盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)

盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設(shè)計(jì),盒蓋,注塑,成型,工藝,分析,模具設(shè)計(jì) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書 ? 設(shè)計(jì)題目　盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設(shè)計(jì) ? ? 設(shè)計(jì)者 　　 指導(dǎo)教師　陳葉娣　 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　南京工程學(xué)院編 　　　　　　　　　　　　　　　　2012年1月4日 目 錄 一、序言……………………………………………………………3 二、工作任務(wù)………………………………………………………4 三、塑件的工藝性分析……………………………………………5 四、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………5 五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………5 六、注塑機(jī)的選擇…………………………………………………6 七、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………7 八、型芯、型腔的設(shè)計(jì)……………………………………………8 九、模架及各種標(biāo)準(zhǔn)件的選用……………………………………9 九、設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………10 九、參考文獻(xiàn)………………………………………………………10 零件圖 裝配圖 一、序 言 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%～90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志之一，世界上許多國家，特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富路的原動(dòng)力”德國則冠之為“金屬加工的帝王”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。而且，不論在經(jīng)濟(jì)繁榮時(shí)期還是在經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)期，模具工業(yè)都不可或缺。經(jīng)濟(jì)發(fā)展快時(shí)產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩時(shí)期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然千方百計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會(huì)對(duì)模具帶來強(qiáng)勁需求。因此，模具工業(yè)被稱為不衰的工業(yè)。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全球制造業(yè)重心逐步向中國大陸轉(zhuǎn)移，我國的汽車、電子、通信、電器、儀器和家電等相關(guān)產(chǎn)業(yè)正在飛速發(fā)展，中國正在將“世界工廠”做大做強(qiáng)。以上海為龍頭、江浙為兩翼的長江三角洲地區(qū)，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)雄厚，區(qū)域條件優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)增長勢頭良好，發(fā)展?jié)摿薮?。其中匯集了6萬余家的模具企業(yè)，增長勢頭迅猛，商業(yè)渠道覆蓋海內(nèi)外的廣闊市場領(lǐng)域，已經(jīng)成為全國模具產(chǎn)品的主要集散地?！笆濉逼陂g我國模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)可達(dá)2500億，可以說模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，發(fā)展?jié)摿薮蟆? 目前，塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入了一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，在模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大。塑料作為一種新的工程材料，其不斷開發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展，極大地促進(jìn)了塑料成型方法的研究與應(yīng)用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求量日益增加，這些產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，由于對(duì)塑料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來越高的要求，因此塑料模具的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造水平也必須越來越高。