模具设计说明论文 饭盒模具设计.doc
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1、目 录摘 要2前 言31 绿色环保型饭盒的工艺分析41.1塑件成形工艺分析41.2塑件成形工艺参数确定62 模具基本结构及模架选择72.1模具的基本结构72.2脱模机构设计122.3导向机构的设计132.4模具结构形式132.5选择成形设备132.6选择模架143 注射机工艺参数的校核174 模具结构尺寸的设计计算194.1模具结构设计计算194.2模具成形尺寸设计计算204.3模具加热、冷却系统计算235 模具的装配、试模27总结30致谢31参考文献32摘 要本次设计的是“绿色环保型饭盒,主要介绍了绿色环保型饭盒的设计思路和加工过程,主要设计的是饭盒的注塑模的设计,绿色环保型饭盒具有重量轻、
2、易清洁、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长,制作方便、价格低廉等特点,是值得人们信赖、喜欢用的产品,它具有非常大的发展前途。本次设计采用的是注射成形,注射成形是成形热塑加工的主要方法,就是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化,使之成为高黏度的流体,用柱塞或螺杆作为加压工具,使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中,经过冷却、凝固阶段,而后从模具中脱出,成为塑料制品。在设计过程中,首先对绿色环保型饭盒塑件进行工艺分析,了解此类型塑料的特性、用途等;在对模具的结构进行分析,根据模具的基本结构来进行对模架的选取,然后再对各种相关的工艺参数进行校核,以及根据书上的和图书馆丛书的公式和一系列表、参数等进行对型腔
3、和型芯等的计算,最后进行模具的加热、试模等主要内容。此次设计不仅使我对书本有了进一步的了解,而且让我了解到许多书本上没有的东西,更让我让我所学到的理论与实际结合起来,这为我以后的工作铺下了重要基础,从而让我在此次设计中收益很多。关键词: 注射成形 型腔 型芯前 言模具制造业是重要的基础装备,是国家发展的重要支柱,随着现代工业发展的需要,尤其是塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域应用越来越广泛,质量要求也越来越高,在国家发展中占有重要地位。本设计介绍了塑料模具的一般设计方法,以及塑料模具的设计步骤,材料的选取,了解材料的性能、结构和用途等。展现出了塑料模具在实际应用中的广泛性,熟练掌握利用A
4、UTOCAD绘制所需图纸,详细介绍了注射成形的成形工艺和模具设计。还介绍了模架选取的方法,以及塑料注射模国家标准模架的种类等,此次设计除文字叙述外,其数字计算公式均课本和图书馆丛书中查取,并采用国家标准。还介绍了分型面的选取原则以及浇口的选取原则,模具结构的计算、型腔和型芯的计算等。以及模具的加热和冷却和各种工艺参数的确定、校核等。本次毕业设计在设计过程中得到老师和同学的不少帮助,老师和同学帮我解决了很多在设计中不懂的问题,在此我向他们表示忠心的感谢。同时,特别感谢蒋素清老师在百忙之中对我的毕业设计逐一作了仔细地审阅,并提出了许多问题和建议,使本次的设计质量得到进一步的提高。由于时间仓促、水平
5、有限,错误和欠妥之处在所难免,恳请广大教师读者批评指正。1 绿色环保型饭盒塑件的工艺分析1.1塑件成形工艺分析1.1.1塑件的成形工艺性分析塑件如图1.1所示图1.1 零件图 产品名称:绿色环保型饭盒 产品材料:PE 聚乙烯产品数量:大批量生产塑件质量:30g塑件尺寸:190*130*10mm塑件质量:该产品材料为聚乙烯,查产品说明得知其密度0.94-0.96g/cm3,收缩率为1.5% -3.6%,计算出其平均密度为0.95 g/cm3,平均收缩率为2.25%。我们使用UG或Pro/E软件画出三维实体图,软件能自动计算出所画图形的体积,也可根据形状进行手动几何计算得到塑料饭盒盒扣的体积。通过
6、计算塑件的体积: 式(1.1) 塑件的重量 : = 30 式(1.2)式中: 塑料密度。塑件颜色:绿色、橘黄色、白色等。(1)塑件材料特性:聚乙烯塑料的产量为塑料工业之冠,其中以高压聚乙烯 产量最大。聚乙烯树脂为无毒、无味,呈白色或乳白色,柔软、半透明的大理石状粒料,密度为0.910.96g/cm为结晶型塑料。聚乙烯按聚合时所采用的压力的不同,可分为高压、中压和低压聚乙烯高压聚乙烯的分子结构不是单纯的线型,而是带有许多支链的树枝状分子。因此它的结晶度不高(60%70%),密度较低,相对分子质量较小,常成为低密度聚乙烯。它的耐热性、硬度、机械强度等都较低。但是它的介电性能好,具有较好的柔软性、耐
