果汁容器的成型工艺及塑料模具设计【一模一腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】
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关于注塑模有效冷却系统设计的方法摘要:在热塑性注塑模设计中,配件的质量和生产周期很大程度上取决于冷却阶段。已经进行了大量的研究,目的是确定能减少像翘曲变形和不均匀性收缩等的不必要影响的冷却条件。在本文中,我们提出了一种能优化设计冷却系统的方法。基于几何分析,使用形冷却概念来定义冷却管路。它定义了冷却管路的位置。我们只是沿着已经确定好了的冷却水路来分析强度的分布特征和流体的温度。我们制定了温度分布作为最小化的目标函数,该函数由两部分组成。它表明了两个对抗性的因素是如何调解以达到最佳的状态。预期的效果是改善零件质量方面的收缩和翘曲变形。关键词:逆问题 热传递 注射模 冷却设计1 简介在塑料工业领域,热塑性注射模应用非常广泛。这个过程包括四项基本阶段:加料、塑化、冷却和脱模。大约整个过程的70%的时间都在进行产品的冷却。此外,这一阶段直接影响产品的质量。因此,产品必须尽可能统一冷却达到最小化凹痕、翘曲变形、收缩和热残余应力等不必要影响的目的。为了达到这个目标需要的最有影响力的参数有冷却时间、冷却管路的数量、位置和大小、冷却液的温度以及流体和管道内表面的热传递系数。冷却系统的设计主要基于设计师的经验,但是新的快速成型工艺的发展使非常复杂的管路形状制造成为可能,这是先前的经验理论达不到的。所以冷却系统的设计必须制定为一个优化问题。1.1 热传递分析由于参数随温度的变化,在注射工具方面热传递的研究是一个非线性问题。然而,像热导率和热容量这些模具的热物理参数在温度变化范围内都恒为定值。除了聚合物结晶的影响被忽视外,模具及产品之间的热接触阻力也常常被认为是常数。温度场的分布是在周期边值条件下求解傅里叶方程得到的。这个演化过程可以分成两个部分:一个循环部分和一个平均瞬时的部分。循环部分常常被忽略,因为热渗透的深度对温度场的影响不显著。许多做着所使用的平均循环分析简化了微积分学,但平均波动范围在15%到40%之间。越接近水路的部分,平均波动范围越高。因此,即使在静止状态,模拟瞬态热传递也变的非常重要。在这项研究中,温度的周期瞬态分析优于平均周期时间的分析。应该注意的是,在实际操作中,冷却系统的设计应作为工具设计的最后一步。不过冷却影响零件质量的最重要的因素,热设计应该是工具设计的第一阶段之一。1.2 成型技术的优化在文献中,各种优化程序被使用,但都关注于相同的目标。唐孙俐使用了一种优化程序,获取了零件的均匀温度分布,得到了最小坡度和最少冷却时间。黄试着获得均匀的温度分布于零件和高生产效率下的最小的冷却时间。林总结了模具设计在3个事实方面的目标。零件的冷却均匀,就能达到预期的模具温度,所以,接下来就可注射和减小周期时间。冷却系统的最优配置是均匀时间和周期时间的折衷。实际上,模具型腔表面和冷却通道之间的距离越远,则温度分布的均匀性越高。相反,距离越短,聚合物的散热速度越快。然而模具表面不均匀的温度会导致零件的缺陷。达到这些目标的控制参数有管路的位置和大小,冷却液流量和流体的温度。可以采用两种方法。第一个是寻找管路的最优位置以此尽量减小目标函数。这第二种方法是建立在一种形冷却管路。林在冷却通道的位置设计了一个冷却管路。最佳冷却条件(冷却位置和管路大小)都是对冷却线路的研究得到的。徐孙俐进行了更深一步的研究,把冷却水路分成一个个单元并对每个冷却单元进行优化。1.3 计算法则 方案的计算,数值方法是非常必要的。进行传热分析,可以通过边界元素法或有限元素法。第一种方法的好处就是未知数量的计算要低于有限元素法。边界元素法的唯一问题是网格划分所花费的计算解决方案的时间短于有限元素法。然而这种方法只提供边界问题的结果。在本研究中有限元法是首选,原因是零件的内部温度需要制定为优化问题。为了计算能最小化目标函数的最优参数,Tang et al.使用鲍威尔共轭方向搜索方法。Mathey et al使用了序列二次规划算法,它是一基于梯度的方法。它不仅可以找到传统的确定方法也可以找到进化方法。Huang et al用遗传算法实现解决方案。这最后一种算法是非常耗时的因为它的计算范围很广。在实际操作中,模具设计的时间必须最小化,于是一个可以更快达到预期解决方案的确定性方法(共轭梯度)应优先选择。 2 方法论2.1 目标本文所描述的方法应用于一个T形零件的冷却系统的优化设计 (图1)。这种形状在很多论文中都出现过,因此能比较容易做到。 Part: 零件 Mould: 模具图 1基于零件的形态分析, 1和3两个表面分别介绍了零件的侵蚀和扩张(冷却线) (图1)。沿着冷却水路3边界条件的导热问题是第三类在无限的温度条件下流体温度的影响。优化就是寻找这些流体的温度。在优化前使用冷却线路阻止冷却管路的数量和大小的选择。这对于那些冷却管路不直观的复杂零件很有效。零件侵蚀线的位置对应于凝固聚合物的最小厚度,以便冷却结束阶段可以消除部分汽压铸模的损害。2.2 目标函数在冷却系统优化时,产品的质量应该是最重要的。因为最低冷却时间被零件的厚度和材料性能所影响,因此在特定的时间达到最优的质量是很重要的。流体温度直接影响模具及配件的温度,且对湍流流体流量唯一的控制参数是冷却液温度。接下来, 优化的参数就是流体温度,且零件最优分布的制定是在冷却时期的最后阶段由最小化的目标函数S确定的(方程(1)。S1时期的目标是要达到零件侵蚀部分的温度水平。S2时期运用于许多工作中,旨在均匀零件表面的温度分布,从而减少沿2表面和零件厚度方向的热梯度。这两个步骤都是为了引入变量Tfref。必须指出的是当Tfref时参考标准会减少到第一时期。相反, 当Tfref0第二个时期的比重会增加。3 数值计算结果数值计算结果是与Tang et al的理论结果比较而来的,他们认为T形零件的最佳冷却是通过7个冷却管道和冷却剂的最佳流体流量的最佳位置的确定得到的。第一步是复制他们的结果(图2的左部,)获得下列条件(W= 0.75):T = 303K、流体流动速率Q= 364cm3 / s每个冷却通道,t= 23.5 s。图 2例1:冷却管路与有限数目的渠道使流体温度恒定。冷却系统中的7条管道和模具表面的平均距离(d = 1.5cm)是为了确定冷却线3 的位置。此外,Tang所提出的流体温度传热系数是加给3的扩张部分。在插图3中沿零件表面2的温度曲线是与脱模时间比较得来的。所有表面的温度曲线都是沿逆时针方向绘制的,只是从A到B的部分。我们观察到采用冷却线的温度值比采用7条管路更不均匀。因此用有限数目的通道计算出来的最佳冷却配置计比冷却线更好,这将作为一种参考。 图3 例2: 在变流体温度下的冷却管路和Tfref下的比重因子。流体温度T在方程1的最小目标函数下计算得到的,这里忽略了第二时期。结果如图4和5所示。图 4图 5在图4中,侵蚀部分的温度曲线很不均匀,比较接近我们脱模温度。 