三合一洗发露瓶连体盖注射模设计【含CAD图纸+文档】
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XX大学毕业设计(论文)开题报告题 目: 三合一洗发露瓶连体盖注射模设计 学 院: 机械工程学院 专 业: 材料成型及控制工程 学生姓名: 学 号: 指导老师: 20xx年 03 月 21 日开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料;对于重要的参考文献应附原件复印件,作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸,并装订单独成册,随毕业设计(论文)说明书等资料装入文件袋中。毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。文献综述0.前言模具,是一种古老的成型工具。利用“型”或“模”的概念,以制造器件,可追索到陶器青铜时代。形成模具的概念,即作为工业产品生产的成形工具,则是近100-150年之间逐步形成的概念。从1975年开始,由于计算机现代化机床工业的发展,逐步形成以模具标准化为基础的模具设计与制造一体化模具作为的现代模具生产体制,普及了模具CAD/CAM/CAE系统。同时在一个国家建起了上万个模具厂或与之相关相配的材料标准件机床等工业企业,从而,在工业国家相继建成了模具工业体系 1 。在现代工业生产中,模具是生产各种各样产品的重要工艺装备,是工业生产中不可或缺的技术与工具2。不论是塑料、橡胶、金属、玻璃还是矿物质等材料,凡经过高温、高压或高冲击过程成形的对象皆需要借助于模具来完成制作。模具不仅直接影响工业产品的水平,也是一个国家工业化程度和机械制造业技术水平的综合体现。从塑料模具的角度来说,我国塑料模具市场总体上供不应求 ,特别是大型、精密、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分突出,满足率只有60%左右。尤其是为工程塑料配套的模具,目前满足率只有40 %左右3。因此,学习掌握注塑模设计知识具有非常重要的意义。一模具在现代生产中的作用塑料模具的主要用户是家用电器行业 、汽车摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。为了不断减轻重量 ,汽车使用塑料件将越来多,每辆汽车的塑料件数量和重量将不断增加。产业有关的其他行业也必将有较快速度的增长。微机、笔记本电脑、网络机顶盒、录像和摄像机、无绳电话等都需要大量的塑料模具来支撑其发展。另外国家已确定2005年将塑料门窗的比例从目前的10%左右提高到25% ,塑料排水管的比例将从目前的20%提高到50%这也是塑料模具的一个新的增长点 。2005年我国塑料制品将达 1800万t ,其中工程塑料是我国重点支持和优先发展的产业。但目前满足率不到40%,预计每年将有25%的增长率,这必须要有塑料模具来保证3。二模具制造技术1. 模具CAD/CAE/CAM分析的应用模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术,是一项高科技、高效益的系统工程5。对于我国注塑模技术来说,其发展出路在于CAD/CAE/CAM技术的运用和普及。从注塑模的辅助结构设计辅助工程分析到辅助形体加工全过程CAD/CAE/CAM软件都可发挥巨大的作用8。这种用既贯彻了整体化、系统化、 智能化的设计理念,又贯彻了精确性、快速性、有效性的加工规范,可以大为提高注塑模的设计水平和加工质量,从而使注塑模发展速度能满足社会不断增长的客观需要6 9。2.模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用高速扫描机和模具扫描系统已在我国 200 多家模具厂点得到应用 ,取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能 ,大大缩短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上 ,用雷尼绍的SPZ21 扫描测头实现快速数据采集 ,采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的CAD数据 ,用于模具制造业的“逆向工程”。高速扫描机扫描速度最高可达3m/min ,大大缩短了模具制造周期。逆向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用4。3.热流道技术将得到推广注射模热流道是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态7。由于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。国外热流道技术的发展很快 ,许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术 ,有的厂甚至已达 80 %以上 ,效果十分明显;国内近几年来已开始推广应用 ,但总体还达不到 10 % ,个别企业已达到 30 %左右。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 ,是发展热流道技术的关键4。4.气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺 ,它具有注射压力低、 制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点 ,可在保证产品质量的前提下 ,大幅度降低成本。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两部分 ,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 ,而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品 ,模具设计和控制的难度较大4。因此 ,开发气体辅助成形流动分析软件显得十分重要。为了确保塑料件精度 ,将继续研究发展高压注射成形工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具13。在注射成形中 ,影响成形件精度的最大因素是成形收缩。高压注射成形可增加塑料件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、 耐高压 ,特别是精密模具的型腔应淬火 ,浇口密封性好 ,模温能准确控制。注射压缩成形技术是在模具预先半开模状态或者在锁模力保持中压或低压 ,注射熔融树脂 ,然后以最大的锁模力进行压缩成形 ,其效果是: a.成形件局部内应力小; b.可得到质量好的厚壁成形件; c.对于塑件狭窄的部件也可注入树脂; d.用小注射力能得到优良的制品4。5.优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视在整个模具价格构成中,材料所占比重不大,一般在10%30%之间,因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢说 ,要采用电渣重熔工艺,力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢12。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法,即扩渗,如:渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外,应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积( TIN、TIC等)、等离子喷涂等技术4 10。鉴于新型模具钢能大幅度提高模具使用寿命,能解决模具设计、制造、使用、修复中的生产和技术难题,能获得巨大综合效益,应大力推广应用新型模具钢,可望新型模具钢应用量逐年增加。同时也要重视老钢种的使用,通过合理选材,采用新工艺,扬长避短,发挥其更大效用11 17。参考文献:1许发樾.模具制造工艺与装备.北京:机械工业出版社,20032付建军.模具制造工艺. 北京:机械工业出版社,20043周永泰.塑料模具市场前景乐观.机电国际市场,2001,第3期4周永泰.我国塑料模具现状与发展趋势.塑料,2000,第6期5李德群、肖祥芷.CAM的发展概况及趋势,湖北武汉,模具工业,20056潘春荣、罗庆生.