塑料盖注塑工艺分析与模具设计毕业论文

1、毕业论文塑料盖注塑工艺分析与模具设计摘要 . I Abstract. II 第1章概论. (11.1 论文背景及意义 (11.2 本论文及相关领域的国内外现状及发展 (11.3 注塑模概述 (2第2章注塑模设计 (42.1 塑件的工艺分析 (42.2 分型面及排气槽的设计 (62.3 合模导向机构设计 (72.4 成型零件的设计 (92.5 冷却系统的设计 (122.6 模具设计总装图 (13结论 (15参考文献 (16附件 (17本论文主要是针对塑料盖的模具设计,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。该论文从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具的浇注系统、模具成型部分的结

2、构、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。根据论文题目设计的主要任务是塑料盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产塑料盖塑件产品,以实现自动化提高产量。针对塑料盖的具体结构,该模具是点浇口的双分型面注射模具。由于塑件内侧有四个小凸台,无法设置斜导柱,固采用活动镶件的结构形式。其优点在于简化机构,使模具外形缩小,大大降低了模具的制造成本。通过模具设计表明该模具能达到塑料盖的质量和加工工艺要求。关键词:塑料模具塑料盖模具AbstractThis topic mainly a

3、imed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter e

4、xamination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which

5、 the plastic lid requested.Key words plastic mold the plastic lid mold第1章概论1.1 论文背景及意义市场竞争的日趋激烈,使得产品的功能日趋多元化,产品的生命周期不断缩短,塑料产品结构日趋多样化和复杂化,客户对产品质量的要求也越来越高。这在一定程度上决定了模具设计和注射成型过程的复杂性,有些注射成型问题连有经验的模具设计师和注射工艺师都很难把握。而传统的注射模设计首先考虑的是模具结构本身的需要,之后考虑的才是注射制品的需要。例如,常规的注射模设计通常是根据经验确定浇注系统和冷却系统,而不是根据流动分析来确定,最后在试模过程中

6、通过反复的调整模具的浇注系统和冷却系统参数来勉强达到产品的质量要求。模具试模周期过长、试模成本过高严重影响了企业的竞争力。因此,对塑料熔体的注射成型过程的计算机模拟对优化产品结构设计、模具设计以及注射成型工艺具有非常重要的指导意义123。1.2 本论文及相关领域的国内外现状及发展分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。塑料模优化设计,是当前高分子材料加工领域中的重大课题。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后,塑料模设计对制品质量与产量,就具有决定性的影响。首先,模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、浇注与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等,均对制品

7、尺寸精度和形状精度以及塑件的物理力学性能、内应力大小、表观质量与内在质量等,起着十分重要的影响。其次,在塑件加工过程中,塑料模结构的合理性,对操作的难易程度,具有重要的影响。再次,塑料模对塑件成本也有相当大的影响,除简易模具外,一般说来制模费用是十分昂贵的,大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中,合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具,被誉为塑料制品成形技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求、塑件使用要求和塑件外观造型要求起着无可代替的作用。高效全自动化设备,也只有装上能自动化生产的模具,才能发挥其应有的效能。此外,塑件生产与产品更新均以模具制造和更新为前提。我国塑料模的发展

8、极其迅速。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术,以有相当规模的开发和应用。我国在塑料模设计技术上,与发达国家和地区的差距,参见表 1.15。在模具材料方面,专用塑料模具钢品种少、规格不全,质量尚不稳定。表1.1 塑料模设计技术塑料模技术,包括设计技术、材料选择、加工技术管理与维修技术等多种领域,属于系统工程技术。随着塑料模应用领域不断扩大,地位的不断提高,对此国家以制定出明确的奋斗目标。塑料注射模能一次性地成型形状复杂,尺寸精确,或带有嵌件的塑料制件。作为先进的模具,须在使用寿命期限内保证制品质量,并要有良好的技术经济指标。这就要求模具动作可靠,自动化程度高,热交换效率好,成型

9、周期短。其次,合理选用模具材料,恰当确定模具制造精度,简化模具加工工艺,降低模具的制造成本亦十分重要。此外,在注塑模设计时,必须充分注意到以下特点4: (1塑料熔体大多属于假塑体液体,能“剪切变稀”。 (2视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。(3整个成型周期中,塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。凡是注射模,可分为动模和定模两大部分。注射充模时动模和定模闭合,构成型腔和浇注系统。开模时动模与定模分离,取出制件。定模安装在注射机的固定模板上;动模则安装在注射机的移动模板上。根据零件的不同功能,可由七个系统或机构组成5:(1成型零件:主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件,各种技术名称 发达国家中