然而在这两种情况下最高值都保持在0.12m和0.14m之间,对应于的筋的顶部位置(图1中的B1)。这些热点是由于零件的几何形状产生的,很难冷却。然而在图5中,我们注意到零件表面的温度曲线比第一种情况更不均匀。总之,第一部分对于零件表面的均与性还不够完善,但达到预期的温度水平是足够的。例3:图 6图 7 S2阶段的影响如图6所示。这个阶段使得零件的表面温度均匀。实际上,在T = 10 K的情况下,整个2表面上的温度都类似恒定的,除了之前解释的热点之外。然而对于T的值,侵蚀时的温度是不被接受的,因为平均气温过高(340K相对于理想水平 336 K)。接着第二阶段提高分界面的均匀性,但对解决方案不利。使分界面的温度均匀化,同时提取需要的所有热通量,来获得零件的理想温度,如果这水平太低,将会成为对抗性的问题。最好的解决方案是质量和效率的统一。例如T = 100K时零件的温度比T = 10 K时更不均匀。然而这种方案还是比Tang提出的方案更好。零件的最佳流体温度曲线如图8所示。图 8 4 结论本文提出了一种确定冷却线温度分布优化方法来获得零件的均匀温度场,从而得到最小的梯度和最短的冷却时间。与参考文献相比,显示出了它的效率和效益。特别是它不需要指定冷却通道的数量。对于确定管路的最少数量需要进一步比较已提出的最佳流体温度曲线的解决方案。参考文献1 Pichon J. F. Injection des matires plastiques.Dunod, 2001.2 Plastic Business Group Bayer. Optimised mould temperature control. ATI 1104, 1997.3 S. Y. Hu, N. T. Cheng, S. C. Chen. Effect of cooling system design and process parameters on cyclic variation of mold temperatures simulation by DRBEM, Plastics, rubber and composites proc. And appl., 23:221-232, 19954 L. Q Tang, K. Pochiraju, C. Chassapis, S. Manoochehri. A computer-aided optimization approach fort he design of injection mold cooling systems. J. of Mech. Design, 120:165-174, 1998.5 J. Huang, G. M. Fadel. Bi-objective optimization design of heterogeneous injection mold cooling systems. ASME, 123:226-239, 2001.6 J. C. Lin. Optimum cooling system design of a freeform injection mold using an abductive network. J. of Mat. Proc. Tech., 120:226-236, 2002.7 E. Mathey, L. Penazzi, F.M. Schmidt, F. Rond- Oustau. Automatic optimization of the cooling of injection mold base don the boundary element method. Materials Proc. and Design, NUMIFORM, pages 222-227, 2004.8 X. Xu, E. Sachs, S. Allen. The design of conformal cooling channels in injection molding tooling. Polymer engineering and science, 41:1265-1279, 2001.河南机电高等专科学校学生毕业设计(论文)中期检查表学生姓名陈雪燕学 号0312343指导教师杨占尧选题情况课题名称果汁容器成型工艺及塑料模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有有无开题报告有有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:所在专业意见: 负责人: 年 月 日河南机电高等专科学校 03届模具设计与制造专业 毕业设计说明书河南机电高等专科学校材料工程系模具设计与制造专业毕业设计/论文设计/论文题目:果汁容器的成型工艺及塑料模具设计班 级: 模具033班姓 名: 陈雪燕指导老师: 杨占尧完成时间: 2006.05.09毕业设计(论文)成绩毕业设计成绩指导老师认定成绩小组答辩成绩答辩成绩指导老师签字答辩委员会签字答辩委员会主任签字毕业设计/论文任务书 题目:果汁容器的成型工艺及塑料模具设计 内容:(1)完成果汁容器零件的工艺性分析及工艺方案制定(2)果汁容器模具装配图及全部零件图的绘制(3)完成模具主要工作零件的工艺规程编制(4)编写设计说明书原始资料:设计题目:果汁容器材料: PC生产批量:单件生产插图清单图1-1 产品图第5页图4-1 型腔图第12页图4-2 型芯图第12页图5-1 型腔图第14页图5-2 浇口图第15页图5-3 分型面一第16页图5-4 分型面二第16页图5-5 配合图一第18页图5-6 配合图二第18页图6-1 支撑板第20页表格清单表一 塑料制件的原料分析表二 塑料制件注塑成型工艺参数表三 注射机的主要参数 (毕业设计/论文题目) 摘要( 中文) (毕业设计/论文英文题目) Abstract毕业设计/论文说明书目录绪 论 1第1章 塑料制件的工艺分析- 5 1.1塑料制件的结构- 5 1.2塑料制件的原料分析- 5 1.3塑料制件注射成型工艺参数- 6 1.4塑料制件的工艺分析- 7 第2章成型制品的体积和质量的计算-8 第3章成型设备的选择- 93.1塑料的常用成型方法-9 3.2成型设备的选择-9第4章 模具类型及结构形式的比较与选择- 104.1浇注系统的设计方案- 104.2型腔、型芯结构的设计方案- 11第5章 模具方案的确定- 135.1标准模架的选择- 135.2选用注射机- 145.3浇注系统的设计- 145.4分型面方案的确定- 155.5推出机构的设计- 165.6加热和冷却系统的设计- 18第6章 模具其他零件(配件)的选择、设计以及必要的计算-216.1支承板的强度校核- 216.2导向机构的设计-226.3支承钉的设计- 236.4定位圈的确定- 23第7章 注射机有关工艺参数的校核-247.1最大注射量的校核- 247.2锁模力的校核- 247.3开模行程的校核- 257.4油压顶出行程校核- 257.5模具安装部分的校核- 25第8章 设计总结和感想- 27 致谢 -28参考文献-29 河南机电高等专科学校毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 陈雪燕 学 号: 0312343 专 业: 模具设计与制造 设计(论文)题目:果汁容器成型工艺及塑料模具设计 指导教师: 杨占尧 2006年5月15日 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写1500字左右(本科生200字左右)的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发):文 献 综 述 模具是制造业的基础工艺装备,被称为“制造业之母”。