微波炉用饭盒模具设计说明.doc

摘要 本文主要阐述和说明微波炉用饭盒成型零部件和构造零部件模具设计的过程，通过运用塑料成型工艺与模具设计等这些课程的知识去做一次模具设计的实践。此次所设计的模具是注射模具，工作原理：模具在开模过程中分型两次，分模时，动模局部后退，带动凸模、动模板、推出机构等后退， 这是第一次分型。第二次是推板带动推杆推动推件板将塑件推出，使塑件与凸模别离。之后各部件复位，动定模和模进展下一次注射。在PP转变为微波炉用饭盒的成型过程中，成型零部件的设计、构造零部件的设计是这次设计的重要环节，其中成型零部件中的凹模、凸模的设计是此次设计的关键点。 关键字：构造零部件；凹模；凸模。 设计内容1.引言 微波炉用饭盒注射模具设计是日常产品的设计的典型实例，此次设计可以使我们更加了解注射模具成型的根本原理、工艺过程和工艺参数，正确分析成型工艺对模具的要求，并掌握成型模具的构造特点及设计计算方法，在查阅设计资料的根底上能设计一般程度的模具。塑料成型加工技术开展很快，塑料模具的各种构造也在不断地创新，我们在学习成型工艺与模具设计的同时，有助于我们了解塑料的新技术、新工艺和新材料的开展动态，学习和掌握新知识。此次模具设计对我们以后的设计水平有一定的提高与帮助，让我们在实践中锻炼自己用理论知识来解决实际问题的能力，同时也相应带动了工业产品高速与持续开展。希望以后为人们设计出更多更好的产品，造福人类，造福社会，为我国塑料成型加工技术作出奉献。2.塑件的工艺分析2-1. 塑件原材料分析。塑件原材料采用聚丙烯，属热塑性塑料，具有无色、无味、无毒的特性。从使用性能上看，该材料具有密度小，刚度好、耐水、耐热性强、高的抗弯曲疲劳强度，可以100左右使用，优良的耐腐蚀性，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料，但聚丙烯低温会变脆，不耐磨，易老化； 从成型性能上看，该材料吸水性小，熔料的流动性好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显。凝固速度较快，易产生内应力。故在型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。聚丙烯主要技术指标 注射机类型：螺杆式 模具温度：4080 喷嘴形式：直通式 注射压力/MPa：70120 喷嘴温度:170190 保压力/MPa：5060 料筒温度前段：180220 注射时间/s：05 料筒温度中段：200220 保压时间/s：2060 料筒温度后段：160170 冷却时间/s：1550 成型周期/s：40120 密度：0.900.91 收缩率%：1.02.5 熔点：170176 吸水性%：0.010.03 抗拉屈服强度：370 弯曲强度：675 硬度HB：8.65 R95105冲击韧度：78无缺口3.54.8有缺口 比体积：1.101.112-2.塑件的构造和尺寸精度、外表质量分析：2-2-1构造分析。从零件图分析，微波炉用饭盒总体形状是下底面134.5，拔模角是4，高是66，壁厚是1.2的圆台，在上底面上有98.5，高1，壁厚1.25的凸台，在距离下底面5.5处的圆台侧壁上有145的外圆端和两个对称复杂的端耳。2-2-2.尺寸精度分析。塑件上只有134.5和5.5两个尺寸标有公差，公差等级分别是MT2(B)、MT3A，尺寸精度要求较高。其余尺寸未标，公差等级都按MT5。塑件的壁厚都是1.2，厚度较小。塑件的脱模斜度是。2-2-3.外表质量分析。塑件外表的外表粗糙度要求都按Ra=0.4，外表还要求没有缺陷、毛刺。由于微波炉用饭盒外表与人的手指接触较多，故外表最好自然形成圆角，塑件未注圆角半径的都按0.5。3.估算塑件的体积和重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定型腔数。塑件的体积V44，密度，估算出塑件的重量为m=40g4.注射机的选择。