基于UG软件CAD_CAM功能的应用研究.机电工程技术,2000第2卷,第6期7陈剑玲、刘廷华.热流道技术的发展和应用概况.模具工业,20038五金冲压模具CAD/CAM技术应用现状佳工机电网,20119模具CAD/CAE/CAM 任秉银主编哈尔滨工业大学出版社10高为国,模具材料,北京,机械工业出版社,200411李硕本.冲压工艺理论与新技术.北京:机械工业出版社,200312现代模具制造技术.邓明.北京:化学工业出版社,200513周雄辉等.现代模具设计制造理论M.上海交通大学出版社,2000.14李中举.压铸模技术J.电加工与模具,2004(增刊),18-2015Siegert K,Ziegler M,Wagner S.Closed loop control of the friction force deep drawing process J,journal of Materials Processing Technology,1997.16Robert,L.Mott. Machine Elements in Mechanical DesignM(Third edition). Beijing:机械工业出版社,1998毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告开题报告:一、课题的目的与意义;二、课题发展现状和前景展望;三、课题主要内容和要求;四、研究方法、步骤和措施开 题 报 告一、课题的目的与意义本课题的名称是:潘婷去屑洗发露连体盖注塑模设计 分析题目可知,完成本课题需要解决三个方面的问题:产品结构及工艺分析、模具结构设计及模具工作过程产品结构。如图所示: 图1 图2 国内模具市场从1997年开始进口量减少,其主要原因是“三资”模具企业大量现和我国模具企业设计制造水平的快速提高。目前我国塑料模具市场中,国外模具约占30%,其中大型、精密、复杂、长寿命模具约占45%左右。被国外称为“金钥匙”、“进入富有社会的原动力”的模具,由于经济发展较快时期产品畅销,自然要求模具能跟上,而经济发展滞缓时期,企业必然相反设法设法开发新产品 ,这同样会给模具带来强劲的需求。因此模具工业被称为“不衰亡工业”。模具市场发展走势总体将是平稳向上,并且随着以塑代钢、以塑代木、少无切削等的进一步发展实施,结合我国国民经济各部门发展规划,我国的发展速度将高于世界平均水平,自1989 年开始 ,国家产业政策已将模具列 为重点支持发展的产品,将模具列为机械工业中技术改造序列的第一位。随后出台的一些政策与产业政策相适应给模具行业很大的支持。包括鼓励国内外厂商投资模具行业、给部分专业模具厂实行增值税先征后返政策等。2000年7月经国务院批准发布的修订后的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录中多项模具技术和产品再次列入其中。因此从国家政策和市场情况来看塑料模具必将有很大发展。二、课题发展现状和前景1.模具发展现状 模具制造是整个产业链中最基础的一环,模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间。尽管中国模具工业发展迅速,但在模具制造周期、模具精度、寿命和生产能力等方面,与国际平均水平和发达国家仍有差距。 (1)模具标准件、模具材料和寿命。 国内模具材料的热处理技术、材质的微量元素的控制技术及冶炼技术均有待提高。塑料模具的标准化和零件的标准化方面,国内的模具零件标准化率约为20%,而日本连各种电极都可以买到,型腔、型芯和深孔钻等零件均可以定做,模具的许多小结构已做成标准化了,而且模具寿命低于国际水平,大体情况如表1。表1 国内外模具寿命的差异类型国外水平国内水平塑料模非淬火钢模1060万次1030万次淬火钢模200500万次50100万次 (2)模具的精度、试模周期和制造周期。 因塑料模具类型和加工设备等诸多制约因素,模具的精度也各有所异,国内塑料中大型注射模具精度能控制在0.030.05mm。挤出模具的型腔抛光精度为0.020.04mm,模芯经专用设备加工后精度可达0.040.05mm;挤出片模的模唇流面抛光精度可达0.0150.02mm。模具零件加工精度在1m,位置公差23m,分型面配模上下3m。一般情况见表2。表2 模具制造精度的国内外差异类型国外水平国内水平塑料模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mmRa0.100.05m(1112)Ra0.20m(10) 试模周期通常要占整个模具制造周期的1/3左右,各企业的模具制造周期因塑件的大小、难易而有差异。浙江企业的一般模具制造周期通常在4560天,国内外差异见表3。表3 国内外模具生产周期的差异类型国外水平国内水平中型压铸模12个月36个月中型塑料模1个月左右24个月高精度级进模(较复杂)34个月46个月汽车覆盖件模具67个月1年左右(3)模具CAD/CAM/CAE/CAT的应用、企业的信息化管理和员工培训。 国内模具企业在模具CAD/CAM技术的应用方面已经有了长足的进步,技术也相对比较成熟。但是绝大多数企业在注射成型模流分析的CAE应用方面有欠缺,有的甚至根本没用。塑料模具零件加工的在线测量和计算机辅助测量几乎是空白。几年前开始模具企业都在努力做好企业的信息化管理,但在生产过程管理直到模具出厂的管理方面,一直处于不断完善的状态。(4)模具材料和标准件 我国列入国家标准中的塑料模具钢仅为3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo。国外常用的塑料模具钢已形成较完整的系列,如美国塑料模具钢有7个钢号,形成完整的P系列;日本日立金属公司有15个钢号;日本大同特殊钢13个钢号。我国塑料模用钢的随意性较大。在国内购买进口模具钢材,价格上扬30%40%,严重影响了国内模具的竞争力。国际上,汽车模具已进入专业化和标准化阶段,汽车模具基本是由专业的模具制造商提供,模具商品化率在70%以上,还有许多专门生产模具标准件的企业,汽车模具标准件多达几百种。如国外模具的标准化率可达85%(德国、日本),中小模具的局部结构标准化程度高(如日本的手机模具)。国内模具企业大型模具的标准化程度约为25%30%。模具的标准化程度已成为制约国内模具制造周期的瓶颈之一,也影响了国内模具的竞争力。(5)新工艺、新材料研究和创新能力 塑料加工新工艺的研究,日本、德国、美国和意大利等发达国家处于领先地位,多项先进技术在多年前就已用于批量生产。全塑型轿车、赛车的塑料和整车零部件成型工艺从1995年起一直在孜孜不倦地研发。战斗机上的高强、高韧、耐高温且质量轻的新材料、新工艺等技术,美国、德国在80年代初期已应用于某些机型,1985年后,某些碳纤维塑料制品已应用于民用客机。超薄型手机PC导光板的材料、注射工艺与设备的研制,日本处于领先地位。木塑环保复合材料注射专机和注塑工艺/制品的研究欧洲处于领先地位。多层、多功能复合薄膜基础专机、薄膜厚度控制、薄膜层数控制及各种功能薄膜的材料研究,美国处于世界前沿(2007年德国Dusseldorf国际橡塑展资料)。一个国家的创新和研发能力体现了国家的综合基础实力。国外企业对新产品开发很重视,模具厂经常会与材料厂商和产品厂共同开发新产品。2.未来目标 塑料模具的发展必须依托国家重点建设工程,面向6大产业及其重点行业。特别是围绕汽车产业和信息产业,大力发展IT行业的精密注塑模;汽车业的覆盖件模具和大型注塑模。大规模开展技术改造,提高基础配套件和基础工艺水平;通过加快企业兼并重组和产品更新换代,促进产业结构优化升级,全面提高产业竞争力,引导专业化零部件生产企业向“专、精、特”方向发展,形成优势互补、协调发展的产业格局。 我们要依托十大领域的重点工程,振兴塑料模具制造业;配合九大产业的重点项目,提升大型、精密注塑模和高档模具标准件的制造能力;实现模具钢的国产化和优质化、改善模具材料的供应体系、提供较为全面的各种规格和牌号的材料,大力压缩模具生产企业的备料周期;提高模具新材料、新型塑料成形工艺和新型高强、高韧和耐高温塑料制品的研发能力;提高企业的信息化管理和模具集成化制造的总体水平;为使我国的塑料模具行业赶上国际先进水平打下良好的基础。三、课题主要内容和要求 1.制件分析 图(4) 1.1产品要求(尺寸和精度) 分析制件可知,制件为洗发水瓶盖,尺寸如图所示,根据尺寸,初步可以设定采用一模四腔。 1.2冲压成型材料选用 该制件通过注塑成型,根据使用要求采用聚乙烯(PE)。 