由于模具的技术水平在很大程度上决定着产品的质量、新产品的开发能力和企业的经济效益,因此模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产随着经济全球化的进一步加快,世界性的产业结构调整和转移速度不断加快,国内区域间生产要素也出现了快速流动趋势,经济实力雄厚的“长三角”将率先成为产业和资源转移的重要基地,这对制造业的发展带来了难得的机遇,也为建设一个高起点、多功能、集约化的模具产业集聚基地提供了必要条件。为进一步加快模具行业的发展、提升模具行业的地位。品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括: 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所致。 2、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 3、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 4、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。 5、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 6、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达1030万次,淬火钢模达501000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。挑战亦是机遇,所以,我国模具还有很大的发展空间。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题的研究思路(包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段(途径)及进度安排等):1. 通过收集和查阅各种文献资料和与同学老师的交流、指导,对目前国内外的模具(塑料模具)的发展状况和发展趋势进行深入的了解,预计用时间二天;2. 对工件进行结构形状、尺寸精度、加工工艺性等方面作出详细地分析,并查阅相关资料看是否符合常规零件结构设计,预计用时两天;3. 经过对工件的结构工艺性分析,拟订可行的注射成型工艺方案,并经过分析,研究、比较,选择一种最为合理的成型工艺作为生产应用,估计用时间一天;4. 进行主要的设计计算,利用各种经验公式或者经验数据对工作零部件的尺寸的设计计算,预计需用时间四天;5. 根据工件的结构,材料,生产批量来进行模具的总体设计,包括模具的类型,定位方式,导向方式等方面的设计;6. 对模具的主要零部件进行设计,主要有型芯、型腔、定位板、模架和导柱导套等零件,根据工作需要的强度来设计尺寸,包括各零件的图纸,预计需用时间五天;7. 模具的总装图和工作原理(有装配简图)需要用时间两天;8. 模具主要零部件的加工工艺过程(型芯、型腔)分析与设计,预计用时间一天;模具的装配与调试,预计用时两天;果汁容器的成型工艺及塑料模具设计绪 论塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来,人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高,这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展,必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行,发展迅速,塑料模具也快速发展。2000年,我国(未包括港澳台统计,下同)塑料模具产值约100亿元,2004年已发展到212亿元,4年平均增长率为21%,高于模具行业总体发展速度近4个百分点。1.塑料模具市场情况 我国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展,但与国民经济发展需求和世界先进水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具已供过于求,市场竞争激烈;一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求。2.塑料模具水平及发展趋向 近年来,我国塑料模具水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注塑模,精密塑料模的精度已可达到3m,制件精度为0.5m的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模已能生产一模7800腔的塑封模,高速模具方面已能生产4m/min以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上,模具企业设备数控化率已有较大提高,CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大,高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高,热流道模具的比例也有较大提高。三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。 经过近几年的发展,在塑料模具的开发、结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向,现综合如下: (1)模具的质量、周期、价格、服务四要素中,已有越来越多的用户将周期放在首位,要求模具尽快交货,这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求,各方面的工作必须跟上。 (2)大力提高开发能力,将开发工作尽量往前推,直至介入到模具用户的产品开发中去,甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发(这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行),变被动为主动。目前,电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法,手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同,才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明,这种做法不但使模具厂变被动为主动,而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利,受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念,我还你一个产品”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已被越来越多企业所接受,这可能也是今后发展的一种趋向。 (3)随着模具企业设计和加工水平的提高,过去以钳工为核心,大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说:“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代,模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变,也是一种生产方式的改变,更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高,模具精度越来越高,生产周期越来越短,钳工比例越来越低,最终促使整个模具工业水平不断提高,正在被社会所接受。我国模具行业,目前已有4个国家级高新技术企业,近百个省市级高新技术企业。与此趋向相适应,生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。当然,目前及相当长一段时间内,技艺型人才仍是十分重要的,因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 (4)模具企业及其模具生产正在向信息化方面迅速发展,这也是一种趋向。21世纪,信息越来越多,信息技术越来越先进发达,信息已与人们的生产和生活休戚相关。在目前的信息社会中,高水平的模具,现代模具企业,单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已被行业所共认。 (5)随着人类社会的不断进步,模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在,能把握机遇,开拓市场,不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过,任务忙不过来,利润水平和职工收入都很好,日子红红火火。因此,模具企业应把握这个趋向,使自己生产的模具向高水平发展,不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。 (6)世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移,其表现形式:一是迁厂,二是投资,三是采购。这一趋向虽然并非近几年才有,但近几年更加明显。我们应抓住机遇,加快发展步伐。3.存在的主要问题 我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比,主要存在6个方面的问题。 (1)发展不平衡,产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到相当高的水平,个别企业的部分产品已达到或接近国际水平,但总体来看,模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。 (2)工艺装备落后,组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造,工艺装备水平已比较先进,有些三资企业的装备水平也并不落后于国外,但大部分企业工艺装备仍比较落后。更主要的是我们的企业组织协调能力差,难以整合或调动社会资源为我所用,从而就难以承接比较大的项目。 (3)大多数企业开发能力弱。一方面是技术人员比例低、水平不够高,另一方面是科研开发投入少,更重要的是观念落后,对开发不够重视。模具企业不但要重视模具开发,而且要重视产品开发。 (4)管理落后更甚于技术落后。技术落后往往容易看到,管理落后有时却难以意识到。国内外模具企业管理上的差距十分明显,管理的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。同一个企业,设备不变,人员不变,管理一变,立竿见影,这样的例子并不少见。 (5)供需矛盾一时还难以解决。2004年,国产塑料模具国内市场满足率不足74%,其中大型、精密、长寿命模具满足率还要低,估计不足60%。同时,工业发达国家的模具正在加速向我国转移,国际采购越来越多,国际市场前景很好。市场需求旺盛,生产发展一时还难以跟上,供不应求的局面还将持续一段时间。 (6)体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中,竞争性行业,特别是像模具这样依赖于特殊用户,需单件生产的行业,国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题,但要得到较好解决尚待时日。 展望未来,由于国际、国内宏观环境良好,国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展,塑料模具也必将持续高速发展。目前存在的主要问题通过国内外交流与合作。全行业的共同努力和各方面的支持,不久的将来,定会得到较好的解决。 4.发展展望 在信息化带动工业化发展的今天,我们既要看到成绩,又要重视落后,要抓住机遇,采取措施,在经济全球化趋向日渐加速的情况下,尽快提高塑料模具的水平,把自己带入到国际市场中去,促进我国整个模具行业的快速发展。 随着市场的发展,塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展,因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要,未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展,而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来,下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然,这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。 (1)超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 (2)多样材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 (3)各种快速经济模具,特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 (4)模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展,CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等将向智能化、集成化和网络化方向发展。 (5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 (6)更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展,随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。 (7)各种模具型腔表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 (8)逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将得到发展。 (9)热流道技术将会迅速发展,气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。 (10)模具标准化程度将不断提高。“十一五”期间,在科学发展观指导下,广大模具企业将进一步深化改革,下功夫搞好科技进步与创新,坚持走新型工业化道路,将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来,模具工业必将得到更好的发展。第1章 塑料及其性能1.1塑料制件的结构 我所设计的为一个榨汁器中的一部分果汁容器,如图1-1所示:图11 塑件 其功用是盛装果汁,在选择材料时必须保证:首先要求无毒性,无任何气味,且要有耐酸,耐腐蚀性,在常温下长时间不会发生物理、化学分解。其次外观要求美观完整,无斑点,无熔接痕,有一定的光滑度,且有一定的强度和韧性,塑件本身还要具备透明性。根据以上对塑料制件的结构分析及其工作条件的要求,材料采用聚碳酸酯(PC),精度等级为MT5。1.2 塑料制件的原料分析 表一塑料的品种聚碳酸酯(热塑性塑料)结构特点非结晶型的线型结构的高聚物使用温度耐热性好,长期使用温度可达130,耐寒性也好,脆化温度为-100使用性能冲击强度高,尺寸稳定性好,无色透明,着色性好,电绝缘、耐腐蚀、耐磨性好,但自润性差,有应力开裂倾向,高温易水解,与其它树脂相溶性差成型性能a.无定形料,热稳定性好,成型温度范围宽,流动性差,吸湿小,但对水敏感,须经干燥处理。成型收缩率小,易发生溶融开裂和应力集中。b.熔融温度高,粘度高,大于200g的塑料制件宜用螺杆式注射机,开畅或延伸喷嘴,喷嘴应加热。c.冷却速度快,模具浇注系统以粗短为原则,宜设冷料穴,浇口宜取大,模具宜加热。d.料温过低会造成缺料,塑料制件无光泽,料温过高易溢边,塑料制件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高,抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120时塑料制件冷却慢,易变形粘模。结论此塑料制件适宜注射成型,成型前原料需要干燥处理,塑料易,塑料制件易产生内应力,须退火处理来消除内应力,且应严格控制成型条件,型腔要采用加热装置,而型芯要采用冷却装置。1.3 塑料制件注塑成型工艺参数(如表二所示),试模事,可根据实际情况适当调整。 表二 工艺参数规格预热和干燥温度()110120;时间(h)812料筒温度()后段:210240;中段:230280;前段:240285喷嘴温度()240250模具温度()90110注射压力(Mpa)80130成型时间(s)注射时间2090高压时间05冷却时间2090总周期4090螺杆转速(r/min)28适用注射机类型螺杆或较好后处理方法:红外线、鼓风烘箱温度():100110时间(h):8121.4塑料制件的工艺分析(1)尺寸精度:从所设计塑料制件的总体尺寸分析得知,其尺寸较为合理,不会太大,这样就避免塑料熔体充不满模具型腔或塑料制件不能正常成型。(2)形状:本塑料制件的几何形状能满足使用要求外,还要尽可能使其所对应的模具结构简单,便以加工。(3)壁厚:塑件壁厚一般在14mm范围内,分析设计塑件功能要求,确定塑件的壁厚为2.5mm。(4)脱模斜度:该塑件制品本身具有一定的斜度,所以制品易脱模,且脱模后不会刮伤制品表面。(5)圆角:塑件底面与面之间一般应采用圆弧过度,这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中,提高塑件强度,而且可以改善塑料的流动状态,降低充模阻力,便于充模,避免出现熔合线,塑件转角处的圆角半径通常不要小于0.51mm。第2章 成型制品的体积和质量的计算该产品为榨汁器的果汁容器,材料采用聚碳酸酯(PC),其密度为1.210-9t/mm3收缩率为0.65%。使用Pro/Engineer软件对三维产品自动计算出产品的体积和质量,计算过程如下:塑件的体积:V1=7.58104mm3塑件的质量:M1=9.0910-5t浇注系统的体积:V1=1.14103mm3浇注系统的质量:M2=1.3710-6t故一次注射所需要的塑料总体积和总质量为:V总=V1+V2=7.58104+1.14103=76940mm3M总=M1+M2=(9.0910-5+1.3710-6)106=92.27g 第3章 成型设备的选择3.1塑料的常用成型方法(1)注射成型它主要用于热塑性塑料制品的成型,也可用于热固性塑料制品的成型。前者成型周期短,生产效率高,模具使用寿命长,能大批量的成型形状复杂、尺寸精度高的塑料制件。(2)压缩成型它用于热固性塑料的成型。成型的塑件的收缩率小, 变形小,各项性能比较均匀;但其生产效率低,不宜实现自动化、而且劳动条件差,不宜成型带有深孔和形状复杂的塑料,且模具使用条件较差,模具的寿命教低。(3)压注成型它适用于各种热固性塑料,比起压缩成型,塑料应具有良好的流动性和固化速率。也适用于热塑性塑料的成型,适用于批量较小,而又无注射机的情况下的热塑性塑料的成型()挤出成型它主要适用于热塑性塑料的成型,也可用于热固性塑料制品有管材、板材、片材、电器和电缆覆层、单丝、网材以及具有异形截面的各种型材。 3.2成型设备的选择常用的模塑成型设备有三种第一种:液压机,它是热固性塑料压缩和压注成型的主要成型设备。