塑料模具设计与制造毕业论文.doc
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1、塑料模具设计与制造前 言塑料工业是随着石油工业的发展应运而生的新兴工业,同时又是一个飞速发展的工业领域。从20世纪30年代前后开始研制至今,塑料作为一种新的工程材料不断被开发应用,到目前塑料工业已经实现了产品系列化、生产工艺自动化,不断开拓出功能塑料新领域。塑料在国发经济中许多领域不同程度地替代了金属、木材及其他材料,成为当前社会使用的一大类材料。只有迅速地发展塑料加工业,才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的塑件产品,在国民经济中各领域充分地发挥作用。模具是塑料成型加工的一种重要工艺装备,模具工业是国民经济的基础工业,被称为“工业之母”,模具是一种高附加值产品和技术密集型产品,其生产
2、技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。塑料模具设计与制造是一门综合性、实践性很强的学科,也是近年来飞速发展的学科之一,随着高分子材料合成技术的提高注塑成型设备的革新成型工艺的成熟而改进,随着计算机技术,快速造型技术,数值模拟技术、数字化应用技术等在注塑成型加工领域的渗透而发展。从而使注塑成型作为一种重要的成型加工方法,在机械化工、军事国防,家用电器等都有广泛应用,且生产的制件具有精度高,复杂度高,一致性高,生产率高和消耗低的特点,有很大的市场需求和广泛的发展前景。本说明是依据塑料模具设计与制造、中国模具大典以及其它相关的参考书籍而编写的,本模具是一幅注塑模具。本说明介
3、绍了设计的任务要求,模具加工的一系列步骤,在叙述中文字与图形杨互补充说明,能够更详尽地展出了本人的编写内容。由于编者水平有限,在设计过程中不妥和错误之处在所难免,恳请老师的批评与指正,以便得心修正。在此表示衷心的感谢!目 录摘要4绪论5一 压圈塑件的工艺分析71分析塑件制品原材料工艺性72 塑件成型工艺参数确定8二 注射机型号的初步确定91 塑件体积的确定92 计算塑件的质量93 初步选择注射机的型号与规格9三 分型面的设计10四 浇注系统的设计111 主流道的设计112 浇口的设计123 冷却系统的设计134 冷料穴的设计145 排气系统的设计14五 模具结构尺寸的设计计算151 型腔尺寸计
4、算162 型芯尺寸计算18六 模架的选择、导向与定位机构的设计191 模架的选择192 导向与定位机构的设计21七 脱模机构的设计22八 注射机工艺参数的校核231 最大注射量校核232 锁模力校核233 模具与注射机安装部分相关尺寸校核244 模具闭合高度校核245 模具行程校核24九 模具的工作原理24十 模具总装图及模具的装配、试模251 模具总装图及模具的装配252 模具的安装试模27结束语29致 谢31参考文献32摘要本次的毕业设计是针对压圈的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具的浇注系统、模具成型部分的结构
5、、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计,同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。该产品设计为大批量生产,故设计的模具要有较高的注塑效率,因而浇注系统要能够自动脱模,此外为塑件采用轮辐式浇口,因此选用单分型面注射模,浇口和塑件一起从模具中脱落的人工取出的结构。模具的型腔采用一模一腔平衡布置,浇注系统采用轮辐式浇口成形,推出形式为四推杆推出机构完成塑件的推出。由于塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统,因此在模具设计中也进行了设计。同时,在设计过程中,通过查阅大量资料、手册等,结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构(成型
6、零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统)有了系统的认识,拓宽了视野,丰富了知识,为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。关键词: 塑料压圈 单分型面一模一腔注射模具 轮辐式浇口 尼龙1010、聚奎二栈奎二胺及纤维 绪论模具的重要意义:模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备,是工业发展的基石,被人称为“工业之母”和“磁力工业”。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工行业中,60%80%的零件都要依据模具成型,并且随着近年来这些行业的迅速发展,产品生产中对模具的要求越来越高,模具结构也越来越复杂。模具生产技术的高低,已经成为衡量一个国家的产品制造水平的重要标志。
7、模具是制造业的重要基础装备,是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。换句话说,没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。塑料制品和注射成形在模具业的重要地位:近年来,塑料模具的产量和水平发展十分迅速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。注射成形是成形热塑件的主要方法,因此应用范围很广。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内,塑料受热熔化后,在注塑机的螺杆或活塞的推动下,经过喷嘴和模具的浇注系统进入模