7、冲性及透明性,成形加工性能也较好,中、低压聚乙烯的分子结构是支链很少的线型分子,其相对分子质量、结晶度较高(高达87%95%),密度大,相对分子质量大,常称为高密度聚乙烯。它的耐热性、硬度、机械强度等都较高,但柔软性、耐冲性及透明性、成形加工性能都较差。聚乙烯的吸水性极小,且介电性能与温度、湿度无关。因此,聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料,在介电性能上只有聚苯乙烯、聚异丁烯及聚四氟乙烯与之相比。(2)主要用途:低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件,如齿轮;中压聚乙烯最适宜的成形方法有高速吹塑成形,可制造瓶类、包装用的薄膜以及各种注射成形制品,也可用在电信电缆上面;高压聚乙
8、烯常用于制造塑料薄膜(理想的包装材料)、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电缆外衣等。(3)成形特点: 成形收缩率范围及收缩值,方向性明显,容易变形、翘曲。应控制模温,保持冷却均匀、温定;流动性好且对压力变化敏感;宜用高压注射,料温均匀,填充速度应快,保压充分;冷却速度慢,因此必须充分冷却,模具应设有冷却系统;质软易脱模,塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。 1.1.2塑件要求:(1)塑件材料特性:聚乙烯不含或含有少量增塑剂,它的机械强度高,有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能、对酸碱的抵抗能力极强,化学稳定性好,价格低廉,但成形比较困难,耐热性不高。(2)塑件材料成形性能:它的流动性差,过热时极
9、易分解,所以必须加入稳定剂和润滑剂并严格控制成形温度及溶料的滞留时间。成形温度范围小,必须严格控制料温,模具应有冷却装置;采用带预塑化装置的螺杆式注射机。模具浇注系统应粗短,浇口截面宜大,不得有死角滞料。1.2塑件成形工艺参数确定查文献2表的成形工艺参数得:密度: 0.940.96g/cm收缩率: 1%3.6%预热温度: 1080 预热时间为1-2h料筒温度: 中段 前段170200 后段140160喷嘴温度: 230240模具温度: 6070注射压力: 60100Mpa成形时间: 注射时间1560s 保压时间03s 冷却时间1560s 成型周期 40130s设计时应考虑的问题:(1)合理使用
10、稳定剂、润滑剂等各种添加剂改善树脂工艺性能和制品使用性能,成形前进行预热。(2)流道和浇口的设计应考虑尽量减少阻力。(3)采用不锈钢制做型腔或采用镀铬进行型腔表面耐腐蚀处理。2 模具基本结构及模架选择2.1模具的基本结构2.1.1确定成形方法塑件采用注射成形法生产。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,浇注系统要能自动脱模,可采用点浇口自动脱模结构。2.1.2型腔布置据设计需要可知,由于该塑件形状较简单,质量较小,需要大批量生产,浇口形式采用点浇口进料,这样模具尺寸较小,制造加工方便,利于充满型腔,塑件质量高,生产效率高,塑件成本低。型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列,其排列
11、方法如下图2.1所示: 图2.1 型腔的排列图2.1.3确定分型面为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要,将模具型腔适当地分成两个或更多部分,这些可以分离的接触表面,通称为分型面。分型面的基本形式(1)制件全部在上模(或定模)内成型 (2)制件全部在下模(或动模)内成型(3)制件同时在上、下模内成型一副模具根据需要可能有一个或两个以上分型面.分型面可以是垂直于合模方向或倾斜于合模方向,也可能是平行于合模方向。分型面的形状很多,可以是平面,斜面,阶梯面,也可以是曲面。分型面应尽量选择平面形状,但为了适应塑件成型的需要和便于塑件脱模,也可以采用后三种分型面。后三种分型面虽然加工困难,但型腔加
12、工却比较容易。根据需要和工艺要求本模具采用平面。分型面选择的一般原则:1分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处。2分型面的选取应有利于塑件的留模方式,便于塑件顺利脱模。3分型面的选取应有利于浇注系统和浇口的合理安排。4推杆的痕迹不露在塑件的外观上。5使塑件易于脱模。6满足塑件的外观要求,保证塑件的精度要求。7便于模具制造。8减小成型面积。9增强排气效果。分型面设计:分型面溢料是热固性塑料注射模的突出问题。因此要求减接触面积,增加接触压力,以改善塑料溢边问题。型腔周围外部的平面凹0.51.0mm。分型面上不允许有孔穴或凹坑,表面硬度在HRC30以上。排气槽设计:热固性塑料在固化时会放出大量的气体物质