1.3零件工艺分析 1.3.1工件材料 根据聚乙烯( PE ) 冷却速度快,浇注系统及冷却系统应散热缓慢的特点,模具定模部分产品成型较少,所以模具定模部分将不设冷却系统。 此模具浇注系统将不设计热流道,因聚乙烯(PE)对温度较敏感, 温度不宜控制。 又因聚乙烯( PE)对温度较敏感缘故,模具加热器不能太多(加热棒),需装在模具内,以便更好的控制模具温度,但不宜太靠近型腔。 1.3.2工件结构 2.模具材料选用 在制造和修理冲模时,冲模的材料对于冲模的寿命有很大的影响,特别是对于凸模和凹模材料的选择。常用的模具材料有45钢、Cr12、Cr12MoV、SKD11等。根据设计的需要、材料的价格综合考虑每块模板的材料。四 研究方法、步骤 1研究方法 1.1本课题是三合一去屑洗发露连体盖注塑模设计。看懂制件图,分析制件图内容,熟悉课题内容要求,理解图纸并转化为实体图。 1.2查找与课题相关的资料:首先回顾与本课题相关的所学课本,然后在图书馆里借阅与本课题相关的书籍资料,在湖南工程学院图书馆网上的数据库、中文科技期刊数据库、全国硕、 博士优秀毕业论文数据库、清华同方数据库等网站,从上面下载大量相关的资料。1.3对于在设计过程中遇到的问题,请教指导老师。 2.设计步骤2.1.建立分模文件、装配参考零件、创建工件。2.2.确定拔模斜度,设置收缩率。 为了避免随后的设计中产生不必要的失误和少走弯路,在建立分型面前必须对参考零件进行拔模斜度和厚度检测,看是否有倒勾、拔模斜度不合理或零件厚度严重不均等现象。若存在就要修改零件模型,有时候甚至要修改零件模型部分结构,直到消除所有该类现象为止。收缩率根据不同的塑料而定。 2.3.设计浇注系统 浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到型腔内,并在填充的过程中将注射压力传递到塑件各部位,从而得到所需要的塑件。浇注系统一般由浇口、流道、进料口、冷料井四部分组成。对浇注系统的确定,在没有经验的情况下,通过模流分析软件确定。 2.4.建立分型面 在综合考虑结构设计合理和加工方便等要素的前提下确定。2.5.模架装配零件与零部件结构设计 在绘制完所有相关零部件后,使用菜单栏的Analysis进行全局干涉检查,对有干涉的地方及时进行修改与优化,直到没有任何干涉为止。2.6.冷却系统设计 3.成型和制造过程可能出现的问题和采取的措施 3.1 龟裂龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于应力变形所致。(1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。 (2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。 (3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。 (4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。 (5)非结晶性树脂,如AS树脂、ABS树脂、PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意. 3.2. 充填不足1)加长注射时间,防止由于成型周期过短,造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。 2)提高注射速度。 3)提高模具温度。 4)提高树脂温度。 5)提高注射压力。 3.3.溢边对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上,则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法: 1)降低注射压力,提高锁模力。 2)降低树脂温度。 3)调整准确模具的结合面等部位。 4)降低模具温度,采用较硬的模具钢材。毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日三合一洗发露连体盖注塑模设计三合一洗发露连体盖注塑模设计 指导老师:答辩提纲:答辩提纲:1 课题的目的与意义 2 基本任务及要求 3 研究的内容 课题的目的与意义:此次课题为此次课题为三合一洗发露连体盖注塑模设计三合一洗发露连体盖注塑模设计三合一洗发露连体盖注塑模设计三合一洗发露连体盖注塑模设计。课。课题目的是让我们能做出一套成型的塑料模具,检验我题目的是让我们能做出一套成型的塑料模具,检验我们所学的知识。同时也是对我大学四年以来所学知识们所学的知识。同时也是对我大学四年以来所学知识的一次全面检测,在此过程中我能对所学专业知识进的一次全面检测,在此过程中我能对所学专业知识进行一次全面综合运用,对所学软件如行一次全面综合运用,对所学软件如 AutoCAD AutoCAD、UG UG温温故。在设计、制造模具时,根据实际情况,学习如何故。在设计、制造模具时,根据实际情况,学习如何充分考虑它们的特点,选用最佳的工艺方案充分考虑它们的特点,选用最佳的工艺方案 。用所学。用所学的理论知识更好的解决实际问题,的理论知识更好的解决实际问题,提高自己的综合分提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力,为以后的工作打基础。析和解决工程实际问题的能力,为以后的工作打基础。基本任务及要求:基本任务及要求:1、对塑件制品成型工艺与方法进行分析;2、用CAD按国家标准重新绘制零件二维图;3、根据重新绘制的零件图,利用UG软件绘制成型工艺与模具设计零件三维图;4、根据所绘三维图进行成型方案分析,并对所确定的方案进行认真的论证;5、根据所确定成型方案设计该零件的成型模具;6、对所设计模具的工作特性及该模具成型零件的可行性进行分析。研究的内容研究的内容课题的主要内容和要求1、首先确定分型面,最大投影面;2、确定型腔数合排形式以及型腔、型芯的结构;3、浇口位置、脱浇道结构的确定和排气系统的确定;4、导向、定位结构的确定;5、推出结构和复位结构的选定;6、模架大小的选定和相关标准件的选定;7、注射机型号、规格的选定。零件二零件二 三维图三维图型腔布局:型腔布局:l采用一模两腔:注射机的选择注射机的选择 根据零件的三维模型,利用UG直接查出塑件的体积为制品的体积约为11cm3,一模两腔,所以体积为22cm3,所需锁模力为134.4KN 卧式注塑机机身低,利于操作和维修;机身重心低,运动相对稳定;成型后的制件可利用其自重自动落下,容易实现全自动化操作。所以选用卧式注射成型机。选用SZ-90/40型注射机注射机的选择注射机的选择分型面的选择分型面的选择浇口的设计浇口的设计l该模具采用点浇口,有独立的脱胶道凝料机构如图所示:脱模机构的设计脱模机构的设计l该模具的脱模机构是定距拉杆式顺序脱模机构,如图所示:导向机构的设计导向机构的设计 动定模导柱导套 (台肩导柱)推杆固定板与推板的推杆固定板与推板的导柱导套导柱导套模架的设计模架的设计l模架尺寸:(mm)l定模座板 315x315x20l垫板 315x315x16l型芯固定板 315x315x20l凹模板 315x315x45l支撑板 315x315x32l推杆固定板 315x315x12.5l推板 315x315x16 l限位板 315x315x30l动模座板 315x315x20l用32的导柱,100的定位圈。l模具合模高度H=20+16+20+45+32+57+12.5+16+30+20=271.5mm装配图装配图 谢谢老师的指导和聆听XX大学毕 业 设 计题 目: 三合一洗发露瓶连体盖注塑模设计 学院: 机械工程学院 专业: 材料成型及控制工程 班级: 学生姓名: 导师姓名: 完成日期: 20xx年6月3日 II三合一洗发水连体盖注塑模设计摘要:设计的题目是 三合一洗发水瓶盖注塑成形工艺及模具设计,设计步骤如下。根据模具设计的塑件图纸和塑料制件样品,对于塑件样品,重点是在样件上提取有用的模具设计信息,避免在设计走弯路,这些信息包括分型面的位置、浇口的位置和形式、顶杆的大小和分布、抽芯机构的设计等等。用UG软件对零件进行三维建模,分析其大体形状以及所组成特征。然后,根据之前分析结果,进行模具的总体方案设计和模具成型零部件设计。