第二种:注射机,它是热塑性塑料和部分热固性塑料注射成型的主要设备。第三种:挤出机,它是热塑性塑料和部分热固性塑料注射成型的主要成型设备。本塑件塑料材料采用聚碳酸酯,属于热塑性塑料,且由塑料制件的结构分析,得其采用注射成型更有利于该塑料制件的成型。所以本塑料的成型设备选用注射机第4章模具类型及结构形式的比较与选择浇注系统设计的基本原则:a.适应塑料的工艺性b.排气良好c.流程要短d.避免料流直冲型芯或嵌件e.修整方便f.防止塑料制品变形g.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小,容积也尽量少h.浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称,浇注系统与型腔的布置应尽量减小模具的尺寸。4.1浇注系统的设计方案本塑件可采用3种浇注系统成型,其方案比较见下分析:方案一:(采用直接浇口)直接浇口特点是:熔体通过主流道直接进入型腔,流程最短,进料快,流体阻力小,传递压力好,成型容易,保压补缩作用强,有利于排气和消除熔接痕,流量大,且浇注系统耗料少,模具结构简单而紧凑,制造方便,适用于成型流动性差的塑件或成型大型、厚壁、长流程以及一些粘度高的制品。其缺点:由于浇口处熔体固化慢,容易造成成型周期长,产生过大的残余应力,在浇口处易产生裂纹,浇口凝料切除后制品上的疤痕较大,且不宜成型平薄塑件及易变形的塑件。方案二(采用侧浇口)测浇口的特点是:其浇口开设在模具的分型面上,从制品恻面边缘进料,其优点是其截面形状为矩形,形状简单,易于加工,且进料口可随意选择,浇口的深度可在试模后加深、加宽,便于修正。其缺点是塑料流程较长,压力损失大,保压补缩作用比直接浇口小,且不易排气,易产生熔接痕|、缩孔及气孔缺陷,则会影响塑件的质量及外观。它适用于一模多件。方案三(采用点浇口)点浇口特点是:其浇口一般设在型腔底部,这样排气顺畅,成型良好。由于进料口小,故去浇口后残留余量小,塑件上不易留有痕迹。它使适用于深腔盒类零件,其缺点是:a.采用点浇口时,为了能取出流道凝料,必须使用双分型面的结构形式或者单分型面热流道结构,模具结构较复杂,费用较高。b.不适合粘度高和对剪切速率不敏感的塑料熔体。c.不适合厚壁或壁厚不均匀的制品成型。d.要求采用较高的注射压力。e.模具采用三板模,模具结构复杂,模具费用较高。本塑料制件采用聚碳酸酯(PC),其流动性差,且此塑料制品为深腔制品,要求排气良好,也要保证塑件的外观及质量。综上考虑,采用直接浇口作为本塑件的浇注系统最为有利的塑件成型。该制品的浇口可设置在制品的底部,因为该制品底部为较隐蔽的地方,不会影响制品的外观。根据本塑料制件采用的浇注系统为直接浇口,则模具类型可选用两板模。4.2型腔、型芯结构的设计方案4.2.1型腔、型芯结构的设计方案整体式凹模由整快材料加工制成,其特点是强度和刚度高,不会使制品产生拼接缝痕迹,质量好。但加工困难,需要采用电火花机床和立式铣床加工,热处理也不方便,消耗贵重的模具钢,费用高,且制品表面光滑度差,仅适于形状简单的。(1)组合式采用组合式型腔的优点:a.简化凹模型腔加工,可将复杂凹模内形体的加工变成外形体的加工,降低了加工的难度。b.镶件可用高碳钢或高碳合金钢淬火,可用专用磨床研磨曲面形状。凹模中使用镶件的局部型腔有较高的精度和耐磨性,并可方便地更换镶件。c.可节省优质塑料模具钢,对于大型模具可大大降低模具的制造。d.有利于排气系统的设计。采用组合式型腔的缺点:在设计和制造这类型腔时,必须注意提高拼块的加工和热处理工艺性,拼接必须牢靠严密。综合考虑,模具选用组合式更能保证塑件的外观和质量以及模具钢的费用。其结构如图4-1:图4-14.2.2型芯的结构设计型芯是成型塑料制品内表面的成型零件。型芯有整体式和组合式两类:(1)整体式采用整体式,其结构牢固,成型的制品质量较好,但消耗贵重模具钢较多,不便加工。(2)组合式采用组合式型芯的优缺点与组合式凹模的基本相同。但在设计和制造这类型芯时,必须注意提高拼块的加工和热处理工艺性,拼接必须牢靠严密。综合考虑,模具选用组合式更能保证塑件的外观和质量以及模具钢的费用。其结构如图4-2:图4-2第五章 模具方案确定5.1标准模架的选择(1)型腔数目的确根据前面对浇注系统设计方案的比较,本塑料制件采用的是直接浇口,则确定本塑件的模具为单型腔模具。(2)成型零件尺寸的确定 半径r1=128/2=64mm, r2=103/2=51.5mma.侧壁的计算(按整体式圆形型腔计算)计算侧壁的分界值r=86mm是刚度和强度的分界,大于86mm应按刚度条件求侧壁厚,小于86mm应按强度条件求壁厚。而在r=86mm时按刚度和强度条件求得壁厚应是相等的。r1=64r=86(分界值),r2=51.566mm时,按刚度条件计算底版厚度;当r66时,则按强度计算。 r1=64r=60(分界值),则采用强度计算。t底板=3pr2/4 p、r、同上则t底板=340642/4300 =20.24mm,取t底板=21mm从而确定了型腔的尺寸,见图5-1图5-1(3)标准模架的选择为了缩短模具制造周期和降低成本,本塑料制件选用标准模架,根据型腔数目及型腔尺寸的确定,选用含推件板大水口类型的模架,选用“BI3535A110B70”,其中参数的含义是:3535模架的长度和宽度分别为350mm、350mmA110定模板(A板)厚110mmB70动模板(B板)厚70mm5.2选用注射机 根据塑料制件的形状及型腔数目的确定,以及所设计的模具总高为440mm,结合书上的成型设备:机台1的容模量为170350mm;机台2的容模量为225500mm。初步选取机台2为该制件的注射机。5.3浇注系统的设计浇口是熔料注入模具最先经过的一段流道,直接影响到填充时间和流动速度。浇口太小,熔料流动过程中冷却面相对增大,批量消耗大,冷却时间长,发生旋涡及紊流,要求机床可塑化能力增大。因此,必须选择恰当的浇口。浇口的作用:a.使熔体加速b.使熔体温度升高,则其粘度降低,流动性提高c.当浇口凝固时,可防止熔体的回流一般情况下,其参数通常数值如下:(1)d=注塑机喷嘴孔直径+(0.51)mm(2)=24(对于流动性差的塑料等情况,也有取36)(3)D流道的宽度(mm)(4)H按具体情况选择,一般为38mm(5)R=注射机喷嘴球面半径+(12)mm(6)L应尽量缩短,若L值大,使塑料降温过多,损耗大,一般不超过60mm,如需要很长时则应采用热延长喷嘴等措施。其浇口尺寸如图-: 图- 根据所选注射机,可知:射嘴端球面半径为12mm射嘴孔直径为2mm(1)d=2+1=3mm(d为浇口套小端直径)(2)H=3mm(3)R=12+1=13mm(R为浇口套球面半径)(4)L=60mm5.4分型面方案的确定分型面的选择应遵循以下原则:(1)应便于塑料制品的脱模(2)应有利于侧面分型和抽芯(3)应保证塑料制品的质量(4)应有利于防止溢料(5)应有利于排气(6)应尽量使成型零件便于加工(7)应考虑注射机的技术参数方案一:(如图-)图-采用此方安有利于此深腔塑件的排气,且避免了侧向抽芯,便于脱模,成型零件也便于加工,同时也保证了塑料制件的外观要求。