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模具-塑料碗注射模设计—毕业设计(论文).doc

模具-塑料碗注射模设计—毕业设计(论文)

想好好爱你的猪
2017-10-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《模具-塑料碗注射模设计—毕业设计(论文)doc》,可适用于高等教育领域

模具塑料碗注射模设计毕业设计(论文)模具塑料碗注射模设计模具塑料碗注射模设计目录任务书一、塑料的工艺性设计()、注塑模工艺()、化学和物理特征()、塑件的尺寸与公关差、塑件的尺寸与公关差、塑件尺寸公差标准、塑料的表面质量二、注射成型机的选择三、型腔布局与分型面设计()、型腔数目的确定()、型腔的布局()、分型面的设计四、浇注系统设计()、主流道设计()、主流道衬套的固定()、分流道的设计()、浇口的设计五、成型零件的设计()、成型零件的结构设计、凹模结构设计、型芯结构设计()、成型零件工作尺寸计算、外型尺寸、内腔尺寸六、合模导向机构设计()、导柱结构()、导套结构七、脱模机构的设计()、脱模机构的设计的总体原则()、推杆设计、推杆的形状、推杆的位置与布局()、推件板设计的要点()、开模行程与推出机构的校核()、浇注系统凝料脱模机构工艺卡后记参考文献年塑料模课程设计任务书吴杰成同学请你根据图示制件完成下列课程设计任务:、制订注射成型工艺方案工艺卡一张、模具总装图张型芯及凹模零件图各张、设计说明书份页左右设计要求:、图纸可以手绘或CAD绘制CAD绘制者必须交纸质图及磁盘、本任务书应与说明书、图纸一同装订成册并加封面装入资料袋中否则不接受作业(封面及资料袋统一去教材库领取)、作业统一由各班课代表收齐于月日按时交至任课教师、设计必须认真仔细允许讨论但严禁抄袭、复制或复印参考资料:《模具设计与制造简明手册》、《塑料模图册》名称:碗材料PP一、塑料的工艺性设计()、注塑模工艺干燥处理:如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度:~注意不要超过。模具温度:~建议使用。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力:可大到bar。注射速度:通常使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口:对于冷流道典型的流道直径范围是~mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是~mm但也可以使用小到mm的浇口。对于边缘浇口最小的浇口深度应为壁厚的一半最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。成型时间:注射时间s~s高压时间s~s冷却时间s~s总周期s~s()、化学和物理特性PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于以上时非常脆因此许多商业的PP材料是加入~乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度()、低透明度、低光泽度、低刚性但是有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为。由于结晶度较高这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在~。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶PP的收缩率相当高一般为~。并且收缩率的方向均匀性比PEHD等材料要好得多。加入的玻璃添加剂可以使收缩率降到。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。()、塑件的尺寸与公差、塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素:a)取决于用户的使用要求。b)受制于塑件的流动性。c)受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。、塑件尺寸公差标准a)影响塑件尺寸精度的因素主要有:塑料材料的收缩率及其波动。b)塑件结构的复杂程度。c)模具因素(含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等)。d)成型工艺因素(模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等)。e)成型设备的控制精度等。其中塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。题中没有公差值则我们按未注公差的尺寸许偏差计算查表取MT。、塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低级。二、注射成型机的选择估算V=g塑制品的正面投影面积S=cmV=cm公注射机为上海橡塑机厂的XSZY卧试注塑机。查表注射压力为MPa合模力为×N注射方式为螺杆式喷嘴球半径R为mm喷嘴口直径为mm(一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具)。三、型腔布局与分型面设计()、型腔数目的确定型腔数目的确定应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n即F,pA,npA式中F注射机额定锁模力(N)P型腔内塑料熔体的平均压力(MPa)A、A分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积(mm)大多数小型件常用多型腔注射模面高精度塑件的型腔数原则上不超过个生产中如果交货允许我们根据上述公式估算采用一模二腔。