毕业设计(论文)保鲜盒塑料模具设计说明书.doc
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1、目录前言. 2一、塑料制件的分析.3二、 注射机的选择 7三、 浇注系统的设计. 12四、 成型零部件工作尺寸的计算. 14五、成型零部件的强度与刚度计算 17六、动模垫板厚度的计算 19七、 脱模机构设计. 20八、 合模导向机构. 21九、 模温调节系统 21十、顶出机构. 25总结. 26致谢. 27参考文献 28附录. 29 引言 塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件,还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产,从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。塑料模设计是“模具设计与制造”专业的非常重要的、也是对学生进行的一次全面、综
2、合应用模具设计知识和CAD/CAM软件应用的实践性训练,对学生的实践动手操作生产能力进行培养和提高,是模具设计等专业的一个重要环节。其目的在于巩固所学知识,能借助设计质料和有关手册正确设计模具的能力。通过模具结构设计,使学生在塑料制件工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、塑料模标准件的应用、编写技术文件和查阅文献方面受到一次综合训练,增强学生的实际工作能力。本毕业设计主要从实用、简单型的角度出发,并结合学校里现有的设备进行设计的。本毕业设计在满足其性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还满足其结构简单、尺寸紧凑、成本低、操作维护方便等。在使用过程中也真正体现了实用性。设计一 保
3、鲜盒塑料模具设计说明书名称:保鲜盒材料:聚乙烯(PE)质量:136.49克注射机:G54-S-200型一、塑料制件的分析1.制件的形状及用途分析该制件为盖板,制件要求有较高的尺寸精度和机械性能,对表面的质量要求较高,无熔接痕,表面平整光滑,尽可能避免冷疤、云纹等缺陷,该制件特征列表如下:表1材 料质 量体 积水 平 投 影 面 积聚乙烯136.49克146.765cm21476.16mm2.分析制件材料的性质(1)、材料性质:聚乙烯是使用较早,应用范围很广,消费量很大的塑料。在世界上聚乙烯的产量居各种塑料产量之首。这种材料的重量轻,物理性能、化学性能及电气性能等均很优良,且容易成型,价格便宜。
4、经过适当的确良混合后的聚乙烯,不会产生凹陷、缺欠、剥落、腐蚀、变质、龟裂等缺陷。是塑料工业生产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压和低压三种。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.910.96g/cm3为结晶型塑料。聚乙烯有一定的机械强度,但和其它塑料相比其机械强度低,表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异,常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂,并耐烯硫酸、烯硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙烯有高度的耐水性,长期接确水其性能可保持不变。聚乙烯透水气性能较差,而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般高压聚乙烯
5、的使用温度约在80oC左右,低压聚乙烯为100oC左右。聚乙烯能耐寒,在-60oC时仍有较好的机械性能,-70oC时仍有一定的柔软性。(2)、主要用途:聚乙烯除了广泛用作日用轻工业品中各种类之外,在化学工业中可用作耐腐蚀的容器、管道;在电器工业用作电缆外皮和高绝缘性材料;在机械工业中用来制作承载不大的包装材料、密封材料、表面防腐耐磨喷涂材料。(3)、成型特点:成型收缩率范围及收缩值大,方向性明显,容易变形、弯曲,应控制模温,保持冷却均匀、稳定;流动性好且对压力变化敏感,分型面应研磨,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
6、件有浅的侧凹槽时可强行脱模。(4)、收缩率:1.53.6%(5)、该制件选用的是聚乙烯(PE),拉伸模量E为:,与钢的磨擦系数f为0.2-0.3,密度为0.910.97g/c m3。(6)、制件精度:聚乙烯(PE)塑料有5、6、7三种精度等级我们取外表面为7级精度,内表面为5级精度。 (7)、表面光洁度:塑料制品的表面光洁度,除了在成型时从工艺上尽可能避免缩孔、凹痕等疵点外,主要由模具光洁度决定。一般模具表面光洁度要比塑料制品高1级。因此制件外表面取Ra0.4m,内表面取Ra0.8m. (8)、料筒温度 喂料区8085(80) 前段180200(190)中段165180(170)后段15017