关键词:塑料;注塑模设计;The Processing and Mold Design of PantingShampooAbstract: The topic of the design is Piaorou shampoo lid injection forming technology and die design, the design procedure is as follows. According to the plastics mould design drawings and plastic parts, plastic samples for sample, is focused on the sample useful mold design information in design, avoid detours, these information including classification, the gate of the position of the position and forms, plunger, size and distribution, core-pulling mechanism design, etc. Using UG software 3d modeling of spare parts, analyzes the general shape and composition characteristics. Then, according to the analysis result, before the overall scheme design tool and die forming parts design. Key words:Plastic;Injection mould desig;mold design.目 录摘要 IAbstract II第1章 绪 论11.1 模具在工业中的地位11.2 塑料模具的分类2 1.3 CAD/CAE/CAM在模具设计中的应用 21.4 我国模具技术的发展趋势41.5 课题的目的和意义5第2章 注塑成型工艺性分析62.1 材料的成型工艺性分析62.1.1 PE性能特点62.1.2 PE成型特性62.1.3 PE的技术指标62.1.4 材料成型工艺参数的选择72.2 制品的成型精度分析72.3 制品的结构工艺性分析8第3章 塑料注射成型模型型腔数量及排列方式的确定93.1 型腔数量的确定93.2 型腔的布局9第4章 注射机的选择及工艺参数的校核104.1 注射机的分类104.2 注射机的选择104.3 注射机的校核11第5章 模具的总体方案确定125.1 分型面的设计125.2 浇注系统的设计125.2.1 主流道的设计135.2.2分流道的设计145.2.3 冷料穴的设计145.2.4浇口的设计155.3 成型零部件的结构设计与尺寸计算165.3.1 凹模的结构设计175.3.2凸模的结构设计175.3.3 成型零部件尺寸的计算175.4脱模机构的设计195.5合模导向机构的设计215.6冷却系统的设计225.7模架的确定和标准件的选用22第6章 成型和制造过程可能出现的问题和采取的措施24第7章 模具的试模与修模257.1 粘着模腔257.2 粘着模芯257.3 粘着主流道257.4 成型缺陷267.5 注射填充不足267.6 溢边(毛刺、飞边)267.7 制件尺寸不准确27参考文献28小结与致谢29附录30IV第一章 绪 论中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大的动力。模具生产的工艺水平及科技含量的高低,已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力,决定着一个国家制造业的国际竞争力。1.1 模具在工业中的地位模具是用来成形零件的工具,这一工具由各种零件组装而成,不同的模具由不同的零件组成。它主要通过所成形材料物理状态的改变来实现零件外形的加工。按所成形零件的材料不同,模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为:铸造模具(有色金属压铸、钢铁铸造)和锻造模具等;非金属模具可分为:塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同,模具可分为:砂型模具、金属模具、真空模具、石蜡模具等。其中,随着高分子塑料的快速发展,塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为:注射成型模、挤塑成型模、气辅成型模等。塑料模具和冲模2010 年的市场占有率分别达到了630 亿元人民币和520 亿元人民币,分别占模具行业的45%37.14%。塑料模具主要用于金属材料的冲压成型。于塑料制品的成型,冲模主要是用于金属材料的冲据调查统计资料,人们常见的工业产品有6090的零件需要用模具成形,可见模具关系到各行各业各种产品,可以说在机械、电子、轻工、通讯、交通、军工、建材等部门如果没有模具就很难生产和开发产品。模具精度低,则产品质量差,模具寿命低,则产品成本高。现代模具业已成为技术密集型和资金密集型的产业,它与高新技术已成为相互依托的关系,一方面模具直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备,另一方面模具本身又大量采用高新技术,因此模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。通过模具成形零件的快速、优质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。近几年,我国模具产业总产值保持15%的年增长率,到2011 年年底模具产值预计为1 610 亿元人民币。我国的模具工业的发展,日益受到人们的重视和关注,在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中,60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中,模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高,模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展;模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。中国加入WTO以来,全球制造业重心逐步向中国大陆转移,我国的汽车、电子、通信、电器、仪器和家电等相关产业得以飞速发展。而这些领域的产品85%以上都是靠模具成型,这势必会带动模具行业的迅猛发展。目前,我国模具行业总产值已达到400亿元以上,发展势头强劲。随着上海市GDP每年以10%以上的增长率高速发展,上海在全世界的经济地位日益提高。而以上海为龙头、江浙为两翼的长江三角洲地区,经济基础雄厚,区域条件优越,经济增长势头良好,发展潜力巨大。其中汇聚了6万余家的模具企业,增长势头迅猛,商业渠道覆盖海内外的广阔市场领域,已成为全国模具产品的主要集散地。模具工业的发展对制造模具机床和设备的研制和生产也带来了前所未有的机遇,国内的模具制造设备及机床也已经逐步走上规模化,专业化、国际化的发展道路,反过来又为广大模具企业提供良好的发展契机。随着全球制造业重心加快向中国大陆地区转移,我国将在10年内成为世界制造业中心。中国积极发展汽车工业,并且保持连续增长势头,从而将带动模具工业市场的进一步繁荣。1.2 塑料模具的分类按照塑料制件成型的方法不同,塑料成型模具通常可以分成以下几类: (1)注射模 注射模又称注塑模。塑料注射成型是金属压铸成型的基础上发展起来的,成型所使用的设备是注射机。注射机通常适合于热塑性塑料的成型,热固性塑料的成型正在推广和运用中。塑料注射成型是塑料成型生产中自动化程度最高、采用最广泛的一种成型方法。(2)压缩模 压缩模又称压塑模或压胶模。塑料压缩成型是塑件成型方法中较早采用的一种方法,也是热固性塑料通常采用的成型方法之一。成型所使用的设备是塑料成型压力机。与塑料注射成型相比,塑料压缩成型周期较长,生产效率较低。(3)压注模 压注模又称传递模。压注成型所使用的设备和塑料的适应性与压缩成型完全相同,只是模具的结构不同。(4)挤出模 挤出模是安装在挤出机料筒端部进行生产的,因此也称为挤出机头。成型所使用的设备是塑料挤出机。只有热塑性塑料才能采用挤出成型。(5)气动成型模 气动成型模是指利用气体作为动力介质成型塑料制件的模具。气动成型包括中空吹塑成型、抽真空成型和压缩空气成型等。与其他模具相比较,气动成型模具结构最为简单,只有热塑性塑料才能采用该方法成型成型。 除了上述介绍的几种常用的塑料成型模具外,还有浇注成型模、泡沫塑料成型模、聚四氟乙烯冷压成型模和压缩模等。1.3 CAD/CAE/CAM在模具设计中的应用塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据 。