 塑件外徑根本尺寸塑件公差 塑件的平均收縮率，取2.25% x 模具制造公差，取圖4-1 型腔結(jié)構(gòu)圖因為制件圖樣上未注公差尺寸的允許偏差，所以采用7級公差精度，查表得 所以：設(shè)計的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。 型腔的深度尺寸計算型腔深度尺寸 塑件高度其本尺寸塑件公差塑料平均收縮率，取2.25%x模具成型尺寸設(shè)計公差 查表得 所以： 型芯的外徑計算：圖4-2 型芯的結(jié)構(gòu)圖 式中：型芯外形尺寸 塑件內(nèi)徑根本尺寸 塑件的公差塑料平均收縮率2.25%x 模具成型尺

9、寸設(shè)計公差，取 查表得： 型芯的高度計算 式中：凸模高度尺寸 塑件內(nèi)形深度根本尺寸 塑件公差 塑料平均收縮率2.25% x 模具成型尺寸設(shè)計公差， 查表得： 所以： 澆注系統(tǒng)的初步估計澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四局部組成澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計合理、盡量減少塑料的消耗。根據(jù)塑件的形狀采用推板推出。由于本塑件是圓筒狀制品所以盡可能采取中心進料，所以選擇點澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設(shè)在定模板上，在澆道板上采用澆口套, 不設(shè)置冷料穴和拉料桿。 圖4-3

10、澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)塑件的外形尺寸和質(zhì)量等決定影響因素，初步取值如下：d=5mm D=8mm R=16mm h=5mm d1=H1=4mm l=50mm L=43mm a= a1= L1=36mm主流道呈圓角半徑，以減小料流轉(zhuǎn)向時渡時的阻力。主流襯套選用45#制造，外表淬火大于55HRC。第四章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用：1定位件用：模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。2導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模或上下模準(zhǔn)確閉合，防止型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3承受一定的側(cè)向壓力。4.2 導(dǎo)柱

11、導(dǎo)套的選擇一般在注射模中，動、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。因為限位桿已經(jīng)設(shè)置在定模上，所以導(dǎo)柱應(yīng)該設(shè)置在動模上，而且這樣還可以保護型心不受損傷。所選的導(dǎo)柱、導(dǎo)套按國家標(biāo)準(zhǔn)如下：圖5-1 導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)具體分布如下列圖5-2所示。定端與模板間用H7/m6或H7/k6的過渡配合,導(dǎo)向局部通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，與導(dǎo)柱同動作的彈簧應(yīng)布置4個，并盡可能對稱布置于A分型面的四周，以保持分型時彈力均勻，中間板不被卡死。圖5-2 導(dǎo)柱分布圖 第五章 脫出機構(gòu)設(shè)計 推出機構(gòu)的組成推出機構(gòu)由推出

12、零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘。 設(shè)計原那么1推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)；2保證塑件不因推出而變形損壞；3機構(gòu)簡單動作可靠；4合模時的正確復(fù)位。 脫模力的計算因為塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比0.02小于0.05，所以本塑件屬于薄壁殼體塑件，其脫模力計算公式為： E塑料的拉伸模量MPa，由表3-29查找；塑料成型平均收縮率%，由表3-29查找；塑件的平均壁厚mmL塑件包容型芯的長度mm塑件的泊松比，由表3-29查找；脫模斜度塑件側(cè)面與脫模方向之夾角；f塑料與鋼材之間摩擦系數(shù)，由表3-29查找

13、；r型芯大小端平均半徑mm；B塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，當(dāng)塑件底部上有通孔時，10B項應(yīng)視為零；由f和決定的無因次數(shù)，可由表3-30選??；因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構(gòu)本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。用推件板推出機構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 推板脫出機構(gòu)計算1頂件行程：所需頂出行程 型芯成型高度e 頂出行程富裕量 2開模行

14、程 a 中間板與定模分開的距離mmH1塑件推出距離也可作為凸模高度mmH2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度mmS 注射機移動板最大行程mmH 所需開模行程mm圖5-1 推板的零件圖圖5-1 頂桿的零件圖第六章 排氣溫控系統(tǒng)設(shè)計 溫控系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、外表輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦褐色斑紋，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射

15、成型過程中，為保證型腔充填量的均勻適宜及增加塑料熔體集合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。根本原那么：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)水帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。 注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計原那么1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大、型腔外表的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。2冷卻水道至型腔外表距離應(yīng)盡量相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔外表最好距離相等，但是當(dāng)塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔外表的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔外表的距離應(yīng)大于10mm，常用1215mm.3澆口處加強冷卻 塑料熔體充