7、0(160) 喷嘴 150180(165) 括号内的温度建议作为基本设定值,行程利用率为35和65,模件流长与壁厚之比为50:1到100:1 熔料温度 280310 料筒恒温 220 模具温度 3050 注射压力 因为材料流动性差,需要很高的注射压力:60100MPa(6001000bar) 保压压力 注射压力的4060;保压越低,制品应力越低背压 1015MPa(100150bar) 注射速度 取决于流长和截面厚度:薄壁制品需要快速注射;需要好的表面质量,则用多级慢速注射 螺杆转速 最大线速度为30n/rmin;使塑化时间和冷却时间对应;螺杆需要大扭矩 计量行程 (0.53.5)D 残料量2
8、6mm,取决于计量行程和螺杆直径 预烘干在80温度下烘干3h;保持水份低于0.02,会使得力学性能更优 回收率最多可加入20回料;较高的回料比例会保持抗热性,但力学性能会降低 收缩率1.53.6。浇口系统浇口直径应该至少等于制品最大壁厚的6070,但是浇口直径至少为1.2mm(浇口斜度为12,或表面质量好的制品需要2);对壁厚均匀的较小制品可采用点式浇口。3. 制件成型初步分析 (1)、分型面:动模和定模的接触面通称为分型,面分型面是否得当,对制件质量、操作难易、模具制造都有很大影响,主要应考虑以下几点:塑件外形最大轮廓处;有利于塑件顺利脱模;保证塑件精度要求及外观质量要求;便于模具加工制造有
9、利于排气;综合以上几点考虑内顶面为主分型面。(2)、浇口形式:点浇口 (3)、制件脱模形式:推件板和推杆 (4)、模具结构类型:三板式模 (5)、冷却:需设冷却系统,采用水冷。4、成型的关键 (1)、采用推板和推杆共用的方式,防止塑件变形,导柱固定在定模板。(2)、应保证表面较光滑,无明显的熔接痕。二、 注塑机的选择1、初步选择注塑机经过计算得出,制件的体积: V=146.765cm 表面积: S=21476.16mm此保鲜盒的注塑模为一模一腔,材料为聚乙烯。材料密度为 0.93g/ cm。因此制件质量为:W=146.765cmx0.93g/ cm=136.49g初步估计浇注系统凝料体积为:
10、V=10 cm确定合适的型腔数,可以适当的提高劳动生产率,但必须考虑成本问题。以注射机的注射能力为基础,每次注射量不超过注射机最大注射量的80%,按下式计算:80%V注 V塑件= V1V2V注(V1V2)/80%=195.956 cm其中V注-注射机理论注射量(cm);V1-制件体积(cm); V2-浇注系统凝料体积(cm);选取注射机型号为G54-S-200型 ;注射机技术参数如下:表2一次注射量cm200螺杆直径/mm55注射压力/MPa109注射方式螺杆式最大注射面积/cm645锁模力/KN2540最大开合模行程/mm260合模方式机械液压模板尺寸/mmxmm532x634拉杆空间/mm
11、290x368注射行程160注射时间/s2螺杆转速/r/min28最大成形面积/c m645喷嘴球头半径/mmSR18定位圈尺寸/mm125模具最小厚度/mm165模具最大厚度/mm406顶杆中心距/mm280顶出形式中心顶出2、最大注射量的校核注射机的注射量有两种表示方法,一是用容(cm)量表示;二是用质量表示。这里选用的注射机注射量以容量(cm)表示。模具设计时,必须使制品所需注射的塑料熔体的容量在注射机额定注射量的80%以内。 在一个注射成型周期内,需注射入模具内的塑料熔体的容量,应为制品和浇注系统两部分容量之和,即:V=nV+VKV1146.765+100.8200156.765160
12、式中: V一个成型周期内所需注射的塑料溶积(cm); n型腔数目; V单个制品的容量(cm); V浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量(cm); K利用系数,K=0.8; V注射机额定注射量(cm);因此,所选注射机满足使用要求。3、锁模力的校核锁模力又称合模力,是指注射成型机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。为避免塑料注射成型时由于受到注射压力的作用而使模具沿分型面胀开,注射成型机的锁模力可按下式核算: F=p(nA+A)F F=30(121476.16+0.785)=644308.35N FHm+H1H2(510)(mm) =100+60+30+10 =200mm式中: S注射机最大开模行程