()、型腔的布局考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计模具的型腔排列方式如下图所示:图()()、分型面的设计分型面位置选择的总体原则是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b)便于塑件顺利脱模尽量使塑件开模时留在动模一边。c)保证塑件的精度要求。d)满足塑件的外观质量要求。e)便于模具加工制造。f)对成型面积的影响。g)对排气效果的影响。h)对侧向抽芯的影响。图()四、浇注系统设计()、主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触可看作是喷嘴的通道在模具中的延续另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。形状结构如图()所示其设计要点:图()a)主流道设计成圆锥形其锥角可取~流道壁表面粗糙度取Ra=μm且加工时应沿道轴向抛光。b)主流道如端凹坑球面半径R比注射机的、喷嘴球半径R大~mm球面凹坑深度~mm主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大~mm一般d=~mm。c)主流道末端呈圆无须过渡圆角半径r=~mm。d)主流道长度L以小于mm为佳最长不宜超过mm。e)主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上其材料常用TA热处理淬火后硬度~HRC。()、主流道衬套的固定因为采用的有托唧咀所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件外径为Φmm内径Φmm。具体固定形式如图()所示:图()()、分流道的设计a)分流道是脱浇板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模分流道大多设置在分型面上分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸:B,m,L(式)H,B(式)式中B―梯形大底边的宽度(mm)m―塑件的重量(g)L―分流道的长度(mm)H―梯形的高度(mm)质量大约g分流道的长度预计设计成mm长且有个型腔所以B,,,取B为mm=取H为mmH,根据实践经验PP塑料分流道截面直径为~。所以我们可以选择截面直径为mmH=mm。梯形小底边宽度取mm其侧边与垂直于分型面的方向约成。另外由于使用了水口板(即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板)分流道必须做成梯形截面便于分流道和主流道凝料脱模。如下图()所示:图()b)分流道长度分流道要尽可能短且少弯折便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的总长mm。c)分流道表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低一般取μm左右既可这样表面稍不光滑有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。d)分流道表面粗糙度分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关有多种不同的布置形式但应遵循两方面原则:即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。如图()所示。本模具的流道布置形式采用平衡式,()、浇口的设计浇口亦称进料口是连接分流道与型腔的通道除直接浇口外它是浇注系统中截面最小的部分但却是浇注系统的关键部分浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。a)浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口:,浇口在成形自动切数断故有利于自动成形。,浇口的痕迹不明显通常不必后加工。,浇口之压力损失大必须高之射出压力。,浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。b)浇口位置的选用模具设计时浇口的位置及尺寸要求比较严格初步试模后还需进一步修改浇口尺寸无论采用何种浇口其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表一定要认真考虑浇口位置的选择如图()所示。通常要考虑以下几项原则:,尽量缩短流动距离。,浇口应开设在塑件壁厚最大处。,必须尽量减少熔接痕。,应有利于型腔中气体排出。,考虑分子定向影响。,避免产生喷射和蠕动。,浇口处避免弯曲和受冲击载荷。,注意对外观质量的影响。图()c)浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同(型腔布局为平衡式)的形式否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致这就是浇注系统的平衡。显然我们设计的模具是平衡式的即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等形状及截面尺寸都相同。d)排气的设计排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时排除模腔内的空气二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品越是远离浇口的部位排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外还可以消除制品的各种缺陷减少模具污染等。