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等;结构分析软件有MSC、Analysis等;注射过程数值分析软件有MoldFlow等;注塑模CAD/CAE/CAM系统的主要工作内容有:塑料件几何造型,型腔、型芯自动生成,模具结构概念设计,模具结构详细设计(部装图及零件图的生成),注塑过程模拟及工艺优化,模具数控加工等。以下是一套模具的分阶段设计过程: (1)塑料制品的设计(UG):基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台,而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。(2)结构分析(Analysis):利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析,改善制品的结构设计。(3)模具结构设计(UG、AutoCAD、Caxa):根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量,模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等,最后给出全套模具结构设计图。(4)模具开合模运动仿真(UG):运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真,从而检查出模具结构设计的不合理处,并及时更正,以减少修模时间。(5)注射过程数值分析(MoldFlow):采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程,其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义,同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。(6)数控加工(MasterCAM):利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据,同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴,五轴数控铣削刀具轨迹等。1.4 我国模具技术的发展趋势尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离。(1)模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用高速扫描机和模具扫描系统已在我国200多家模具厂点得到应用 ,取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能 ,大大缩短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上 ,用雷尼绍的SPZ21 扫描测头实现快速数据采集 ,采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的CAD数据 ,用于模具制造业的“逆向工程”。高速扫描机扫描速度最高可达3m/min ,大大缩短了模具制造周期。逆向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。(2)热流道技术将得到推广注射模热流道是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于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。国外热流道技术的发展很快 ,许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术 ,有的厂甚至已达 80%以上 ,效果十分明显;国内近几年来已开始推广应用 ,但总体还达不到10% ,个别企业已达到30 %左右。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 ,是发展热流道技术的关键。(3)气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点 ,可在保证产品质量的前提下 ,大幅度降低成本。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两部分 ,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 ,而且气体辅助注射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 ,开发气体辅助成形流动分析软件显得十分重要。为了确保塑料件精度 ,将继续研究发展高压注射成形工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中,影响成形件精度的最大因素是成形收缩。高压注射成形可增加塑料件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压 ,特别是精密模具的型腔应淬火,浇口密封性好,模温能准确控制。(4)在整个模具价格构成中,材料所占比重不大,一般在10%30%之间,因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢说 ,要采用电渣重熔工艺,力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法,即扩渗,如:渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外,应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积( TIN、TIC等)、等离子喷涂等技术。鉴于新型模具钢能大幅度提高模具使用寿命,能解决模具设计、制造、使用、修复中的生产和技术难题,能获得巨大综合效益,应大力推广应用新型模具钢,可望新型模具钢应用量逐年增加。同时也要重视老钢种的使用,通过合理选材,采用新工艺,扬长避短,发挥其更大效用。1.5 课题的目的和意义 本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用,如AUTOCAD等,以及相关软件的应用。这将会使我运用这些软件的能力得到提升。同时本次毕业设计还涉及到模具注塑模的相关知识。这对我来说是对学习知识的一个检验,所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。 另外,通过本次毕业设计,将使我掌握写论文的一般步骤及方法。同时也提高了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法,不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。独立思考及解决问题的能力,而且培养了我和同学相互讨论,相互学习的习惯。第二章 注塑成型工艺性分析2.1材料的成型工艺性分析PE其制品具有密度低、透明性好、绝缘性好等优点,可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工,广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。其成型特性如下:2.1.1 PE性能特点从使用性能上看,PE具有柔软性、伸长率、冲击强度和透明性好;从成型性能上看,该塑料吸水性小,熔料的流动性极好,溢边值0.02mm左右,成型容易;但收缩率大,约为1.5 3.6。另外,该塑料成型时易产生缩孔、翘曲变形等缺陷,成型温度高时,方向性明显,凝固速度较快,易产生内应力。因此,在成型时应注意控制成型温度.以高压低温注射,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。2.1.2 PE的成型特点(1)结晶料吸湿性小; (2)熔融粘度适中,流动性好,对压力变化敏感; (3)冷却速度慢,必须充分冷却,宜设冷料穴; (4)宜高压低温注射,质软易脱模,塑件有浅的凹槽时可强行脱模。 