10、国美国日本德国香港台湾大陆CAD 应用 CAE 应用 Flow 软件 Cool 软件75% 50%普及 普及 75% 50%普及 普及 70% 50%普及 普及 50% 40% 70% 70%40% 30% 50% 50%20% 10%有应用 有应用成型杆与成型环;(2浇注系统(3导向和定位机构;(4脱模机构:主要由顶杆、顶出板、回程杆、顶出固定板、拉料杆等组成;(5侧向分型抽芯机构;(6温度调节系统;(7排气系统。第2章注塑模设计2.1 塑件的工艺分析BS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一种新型的工程材料。它具有三种成分的综合性能,是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程材料。ABS是非结晶

11、聚合物,不透明、无毒、无味及微黄的热塑性树脂.有及好的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降.有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐油性、化学稳定性和电器性能。ABS的主要成型特点:(1可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等成型加工方法。(2收缩率小,可制得精密塑料。(3吸湿性较大,成型前应干燥处理。(4流动性中等,溢边值0.04mm,溶体粘度强烈依赖于剪切速率,因此模具设计大都采用点浇口形式。(5熔融温度较低,熔融温度范围固定,宜采用高料温、高模温和高注射压力,有利于成型。(6浇注系统流动阻力小,注意浇口形式和位置应合理,防止产生熔接痕或减小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。ABS

12、注射成型的主要工艺参数见表2.16。表2.1 ABS注射成型的主要工艺参数 树脂名称 ABS 注射机类型 螺杆式 螺杆转速,(r/min 3060 形式 直通式 喷嘴温度( 180190前 200210料筒温度(中 210230后 180200模具温度( 5070 注射压力(MPa 7090 保压压力(MPa 5070 注射时间(s 35保压时间(s 1530 冷却时间(s 15 30 总周期 (s 4070 密度(g/31.011.08该塑件为一圆形塑料盖。塑件含有内螺纹,如图2.1所示,因此需要采用螺纹旋转脱模机构,塑料件上有两个止转孔,需设计为衬套形式,防止脱模时塑料件随螺纹型芯转动。外

13、观结构较为复杂,凹模采取镶嵌式,便于加工,易于更换,节约了贵重材料。该件为圆形对称件,故在塑料盖的中心位置设置点浇口,以便充型。由于采用螺纹脱模机构,结构较为复杂,宜采用一模一腔 。 图 2.1 塑料盖注塑件由于没有精度要求,因此取最低精度5级(SJ1372-78。由以上分析可见,该零件的尺寸精度为低精度,对应的模具相关的零件加工可以保证。塑料件没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。经过以上分析可以看出,注射时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。2.2 分型面及排气槽的设计在注塑模中,用于取出塑件或浇注系统凝料的面,通称为分型面。分型面选择的一般原则78 :(1应便于塑

14、件的脱模。(2应保证塑件的质量。(3应有利于防止溢料。4应有利于排气。5应尽量使成型零件便于加工。该塑料件为一对称的圆形件,基于以上原则,分型面可选在塑件截面积最大处,如图2.2所示。 图 2.2 塑料盖分型面由于是中小型模具,利用分型面排气是最简便合理的方法,同时利用配合间隙排气,其间隙为0.03mm0.05mm。主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始,到分流道为止的塑料熔体的流动通道。因主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力塑料熔体要冷热交替反复接触,属于易损件,对材料要求较高,所以模具的主流道部分设成可拆卸更换的主流道衬套式,以便有效地选用优质钢材

15、单独进行加工和热处理。主流道衬套设置在模具的对称中心位置上。主流道设计如图2.3所示 ,其主要参数为:d=碰嘴直径+1mm ;R=碰嘴球面半径+23mm ; =2°4° r=D/8;H=(1/32/5 R 。图 2.3 主流道2.3 合模导向机构设计模具闭合时要求有准确的方向和位置。具有一定精度的合模导向机构,是注射模设计不可缺少的组成部分。技术要求:(1为使导柱具有硬而耐磨的表面,坚韧而不易折断的内芯,采用T10钢经淬火处理,硬度为50HRC 55HRC 。导柱固定部分表面粗糙度为Ra0.8m,导向部分表面的粗糙度为 Ra0.8m Ra0.4m 。(2导柱固定端与模板之间