8、具型腔内,塑料在其中固化成型,而后从模具中脱出,成为塑料制品。塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用,应用极其广泛。塑料注射成形工艺的最大特点是复制,能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品,是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大,但是可以生产制品的数量非常大,实属一种经济快捷的生产方式,因此得到广泛的应用和快速的发展。模具在我国的发展历程: 我国的模具工业是19世纪末20世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。从20世纪50年代初,模具多采用作坊式生产
9、,凭工人经验,用简单的加工手段进行制造。在以后的几十年中,随着国民经济的大规模发展,模具工业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验,其水平不低于当时工业发达的国家。直到20世纪70年代末,由于错过了世界经济发展的大浪潮,我国的模具业没有跟上世界发展到步伐。20世纪80年代末,伴随家电、轻工业、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨,我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上,参照已有的进口模具,我国成功地复制了一批代替品,如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国模具制造水平逐渐赶上国际先进水平,但计算机应用方面仍然存在很大差距。前景展望:我国进入实施国民经济
10、和社会发展的第十一个五年规划期,模具工业的发展也将进入一个关键时期。在这一时期,模具行业的主要任务是,在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下,进一步推进改革,调整结构,开拓市场,苦练内功,提升水平,使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。不断提升模具制造水平,振兴我国装备制造业,为实现把我国建设成为制造业强国的宏伟目标而奋斗。本次设计塑料注射模具的主要工作内容:本次设计以单分型面注射模具为主,主要内容包括所设计塑件的说明书、注塑机的选用、塑料注射模具设计、四张零件图(图幅A3)和一张装配图(图幅A1)的绘制。一 压圈塑件的工艺分析 图为压圈塑件制品图(制品单mm),材料采用PA10
11、10尼龙。1 分析塑件制品原材料工艺性(1)塑件原材料分析产品名称:PA压圈化学名称:尼龙1010、聚奎二栈奎二胺及纤维塑件材料特性:尼龙(简称PA)是指由聚酰胺类树脂构成的塑料。尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色(或乳白色)或微黄色、透明或半透明的结晶性树脂,它容易被著成任一种颜色。塑件材料成形性能:PA不随受热温度的升高而逐渐软化,而是在一个靠近熔点的窄的温度范围内软化,熔点很明显,熔 点:215-225。温度一旦达到就出现流动。合適壁厚2-3.5mm. PA的机械性能中如抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变,所以水相对是PA的增塑剂,加入玻纤后,其抗拉抗压强度可提高2倍左
12、右,耐温能力也相应提高,PA本身的耐磨能力非常高,所以可在无润滑下不停操作,如想得到特別的润滑效果,可在PA中加入硫化物。塑件材料物理性能: 密 度:1.041.05gcm3 收缩率:0.5%4.0% 熔 点:215-225 吸水率:100%材料力学性能:拉伸强度: 600Mpa弯曲强度:90.0Mpa缺口冲击强度:塑件质量的估算:该产品材料为PA1010由上得知其密度为1.14-1.15gcm3,收缩率为0.5%4.0%,计算出PA1010的平均密度为1.045gcm3,平均收缩率为2.25%。可根据塑件形状进行人工几何计算得到压圈的体积。通过计算得:塑件的体积 塑件的重量 式中: 塑料密度
13、塑件要求:塑件不允许有较大的浇口痕迹,边沿无飞边或较少易清理。2 塑件成形工艺参数确定(1)PA1010成形的工艺参数:模具温度:喷嘴温度:料筒温度:前段温度:中段温度:后段温度:注射压力:保压压力:塑化形式:螺杆式喷嘴形式:自锁式注射时间:保压时间:冷却时间:成形周期:螺杆转速:2050 r/min(2)分析制品的结构,尺寸精度,表面质量及设计时应考虑的问题:1、结构分析。从塑料制品图可见,该制品结构简单,轮廓尺寸大小为高21mm直径20mm,属结构较简单的小型零件。2、尺寸精度分析。有图可知,未注公差尺寸,采用标准MT6级精度公差。从制品厚度上来看,制品平均壁厚为3.5mm,较均匀,有利于
14、零件的成型。3、表面质量分析,该零件表面质量要求不高,注射时只要控制好相应的各项工艺参数,比较容易达到要求。4、 合理使用稳定剂、润滑剂等各种添加剂改善PA1010工艺性能和制品使用性能,成形预热。5、流道和浇口的设计应考虑尽量减少阻力。二注射机型号的初步拟定1塑件体积的确定利用UG软件进行三维实体建模,并可以通过软件系统对压圈实体进行分析,进行查询塑件的体积:V=9.5 ,投影面积S=845.462.计算塑件的质量根据塑料,查得PA1010的密度:1.041.05 g/cm3,所以=1.05 g/cm3,根据塑件形状及尺寸,采用一模一腔的模具结构。故单件制品的质量为 m=1.059.510.