2.1.3 PE的技术指标 表3.1 PE的技术指标代号P E密度,g/cm0.9100.925收缩率,1.5 3.6熔点,105 125热变形温度,( 45 N/cm),38 49模具温度,60 70喷嘴温度,175190前段温度,170200后段温度,140 160注射压力,Mpa601002.1.4 材料成型工艺参数的选择注射机类型:螺杆式预热和干燥:温度()8085时间(h) 23料筒温度():后段:140160中段:165180前段:170200喷嘴温度():170180模具温度():6070注射压力(Mpa):60100成型时间(s):注射时间:2090高压时间:05冷却时间:20120总周期:502202.2 制品的成型精度分析塑件尺寸精度的影响因素主要有:塑料材料的收缩率及其波动;塑件结构的复杂程度;模具因素;成型工艺因素;成型设备的控制精度等。其中,塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。该制品由所给的二维图可知,制品的尺寸精度要求在IT12级左右,某些重要尺寸达到IT11级要求,尺寸精度要求较高。塑件的表面质量包括塑件表面缺陷、表面光泽性与表面粗糙度,其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。该塑件为内部零件,对塑件的表面质量要求不高,只需满足不出现表面缺陷(银纹、凹痕、熔接痕、焊缝)即可。2.3 制品的结构工艺性分析图3.1塑件制品图该产品的结构较复杂,成型工艺性不好。塑件的平均壁厚为1mm,为了改善制品的成型工艺性,采取了一下措施:由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度。这里除特殊表明的外,取0.5的脱模斜度。模具采用双分型面模具,浇注系统凝料和制品由不同的分型面分别取出的。依据瓶盖的外观要求和结构,选用点浇口,设计单独的脱浇道凝料机构。从使用性能上看,PE具有柔软性、伸长率、冲击强度和透明性好;从成型性能上看,该塑料性小,熔料的流动性极好,溢边0.02mm左右,成型容易;但收缩率大,约为1.53.6。另外,该塑料成型时易产生缩孔、翘曲变形等缺陷。成型温度高时,方向性明显,凝固速度较快,容易产生内应力。因此,在成型时应注意控制成型温度,以高压低温注射,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。第三章 塑料注射成型模型型腔数量及排列方式的确定3.1 型腔数量的确定为了使模具与注射机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑件精度,模具设计时型腔数目的确定由以下四种方法。(1)根据经济性确定型腔数目:根据总成成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间和试生产原材料费用,进考虑模具加工费和成型加工费。(2)根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。(3)根据注射机的最大注射量确定型腔数目。(4)根据制品的精度确定型腔数目。该产品的外形尺寸较大,综合考虑以上因数,为了保证制品的精度同时又提高生产效率采用一模两腔的结构。3.2 型腔的布局一模两腔的模具型腔根据分流道在模具中心对称布置。图4.1型腔的布局第四章 注射机的选择及工艺参数的校核4.1 注射机的分类近10多年来注射成型机发展很快,类型不断增加,注射机的分类方法较多。目前使用较多的分类方法为按注射机的外形特征分类,这种方法主要根据注射和合模装置的排列方式进行分类。立式注射成型机:它的注射装置和与合模装置的轴线呈一直线且铅直排列。立式注射成型机一般具有以下优点:占地面积小,模具拆装方便。缺点是:制件顶出后常需要手动或其他方法取出,不易实现全自动化操作;因机身较高。机器的稳定性差,加料及机器维修不便。目前这种形式主要用于注射量在60cm的注射机上。卧式注射成型机:卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一直线且水平排列。同立式注射机相比,卧式注射机具有如下优点:机身低,利于操作和维修;机身因重心较低,故较稳定;成型后的制件可利用其自重自动落下,容易实现全自动操作。所以卧式注射成型机应用广泛,对大,中,小型都适用,是目前国内外注射机中的最基本形式。角式注射成型机:角式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线相互垂直排列。因此其有定介于立,卧两种注射成型机之间,使用也比较普遍,在大,中,小型都有应用。他特别适合于成型制品中心不允许留有浇口痕迹的制件,因为使用卧式或立式注射成型机成型制件时,模具必须设计成多型腔或偏至一边地型腔,这经常受到机器模板尺寸的限制;使用角式注射成型机成型这类制件时,由于熔料沿着模具的分型面进入型腔,因此不存在上述问题。4.2 注射机的选择注射模安装于注射机上须符合注射机技术规范,每幅注射模具只能安装于适合的注射机上进行生产,因此在设计注射模时应准确注塑机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程及机床模板和安装模具的螺钉口位置和具体尺寸。模选择好注射机针对注射确定型腔数,估计塑料的体积和重量,根据塑件的计算重量和体积选择设备型号规格,确定型腔数。然后对注塑机的主要工艺参数进行校核,首先选择注射机的注射量,接着进行锁模力校核,对模具外形与注塑机拉杆间距进行校核,对注塑机安装尺寸进行校核。保证模具定位圈与注塑机定位孔配合,有良好的可安装模具高度,精确的喷嘴尺寸,保证开模行程和定出机构, 保证模具装固尺寸。即使模具尺寸一定,制品实际尺寸也因实际收缩不同而异。所以收缩率的控制是十分重要的。因该产品为大批量生产为了提高生产效率和减轻工人的劳动强度选用卧式注射成型机配合机械手取出产品和浇注系统凝料,可实现全自动化操作。制品的体积约为11cm3,一模两腔,所以体积为22cm3 ,再考虑到浇注系统的体积,初步选用SZ-90/40型注射机,其标称注射量为77。注射量:77 螺杆直径:30mm注射压力:123MPa注射速率:78g/s塑化能力:8.3g/s螺杆转速:45250r/min锁模力:400KN拉杆间距:250230mm移模行程:220mm最小模具厚度:130mm模具定位孔直径:160mm喷嘴球半径:20mm4.3 注射机的校核1、注射量的校核塑件的体积约为22mm3,再加上流道上塑料的体积,也小于理论注射量,所以注射量满足要求。2、锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后,可以按下式校核注塑机的额定锁模力:FK AP (33)1.22800220 134.4 KN 满足要求。 式中 F注塑机额定锁模力:400KN; K安全系数,通常取1.11.2,取K=1.2;3、开模行程与推出机构的校核S=220mmH=40+15+34=85mm,符合要求。 所以注射机SZ-90/40可行。第五章 模具的总体方案确定5.1 分型面的设计分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较,从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则:(1)分型面的选择应保证塑件能顺利取出,分型面应设在塑件外形的最大轮廓处,否则塑件无法取出。(2)分型面应方便塑件顺利脱模,一般尽可能设在动模一侧。(3)分型面的选择应保证塑件的精度要求。(4)分型面选取应考虑塑件的外观质量和排气效果同时还要塑件制造的难易程度等。总之,在满足要求的前提下应尽可能使结构简单。(5)分型面的选择有利于成形零件的加工制造。(6)分型面的选择有利于侧向抽芯。结合该塑件的结构,采用双分型面结构,浇注系统凝料和制品由不同的分型面分别取出,其中A-A分离制品,如下图所示:图6.制品的分型面(A-A)5.2 浇注系统的设计注塑制品质量在很大程度上取决于模具设计,而浇注系统设计又是模具设计的重要组成部分。浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道,浇注系统设计的好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大。因此,充分了解浇注系统设计对制品质量的影响, 以及对浇注系统进行优化设计均具有重要的应用价值。良好的浇注系统不但可以保证获得外观清晰、内在质量优良的注塑产品,而且还可根据优化的设计提高模具生产效率,减少不必要的材料、资源浪费,并可减少操作技术人员的劳动量和劳动强度,从而从根本上降低生产成本,提高生产效益。