毕业设计论文水杯注塑模的设计.doc
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1、济源职业技术学院 毕 业 设 计题目 水杯注塑模的设计 系别 机 电 系 专业 模具设计与制造 班级 模具0803 姓名学号指导教师日期 2010年12月 设计任务书设计题目:水杯注塑模的设计设计要求:1. 确定合理工艺方案2. 设计合理的模具结构3. 设计要全面介绍模具的工作原理4. 内容丰富、文字精练、讲述详细、实用价值高设计进度要求:第一周至第七周 核心技能训练第八周 搜集模具相关资料第九周 前期准备工作第十周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算第十一周 模具整体设计和绘制装配图第十二周 模具主要零件图的绘制第十三周 毕业论文的校核、修改第十四周 打印装订,准备答辩指导教师(签名): 摘
2、 要塑料制品具有原料丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在我们的生活中具有不可替代的作用,应用广泛极其广泛。注射成型是塑件的主要方法,因此应用范围很广。注射成行是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化,使之成为高粘度的流体,用柱塞或螺杆进行加压工具,使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中,经过冷却和凝固阶段,而后从模具中脱出,成为塑料制品。本次模具设计的内容是“水杯注塑模的设计”。对水杯的技术要求和工艺结构进行了分析,确定了工艺方案及模具形式。而且对水杯进行了相关数据的分析与计算,根据分析结果选注塑机和注塑工艺,从而确定聚丙烯水杯设计思路及方案,最后在设计过程中运用AutoCAD软件进行注塑模结构设
3、计与计算并绘制出模具总装图以及部分非标准图形。从而得出完整的模具设计结果,为今后工程设计打了基础。关键词:水杯,注塑模,型芯,型腔,PP目 录摘 要II1 塑件工艺分析11.1 塑件设计要求11.2 塑件的材料特征11.3 塑件材料的确定21.4 塑料的收缩率及密度确定21.5 模具种类与模具设计的关系32 塑件的尺寸精度与结构43 注射机及模架的选用53.1 注射机的选用53.2 模架的选用53.3 模架周界尺寸选择64 模具型腔、型芯的有关计算74.1 型腔工作尺寸计算74.2 型芯的工作尺寸计算84.3 模具中孔中心距计算95 注塑机参数校核115.1最大注射量校核115.2 锁模力校核
4、115.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核115.4 模具闭合高度校核126 模具结构设计136.1 制品成型位置及分型面的选择136.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局136.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计146.4分流道的形状及尺寸166.5 浇口的形状及其位置选择176.6导向机构的设计196.7 推出机构的设计196.9 模具排气槽设计217模具冷却系统计算227.1 冷却回路所需的总面积计算227.2 冷却回路的总长度的计算237.3 冷却水体积流量的计算248注射模零件及总装技术要求258.1 零件的技术要求258.2 总装技术要求259 模具外形及工作原理27致 谢28
5、参考文献291 塑件工艺分析1.1 塑件设计要求该产品对水杯的技术要求和工艺结构进行了分析,其零件外形图如图1.1产品精度及表面粗糙度要求为一般精度,但在加工制造过程中要求各部分有一定配合精度关系。产品为大批量生产,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。由于该塑件要求批量大,所以模具采用一模一腔、组合型腔结构、浇口形式采用点浇口,以利于充满型腔。相对于大塑件可采用相对于小的塑件大的分流道,以达到同时充模的效果。图1.1双柄水杯塑件表面质量:Ra0.3塑件颜色:黄色塑件要求:塑件外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹,塑件允许最大脱模斜度。1.2 塑件的
6、材料特征1.2.1 聚丙烯(PP)基本特征:聚丙烯无色、无味、无毒的。外观似聚乙烯,但比聚乙烯更透明、更轻。密度为0.900.91g/cm3。它不吸水、光泽好、易着色。聚丙烯具有聚乙烯的所有优良性能,如卓越的介电性能,耐水性、化学性能稳定。宜于成形加工等;还具有聚乙烯所没有的许多性能,可制做铰链,有教高的抗弯曲疲劳强度,如(盖和本体合一的各种容器,经过7x107次开闭弯折未产生损坏和断裂现象,但其在氧、热、光的作用下极易解聚、老化,所以必须加入防老化剂。主要用途:可用于各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件;可作为各种酸碱等的输送管道,化工容器和其他设备的衬里,表面涂层;可制造盖和本体合一