根据塑件的构造，考虑其外形尺寸、注射时所需压力等情况，初步选用注射机型号为*S-YZ-1000*S-YZ-1000注射机的技术规格额定注射量/：1000 螺杆直径/mm ： 65注射压力/Mpa： 121 注射行程/mm：260注射时间/s：3.0 注射方式：螺杆式和模力/KN：4500 最大成型面积/：1800最大开合模行程/mm：700 模具最大厚度/mm:700模具最小厚度/mm:300 动定模固定板尺寸/mm：9001000拉杆空间/mm：650550 和模方式：两次动作液压式喷嘴孔径/mm：7.5 喷嘴球径/mm：SR185.注射模具的构造设计5-1. 型腔数目和分型面的选择5-1-1.根据经济性确定型腔数目 n=式中 n型腔数目 N塑件的生产批量总数 N=100000 Y单位时间的加工费用元/minY=0.6 t 成型周期 t=1min准备时间及试模是原料的费用元=1000根据N=100000,Y=0.6,t=1min,=1000算出n=1，故模具构造采用一模一件。5-1-2.分型面的选择选择分型面的原则1. 分型面应选择在塑件外形最大轮廓处。2. 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。3. 保证塑件的精度要求4. 满足塑件的外观质量要求5. 便于模具加工制造6. 减小成型面积7. 有利于提高排气效果8. 减小侧抽芯行程根据此塑件的特征，综合考虑以上几种原则，分型面选择如下5-2浇注系统设计5-2-1.主流道设计。 根据模具主流道与喷嘴的关系主流道小端直径=注射机喷嘴直径+(0.51)mm，主流道球面半径=喷嘴球面半径+12mm。 取主流道小端直径d=8mm，主流道球面半径SR=20mm，主流道垂直于分型面，为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为2度，球面配合高度h=3mm，主流道的长度L=32mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=5mm的过渡圆弧。主流道外表粗糙度小于0.8。主流道局部在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴以一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道局部设计成可拆卸更换的主流道衬套式俗称浇口套，以便有效地选用优质刚材单独进展加工和热处理。一般采用碳素工具钢，热处理要求淬火5357HRC。浇口套应设置在模具的称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。定位圈与浇口套之间的配合采用H9/f9,浇口套与定模座板之间的配合采用H7/m6。5-2-2.浇口设计此模具设计成一模一腔，可用直浇口，但由于塑件壁厚是1.2，属于薄壁塑件，聚丙烯纵向与横向收缩率有较大差异，因而不适合直浇口。聚丙烯的表观粘度随剪切速率变化而敏感改变，可用点浇口。点浇口的截面为圆形，直径d取1.4,其余尺寸如上图所示。5-2-3,。浇口位置的选择 通常下述几项原则在设计实践中可供参考 尽量缩短流动距离 浇口应开设在塑件壁厚最厚处 必须尽量减少或防止熔接痕 应有利于型腔中气体的排除考虑分子定向的影响防止产生喷射和蠕动不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口浇口位置的选择注意塑件外观设置浇口根据以上原则，综合塑件的特性将浇口设置在塑件底面中心处。5-3 成型零部件的设计 此模具成型零部件包括凹模、凸模和端耳处的成型零部件。为了使零件能够容易取出，在凹模和凸模上取一个拔模角，此模具的凹模和凸模的拔模角都是4度。5-3-1凹模和凸模尺寸的计算5-3-2凹模的设计凹模采用整体式圆形型腔，外形是长和宽相等的长方体。查?塑料成型工艺和模具设计?中表5-19得凹模型腔侧壁厚度是60mm，考虑成型零部件上安放导柱和推杆，根据选用的模架，凹模外形尺寸为300*300mm。凹模底板的厚度h=,式中r是型腔内半径，p是型腔内塑料熔体压力，是强度。=160Mpa, r=67.25mm, p=56Mpa计算得h=34,考虑模具的整体构造协调，取h=33mm,则凹模的厚度为90mm，凹模所在的板相当于中间板。