5.2.1 浇注系统的组成注塑模的浇注系统是指注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道,它由主流道,分流道,冷料穴和浇口组成。设计时应尽量均匀布置或使各浇口处的熔体压力相等,这样才能保证制品的质量。浇注系统的设计直接影响制品的性能和模具结构的复杂程度复杂,是模具设计中的主要内容之一。浇注系统设计的要点: (1)应考虑模具是一模一腔还是一模多腔,浇注系统应该按型芯布局设计,尽量与模具中心线对称。(2)制品投影面积较大时,应避免在模具的单面开设浇口,否则会造成注塑时模具受力不均。(3)塑件大小及形状:根据塑件大小,形状壁厚,技术要求等因素,结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置,保证正常成型,还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题,从而采取相应的措施或留有修整的余地。(4)塑件外观:设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便,同时不影响塑件的外表美观。(5)考虑去除浇口方便,修正浇口时在制品上不留或少留痕迹,以保证制品的外观,当采用点浇口时,为了确保分流道的脱离,还应注意脱浇口位置的设计(6) 尽量避免使制品产生熔接痕,或者使其熔接痕产生在制品不重要的部位。(7)因主流道处有收缩现象,若塑料制品在这个部位要求精度较高,主流道应留有加工余量或修正余量。(8)成型效率:在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程,减少断面积以缩短填充及冷却时间,缩短成型周期,同时减少浇注系统损耗的塑料。(9)注射机安装模板的大小:在塑件投影面积比较大时,设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许,并应防止模具偏单边开设进料口,造成注射时受力不匀。5.2.2 主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位,与注射机喷嘴同轴,因之与熔融塑料,注射击机喷嘴反复接触、碰撞,一般不直接开设在定模上,为了制造方便,都制成可拆卸的浇口套,用螺钉或配合形式固定在定模板上。(1)为便于凝料取出,主流道采用=36的圆锥孔。流动性较差的塑料稍大些但不宜过大。(2)出料端直径D尽量小,以减小与模腔的接触面积,从而减小模腔内部压力对其的反作用力。(3)材质选取用优质钢T8A,并淬硬处理。其硬度应低于注射机喷嘴以防后者被碰坏。(4)锥孔内壁粗糙度Ra=0.63m以增加其耐磨性并减小注射阻力,锥孔大端应有12的过渡圆角以减小料流在转向时的流动阻力。5.2.3 分流道的设计采用多腔注射模进行生产时,如果流经浇注系统的塑料熔体能够同时到达和充满各个模腔,则浇注系统称为平衡系统,反之则为不平衡系统。显然,在同模多腔生产相同塑件的情况下,浇注系统平衡的充分条件是通往各个模腔的塑料通道的截面形状、截面尺寸及其长度必须对应相等。如果不能满足此条件,就必须对通往各模的料流道通道截面面积和长度进行调整,以保证熔体通往各个模腔的体积流量相等。浇注系统平衡与否,与模腔和分流道的排布方式直接相关,模腔和分流道的排布有平衡式和非平衡式2种。平衡式是指从主流道到各个型腔的分流道及浇口,其长度、截面形状和尺寸均对应相等,这种设计可直接达到各个型腔均衡进料的目的。非平衡式是指由主流道到各个型腔的分流道的长度可能不是全部对应相等,为了使各个型腔均衡进料,达到同时充满的目的,需要将浇口开成不同的尺寸。虽然采用这类分流道,在多型腔时可缩短流道的长度,但对于精度要求高的塑料不宜采用,因为成型工艺不易控制。分流道是主流道与浇口的中间连接部分,起分流和转换方向的作用。分流道的设计要点如下:(1)截面积尽量小。(2)分流道和型腔的分布应排列紧凑间距合理,以轴对称或中心对称而平衡,尽量缩小成型区域的总面积。并使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。(3)分流道的形状要考虑分流道的截面积与周长比最大为好,以减小熔料的散热面积和磨擦阻力,减少压力损失。(4)分流道长度应尽量短以减少压力损失;多腔模具各腔分流道长度尽量相等;分流道较长时应在其末端设冷料穴,防止空气和冷料进入模具型腔。(5)分流道上转向次数尽量小,转向处应圆角过渡,不能有尖角。(6)内表面不必很光。Ra=1.6um即可。目的是使流料外层在摩擦阻力作用下流动小些,形成冷却皮层,利于对熔融塑料的保温。(7)分流道在定模一侧或分流道延伸较长时,要设分流道拉料杆,以便开模时拉出分流道的凝料,并与塑件一起顶出。分流道的尺寸据塑件的成型体积、塑件壁厚及形状、所用塑件的性能及分流道长度等因素确定,对壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件可用经验公式。D=0.2654W/L式中:D分流道直径(mm);W流经分流道的塑料量(g);L分流道长度。对于黏度大的塑料,按上式算出的D值乘以系数1.21.25。5.2.4 冷料穴的设计在完成 次注射循环的间隔后,考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而会低于所要求的塑料熔体的温度,因此,从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025 mm的深度设有一个温度逐渐升高的区域,如此才可使其达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内塑料的流动性能及成型性能不佳,如果温度相对较低的冷料进入型腔,便会产生次品。为克服这一现象的影响,可采用一个井穴将主流道延长以接收冷料,防止冷料进入浇注系统的流道和型腔,因此,我们将容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模上(即塑料流动的转向处),其公称直径与主流道大端直径相同或略大一些,深度约为直径的115倍,最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积,冷料穴有6种形式,常采用端部为z字形和拉料杆形式,具体要根据塑料性能合理选用。5.2.5 浇口的设计浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的通道,除直接浇口外,它是浇注系统中截面最小的部分,但却是浇注系统的关键部分,浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口2种。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化,使分流道输送的塑料熔体的流速产生加速度,提高剪切速率,使其成为理想的流动状态,迅速而均衡地充满型腔;另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性,调节浇口尺寸,可使多型腔同时充满,控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量,同时还起着封闭型腔,防止塑料熔体倒流,便于浇口凝料与塑件分离的作用。浇口位置的选择应注意以下几点:(1)浇口应开在能使型腔同时充满的位置。(2)浇口应设在制品壁厚较厚的部位,以利于补塑。(3)浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的位置。(4)浇口位置的选择应有利于行腔中气体的排出。(5)对于带细长型芯的模具,宜采用中心顶部进料方式,以避免型芯受冲击变形。(6)浇口应开设在不影响制品外观的部位。该模具采用一模两腔,用点浇口, 如图图6.2浇口的情况5.3 成型零部件的结构设计与尺寸计算塑料在加工成型过程中,用来填充塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成型腔的零件叫做成型零件,通常包括凹模,凸模,小型芯,螺纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温,高压的塑料熔体相接触,并且脱模时反复与塑件摩擦,因此要求它有足够的强度,刚度,硬度,耐磨性和较低的表面粗糙度。同时应该考虑零件的加工性及模具的制造成本。