方案二:(如图-)图-采用此方案分型,不可避免侧向抽芯,模具结构较复杂,且成型后制件的分型面痕迹容易被看到,影响了塑料制件的美观。 综合考虑两方案的优缺点,方案一明显优于方案二,故采用方案一。5.5推出机构的设计5.5.1推出机构的方案比较推出机构的设计要求a .尽可能使制品滞留在动模一侧。以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作。b .防止制品变形或损坏。正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位,使推出重心与脱模阻力中心相重合。c .力求良好的制品外观。在选择推出位置时,应尽量选择制品的内部或对制品外观影响不大的部位。d. 结构合理可靠。运动灵活,制造方便,更换容易。方案一:(采用推杆推出机构)推杆制造简单,更换方便,滑动阻力小,脱模效果好,放置的位置自由度大,且容易实现标准化。但因推杆和制品接触面积小,易引起应力集中,从而可能损坏制品或使制品变形,不宜用于脱模力大的箱体制品脱模。方案二 :(采用推管推出机构)推管推出时推出力均匀,对于中心带孔的圆筒形制品或局部是圆筒形制品,可用此脱模,但推管制造麻烦,强度较低容易损坏方案三:(采用推件板推出机构)推件板推出面积大,推力均匀,模具不必另设复位杆,常用于推出深腔、薄壁、透明和不允许有推杆痕迹的塑料制件。由于该制件为深腔制件,且外观具有一定的要求。综合考虑各个方案的优缺点,采用方案三,即用推件板推出机构。5.5.2推件板设计采用推件板推出机构,其设计要点是: a.推件板应与型芯呈锥面配合,则可以减少运动摩擦,并起到辅助定位作用,有利于防止推件板偏心而溢料。b.推件板与型芯的配合间隙,以塑料不溢料间隙为准,否则推件板复位困难,并容易损坏模具。c.当用推件板推出无通孔的大型深腔壳体类制品时,应在型芯上增设一个排气装置,以消除型芯与制品之间形成真空。d.推件板定位后,推件板与动模座板之间应留有23mm空隙,以利于保护模具。e.当多型腔模具应采用推件板脱模时,推件板上应安装衬套,并以推面与型芯配合。f.当型芯细长,此制品又为通孔时,则型芯前端应由定模板支撑,以防偏心和位移,此时在推件板上增加推套以锥面与型芯相配合。设计推件板脱模应注意以下事项:a.配合面应淬火,推件板的顶出距离不得大于导柱长度。b.配合间隙一般为H8/f8。c.采用有配合斜度的,其间隙必须小于聚碳酸酯的溢边值0.06 mm。 采用推板推出,其设计的重点在于推板与型芯的配合要保证不溢料,且不发生咬合。对于薄壁制件,通常有以下两种配合方式(如下5-5、5-6)图-图-配合间隙可适当放大,两者接触面摩擦机会小,加工又方便,适用于制品高度尺寸小,并有一定脱模斜度,塑料流动性较差的场合。图5-6为推件板与型芯采用锥面接触,其优点与锥形推杆相同,因配合对中性好,成型时不会产生飞边,适用于流动性好的材料。本塑料制件采用聚碳酸酯(PC),其流动性差,比较上两图的优缺点,采用图5-5的推件板与型芯的配合方式更有利于本塑料制件的成型。 5.6加热和冷却系统的设计因为本塑料制件采用聚碳酸酯,其流动性差,所以要对模具型进行热加,而对型芯进行冷却(因型芯散热能力差)。5.6.1加热系统的设计在成型热塑性塑料时,对流动性差,冷却速度快的塑料,为了提高熔料流动性,防止厚壁塑件产生凹痕、空隙、应力裂纹,对要求高结晶度的塑件,为提高塑件硬度、刚度、耐磨性以及某些机械强度,对热浇道模具已及成型热固塑,模具需设置加热装置。对模具电加热的基本要求如下:a.电热元件功率应适当,不宜过小,也不宜过大。过小,模具不能加热到并保持规定的温度;过大,即使采用温度调节器仍难以使模温保持稳定。b.合理布置电热元件,使模温趋于均匀。c.注意模具温度的调节,保持模温的均匀和稳定。本塑件采用聚碳酸酯,其流动性差,在型腔及靠近浇口处开设加热装置,有利于提高塑件的流动性,从而可以提高产品的质量和生产效率。本加热装置采用电热棒加热,这种电阻加热方式的加热元件使用寿命长,更换方便,且易于调节温度及实现自动化控制。电热棒数目的确定:加热模具所需要的电功率可按如下经验公式计算:P=qm试中 P电功率(W)m模具质(重)量(kg);m=150kgq单位质(重)量模具维持成型温度所需要的电功率(W/kg)。查表得q=25W/kg 则P=qm=25150=3750wp1=1000w 其中p1为每根电热棒功率则P=P/p1=3750/1000=3.75,则取n=4个 5.6.2冷却系统的设计.模具设置冷却装置的目的a.防止塑料制件脱模变形。b.缩短成型周期。c.使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度,以得到柔软性、挠曲性、伸长率较好的塑料制件。 .冷却装置设计原则a.在满足冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提下,冷却回路尽量多,冷却通道孔径要尽量大。b.冷却通道的布置应合理c.冷却回路应有利于减小冷却水进、出口水温的差值。d.冷却回路结构应便于加工和清理,其通道孔径一般取812mm。根据该塑料制件的成型特性可知,对型芯进行冷却,以提高产品的质量和生产效率。其对于深腔厚壁进行冷却,本塑料制件采用循环螺旋冷却方式,冷却效果好。其冷却是在水路出口加工螺纹与外接水管标准件相连接。第章模具其他零件(配件)的选择、设计以及必要的计算6.1支承板的强度校核凹模设在定模板上,型芯固定在动模上。支承板与垫块构成桥形,承受型芯投影面上的注射压力,因此支承板的弹性变形量必须控制在允许的范围之内。 支承板厚度H的计算如下: H=L(5pl1l2/32EBy)1/3 式中 H 支承板的厚度(cm) L 支承板在垫块之间的跨度(cm) P 型腔内压力(Mpa) l1 凹模型腔长度(cm) l2 凹模型腔宽度(cm) B支承板在L1方向上的长度(cm) E钢材的弹性模量(Mpa),E=2.2105MPa y支承板允许最大弯曲变形(cm),y=0.005cm 见图6-1:图6-1则H=22.454013.37317.8/(322.2105350.005)1/3=7cm所设计的支承板厚度为45mm,而校核后支承板厚度必须为70mm,故支承板的强度不够。为了使支承板不产生弹性变形,在推杆固定板和推板之间设置推板导柱,从而可加强支承板的强度。设置4根推板导柱,则其支承板厚度的计算为:H=2/3 L(5pl1l2/32EBy)1/3=4.66cm=46.6mm,则H取45mm故设置4根推杆导柱保证了支承板的强度。6.2导向机构的设计在注射模中,引导动模和定模之间按一定方向闭合或开启的装置称为导向机构。导向机构由导柱和导套组成。其功能是:(1)导向作用在动模与定模闭合的进程中,导向机构应首先接触,引导动、定模准确配合,避免型芯与凹模发生碰撞。