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畢業(yè)設計(論文)說明書
暖色口杯注射模設計
系 別: 汽車與機電工程系
專 業(yè): 模具設計與制造
班 級: 模具05(1)班
姓 名:
學 號:
指導老師:
2007年12月20日
目 錄
引言..........................................2
1產(chǎn)品設計求.......................................3
2塑件的分析.......................................3
3材料的分析選用...................................3
4成型設備的選擇...................................4
5塑件注射工藝的選擇...............................5
6分型面的選擇.....................................5
7推出方式的選擇...................................5
8模架的選擇.......................................6
9校驗模架的合適性.................................7
10澆注系統(tǒng)的選擇..................................8
11斜導柱的設計....................................9
12支撐板設計.....................................10
13導向機構的設計.................................10
14冷卻系統(tǒng)的設計.................................10
15開合模過程.....................................11
16成型工藝卡.....................................12
參考文獻......................................13
暖色口杯注射模設計
模具設計與制造05(1)班
摘要:在生活快節(jié)奏的二十一世紀,人們對自己的生活用品等要求越來越高,淘汰也非常厲害。生活用品要求的提高也帶動著模具行業(yè)。使模具的結構、精度等要求都提高。本模具是一個“暖色口杯”的注射成型模具。它采用點澆口,需要進行側向分型,模具結構緊湊。使得本模具的設計一目了然。
關鍵詞:生活用品 模具 注射 CAD/CAM 造型 軟件
前 言
在科學技術飛快發(fā)展的當今社會,現(xiàn)在人們的環(huán)保意識很強,而本次設計的暖色口杯是人們必須的日常生活用品,所以塑件的選材就非常重要,必須無毒,因而選用了PP材料。在羅馬尼亞則更為直接:“模具就是黃金”。可見模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視,早在1989年3月頒布的《關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中,就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。人們對產(chǎn)品要求其獨具個性,特別是一些生活用品,不僅要求它要實用,還要求它外觀漂亮,美麗的外觀以及產(chǎn)品的環(huán)保性吸引著每個人的眼球。
本次模具設計采用傳統(tǒng)設計加軟件設計相結合。本設計開始采用傳統(tǒng)設計方法對相關參數(shù)進行計算,初步選擇注射機、模架。依照塑件的實際情況,選出合適的澆口位置和分型面,設計出推出方式。同時,在設計過程中,通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等,結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構(成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng))有了系統(tǒng)的認識,拓寬了視野,豐富了知識,為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。
目前,口杯的樣式越來越多,外觀也越來越復雜。因而模具的要求也越來越高,設備也更先進,制造工藝也比以前要更有難度。在這樣的市場中要有立足之地,對我們設計人員是一個相當大的考驗,設計人員必須多掌握幾種軟件。設計出來的東西要有創(chuàng)新才行。這樣才不會被淘汰。
一、產(chǎn)品設計要求
零件名稱:暖色口杯
生產(chǎn)批量:小批量
要求設計模具一套
圖一(工件圖)
二、塑件的結構、尺寸、精度以及表面質量的分析
1) 結構的分析 該塑件復雜曲面較多,口杯的杯體以及手柄都是曲線,并非圓弧。給模具的設計制造帶來了一定的難度。所以采用了PRO/E等軟件進行設計,減少設計難度。
2) 精度的分析 塑件的精度等級為6級
3) 尺寸的分析 該塑件為口杯,口杯尺寸不是很大。復雜曲線的尺寸比較難標。塑件的厚度不均勻。