7、的箱壳,各种绝缘零件,并用于医药工业中。成形特点:成形收缩范围及收缩率大,易发生缩孔,凹痕、变形、方向性强,流动性极好,易于成形;热容量大,注射成形必须设计能充分进行冷却的冷却回路;注意控制成形温度。料温低时方向性明显,尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温为80度左右,不可低于50度,否则会造成成形塑件表面光泽差,产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲或变形。1.3 塑件材料的确定考虑到水杯的工作环境以及所受的力的大小来看,其在工作过程中需要频繁的开合,所以综上各种塑料的性能来考虑,聚丙烯(PP)具有以上工作环境所需的性能,为此确定使用材料为:聚丙烯(PP) 1.4 塑料的收缩率及密度
8、确定表1.1 材料性能参数材料代号密度(kg.m-3)收缩率(%)模具温度()注射压力P注(Mpa)最大不溢料间隙/mmPE940-9601.5-3.660-7060-1000.02PP900-9101.0-2.580-9070-1000.03ABS1030-10700.3-0.850-8060-1000.04PVC13800.6-1.530-6080-1300.03由表1.1知聚丙烯PP的收缩率(1.0-2.5)% 。由聚丙烯的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率大,所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用大的收缩率确定收缩率值为1.8% ,其平均密度为0.905g/cm3 。1.5 模具种类与
9、模具设计的关系不同种类的塑料其工艺性能、成形特性也不相同,因此为了确定塑料的工艺性能、成形特征,并在模具中充分利用以获得优质的塑料制件。表1.2 塑料种类与模具设计关系塑料特征注意事项聚丙烯PP(结晶型)1, 点浇口增大塑料熔体的剪切速率,流动性增加2, 冷却速度快3, 流动性好具有铰链性能1, 尽量采用点浇口,尤其是大平面塑料制品2, 浇注系统散热面积要小,以降低冷却速度,保证塑料顺利充填型腔塑件的成型要求:化学性能稳定,宜于成形加工等,闭合弯折不容易产生损坏和断裂现象。塑件表面要求无飞边或缩孔现象。塑料成型工艺参数:模具温度:40-60喷嘴温度:190-220料筒温度:前段温度:200-2
10、20 中段温度:220-240 后段温度:180-210注射压力:109MPa注射机类型:螺杆式保压压力:50-60 MPa喷嘴形式:直通式注射时间:05S保压时间:2060S冷却时间:1550S成形周期:40120S2 塑件的尺寸精度与结构为了降低模具加工难度和制造成本,在满足塑件使用的前提下,用较低的尺寸公差精度等级。表2.1 塑件有关尺寸精度等级参数基本尺寸/mm精度等级12345678公差数值/mm-30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566-100.060.080.100.160.200.3
11、20.400.6410-140.070.090.120.180.220.360.440.7214-180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721.0040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.4塑件精度等级与塑料品种有关,根据塑料的收缩率的变化不同,塑料的公差精
12、度分为高精度、一般精度、低精度三种。表2.2 塑件精度等级参数塑料品种建议采用精度等级高精度一般精度低精度聚丙烯MT2MT3MT5由塑件的工作环境知道工件的精度要求较高,所以精度等级选择一般精度由表2.1、表2.2可查得模具加工时的各尺寸工差。3 注射机及模架的选用3.1 注射机的选用由工件可得其质量为28g,因为采用一模一腔的生产方式,可计算浇注系统的体积为7.86cm3由公式所以: 选用G54-S200/400卧式注塑机,其性能参数如下: 额定注射量: 注射压力: 锁模力: 最大注射面积: 最大开模行程: 模具最大厚度: 模具最小厚度: 拉杆间距: 喷嘴半径: 喷嘴圆弧半径: 3.2 模架
13、的选用我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个;另外还制订了塑料注射模具的标准模架,分中小型模架(GB/T12556.190)和大型模架(GB/T12555.190)两种。中小型模架标准中规定,模架的周界尺寸范围560,并规定模架的形式为品种型号,即基本型,A1、A2、A3和A4四个品种。表3.1 四种模架的组成、功能及用途型号组成、功能及用途A1型定模采用两块模板,动模采用一块模板,与推杆推件机构组成模架,适用于立式和卧式注射机。A2型动、定模均采用两块模板,与推件机构组成模架,适用于立式和卧式注射机,可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具,也可用于斜滑块侧向分型的模具A3型定模采用两块模板,动模