16、填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口局部的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長，那么冷卻水出、入口的溫差就比擬大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計時應(yīng)引起注意。冷卻水道的總長度的計算可公式：L=A/ndL冷卻水道總長度 A熱傳導(dǎo)面積 D冷卻水道直徑d 冷卻水通道直徑m n模具上開設(shè)冷卻通道孔數(shù)5冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 聚乙烯的收縮率大，水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。冷卻水道的設(shè)計必須盡量防止接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生

17、熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)。 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 中等深度的塑件，采用點澆口進料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部與型腔外表采用等距離環(huán)型槽冷卻的形式具體如下列圖所示： 圖6-1 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具帶走的熱量為 J式中 a冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù) W/； A 冷卻管道壁的傳熱面積 模具溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差值K； 冷卻時間s由上式可知，當(dāng)需傳遞熱量Q不變時，可通過1提高傳熱系數(shù)a ， 而通過提高冷卻介質(zhì)的流速便可到達提高傳熱系數(shù)的目的；2提高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差；3增大冷卻介質(zhì)的

18、傳熱面積A， 而通過開設(shè)水管的尺寸盡可能大，數(shù)量盡可能多就可以增大傳熱面積。 冷卻水孔直徑d的計算假設(shè)塑料在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水所帶走，那么模具冷卻時間所需冷卻水的體積流量可按下式計算：式中V 冷卻水的體積流量； G 單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量kg/h; 塑料成形時在模內(nèi)釋放的熱含量J/kg查表3-41得; C 冷卻水的比熱容J/kg.K 查表得水為4.187X103; 冷卻水的密度kg/; 冷卻水的出口溫度； 冷卻水的進口溫度。經(jīng)計算得V=所以根據(jù)冷卻水的體積流量可以查表3-44得：冷卻水管的直徑為12mm6.5 求冷卻水在水孔里的流速v 符合冷卻水的最低流速要求第七章 注射機與模具

19、型腔型芯強度校核 注射機的校核1.最大注射量校核： 符合要求2.注射壓力的校核：符合要求3注射速率的校核： 可以用螺桿轉(zhuǎn)速來校4鎖模力的校核取k=1.11.2 符合要求5模具閉合厚度校核：符合要求6開模行程的校核： 符合要求 型腔型芯的強度校核型腔實際側(cè)壁厚：型腔底部實際厚度： 符合要求第八章 模具的裝配、試模與維修 模具的裝配裝配順序：因為塑件的結(jié)構(gòu)形狀不能使型芯、型腔在合模后找正相對位置，所以要通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套來確定。為準(zhǔn)確安裝，必須先安裝導(dǎo)拄導(dǎo)套，以找型芯、型腔相對位置。模具裝配的主要內(nèi)容 型芯裝配將型芯壓入固定板，在壓入過程中，要注意校正型芯的垂直度和防止型芯切壞孔壁心及使固定板變形。壓

20、入后要在平面磨床上用等高墊鐵支撐磨平底面。 型腔的裝配加工拼塊的拼合面在熱處理后要進行磨削加工，保證拼合后緊密無縫隙。拼塊兩端留余量，裝配后同模板一起在平面磨床上磨平。拼塊型腔在裝配壓入過程中，為防止拼塊在壓入方向上相互錯位，可在壓入端墊一塊平墊板。通過平墊板將各拼塊一起壓入模板中。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配為保證型芯與型腔的正確位置，以及其導(dǎo)向作用，動定模的導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。必須用坐標(biāo)鏜床對動定模型板鏜孔。將導(dǎo)柱、導(dǎo)套壓入動、定模板后，要求保持導(dǎo)柱的垂直度，并使用啟模和合模時導(dǎo)柱、導(dǎo)套間滑動自如。 頂桿裝配加工一般頂桿在模具中只起頂出塑件的作用，所以頂桿的到導(dǎo)向局部要確保頂桿動作靈活，防止頂桿活動間隙過大而滲料。導(dǎo)向局部的配合一般采用頂桿固定孔可采用引鉆孔的方法進行加工。 澆口套的裝配加工澆口套與定模板的裝配，采用配合，澆口套和模板孔的定位臺肩應(yīng)緊密貼實。裝配后澆口套要高出模板平面。為了到達以上要求，澆口套的壓入外外表不允許設(shè)置導(dǎo)入斜度。壓入端要磨成小圓角，以免壓入時壞模板孔壁。同時壓入的軸向尺寸應(yīng)留有去圓角的修磨余量H。 裝配時以分型面作為該模具的裝配基準(zhǔn)，裝配順序為裝配前按圖檢驗主要工作零件及其他零件的尺寸；加工導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，用螺釘將澆道板、型腔板疊合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊，鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn)。再