4) 表面質量的分析 由于本次設計的塑件是人們的日常生活用品口杯,表面質量是否光滑影響著人們對本產(chǎn)品的選購。所以表面質量及粗糙度等是非常重要的。
三、材料的分析及選用
本次的塑件材料為聚丙烯(PP),聚丙烯無色,無味,無毒。PP材料不吸水,光澤好,易著色,是很好的制造口杯的材料。它產(chǎn)品質量輕,任性好,耐化學性好。PP為結晶聚合物,在通用塑料中,PP的耐熱性最好,能在沸水中煮,所以很適合制造口杯。PP成型收縮范圍大,易發(fā)生縮孔,凹痕及變形。但是PP尺寸精度低,剛性不足。脫模后容易變形,易老化,變脆。注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路。PP的這些性能可使它用于各種絕緣零件,并用于醫(yī)藥工業(yè)中。
材料工藝分析:
表為PP塑料注射成型工藝參數(shù)
塑料品種
結構特點
使用溫度
化學穩(wěn)定性
性能特點
成型特點
主要用途
聚丙烯(PP)
結晶型高聚物
大于-15攝氏度
具有多面性,耐濕性很好,除了強氧化劑和非極性溶劑外,PP對化學侵蝕有很強的抵抗力
低溫時變脆,不耐模易老化,流動性,成型性好,
結晶料,吸濕性好,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解
適于制作一般機械零件,耐腐蝕零件和絕`緣零件以及盆,桶,家具等等
密度ρ/(kg.dm)
導電性
吸水性
成型收縮率s
熔點
t/℃
成型溫度 t/℃
0.90~0.91g/cm3
低
無
1.0-2.5%
164--170攝氏度
160-220℃
抗拉屈服強度σt/Mpa
抗老化性
拉伸彈性模量Et/Mp
抗
酸
堿
性
導
熱
性
抗
酸
堿
性
大于650MPa
良好
大于3700MPa
極
高
極
低
極
高
四、成型設備的選擇
經(jīng)過計算分析,得出制件的體積V=98846 mm3 ,投影面積為7350mm2
采用一模一腔的模具結構,考慮其尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況,初步選用注射機為XS-ZY-500型。
五、塑件注射工藝的選擇
根據(jù)查表和實際情況,PP材料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。在試模時,可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
PP材料的成型工藝表:
工藝參數(shù)
規(guī)格
工藝參數(shù)
規(guī)格
預熱和干燥
溫度t/℃
80~120
注射壓力p/Mpa
70~120
時間 τ/h
1~2
料筒溫度t/℃
后段中段前 段
180~200
200~220
160~170
成型時間τ/s
注射時間
0~5
保壓時間
20~60
噴嘴溫度t/℃
170~190
冷卻時間
15~50
總周期
40~120
模具溫度t/℃
40~80
螺桿轉速n/(r·)
30~60
六、分型面的選擇
分型面的選擇:
在模具設計中,分型面的選擇非常重要,它決定了模具的結構。分型面應該選擇在塑件的最大體積處。分型面的選擇,與制件的如何推出也有一定的聯(lián)系。所以分型面的選擇一定要使推出容易。
分型面如圖所示:
圖二 (分型面的選擇)
在此處選擇分型面,既降低了設計制造的難度,又不影響制件的使用性能,推出也最為容易。
七、推出方式的選擇
此模具的型芯在動模,開模后塑件因制件的結構作用會留在動模一側。根據(jù)制件的結夠,推板推出制件,制件沒有推出的痕跡,推出也相對平穩(wěn),推件板推出力的作用面積大而均勻。所以此制件的推出方式選擇推件板推出。
八、模架的選擇
(1) 選用模架
塑件為一口杯,見圖一。材料為PP,推出方式為推件板推出。
模具的設計要求:采用進料方式(不會影響制件外觀),一模一腔,推件板推出。設備:XS-ZY-500
根據(jù)以上要求,參考標準模架形式,選用A4型標準模架,如圖所示:
(2) 確定型腔壁厚
查手冊可得聚丙烯的收縮率為s為0.4~0.7,取Scp=0.5塑件公差取自由公差MT6
塑件高度尺寸為80mm手冊型腔允許變形量[δ]=St=0.007X3=0.021查手冊得型腔壁厚經(jīng)驗數(shù)值:
P取55MPa E=2.11*104 C取0.031
按強度計算條件計算得:型腔底版厚度h=28.5mm
型腔側壁厚s=43.5mm
(3) 計算型腔模板周界尺寸
一模一腔排列如下圖所示,計算模板長度
L=A+B=2+105=107mm
S=W+V=2+105=107mm
確定模板周界尺寸:
根據(jù)上步計算的結果的長寬尺寸分別為107mm和107mm, 型腔側壁厚s=43.5mm(取50mm),經(jīng)考慮型腔大小選用215x215mm 。
確定模板厚度及選擇框架尺寸:
根據(jù)型腔底版厚度h=28.5mm(取30mm),型腔深度85mm,查標準模架手冊確定型腔板(A板)厚為115mm
墊板的厚度=工件的內(nèi)腔高度+兩塊板厚度+5-10(安全高度)
=80+20+10=110mm
九、校驗模架的合適性
所選的注射機為XS-ZY-500型,
注射機XS-ZY-500型的主要參數(shù)如下:
標稱注射量500cm
模具最大厚度450
模具最小厚度300
模板最大行程500
注射行程200
模板尺寸700X800
墊塊高度有100、125和160三種
1)、最大注射量校核:
經(jīng)計算得塑件的體積:V=98846mm,且一模一腔,滿足注射量500 cm的要求
2)、模具厚度與注射機裝模高度校核:
Hm=40+115+110+85+45+40=435mm
而注射機Hmax=450mm,Hmin=300m
滿足Hmin≤Hm≤Hmax
經(jīng)上面計算注射機完全滿足裝模要求
3)、開模行程校核
查模具設計與加工手冊得XS-ZY-500注射機的最大開模S=500。
由公式:
Smax≥H1+H2+(5~10)
=85+85+(5~10)
=180mm
式中:H1——塑件推出距離(MM)
H2——塑件高度(MM)
由上式得知開模滿足要求
結論:根據(jù)校核XS-ZY-500注射機能夠滿足模具使用要求
十、澆注系統(tǒng)的設計
1 主流道分流道設計
根據(jù)模具設計與加工手冊查得XS-ZY-550型注射機噴嘴的有關尺寸:
噴嘴前端孔徑:d0=φ3、φ5、φ6、φ8mm四種
噴嘴前端球面半徑:R=18mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系:
R=Ro+(1~2)mm
D=do+(0.5~1)mm
取主流道球面半徑R=19mm
取主流道的小端直徑d=9mm
為了便于將凝料從主流道中撥出,
將主流道設計成圓錐形,其錐角為(2~4)度。
表面粗糙度Ra為0.4μm。
2 成型零件(型心、型腔)重要尺寸的計算
1)、型腔尺寸計算:
類型
塑件上的尺寸
計算公式
制造公差△
收縮率
計算結果
型腔尺寸
80
DM=(D+DScp%-3/4△)δmm
0.76
0.4%~0.7%
11
0.36
24
0.44
59
0.64
45
0.56
型腔高度尺寸
85
HaM=(Ha+HaScp%-2/3△) δmm
0.88
2)、型芯尺寸計算:
型芯尺寸
74
dM=(d+dScp%+3/4△) δ mm
0.76
0.4%~0.7%
60
0.64
型芯高度
80
HaM=(Ha+HaScp%+2/3△) δmm
0.76
注:模具的制造公差δz一般取△/3,考慮到模具經(jīng)濟加工技術
十一、斜導柱的設計
由于本次的是口杯,設計的口杯需要進行側向分型。所以必須設計一套斜導柱。斜導柱一般為200--250,最好為220.
斜導柱的總長為:LZ=95*cos220=102mm
十二、支撐板的設計
支撐板需要具有高度的平行度和必要的硬度和強度,所以應結合動模成型部分受力狀況進行厚度計算。計算得塑件在分型面上的投影面積大約為70cm2左右,所以取支撐板厚度為30mm。
十三、導向機構的設計
導向機構是保證動、定?;蛟谏?、下模合模時,正確地定位和導向的零件。導向機構起著定位、導向作用,還承受一定的側向壓力。
十四、冷卻系統(tǒng)的設計
冷卻系統(tǒng)的設計,關系著模具制造出來的制件的質量。而冷卻水道應該盡量多、截面尺寸應盡量大;由于塑件的壁厚還算比較均勻,本次設計的水道孔邊至型腔表面距離為15mm。水道出入口的布置情況如下圖:
十五、開合模過程
開模時,塑件包緊在凸模13上隨動模部分一起向下移動,與塑件相連的主流道凝料從澆口套中拉出。與此同時,在斜導柱15的作用下,在斜滑塊9隨動模后退的同時,斜滑塊在推見板的導滑槽內(nèi)分別向兩側移動,進行動側向分型。
動模繼續(xù)向下移動,當推出機構工作時,推桿20推動推件板7把塑件從凸模13上脫下來。
合模時,推件板7靠推桿20復位,斜滑塊9由斜導柱15驅動復位,同時在它們的外側由楔緊塊10鎖緊,以使其在注射塑料溶體時產(chǎn)生的成型壓力的作用下不發(fā)生位移。
暖色口杯的注射模具成型工藝卡:
工貿(mào)職業(yè)技術學院
注射工藝卡片
資料編號
車間
模具教研室
共 頁
第 1 頁
零件名稱
暖色口杯
材料牌號
PP
設備型號
XS-ZY-500
裝配圖號
材料定額
每模件數(shù)
1
零件圖號
單件質量
188g
工裝號
材料干燥
設備
溫度℃
80~120
時間h
1~2
料筒溫度
后段℃
180~200
中段℃
200~220
前段℃
200~220
噴嘴℃
170~190
模具溫度℃
40~80
時間
注射/s
0~5
保壓/s
20~60
冷卻/s
15~50
壓力
注射壓力MP
70~120
背壓MP
后處理
溫度℃
烘箱
時間定額
輔助min
時間h
單件min
檢驗
編制
校對
審核
組長
車間主任
檢驗組長
主管工程師
總結:
經(jīng)過本次畢業(yè)設計,我發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處,對軟件的應用操作不夠熟練等。同時,我也學到了不少知識。對AutoCAD、PRO/E軟件有了更多的了解。運用起來也更加熟練了。對模具的結構以及模架等等的選擇有了進一步的了解。也鍛煉了我的自學能力。這次畢業(yè)設計是我人生的一大財富。我會在今后的工作中,多加強一些不足的地方。使自己的專業(yè)知識更加鞏固。
參考文獻:
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8《塑料模具設計與制造》.申開智主編.北京:化學工業(yè)出版社,2006年2月
9《注塑模具設計與生產(chǎn)應用》.張國強主編.北京:化學工業(yè)出版社,2005年2月
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