那么模腔的排气怎样才算充分呢,一般来说若以最高的注射速率注射熔料在制品上却未留下焦斑就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力使塑件成型由困难变为容易从而提高生产效率降低生产成本降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验通过试模与修模再加以完善此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。五、成型零件的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时直接与塑料接触塑料熔体的高压、料流的冲刷脱模时与塑件间还发生摩擦。因此成型零件要求有正确的几何形状较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度此外成型零件还要求结构合理有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求确定型腔的总体结构选择分型面和浇口位置确定脱模方式、排气部位等然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计计算成型零件的工作尺寸对关键的成型零件进行强度和刚度校核。()、成型零件的结构设计、凹模结构设计凹模是成型产品外形的主要部件。其结构特点:随产品的结构和模具的加工方法而变化。镶拼的组合方式的优点:对于形状复杂的型腔若采用整体式结构比较难加工。所以采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料避免了整体式凹模采用一样的材料不经济由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式可以方便模具的维修避免整体的凹模报废。组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺有利于模具成型零件的热处理和模具的修复有利于采用镶拼间隙来排气可节省贵重模具材料。图()、型芯结构设计整体嵌入式型芯适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式其他装配方法还有通孔螺钉联接式沉孔螺钉联接式。图()()、成型零件工作尺寸计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂塑件本身精度也难以达到高精度为了计算简便规定:,塑件的公差”制品塑件的公差规定按单向极限制制品外轮廓尺寸公差取负值“,,叫做腔尺寸公差取正值“”若制品上原有公差的标注方法与上不符则应,按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算即取,。,,模具制造公差实践证明模具制造公差可取塑件公差的~即δz=(~),而且按成型加工过程中的增减趋向取“”、“”符号型腔尺寸不断增大则取“,,z,”。现取。δz”,型芯尺寸不断减小则取“δz”中心距尺寸取“,模具的磨损量对于实践证明对于一般的中小型塑件最大磨损量可取塑件公差的,大型塑件则取以下。另外对于型腔底面(或型芯端面)因为脱模方向垂直故磨损量δc=。,塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关通常按平均收缩率计算。SmaxSminS,==,模具在分型面上的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是~mm。、外型尺寸(mm)图(),z=根据公式:L()LS,,MS,,,,zD=D(),,SMS,,=(),,,=,zD=D()S,,MS,,(),=,,=,z根据公式:H=H()S,,MS,,,,zH=H(),,SMS,,,(),=,,=,zH=H(),,SMS,,,(),=,,=、内腔尺寸(mm)=根据公式:()lS,lMS,,,,z=()dS,dmS,,,,z=(),,,=,=d(S),dmS,,,,z=(),,,=,根据公式:=()hS,hMS,,,,z=h(S),hMS,,,,z=(),,,=,()=hS,hMS,,,,z=(),,,=,六、合模导向机构的设计导柱导向机构设计要点:,小型模具一般只设置两根导柱当其元合模方位要求采用等径且对称布置的方法若有合模方位要求时则应采取等径不对称布置或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱采取等径不对称布置或不等径对称布置的形式。,直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中型带头导套主要应用于推出机构的导向中。,导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位导柱中心到模板边缘的距离δ一般取导柱固定端的直径的~倍其设置位置可参见标准模架系列。,导柱常固定在方便脱模取件的模具部分但针对某些特殊的要求如塑件在动模侧依靠推件板脱模为了对推件板起到导向与支承作用而在动模侧设置导柱。,为了确保合模的分型面良好贴合导柱与导套在分型面处应设置承屑槽一般都是削去一个面或在导套的孔口倒角,导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出~mm以确保其导向作用。,应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行以及同轴度要求否则将影响合模的准确性甚至损坏导向零件。,导柱工作部分的配合精度采用Hf(低精度时可采用Hf或Hf)导柱固定部分的配合精度采用Hk(或Hm)。导套与安装之间一般用Hm的过渡配合再用侧向螺钉防止其被拔出。