盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設計

盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設計,盒蓋,注塑,成型,工藝,分析,模具設計 塑料成型工藝及模具設計 課程設計說明書 ? 設計題目　盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設計 ? ? 設計者 　　 指導教師　陳葉娣　 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　南京工程學院編 　　　　　　　　　　　　　　　　2012年1月4日 目 錄 一、序言……………………………………………………………3 二、工作任務………………………………………………………4 三、塑件的工藝性分析……………………………………………5 四、模具結(jié)構(gòu)的設計………………………………………………5 五、澆注系統(tǒng)的設計………………………………………………5 六、注塑機的選擇…………………………………………………6 七、成型零件的結(jié)構(gòu)設計…………………………………………7 八、型芯、型腔的設計……………………………………………8 九、模架及各種標準件的選用……………………………………9 九、設計小結(jié)………………………………………………………10 九、參考文獻………………………………………………………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，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)成為衡量一個國家制造水平的重要標志之一，世界上許多國家，特別是一些工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，在日本，模具被譽為“進入富路的原動力”德國則冠之為“金屬加工的帝王”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位。而且，不論在經(jīng)濟繁榮時期還是在經(jīng)濟蕭條時期，模具工業(yè)都不可或缺。經(jīng)濟發(fā)展快時產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟發(fā)展滯緩時期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然千方百計開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會對模具帶來強勁需求。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。以上海為龍頭、江浙為兩翼的長江三角洲地區(qū)，經(jīng)濟基礎雄厚，區(qū)域條件優(yōu)越，經(jīng)濟增長勢頭良好，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｆ渲袇R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)值預計可達2500億，可以說模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁，發(fā)展?jié)摿薮蟆? 目前，塑料制件幾乎已經(jīng)進入了一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域。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)與應用，加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展，極大地促進了塑料成型方法的研究與應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)、設計與制造水平也必須越來越高。這就要求我們模具設計技術(shù)人員要在不斷地學習、實踐和探索中豐富自己的理論知識和實踐經(jīng)驗，只有這樣才能不斷推進模具技術(shù)的進步，也只有這樣才能設計和制造出高質(zhì)量的模具。 二、工作任務 根據(jù)圖1-1所示塑件零件圖，完成以下任務： 1、 根據(jù)提供的塑件零件圖完成整套注射模具設計 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，未注公差尺寸等級取MT7級。 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￠8的通孔，孔位置與開模方向一致，故不要側(cè)抽芯機構(gòu)，其外表面要求光滑、無毛刺。塑件精度按MT3級，尺寸精度一般，未注尺寸精度為MT7級。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，價格卻比尼龍低廉，具有良好的經(jīng)濟性。 2、分型面的選擇 分型面應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，以及模具開模后制件要留在動模一側(cè)的設計原則，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)的設計 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，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、定模均開設冷卻通道。 五、澆注系統(tǒng)的設計 （1）主流道設計 一般主流道小端尺寸比注射機噴嘴尺寸大0.5～2mm，即：主流道小端尺寸: d=注射機噴嘴尺寸+（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=注射機噴嘴球面半徑+（1～2）mm=12mm+2mm=14mm 主流道通常設計在模具的澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，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)試時插入注射機固定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模座板上的定位孔小0.2mm以下。 （3）分流道設計 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，分流道開設在定模一側(cè)。