13、(mm);H1塑件脱出距离(mm); H2塑件带凝料高度(mm); Hm模具厚度(mm);由表2可知注射机最在开模行程:S260200; 因此所选注射机满足使用要求。5、模具安装尺寸的校核(1)喷嘴尺寸 注塑机喷嘴口孔径d由上表查得d=2,主流道小端直径应该大于注塑机喷嘴直径。 注塑模主流道衬套始端凹坑的球面半径R应大于注射机喷嘴球头半径r,以保持同心和紧密接触,R=r(12)mm。 因此取R=r2=102=12mm (标准浇口套的数值)主流道小端孔直径D应大于注射机喷嘴直径d取D=d1=3mm(2)位圈尺寸 注塑模安装用定位圈外径与定位孔成间隙配合,由表查得注塑机定位孔内径为,间隙配合为H1
14、1/c11,所以定位圈尺寸为。(3)模具外形尺寸 模具长宽尺寸应与注射机的拉杆间距相适应,以保证模具至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注塑机上。因为注塑机的拉杆间距为290368,因此模具至少有一个尺寸小于368mm. 所以此设计模具外形尺寸定为290350,符合设计要求。(4)模具的厚度: 模具的厚度必须在所选注射机的最大模具厚度和最小模具厚度之间,由于受注射机的限制,模具厚度为165mmt406mm。所以设计模具厚度为250,符合注射机参数。(5)模具固定形式 :采用压板固定。三、浇注系统的设计1、定位圈浇注系统定位圈由以上的分析可知,定位圈尺寸为,采用四个M8螺钉定位,均布分布在定位
15、圈四周。定位圈材料为45号钢,热处理经过淬火处理HRC4045。2、浇口套 浇口套直接与喷嘴接触,需要较高的硬度和较好的耐磨性,因此采用T8A经表面淬火。注射机喷嘴头的球面半径与其接触的模具主流道始端的球面半径必须相吻合或者前者稍小于后者。浇口套大端球面半径R=喷嘴球头半径r+2=10+2=12mm,主流道入口直径端直径d=喷嘴直径+1=2+1=3 mm,主流道锥角 = 4,表面淬火HRC4055,流道处的粗糙度为Ra0.4m。3、浇口的设计(1)、主流道:主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段距离常和注射机的喷嘴在同一轴线上,断面为圆形,带有一定的锥度。其设计要点如下:a、为便于从主流道中拉
16、出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀,主流道设计成圆锥形,其锥角为24,对流动性差的塑料,也可取36,过大会造成流速减慢,易成涡流。内壁粗糙度为Ra0.63m。 b、主流道大端呈圆角,其半径常取r=D/8mm,以减小料流转向过渡时的阻力。c、在保证塑件成型良好的情况下,主流道的长度尽量短,否则将会使主流道的凝料增多,且增加压力损失,使塑料熔体降温过多而影响注射成型。d、为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出,应使主流道与注射机的喷嘴紧密接触,主流道对接处设计成半球形凹坑,其半径r2= r1+(12mm),其小端直径D=d+(0.51mm),凹坑深度常取56mm。e、由于主流道要与高温的塑
17、料熔体和喷嘴反复接触和碰撞,所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套,以便选用优质钢材单独加工和热处理。如其大端兼作定位环则圆盘凸出定模端面的长度H=510 mm,也常有将模具定位环与主流道衬套分开设计的。(2)、浇口的设计:浇口是连接分流道与型腔的一段细短通道,浇口的设计与位置的选择恰当与否,直接关系到塑件能否被完好地高质量地注射成型。浇口的主要作用有两个:一是塑料熔体流经的通道;二是浇口的适时凝固可控制保压时间。此塑件要求表面光洁度,平整度较高。此塑件为盒类塑件,则采用点浇口。4、分型面、冷却水道的设计(1)、打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面叫做分型面。保鲜盒的设计,应考虑到塑件顺利脱模
18、,防止塑件变形,所以分型面应设在翻边的底面出。这样有利于保证塑件注射完整,外观质量较好,而且有利于排气。(2)、当塑料熔体注入型腔时,填满型腔,注射成型。因为保鲜盒尺寸较大,不能立即冷却,因此需要添加冷却水道。冷却水道应布置匀称,使塑件冷却均匀。通常,冷却水孔的直径取812mm,水空距离型腔表面的距离保持在1020mm.四、成型零部件的工作尺寸计算所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸,主要有型腔和型芯的径向尺寸(包括矩形或异形型芯的长和宽),型腔和芯的深度尺寸,中心距尺寸等。任何塑料制品都有一定的尺寸要求,在用或安装中有配合要求的塑料制品,其尺寸精度常要求较高。在设计模具时,必
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