這就要求我們模具設(shè)計(jì)技術(shù)人員要在不斷地學(xué)習(xí)、實(shí)踐和探索中豐富自己的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能不斷推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步，也只有這樣才能設(shè)計(jì)和制造出高質(zhì)量的模具。 二、工作任務(wù) 根據(jù)圖1-1所示塑件零件圖，完成以下任務(wù)： 1、 根據(jù)提供的塑件零件圖完成整套注射模具設(shè)計(jì) 2、 繪制模具裝配圖 3、 繪制型腔和型芯等主要零件的零件圖 圖1-1 塑件零件圖 技術(shù)要求： 1、未注圓角R0.5，壁厚均為1.5mm。 2、塑件材料為POM，未注公差尺寸等級(jí)取MT7級(jí)。 3、未注脫模斜度為10。 三、塑件的工藝性分析 1、塑件分析 該塑件結(jié)構(gòu)簡單，塑件底部開有2個(gè)￠8的通孔，孔位置與開模方向一致，故不要側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，其外表面要求光滑、無毛刺。塑件精度按MT3級(jí)，尺寸精度一般，未注尺寸精度為MT7級(jí)。塑件壁厚1.5mm,屬薄壁塑件。塑件材料為POM聚甲醛，該材料抗拉及抗壓性能較好，耐疲勞強(qiáng)度突出，吸水率小，尺寸穩(wěn)定，具有優(yōu)良的減摩、耐摩性能，耐扭變，有突出的回彈能力，是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可以注射成型，其性能不亞于尼龍，價(jià)格卻比尼龍低廉，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 2、分型面的選擇 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；根據(jù)塑件外形及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及模具開模后制件要留在動(dòng)模一側(cè)的設(shè)計(jì)原則，選擇塑件開口處上平面為分型面能保證塑件的外觀質(zhì)量及塑件順利脫模，且毛刺飛邊的清除容易，故分型面為開口處上平面。 4、 型腔的數(shù)目確定及布局 該塑件精度要求一般，尺寸不大，且生產(chǎn)數(shù)量較大，為了提高生產(chǎn)效率且保證塑件的制造精度和外觀質(zhì)量，同時(shí)考慮模具的制造成本，故采用一模兩腔的模具形式。 型腔在模具分型面上的排布形式采用型腔平衡式布置：如下圖（1-2）所示： 圖 1-2 型腔排布圖 四、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 從上面分析可知，本模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式，推桿推動(dòng)，流道采用平衡式，澆口采用側(cè)澆口，在塑件開口處外邊緣中部。模具結(jié)構(gòu)形式為兩板模。為了縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，保證塑件質(zhì)量，動(dòng)、定模均開設(shè)冷卻通道。 五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）主流道設(shè)計(jì) 一般主流道小端尺寸比注射機(jī)噴嘴尺寸大0.5～2mm，即：主流道小端尺寸: d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5～2）mm =2mm + 1.5mm = 3.5mm。 主流道球面半徑略大于噴嘴球面半徑，一般主流道半徑SR=注射機(jī)噴嘴球面半徑+（1～2）mm=12mm+2mm=14mm 主流道通常設(shè)計(jì)在模具的澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角取2°，流道的表面粗糙度Ra取0.4um,材料為T10A碳素工具鋼，熱處理淬火硬度53～57HRC。澆口套與模板配合采用H7/m6過渡配合。澆口套與定位圈采用H9/f9間隙配合，定位圈在模具安裝調(diào)試時(shí)插入注射機(jī)固定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機(jī)的安裝定位。定位圈外徑比注射機(jī)定模座板上的定位孔小0.2mm以下。 （3）分流道設(shè)計(jì) ①分流道的形狀與尺寸：該塑件材料為POM塑料，成型工藝性好，考慮到加工安裝的方便，分流道采用半圓形截面，分流道開設(shè)在定模一側(cè)。分流道直徑一般取2～10mm，對(duì)于大多數(shù)塑料，分流道截面直徑常去5～6mm，本模具分流道直徑取5mm。 ②分流道的長度：為了減小壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗，分流道的長度應(yīng)盡可能縮短，且彎折少，本模具分流道只有一級(jí)，對(duì)稱分布，取總長為25mm。 ③分流道在分型面上的布置形式：分流道在分型面上的布置形式與型腔在分型面上的排布情況有關(guān)，由于本模具采用的是一模兩腔型腔平衡式排布，故分流道選用平衡式布置形式。 ④分流道的表面粗糙度：分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體比較理想，為了增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，分流道的表面粗糙度值不要太低，一般取0.8～1.6um，這里取0.8um。 （4）澆口設(shè)計(jì)： 該塑件結(jié)構(gòu)簡單，表面質(zhì)量無特殊要求，故選擇采用側(cè)澆口，側(cè)澆口截面小，一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品側(cè)面邊緣進(jìn)料，去除澆口較容易，且不留明顯痕接，其截面形狀多為矩形，對(duì)于中小型塑件，一般深度t=0.5～2.0mm，這里取t=1mm,寬度b=1.5～5.0mm，這里取b=3mm，澆口的長度l=0.8～2.5mm，這里取l=2.2mm。 （5）冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì) 本模具只有一級(jí)分流道，熔料流程較短，前鋒熔料溫度變化很小，對(duì)塑件質(zhì)量影響較小，故只在主流道末端設(shè)置冷料穴。冷料穴設(shè)置在主流道末端的動(dòng)模板（B板）上，直徑略大于主流道的大端直徑，取6mm，長度取8mm。 模具開模具時(shí)，為了將廢料從主流道中拉出，這里冷料穴處設(shè)置錐度為2度，形成倒扣形狀，以便順利將廢料從主流道中拉出，保證其留在動(dòng)模一側(cè)，然后借助位于其下部的頂桿隨塑件一同推出。 六、注射機(jī)的選擇 （1） 注射量計(jì)算 單個(gè)塑件體積：Vs=﹝（30×30+3.14×152）×12﹞-﹝（30×27+3.14×13.52）×10.5﹞-2×3.14×42×1.5=4613.5mm3≈4.6cm3 一模兩腔塑件總體積：Vs總=4.6×2=9.2cm3 查表得：POM密度為1.425g/cm3,故所需塑料質(zhì)量為：1.425×9.2≈13.11g （2） 鎖模力計(jì)算 單個(gè)塑件在分型面上的投影面積：S單=30×30+3.14×152=1606.5mm2 兩個(gè)塑件在分型面的總投影面積S總=1606.5×2=3213mm2 鎖模力計(jì)算公式為Fp=K×A×P（K為安全系數(shù)，可取1.1；P為成型時(shí)模腔平均壓力，查表得聚甲醛POM的型腔壓力為35MPa）,故Fp=1.1×3213×35≈151.8KN （3）注塑機(jī)的選擇： 根據(jù)以上計(jì)算選用XS-Z-30注塑機(jī)，其主要參數(shù)見下表： 額定注射量/cm3 30 鎖模力/KN 250 柱塞直徑/mm 28 拉桿內(nèi)間距/mm 235 注射壓力/MPa 119 最大開模行程/mm 160 注射時(shí)間/S 0.7 模具最大厚度/mm 180 注射方式 柱塞式 模具最小厚度/mm 60 噴嘴球半徑/mm 12 定位圈尺寸/mm 100 鎖模方式 液壓-機(jī)械 噴嘴孔直徑/mm 2 X-Z-30注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) （4）注射機(jī)參數(shù)校核： ①最大注射量校核：通常注射機(jī)的實(shí)際注射量選擇在注射機(jī)最大注射量的80%以內(nèi)，XS-Z-30注射機(jī)的最大注射量約為30 cm3，0.8×30=24 cm3 ，塑件總體積：9.2 cm3＜24 cm3,所以最大注射量能夠滿足要求。 ②注射壓力的校核，這里安全系數(shù)取1.3，注射壓力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取80MPa, 1.3×80MPa=104MPa,104MPa ＜119MPa,所以注射壓力能夠滿足注射要求。 ③鎖模力校核：安全系數(shù)這里取為1.2,1.2×151.8=182.16KN＜250KN，鎖模力能夠滿足注射要求。 七、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具采用一模兩腔，側(cè)澆口，兩板模的成型方案。為了節(jié)省成本，型腔和型芯均采用鑲嵌結(jié)構(gòu)。該塑件標(biāo)準(zhǔn)公差尺寸60,30，12,30，8屬于一般精度要求，其它未注尺寸公差按MT7查取公差。POM塑料的收縮率為1.2%-3.0%，平均收縮率=（1.2%+3%）/2=2.1%,模具成型零件的制造的精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一，一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/3-1/4作為制造公差，這里模具的制造公差δ取塑件尺寸公差的△/3計(jì)算成型零件工作尺寸，如下表所示: 尺寸類別 塑件尺寸 模具尺寸計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 型 腔 =〔(1+)-0.75〕 =〔(1+)-0.75〕 =〔(1+)-2/3〕 型 芯 =〔(1+)+0.75〕 =〔(1+)+0.75〕 =〔(1+)+2/3〕 =〔(1+)+0.75〕 =(1+) 八、型芯、型腔設(shè)計(jì) 塑料模具型腔在成型過程中承受著塑料熔體的高壓，如果側(cè)壁或地板的強(qiáng)度不足，則可能產(chǎn)生開裂，如果強(qiáng)度不足，則可能產(chǎn)生過大的變形，造成溢料，使脫模具困難，型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算方法有強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問題，應(yīng)按剛度條件計(jì)算，小尺寸型腔強(qiáng)度不足是主要問題，應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算，根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較小尺寸，所以應(yīng)按強(qiáng)度條件來計(jì)算。型腔布局為一模具兩腔，為了節(jié)省模具材料降低模具成本，本模具A板采用組合式型腔（鑲嵌式型腔）結(jié)構(gòu)，查表可知型腔的壁厚應(yīng)取9mm，但考慮到模具的使用壽命和封料，要在型腔、型芯上加工出鎖模結(jié)構(gòu)，故型腔側(cè)壁厚取20mm，底板厚度取32mm。 （1）型腔側(cè)壁厚度計(jì)算： S==12.88 mm，12.88＜20mm,滿足強(qiáng)度要求。 式中：S—矩形型腔側(cè)壁厚度，mm; --型腔內(nèi)熔體的壓力，MPa; --承受熔體壓力的側(cè)高度，mm; l—型腔側(cè)壁長邊長，mm H—型腔側(cè)壁總高 模具材料的許用應(yīng)力，這里取160MPa; （2）底板厚度計(jì)算： h==20.5mm,故底板厚度32mm滿足強(qiáng)度要求。 式中：h—型腔底板厚度,; b—底板受壓寬度,mm; L—型腔長度,mm; B—底板寬度，mm; 九、模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用： （1）模架的選擇： 根據(jù)型腔尺寸，導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘?shù)牟贾眯问胶头胖梦恢茫约巴瞥鰴C(jī)構(gòu)等確定選用CI-1825-A60-B60-C60型龍記標(biāo)準(zhǔn)模架,定模座板和定模座板厚度均為20mm。 （2）A板尺寸：A板為定模型腔固定板，型腔嵌件高度為28.5mm，考慮到在A板上要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔板應(yīng)有一定的距離，故A板厚度取60mm。 （3） B板尺寸：B板為型芯固定板，型芯高度為30mm,考慮到要在B板上開設(shè)冷卻水道，B板高度取60mm。 （4） 推桿固定板：推桿固定板用于固定推桿，厚度取13mm。 （5） 推板尺寸：推板厚度取15mm。 （6） C墊塊尺寸：墊塊尺寸高度=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（15～20）mm=60mm，長寬分別取250mm和33mm。選定模架的外形尺寸為：180*250*221mm。 （7） 標(biāo)準(zhǔn)件的選用：分別選用4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱螺釘將定模板與定模座板，動(dòng)模板與動(dòng)模座板連接起來；定位圈通過2個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模座板連接。 （8） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套：本模具采用4導(dǎo)柱導(dǎo)套對(duì)稱布置，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的直徑均為20mm，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/f7間隙配合，直接在模板上加工出導(dǎo)柱孔，導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為0.4mm。 設(shè) 計(jì) 小 結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)與制造的理論知識(shí)有了更近一步的理解和認(rèn)識(shí)，通過這次課程設(shè)計(jì)我掌握了塑料模具設(shè)計(jì)的一般步驟和過程，掌握了塑料模具各零部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。 同時(shí)也有一些新的發(fā)現(xiàn)和見解，平時(shí)在工作中設(shè)計(jì)塑料模具時(shí)我用的是UG中的注塑模向?qū)K和胡波外掛，采用的是半自動(dòng)分模具，通常情況下是在對(duì)塑件產(chǎn)品分析后直接賦予產(chǎn)品收縮率，然后開始分模，所以在做本次課程設(shè)計(jì)時(shí)我依然采用了這樣的模具設(shè)計(jì)步驟，但是在設(shè)計(jì)完成后我發(fā)現(xiàn)用UG做的型芯、型腔的尺寸和計(jì)算所得的型芯型腔尺寸存在很大的出入，最后我不得不重新按照課程設(shè)計(jì)說明書中按公式計(jì)算的型芯、型腔尺寸重新設(shè)計(jì)模具?，F(xiàn)在對(duì)于這個(gè)問題我很疑惑，到底應(yīng)該按照計(jì)算所得來設(shè)計(jì)型芯、型腔，還是按照工作中常用的UG模具設(shè)計(jì)步驟來設(shè)計(jì)模具。 參 考 文 獻(xiàn) [1]屈華昌主編?塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) [2]馮炳堯?韓泰榮?蔣文森主編?模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊(cè)(第三版)?上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [3]鄧明主編?實(shí)用模具設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)?機(jī)械工業(yè)出版社 [4]閻亞林主編?塑料模具圖冊(cè)?高等教育出版社 [5]《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組?塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)?機(jī)械工業(yè)出版社 [6]俞芙芳主編?新編簡明塑料模實(shí)用手冊(cè)?福建科學(xué)技術(shù)出版社 [7]章飛主編?型腔模具設(shè)計(jì)與制造?化學(xué)工業(yè)出版社 10