,对于生产批量小、精度要求不高的模具导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔如果型腔板特厚导向孔做成盲孔时则应在盲孔侧壁增设通气孔或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取长度超出部分应扩径以缩短滑配面。()、导柱的结构带头导柱如图()所示:图()()、导套的结构带头导套如图()所示:图()七、脱模机构的设计()、脱模机构设计的总体原则a)要求在开模过程中塑件留在动模一侧以便推出机构尽量设在动模一侧从而简化模具结构。b)正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布有针对性地选择合理的推出装置和推出位置使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置同时也应是塑件刚度与强度最大的位置力的作用面尽可能大一些以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。c)推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位以力求良好的塑件外观。d)推出机构应结构简单动作可靠(即:推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉有足够的强度与刚度)远动灵活制造及维修方便。()、推杆设计、推杆的形状如图()所示图()、推杆的位置与布局a)应设在脱模阻力大的部位均匀布置。b)应保证塑件被推出时受力均匀推出平衡不变形当塑件各处脱模阻力相同时则均匀布置若某个部位脱模阻力特大则该处应增加推数目。c)推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处当结构特殊需要推在薄壁处时可采用盘状推杆以增大接触面积。d)推杆的设置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁δmm当推杆设置在型芯内部推在塑件内部时推杆孔距型芯侧壁,δmm。,e)在模内排气困难的部位应设置推杆以利于用配合间隙排气。f)若塑件上不允许有推杆痕迹时可在塑件外侧设置溢料槽从而靠推杆推在溢料槽内的凝料上而带塑件。()、推件板设计的要点a)推件板与型芯应呈~的推面配合以减少远动摩擦并起辅助定位以防止推件板偏心而溢料推件板与型芯侧壁之间应有~mm的间隙以防止两者间的擦伤而或卡死推件板与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为准塑料的最大溢料间隙可查表推件板与型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra~μm。b)推件板可用经调质处理的钢制造对要求比较高的模具也可以采用T或T等材料并淬硬到~HRC有时也可以在推件板上镶淬火衬套以延长寿命。c)当用推件板脱出元通孔的大型深腔壳体类塑件时应在型芯上增设一个进气装置以避免塑件脱模时在型芯与塑件间形成真空。d)推件板复位后在推板与动模座板间应留有为保护模具的~mm空隙。()、开模行程与推出机构的校核对双分型面注射模开模行程为:SH=HHa(~)mm,机式中H为塑件推出距离H包括浇注系统在内的塑件高度S注射机移动板最大的行程机H所需开模行程a中间板与定模分开距离其开模行程H应小于动模移动板与定模固定板之间的最大距离S减去模SH具厚度H即H,对于双分型面注射模HS,,HHa~,()、浇注系统凝料脱模机构流道凝料的脱模方式这里采用三板式脱模点浇口时料的浇注系统能够利用开模动作实现塑件与流道凝料的自动分离同时利用塑件对凸模的包紧力将塑件与流道凝料拉断。工艺卡片温度注射压力制品名称碗t(C)P(MPa)预热和干燥时间注射时间制品材料PPr(h)t注(s)保压时间制品体积cm前段t(s)保料筒温冷却时间制品质量g中段度t(t冷(s)C)生产周期投影面积cm后段t(s)喷嘴温成型方法注射成型度后处理t(C)模具温中等批注射机类型螺杆式度t(制造批量量C)后记当老师出题的那天就开始在想这模具怎么办心里没有一点儿底一片空白经过大量的查阅资料与动手画图后才找到点信心。几次给老师的查阅和聊天中了解了设计的流程怎么样去完成任务书和在设计中要注意的问题与解决方案比如成型零件的结构设计中凹模采用组合式可以简化复杂的机加工艺有利于模具成型零件的热处理和模具的修复图纸的明细表中应有零件的材料、规格、数量、备注等一些内容开模次序的确定,并采用相应机构来确保这种开模次序的实现。回过头来看我的设计唉真的是如此的简单如果要在工作岗位上相信这些就不值得一提了人生只有在慢慢的进步过程中才会长大假如你不做这个设计从而现在收获还是从零开始或许哪天自己真真踏上这设计的旅程肯定来不急后悔。在这我忠心感谢老师现场的指导与远程协助。参考文献王鹏驹主编塑料模具技术手册北京:机械工业出版社,李海梅,申长雨主编注塑成型及模具设计实用技术北京:化工业出版社,蒋继宏,王效岳编绘注塑模具典型结构例北京:化学工业出版社,屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计,北京:机械工业出版社,贾润礼,程志远主编实用注塑模设计手册北京:中国轻工业出版社,付宏生,刘京华编著注塑制品与注塑模具设计北京:化学工业出版社,黄虹主编塑料成型加工与模具北京化学工业出版社,许发樾主编模具常用机构设计北京机械工业出版社许鹤峰,陈言秋编著注塑模具设计要点与图例,北京:化学工业出版社,许发樾主编模具结构设计北京机械工业出版社,郭广思主编注塑成型技术北京机械工业出版社,陈志刚主编塑料模具设计,北京机械工业出版社,陆宁编著实用注塑料模具设计北京:中国轻工业出版社,

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