13、,易阻塞缝隙,所以必须开设专用排气槽。排气槽深度为0.10.3mm,宽510mm,距型腔6mm以外可加深到8mm。当塑料熔体充填型腔时,必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能顺利地排出,塑件会由于填充不足而出现气泡,接缝式表面轮廓不清等缺陷,甚至气体受压而产生高温,使塑件焦化,为此设置排气槽是很有必要的,通常排气槽设计有多种方式,通过对模具型腔的研究,采用利用配合间隙排气的方式为最优,因为在分型面与模板间的配合间隙进行排气,间隙值为0.03。2.1.4浇注系统选择浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀,迅速地输入型腔,使型腔内气体及时排出,并且将注射压力传递到
14、型腔的各个部分,从而得到组织紧密的制品。模具浇注系统应尽量粗短。流道设计:分为主流道,分流道,冷料井的设计。主流道采用浇口套。冷料井位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端。分流道截面形状采用U形且平衡分布,因为U形分流道热量损失较小,易加工,效率较高且可保证各型腔均衡进料,从而保证塑件质量。主流道的设计:主流道为一圆锥孔,其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面,所以主浇流道小孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密,防止溢料,凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大2-3。型号Xs-z-30Xs-30Xs-z-60Xs-Zy-60-125-250G54-S200/400XS-ZY-250-300
15、-500 XS-ZY-1000XS-ZY-2000-4000-7000孔径23-543、5、6、87、7.57-13球半径121218181835表2-1 国产注射机的喷嘴的球面半径 主流道的各部分尺寸关系如下图2.2:图2.2 主流道尺寸图浇口设计:浇口截面宜大,不得有死角滞料点浇口四点进料。浇口的作用是使料流加速,并控制衬料时间,控制料流状态。常用的截面形状有圆形和矩形两种。流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。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。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
16、气体的排出。所以,塑件的浇口选择在塑件的壁厚处,由于大塑件所填充塑料多,这样可以提高充模速度。浇注系统的平衡:分为分流道平衡和浇口平衡。分流道平衡:分流道的截面形状有:圆形、梯形、u形、半圆形、矩形;分流道的长度应尽可能的短,少弯折的减少压力损失和热量损失;分流道的表面粗糙度为R1.6m;其截面形状和特征比较如下表2-2。表2-2分流道截面形状和特征截面形状特征热量损失加工性能流动阻力效果圆形小较难小最佳梯形较小易较小良通过以上两截面形状的对比,显然圆形截面形状效果最佳,但其加工较难,为此选用梯形截面形状。浇注系统断面尺寸设计:图2.3浇注系统断面尺寸主流道断面尺寸:塑件采用点浇口成形,其浇注
17、系统如图2.3所示。点浇口直径点浇口的尺寸如下: 最大不超过 常取 点浇口的直径也可以用经验公式计算查文献10得 D= 式(2.1) 式中 D点浇口的直径,mm塑件在浇口处的壁厚A型腔表面积 表2-3列出了不同塑件按塑件平均壁厚确定的点浇口直径尺寸,点浇口直径可查下表;表2-3点浇口直径 壁厚塑料种类3PS 、PE0.5-0.70.6-0.90.8-1.2主流道、主流道衬套及定位环的设计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,主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造,热处理后硬度为5055HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合,主流道衬套与定位圈采用H9
18、/m9的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用,主流道衬套会产生轴向定位移动,所以主流道衬套的轴向定位要可靠。主流道衬套与定位环的尺寸如下表2-4:表2-4主流道衬套与定位环的尺寸 16202530d注射机喷嘴直径+(0.51)D与注射机定位孔间隙配合SR注射机喷嘴球面半径+(12)2.2脱模机构设计推出机构的组成:第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件;第二部分是用来固定推出零件的零件,有推杆固定板、推板等;第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观;推力的分布依脱模阻力的大小合理安排;推出机构的结构力求简单,动
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