分流道直徑一般取2～10mm，對于大多數(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，分流道的長度應盡可能縮短，且彎折少，本模具分流道只有一級，對稱分布，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，為了增加對外層塑料熔體的流動阻力，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）澆口設計： 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，一般開設在模具的分型面上，從制品側(cè)面邊緣進料，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計 本模具只有一級分流道，熔料流程較短，前鋒熔料溫度變化很小，對塑件質(zhì)量影響較小，故只在主流道末端設置冷料穴。冷料穴設置在主流道末端的動模板（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，為了將廢料從主流道中拉出，這里冷料穴處設置錐度為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、注射機的選擇 （1） 注射量計算 單個塑件體積：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） 鎖模力計算 單個塑件在分型面上的投影面積：S單=30×30+3.14×152=1606.5mm2 兩個塑件在分型面的總投影面積S總=1606.5×2=3213mm2 鎖模力計算公式為Fp=K×A×P（K為安全系數(shù)，可取1.1；P為成型時模腔平均壓力，查表得聚甲醛POM的型腔壓力為35MPa）,故Fp=1.1×3213×35≈151.8KN （3）注塑機的選擇： 根據(jù)以上計算選用XS-Z-30注塑機，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-機械 噴嘴孔直徑/mm 2 X-Z-30注射機主要技術(shù)參數(shù) （4）注射機參數(shù)校核： ①最大注射量校核：通常注射機的實際注射量選擇在注射機最大注射量的80%以內(nèi)，XS-Z-30注射機的最大注射量約為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)設計 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)。該塑件標準公差尺寸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 模具尺寸計算公式 計算結(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、型腔設計 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)壁或地板的強度不足，則可能產(chǎn)生開裂，如果強度不足，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)壁和底板厚度的計算方法有強度計算和剛度計算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問題，應按剛度條件計算，小尺寸型腔強度不足是主要問題，應按強度條件計算，根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較小尺寸，所以應按強度條件來計算。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)壁厚度計算： S==12.88 mm，12.88＜20mm,滿足強度要求。 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 模具材料的許用應力，這里取160MPa; （2）底板厚度計算： h==20.5mm,故底板厚度32mm滿足強度要求。 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、模架的確定和標準件的選用： （1）模架的選擇： 根據(jù)型腔尺寸，導柱、導套及連接螺釘?shù)牟贾眯问胶头胖梦恢?，以及推出機構(gòu)等確定選用CI-1825-A60-B60-C60型龍記標準模架,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板上要開設冷卻水道，冷卻水道離型腔板應有一定的距離，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） 標準件的選用：分別選用4個M12的內(nèi)六角圓柱螺釘將定模板與定模座板，動模板與動模座板連接起來；定位圈通過2個M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模座板連接。 （8） 導柱、導套：本模具采用4導柱導套對稱布置，導柱和導套的直徑均為20mm，導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柱孔，導柱工作部分的表面粗糙度為0.4mm。 設 計 小 結(jié) 本次課程設計讓我對注塑模具設計與制造的理論知識有了更近一步的理解和認識，通過這次課程設計我掌握了塑料模具設計的一般步驟和過程，掌握了塑料模具各零部件的設計要點和注意事項。 同時也有一些新的發(fā)現(xiàn)和見解，平時在工作中設計塑料模具時我用的是UG中的注塑模向?qū)K和胡波外掛，采用的是半自動分模具，通常情況下是在對塑件產(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計時我依然采用了這樣的模具設計步驟，但是在設計完成后我發(fā)現(xiàn)用UG做的型芯、型腔的尺寸和計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計說明書中按公式計算的型芯、型腔尺寸重新設計模具?，F(xiàn)在對于這個問題我很疑惑，到底應該按照計算所得來設計型芯、型腔，還是按照工作中常用的UG模具設計步驟來設計模具。 參 考 文 獻 [1]屈華昌主編?塑料成型工藝與模具設計 [2]馮炳堯?韓泰榮?蔣文森主編?模具設計與制造簡明手冊(第三版)?上?？茖W技術(shù)出版社 [3]鄧明主編?實用模具設計簡明手冊?機械工業(yè)出版社 [4]閻亞林主編?塑料模具圖冊?高等教育出版社 [5]《塑料模設計手冊》編寫組?塑料模設計手冊?機械工業(yè)出版社 [6]俞芙芳主編?新編簡明塑料模實用手冊?福建科學技術(shù)出版社 [7]章飛主編?型腔模具設計與制造?化學工業(yè)出版社 10