5.3.1 凹模的结构设计凹模又称阴模,它是成型塑件外轮廓的零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶嵌式四种。根据对塑件的结构分析,本设计中采用局部镶拼式凹模。5.3.2 凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件,通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知,该塑件的型芯只有一个,因塑件包紧力较大,所以设在动模部分,本设计采用镶拼型芯结构。5.3.3 成型零部件的尺寸计算凹模的径向尺寸计算如下:凹模的高度尺寸计算如下: 凸模的径向尺寸: 凸模的高度尺寸计算如下: 式中 , , , 为名义尺寸为塑件的公差值 为模具的制造公差=4(1+0.006)-0.750.3=3.78=8(1+0.006)-0.750.4=7.7=6.75(1+0.006)-0.750.4=6.19=6(1+0.006)-0.750.4=5.74=18(1+0.006)-0.750.4=17.8=23(1+0.006)-0.750.4=22.84=40(1+0.006)-0.750.4=39.84=39(1+0.006)-0.750.4=38.74=29(1+0.006)-0.750.4=28.84=78(1+0.006)-0.750.4=77.84=35(1+0.006)-0.60.4=34.85=10(1+0.006)-0.60.4=9.87=6(1+0.006)-0.60.4=5.74=4(1+0.006)-0.60.4 =3.78=16(1+0.006)-0.60.4 =15.88=12(1+0.006)-0.60.4 =11.76=6(1+0.006)+0.750.4=6.34=24(1+0.006)+0.750.4=24.4=31(1+0.006)+0.750.4=31.49=78(1+0.006)+0.750.4=78.77=24.73(1+0.006)+0.750.4=25.24=81.05(1+0.006)+0.750.4=81.89=23(1+0.006)+0.750.4=23.44=16.95(1+0.006)+0.750.4=17.35=24.75(1+0.006)+0.750.4=25.26=27(1+0.006)+0.750.4=28.25=29(1+0.006)+0.750.4=30.24=6.75(1+0.006)+0.750.4=6.86=29.5(1+0.006)+0.750.4=30.25=32.6(1+0.006)+0.750.4=33.65=6.13(1+0.006)+0.750.4=6.85=34(1+0.006)+0.60.4 =34.56=5(1+0.006)+0.60.4 =5.35=36(1+0.006)+0.60.4 =36.54=23(1+0.006)+0.60.4 =23.42=5(1+0.006)+0.60.4 =5.32=21(1+0.006)+0.60.4 =21.42=10.15(1+0.006)+0.60.4 =10.45=20.75(1+0.006)+0.60.4 =21.17=5(1+0.006)+0.60.4 =5.275.4 脱模机构的设计注塑成型后,使塑件从凸模或凹模上脱出的机构。采用推杆脱模机构,推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出, 设置正确的推杆导柱,完成一个脱模循环后,采用弹簧复位机构将推杆版退回原位即合模时弹簧的回力就将脱模机构复位。提高注射成型技术水平,生产出高精度的塑料制品,创造附加值高的产品,为涉及精密注射塑料成型模具各行各业提供高精密度的模具共同进步研究探讨塑料模具注射成型技术。注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则:1)塑件滞留于动模边,以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作。2)由于塑件收缩时包紧型芯,因此推出力作用点尽量靠近型芯,同时推出力应施于塑件刚性和强 度最大的部位。3)结构合理可靠,便于制造和维护。该模具的脱模机构是本模具的一个大特色,由于塑件结构或形状特殊,开模时塑件滞留于动模、定模的情况不确定,因此考虑在动模和定模两侧都设置脱模机构,称做双(向)脱模机构。图6.3装配图A图6.4 装配图B图6.5定距拉杆式脱模机构开模时,在弹簧2的作用下在处分型,在倒椎形冷料穴作用下将凝料从主流道衬套1内拉出,垫板10与定模板9脱离,同时拉断点浇口,使浇注系统凝料脱落。限位拉杆6限制成型板的移动距离,使模板停止开模运动。接着推动推板向上,复位杆27推动型芯固定板,带动型芯同时往上,处开始分型。同时在弹簧31的作用下,盖子推出机构使推杆41向下推出盖,推杆43向上推出塑件,浮动型芯在跟随塑件往上运动,直到塑件脱离凹模,在弹簧22的作用下,浮动型芯恢复原位。推出机构由复位杆来复位。5.5 合模导向机构的设计如图所示,该模具动静模板由导柱7导套8来导向。图6.6 导柱导套如图所示,动模板和推板由导柱26、导套25来导向。 图6.7 导柱导套由于成型零部件的结构限制动静模有部分结构互相插入,为了保证模具运动的可靠性,可将其做成斜面或做倒角,即保证了动静模的准确插入又可提供精定位的做用。5.6 冷却系统的设计一般注射模具内的塑料熔体温度为200左右,而塑件丛模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料注射成型后,必须对模具进行有效的冷却,以便使塑件可靠的冷却定型并迅速脱模,提高塑件的质量和生产效率。图6.8 冷却水孔位置 5.7 模架的确定和标准件的选用以上内容确定之后,应根据所定内容设计模架。在生产设计中尽可能选用标准模架,确定出标准模架的形式,规格及标准代号。在设计模具时,应尽可能地选用标准模架和标准件,因为标准件有很大一部分已经标准化,随时可在市场上买到,这对缩短制造周期,降低制造成本时极其有用的。模架尺寸确定之后,对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核,看所选模架是否可以,尤其对大型模具,这一点尤为重要。设计模具时,开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式、斜导柱抽芯机构、顶出机构的形式等因素。大、小型芯、定模板采用预硬钢3Cr2Mo。模架尺寸:(mm)定模座板 31531520垫板 315x315x16型芯固定板 315x315x20凹模板 315x315x45支撑板 315x315x32推杆固定板 315x315x12.5推板 315x315x16 限位板 315x315x30动模座板 315x315x20用32的导柱,100的定位圈。模具合模高度H=20+16+20+45+32+57+12.5+16+30+20=271.5 mm标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。第六章 成型和制造过程可能出现的问题和采取的措施在成型过程中,容易产生:(1)滞留与短射:改善的措施:在模具设计方面,移动浇口到更合适的地方,或者增加浇口,同时要设计排气系统保证制件在成型过程中排气良好。在注射过程中,要控制好模具的温度,不能使其温度过高;冷却时间不能太短;注射时间也不能太短。(2)气泡:改善的措施:在模具设计方面,设计排气系统保证制件在成型过程中排气良好;在浇口设计时,要注意浇口位置的合理性,浇口尺寸的大小,不能使浇口尺寸过小。在注射过程中,控制好料温,不能使其温度过高;注射压力要适当,不能使其压力过低;保压时间也要控制好,时间不能过短。该模具由于大量使用镶拼结构,因此可以利用镶拼结构排气,可不用另设置排气槽。(3)熔接痕:改善措施:提高熔体或模具温度,使熔体前沿混合得更好。增加螺杆的转速。优化浇注系统的设计。(4)制品翘曲、变形主要原因:模具温度太高,冷却时间不够、制品厚薄相差悬殊、冷却不均衡或冷却时间太短、顶出位置不当,受力不均匀、塑料大分子定向作用力太大。该模具有不少薄壁凸起,容易产生翘曲,因此,设置了加强筋,防止翘曲变形。第七章 模具的试模与修模试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具,是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先,
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