5-3-3.端耳处的成型部件的设计端耳处的成型部件外形才尺寸是300*300*30。如以下图所示端耳成型零部件又可作为推板，推出塑件。端耳处的成型零部件的设计，可简化模具构造，制造简单。5-3-4.凹模的设计 凹模设计采用的是将凹模镶入动模板中，用通孔凸肩式，凸模用台肩和模板连接,凸模和动模板之间的配合采用H7/m6。下面在安置一支撑板，来固定凸模，保持稳定。凸模尺寸如下。.6排气系统的设计 在注射成型过程中，为了将凹模中的气体及注射成型过程中塑件本身挥发出来的气体排出模具外，以防止它们在塑料熔体充型过程中造成气孔或充不满等缺陷，在分型面上开设排气槽排气，排气槽是在离开凹模约58mm后设计成开放的燕尾式，以便排气顺利、通畅。在凹模出排气孔深度是0.010.02mm，长58mm。分型面上的排气槽如下。7.冷却水道的设置 为了满足注射成型工艺对模具温度的要求而设置冷却水道，以保证塑料熔体的顺利充型和塑件的固化定型。在凹模上设置对称6条运水通道，它们相互贯穿，可以全方位的冷却，冷却速度快，采用两个进水口和两个出水口，水通道孔的直径都是10mm，在中间板上开设，运水的接口是PT/10英制内螺纹，用来接水。冷却水道分布如下。8合模导向机构的设计合模导向构造式保证动模和定模在合模是准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精度，并防止模具中其他零部件发生碰撞和干预，常用的合模导向构造式导柱和导套。8-1.导柱和导套的设计8-1-1.在双分型面的注射模中，为了中间板在工作过程中支承和导向，在定模一侧设置导柱。导向局部的长度L的计算公式L>=s+H+h+810mmS第一次分型面距离H中间板的厚度h 凸模凸出分型面的长度L>=(115+90+10)mm=215mm由于此模具的动模局部是推件板脱模，则动模局部也设置导柱，用以对推件板进展支承和导向。导柱导向部位的长度也是215mm。8-1-2导柱的构造和技术要求如下导柱的构造设置成带头导柱，构造简单，加工方便，设置此导柱不需要用导套，导柱直接与模板中的导向孔配合。导柱导向局部的长度应比凸模端面的高度高出812mm，以防止出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。 导柱前端应做成锥台，以使导柱顺利地进入导向孔。 导柱应具有硬而耐磨的外表，坚韧而不易折断的内芯，多采用20号钢晶渗碳淬火处理，硬度为5055HRC。导柱固定局部外表粗糙度值为0.8，导向局部外表粗糙度值为0.80.4 。 导柱应合理均匀布置在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。 配合精度，导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合，导柱的导向局部通常采用h7/f7的间隙配合。8-1-3模板中导向孔的构造和技术要求导柱孔布局如以下图，为了使导柱顺利进入导套，在导柱孔的前端应倒角，导柱孔设置成通孔，以便排出孔内的空气及残料废渣。导柱孔与导柱导向部位的孔的外表粗糙度值是0.80.4 ，导柱孔与导柱固定部位的孔外表粗糙度是0.8 。8-2.此模具的浇注系统点浇口形式是双分型面注射模，应注意使分型面的分型距离保证浇注系统凝料顺利取出，第一次分型距离s=浇注系统凝料在合模方向上的长度+35mm，计算得到s=60mm。在第一次开模时，凝料脱离中间板，为了使中间板停顿运动，在导柱上开限位槽，并通过定锯钉来到达限制中间板移动距离的目的。9. 推出机构的设计。 9-1.推件板设计 推件板是一块与凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整个周边端面上进展推出，作用面积大，推出力大而均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹。推件板推出机构如以下图，这种构造的导柱足够长，并且要控制好推出形程，以防止推件板脱落。 