14、采用一块模板,它们中间设置了一块推件板,用于推件板件的模具,适用于立式和卧式注射机。A4型动、定模均采用两块模板,它们中间设置了一块推件板,用于推件板件的模具,适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成,功能及用途可以看出,A2型模型适用于本次模具的设计,故选用A2模架。3.3 模架周界尺寸选择中小型模架的周界尺寸参数、规格有:100L、125L、160L、180L、200L、250L、315L、355L、400L、450L和500L等模架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为:,再根据所选取的模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为,垫板厚度为。4 模具型腔、型芯的有关计算4
15、.1 型腔工作尺寸计算模具型腔是模具和塑件的接触处其尺寸的公差直接影响了塑件工作的性能和表面的粗糙度,为此工件的型腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工余量。由公式得 因为:对于塑件 式中 塑件形状最大尺寸 塑件的平均收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/31/6 故 由公式得 因为: 对于塑件径向尺寸尺寸模具设计故 型腔形状尺寸如下图:图1.2 型腔外形及尺寸图4.2 型芯的工作尺寸计算模具的型芯和型腔一样也是和塑件直接接触,其加工要求和型腔基本上是相同的,但是型芯的加工要保证和塑件的内型腔相同,其制造公差和型芯相反取负偏差。由公式得 因为:对于塑件72 mm尺
16、寸的模具设计: 式中 塑件内形径向的最小尺寸 故 因为:对于塑件尺寸的模具设计式中 塑件内腔的深度最小尺寸故 有公式得 因为:对于塑件2mm的厚度的模具设计式中 塑件的厚度由公式得 因为塑件30mm的柄长的模具设计式中 塑件的柄长由公式得 因为塑件27mm的模具设计式中 R塑件的圆角故 图1.3 型芯外形及尺寸图4.3 模具中孔中心距计算由公式得 两孔间的距离故 5 注塑机参数校核5.1最大注射量校核注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积(包括流道及流口凝料和飞边),通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%由公式得 所以,选用的注塑机最大注塑量应 式中注塑机的最大注塑量:单位 注
17、塑机的体积,单位 该产品:V塑件=22.216 浇注系统体积,单位 该产品:=7.86故 所以 选择注塑机的注塑量为:60。故:满足要求 。5.2 锁模力校核由公式得 熔融塑料在型腔内的压力(70100 Mpa)80 ,选取型腔内压力的平均值为35Mpa ,所以,计算得400 KN 。塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和:计算为5632mm2注塑机的额定锁模力 故 =2070KN 所以选定的注塑机为:400KN 满足条件5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核即 模具长x宽拉杆间距 模具的长宽为注塑机拉杆间距5.4 模具闭合高度校核 模具实际厚度H模= 注塑机最小闭合厚度H最小=即 H模H最小
18、 故满足要求5.5 开模行程校核我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关,故注塑机的开模行程应满足下式: 因为 H1推出距离 单位H2包括注射系统在内的塑件高度 单位S机注射机最大开模行程故 满足要求6 模具结构设计6.1 制品成型位置及分型面的选择选择分型面时的考虑方向:1 塑件开模后留在动模上2 分型面的痕迹不影响塑件的外观3 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 使塑件易于脱模根据以上的分型面选择的原则:本塑件的分型面选择在塑件的最下面,这样有利于塑件型腔的加工,更有利于塑件的成形。而塑件的整体将在脱模后留在动模侧,而对于推杆的设计,将采用塑件的底面形状(圆弧度)的
19、面积,这样既增大了推出力,又减小了推杆的痕迹的存在6.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局根据设计需要和生产效率的要求可知,为满足塑件的使用要求,在同一次的注射成型中,一次成型塑件的个数为一个,也就是采用一模一腔的生产方式。型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列。因为一模一腔,所以塑件的尺寸为竖直方向,取得标准模架的周界尺寸为浇注系统设计及流道的布局: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型腔的各个部分,从而得到组织紧密的制品。6.3 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,其为
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