15、0g3.初步选择注射机的型号与规格根据计算的制品体积及质量来确定主设计的型号和规格,为了保证注射成型的正常进行,根据生产经验,一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%,即 : 式中:注射机最大注射量(g或) 制品成型时所需的塑料总量(g或)该制品总体积(含浇注系统): 总质量:产品的重量为14g因在生产中,实际注射射量应在额定注射量的80%以内,所以应该选择额定注射量在17.5g以上的机型。所以根据国内常用的注塑机型,我们初步选用XSZY125。额定注射量/:125螺杆(柱塞)直径/mm:42注射压力/Mpa:120注射行程/ mm:115注射方式:螺杆式锁模力/ KN:900最大成型
16、面积/:320最大开模行程/mm:300模具最大厚度/mm:300模具最小厚度/mm:200喷嘴圆弧半径/mm:12喷嘴孔直径/mm:4定出形式:两侧设有顶杆,机械定出动定模固定板尺寸/mm:428458拉杆空间/mm:260290合模方式:液压机械三分型面的设计 分型面溢料是塑料注射模的突出问题。因此要求减少接触面积,增加接触压力,以改善塑料溢边问题。选择分型面时的考虑方向: 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧,以保征同心度 轴芯机构要考虑轴芯距离 分型面作为主要排气面时,分型面设于料流的末端。 塑件开模后留在动模上 分型面的痕迹不影响塑件
17、的外观 浇注系统和浇口的合理安排 推杆的痕迹不露在塑件的外观上 使塑件易于脱模 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,因此在选择分型面如上图因为该塑件是圆桶状不易采用直接浇口注射,所以采用轮辐式浇口,采用单型面,分型面选为 产品最大轮廓处,如下图:四浇注系统的设计1 主流道设计主流道为注塑机的喷嘴到型腔之间的进料通道。熔体从喷嘴中以一定的动能喷出。由于熔体在料筒内已被压缩,此时流入模的空腔内,其体积必然要增大,流速也
18、略为减小。在卧式或立式注射机用模具中,为了便于流道凝料的脱出,主流道设计成锥形,其锥角a=13,内壁粗糙度Ra等于0.4um,球面凹坑半径比喷嘴球头直径大(0.51mm),小端直径D应大于机床喷嘴直径d约0.51mm,通常D取1mm。主流道长度有定模板厚度确定。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,另一端与型腔相连的一段带有锥度的流动通道。形状结构如图所示,由于注射机喷嘴孔直径为4mm,喷嘴前端球面半径为12mm,根据模具主流道与喷嘴的关系,可取主流道球面半径为13mm,小端直径为4.5mm,经换算主流道大端直径为8.5mm,为了使溶料顺利进入分流道,可在主流道出料
19、端设计半径为5mm的圆弧过渡。主流道断面尺寸:主流道设在定模板上,并且位于模具的中心,与注射机喷喷嘴在同一轴线上,如下图:2 浇口设计浇口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关,而且与塑件的成形质量有着密切的关系。浇口位置的选择:尽量缩短流动距离,保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处,且应减少熔痕,有利于型腔气体的排出。所以,塑件的浇口选择在压圈较厚边6mm处,由于塑件所填充塑料多,这样可以提高充模速度。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
20、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,通常要考虑以下几项原则:1 尽量缩短流动距离。2浇口应开设在塑件壁厚最大处。3必须尽量减少熔接痕。4应有利于型腔中气体排出。 5 考虑分子定向影响。6 避免产生喷射和蠕动。7浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8 注意对外观质量的影响。根据以上的条件,选用轮辐式口,如下图3 冷却系统的设计: 由于制品的平均厚度为3.5mm,制品尺寸有较小,确定冷却水孔直径为6mmm.此模具在定模板上均开设单层式冷却回路形式,分别对定模进行水冷却,而动模部分由于凹模侧滑块,可以不设冷却水道,塑件同样能及时冷却,冷却水路布置如下图
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