在推出过程中，由于推件板和型芯有摩擦，故推件板须进展淬火处理，以提高耐磨性，推件板和凸模留有0.200.25mm的间隙，以防止推件板因偏心而益料。 9-2.推杆的设计9-2-1.推杆位置的设置如下9-2-2.推杆的尺寸 推杆在推出推板时，应具有足够的刚性，以承受推出力。推杆的形状采用最常用，构造简单，尾部采用台肩式，台肩的直径与推杆的直径差46mm，推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f7H8/f8的间隙配合。推杆固定端与固定板通常采用单边0.5mm的间隙，这样既可降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆的外形尺寸如下。9-3推板导柱和导向的设计 为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后，推出元件能回到原来的位置，通常设置推板导柱和导向构造。推板导柱和导套的外表粗糙度和配合要求均按模具导柱和导套的要求。以下图是推板导柱和推板导套相配合的形式，而且推板导柱除了起导向作用外，还支承动模支承板，从而改善了支承板的受力状况，大大提高支承板的刚性。在动模座板上还设置了支承柱，使推出机构在合模时保证推板的位置准确，防止与动模座板发生碰撞。10. 模架的选择根据以上模具部件的设计，选定龙记模架BI-3030-A90-B-90-C90。即定模座板定模板、中间板、推板、动模板、支承板、推出机构、垫块、动模座板。11.注射机有关参数的校核。11-1.最大注射量的校核注射机的最大注射量标志着注射机所能加工塑件的最大重量或体积，选择注射时，必须保证塑件所需的注射量小于注射机的最大注射量，当注射机的最大注射量的最大容积标定时，注射机的最大注射量Wma*>=成型塑件所需的体积Vs, KlWma*>=W,式中W是塑件的重量，Kl是注射机最大注射量利用系数 , Kl=0.8 此模具浇注系统中凝料和塑件的体积约是88cm3,重量是80g，*S-ZY-1000注射机提供的注射量是1000cm3, KlWma*=1000*0.9*0.8=720g>80g, 故，*S-ZY-1000注射机的最大注射量满足塑件的要求11-2.模具厚度的校核 由于注射机可安装模具的厚度有一定的局限性，故模具设计的闭合厚度Hm必须在注射机允许安装的最大模具厚度Hma*和最小模具厚度Hmin之间，即Hmin<=Hm<=Hma*,此模具厚度Hm=365mm, *S-ZY-1000注射机提供的模具最大厚度是700mm，最小厚度是300mm，300<365<700,故所设计的模具与*S-ZY-1000注射机相符合。11-3.开模行程的校核开模行程是指模具开合模过程，注射机移动模板的移动距离。选注射机时，其最大开模行程必须大于取塑件或其它要求时所需分开模具的距离。此模具采用的双分型面，对于双分型面注射模 Sma*=Hm+H1+H2+a+(510)mm式中Sma*注射机的最大开模行程mm Hm模具的闭合厚度mm H1脱模距离mmH1=67H2凝料和塑件的高度mmH2=122 a 取出浇注系统凝料必须的长度mma=56 *S-ZY-1000注射机的最大开模行程是700mm，700mm>365+122+56+67+10mm *S-ZY-1000注射机的最大开模行程符合注射要求。12.小结微波炉用饭盒的模具设计的根本构造是由定模和动模两大局部组成的。定模局部安装在注射机的固定模板上，动模局部安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。在注射成型时，动模局部与定模局部由导柱导向而闭合，塑料熔体从注射机喷嘴经模具浇注系统进入型腔。注射成型冷却后开模，第一次分型在中间板和定模座板之间，凝料脱出，通过定锯钉限位。第二次分型是中间板和推板之间，塑件留在凹模上与凸模别离。最后模具推出机构将塑件推出模外。 参考文献屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.：机械工业，2007.梅凌.模具课程设计指导.：机械工业出版社，2006.阎亚林.塑料模具图册.：高等教育，2004