(2)定位作用保证动、定模按一定方位合模,避免模具在装配时,因方向弄反而损坏成型零件,合模后保证型腔的正确形状。(3)承受一定侧压力高压塑料熔体在充模过程中会产生单向侧压力,须由导向机构承担。当单向侧压力过大时,除导向机构承担外,还须增设锥面定位机构来承担。(4)承载作用当采用推件板脱模或双分型面模具结构时,导柱有承受推件板和型腔板重量的作用。(5)保持机构运动平稳对于大中型模具的脱模机构,导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。为了保证制品顺利脱模和推出机构各部分运动灵活,以及推出元件的可靠复位,必须有导向零件的配合作用。在卧式和直角式注射机的注射模中,推杆固定板和推板的重力作用于推杆上,同时在推出过程中,制品推出阻力和注射机顶出杆的作用力可能形成力矩,致使推杆固定板扭曲、倾斜,这些都使推杆承受横向负载,可能导致推杆变形,甚至断裂或卡死,尤其是细长推杆。为了防止上述现象发生,常用导向零件(推板导柱)来承受上述负荷,导柱除起导向作用,还起支承作用,以增强支承板的刚度。设计推板导柱、导套时,其配合精度为H7/f7,为了防止导套在工作时磨损,应制成便于更换的经淬火的导套。6.3支承钉的设计支承钉的功用是使推板和动模板之间形成空隙,便于调节推板的活动范围,并容易清除料渣杂物。其配合精度为H7/n6。6.4定位圈的确定为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔精确定位,应在模具上(通常在定模上)安装定位圈,用于与注射机定位孔匹配。定位圈除完成浇口套与喷嘴孔的精确定位外,还可以防止浇口套从模内滑出。根据所选注射机,其基本尺寸为120mm。第7章 注射机有关工艺参数的校核所选注射机的主要参数如下表三所示:表三锁模力218吨连接柱内距(水平垂直)460510最大注射量油压顶针推力2.8MPa开模行程405mm油压顶针行程75mm容模量(最薄最厚)225500mm喷嘴端球面半径12mm定位圈120mm射嘴孔直径2mm7.1最大注射量的校核注射机最大注射量和制品的质量或体积有直接关系,两者必须相适应,不然会影响制品的产量和质量。若最大注射量小于制品的质量,就会造成制品的形状不完整或内部组织疏松,制品强度下降等缺陷;而注射量过大,注射机利用率降低,浪费电能,而且可能导致塑料分解。为了保证正常的注射成型,注射机的最大注射量应稍大于制品的质(重)量或体积(包括流道及浇口凝料、飞边)。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射机的80%以内。0.8M机M塑件+M浇试中 M机注射机的最大注射量(g),M机=2128.35=595.35gM塑件塑件的重量(g),M塑件=9.0910-5公吨=90.9gM浇浇注系统重量(g),M浇=1.3710-6公吨=90.9g 则595.35g0.8=476.28g90.9+1.37 故符合要求。7.2锁模力的校核锁模力的校核的目的是当熔体充满型腔时,注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开,为此,注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力于塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。即F0F=P模A分 式中 F0 注射机的最大锁模力(N)P模 模内平均压力(型腔内的熔体平均压力),见课本,P模=34.3MpaA分制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和(mm)A分=r2+2520=522+500=8990.56mm2则F=P模A分=34.38990.56=308376NF0=mg=2181039.8=2.1106N式中 m锁模熔体质量(kg),m=218103kg则F0F,故符合要求7.3开模行程的校核各种注射机的开模行程是有限的,取出制品所须的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。本塑料制件开模行程可按下式校核:SH1+H2+(510)mm式中 S注射机最大开模行程(移动模板行程),S=405mmH1制品的推出距离,H1=70.22mm则S=405H1+H2=70.22+85故符合要求7.4油压顶出行程校核制品的推出距离H1=70.22mm机台2油压顶针行程为75mm则75H1=70.22,故符合要求7.5模具安装部分的校核注射机与安装模具的关系必须注意以下几点:、机床拉杆间隔、定位孔的直径、顶出杆孔的位置、喷嘴前端的孔径和球面的半径、安装螺孔的位置及孔径该模具的外形尺寸为420350,注射机模板最大安装尺寸为460510,故符合要求。浇口套的球面半径R13喷嘴球头半径R12,故符合要求。浇口套小端孔径3喷嘴孔直径2,故符合要求。第8章 设计总结和感想在当今市场中,出现了各式各样的塑料制件,而对于如何设计成型塑料制件模具,我还是一个初学者。在这次模具设计中,遇到了不少的困难,通过查找资料、独立思考及在老师的指导下,得到了解决,同时也逐步提高了我对塑料模具的认识。本次设计中重点运用了Pro/E和CAD软件,使设计过程周期缩短,大大节省了设计时间。 通过这次的模具设计,使我的知识面扩大了,也使我能够将在校所学的知识融会贯通。培养和提高了我独立分析问题和解决问题的能力,及遇到问题时会查找资料的能力。毕业在即,就要离开母校到工作单位去,这次的毕业设计为我今后走向社会的实践操作运用铸就了一个良好的开端。最后感谢老师们的指导和帮助以及母校的栽培。致谢感谢各位老师特别是杨老师在这三年之中的淳淳教诲和在做毕业设计的过程中对我的帮助。使我在大学三年学到了更多知识,在此衷心对各位老师的辛勤教导表示感谢。对我们的平时学习和生活中提供的帮助,值此毕业之际表示深深的谢意。毕业之后,我一定会努力工作的,不辜负各位老师对我们的深切期望,在这里也说一声:老师们辛苦了。祝各位老师,工作愉快,万事如意。参考文献1 杨占尧主编塑料注塑模结构与设计 清华大学出版社 . 20042 翟德梅主编模具制造技术. 20013 王树勋主编模具实用技术设计综合手册 华南理工大学出版社 .4 王树勋主编模具实用技术设计综合手册第二版 华南理工大学出版社5 彭建声 秦晓刚编著模具技术问答 机械工业出版社6 翁其金主编塑料模塑成型技术 机械工业出版社7 冯炳尧 韩泰荣编著模具设计与制造简明手册第二斑 上海科学技术出版社8 李德群 唐志玉主编中国模具设计大典 江西科学技术出版社9 张克慧主编. 注塑模设计. 西北工业大学出版社, 200110 黄锐主编. 塑料工程手册. 机械工业出版社, 2000共29页第29页
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