16、采用H7/k6过渡配合;导柱导向部分采用H7/f7的间隙配合。RdHL导柱设计如图2.4图2.4 导柱导套选用注塑模 型直导套采用H7/r6配合镶入模板。导套结构如图2.5所示。图2.5 导套2.4 成型零件的设计塑料件具有内螺纹,型芯设计为独立的螺纹型芯(如图2.6所示,以便旋转脱模。并采用H8/h8的间隙配合,将螺纹型芯直接插入模具相应的配合孔中。凹模设计为底部镶拼结构(如图2.7所示,简化了模具的加工性,减少了热处理变形,镶拼结构便于模具维护,节约了贵重的模具钢,镶拼处的间隙利于排气。 图 2.6 螺纹型芯 图 2.7 凹模镶块注射塑料ABS 的成型收缩率:S cp =2S S minm

17、ax +S cp =20.3%0.7%+ =0.5% (1型腔的径向尺寸:m L =(1+S cp %s L -43+0式中 m L 型腔径向尺寸;单位为mms L 塑件的基本尺寸;单位为mm塑件的公差值;模具成形零件的制造公差;取/4 将数据代入公式中得:1m L =(1+0.5%×95-0.75×0.600+0.07=95.220+0.07 mm2m L =(1+0.5%×66-0.75×0.520+0.13=66.070+0.13mm3m L =(1+0.5%×87-0.75×0.600+0.07=87.150+0.07 mm4

18、m L =(1+0.5%×8-0.75×0.200+0.05=95.220+0.05 mm(2型芯径向尺寸:m l = (1+S cp %s L +430-式中 m l 型芯径向尺寸;单位为mm将数据代入公式中得:1m l = (1+0.5%×63+0.75×0.46 -0.120=62.78- 0.120(1型腔深度尺寸计算:H =(1+S cp %s H -32+0式中 m H -型腔深度尺寸;单位为mms H -塑件的基本尺寸;单位为mm将数据代入公式中得:1m H =(1+0.5%×13-32×0.220+0.06=12.93

19、0+0.06 mm 2m H =(1+0.5%×5-32×0.180+0.05=5.30+0.05 mm(2型芯高度尺寸计算:m h =(1+S cp %s H +320-1m h =(1+0.5%×11+32×0.22 -0.050 =11.25-0.050 mm2m h =(1+0.5%×5+32×0.18 -0.050 =5.15-0.050 mm3m h =(1+0.5%×2+32×0.16 -0.040 =2.11-0.040 mm2.5 冷却系统的设计 图2.8 螺旋式冷却水套为了提高冷却效率和争取型腔

20、表面温度的均匀与稳定,在系统的综合设计中应遵守生产中的约定准则。在管道回路布置时,还需进一步考虑型腔的形状和尺寸,并使加工方便和密封效果良好12。本设计采用螺旋式冷却回路,如图2.8所示,大直径的圆柱高型芯,在心柱表面车制螺旋沟槽,压入型芯的内孔中。冷却水从、中心孔引向心柱顶端,经螺旋回路从底部流出。心柱使型芯有较好刚性; 较薄的型芯壁改善了冷却效果,只是加工较复杂。由于注射机可安装模具的厚度有一定限制,所以设计模具的闭合厚度m H 必须在注射机允许安装的最大模具厚度max H 及最小模具厚度min H 之间,即max H m H min H式中 min H -注射机合模部件允许的最小模厚(m

21、m ; max H -注射机允许的最大模厚(mm 。代入数据得:m H =20425253225324025=+ mm满足 min H =200 mm m H =204 mm max H =300 mm 故符合要求。双分型面注射模H 105(21H H + 式中 -定模板和型腔之间分离距离(mm ; H -注射机动模板的开模行程(mm ; 1H -塑件顶出距离(mm ;2H -包括浇注系统凝料在内的塑件高度(mm 。代入数据得: H =300 mm >11+13+25+21+10=80 mm满足条件。2.6 模具设计总装图根据以上的设计和计算,所设计的模具结构如图2.9所示:模具在开模时

22、,在弹簧10作用下,-面首先分型,以便取出点浇口,当定距拉杆12被限位后,-面分型。开模完毕,由装于机床上的电机通过传动系统带动链轮6,从而使水套5转动,螺纹型芯13随同旋转脱出螺纹,在脱螺纹过程中,弹簧10推动动模板8 ,使衬套15端面始终与制品端面保持接触,以利用其摩擦阻力而顺利脱出螺纹。传动系统由滚柱2、7和轴承11支承,以减小传动时的摩擦阻力。 图2.9 模具结构图1-上挡板;2-浇口套;3-主流道;4-导柱;5-推杆;6-传动系统带动链轮;7-动模固定板;8-推动动模板;9-垫板;10-弹簧;11支承 21-销钉;12-定模固定板;13-导柱;14-动模;15-衬套;16-定模结论本次所选论文为塑料盖注塑模设计,在设计过程中经过翻阅大量的文献资料,对整个注塑模设计过程及注塑工艺