高材毕业设计指导书刘.docx
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高材毕业设计指导书刘
2010级毕业设计指导书
指导老师:
适用专业:
高分子材料应用技术专业
一、毕业设计的目的意义
毕业设计是学生在完成本专业课程的理论教学任务后,在老师的指导下由学生自已动手进行的实践性教学环节,其目的在于:
1、掌握塑料成型工艺设计与模具设计的方法与技能
2、巩固和完善所学理论知识
3、培养学生对理论知识的应用能力、分析和解决问题的能力以及实际动手能力
4、检验学生对本专业所学知识的掌握程度
5、为毕业后的实际应用奠定基础
二、时间安排
起止日期
工作内容
2013年
10月20日~10月31日
11月1日~11月10日
11月11日~11月21日
11月21日~11月30日
12月1日~12月10日
12月11日~12月30日
2014年
1月1日~1月10日
初步调查研究,了解产品市场及使用情况,收集、查阅、整理资料,以及设计前的各项准备工作,完成开题报告
完成产品设计、完成产品图的绘制
完成配方设计与生产工艺设计、工艺过程说明的编写、工艺参数设定与计算、完成工艺流程图的绘制
完成配套设备的选择与设计
完成模具设计(设计说明和计算的文本部分)
完成模具图纸(总装图、型芯图、型腔图、以及其它必要的零部件图)
自审并与指导老师会审、修改校正阶段,完成设计说明书正稿。
并提交结题报告和答辩申请
三、毕业设计的任务与内容
1、设计任务
塑料产品生产工艺与模具设计
2、设计依据
(1)产品结构形状尺寸、外观等自行根据实物测量定妥
(2)产品生产能力(自定年产量或月产量)
(3)产品使用环境与条件(自行根据了解的实际情况确定)
(4)所用原材料:
塑料(具体品种,自行根据产品性能和工艺性能要求自行选取)
(5)产品性能要求及标准
产品性能及使用要求
产品外观:
采用原料本色或根据实际情况用其它适当色,不得有其它杂色或污点,表面要平整无裂纹、银丝,无气泡,无形变等缺陷。
性能要求:
收缩率不大于1.0%,冲击强度>15MPa,弯曲强度>60MPa•cm2。
马丁耐热温度>60℃。
邵氏硬度:
HD80
使用条件:
日常环境条件(-10~40℃)下使用;
产品标准
外观标准:
比较产品规定色彩,无其它杂色或斑点,表面平滑无裂纹、银丝,无气泡,无形变,无飞边等缺陷。
尺寸标准:
例如:
杯盖的外径为62±0.09内径为60±0.09,制品高为20±0.06制品厚度为1±0.003。
性能标准:
冲击强度>15MPa,弯曲强度>60MPa。
马丁耐热温度>60℃。
邵氏硬度:
HD80
3、设计内容
(1)产品设计并绘出产品图(用2-3#图幅)
(2原材料选择与配方设计
(3)生产方法选择与工艺过程设计(绘出工艺过程方框图或工艺流程图,方框图用4#号图,工艺流程用2#图纸)
(4)生产工艺参数的确定
(5)工艺过程与操作说明
(6)生产工艺配套设备的选择
(7)模具设计(绘出模具总装图用1~2号图纸,绘出型腔、型芯图和其它必需的零部件图用二号或三号图纸,其中要用手工绘制一张2号图),)
(8)设计说明和设计小结
(9)编写出设计说明书
四、设计要求
(1)设计内容完整合理,文理通顺,层次分明,字迹工整,文本格式规范。
(2)参数选取恰当,数据准确无误。
(3)论理论据充分,资料来源可靠。
(4)图纸视图正确,图面整洁规范。
(5)独立自主设计,按时完成任务。
五、成绩评定
毕业设计成绩的评定由指导老师根据学生在设计过程中的平时表现和设计说明书的水平高低,给出优、中、良、及格、不及格五种成绩等级入学籍档案。
对不及格者应重新补做。
六、塑料成型工艺课程设计方法与步骤指导(范例)
见下页
××××产品生产工艺与模具
设计说明书
(范例)
1.产品设计
1.1产品名称:
“冷藏保鲜盒”
1.2产品设计目的及产品用途
1.2.1产品设计的目的。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
1.2.2产品用途。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
1.2.3产品的应用与市场前景初步分析
1.3产品性能及使用要求
1.3.1产品外观:
颜色采用原料本色或根据需要用适当色彩,不得有其它杂色或污点,表面要平整无裂纹、银丝,无气泡,无形变等缺陷。
1.3.2性能要求:
收缩率不大于1.0%,冲击强度>15MPa,弯曲强度>60MPa•cm2。
马丁耐热温度>60℃。
洛氏硬度:
HD80。
1.3.3使用条件:
冰箱低温和日常环境条件(-10~40℃)下使用;可密封盛装具有油、盐性食物及鲜果、菜和鱼肉类食品。
1.3.4月生产能力要求:
——100万只/月。
1.4产品结构设计
[说明产品各部分结构的具体尺寸、设计原理、设计目的和功能]例如:
1.4.1产品总体结构尺寸
产品总体结构为四角圆弧长矩形薄壁带底筒体,上口尺寸(内径)长为-----,宽为-----,下底(内径)长为-----,宽为----。
产品总高度为---,壁厚度为----。
其具体结构尺寸见产品图
1.4.2产品结构设计说明
[说明产品各部分结构的具体尺寸、设计原理、设计目的及其功能]如:
1、为什么设计成上口大下口小和长方体形?
四角为何用圆弧?
口边为何厚点?
2、底部为何设计成凹凸形,两端为何厚,中部为何凹?
3、壁厚的确定(对于无定型产品可根据工艺最小壁厚经验公式计算或参考经验值)
S=(L÷100+0.5)×0.6
4、加强筋的设计
5、联接螺钉孔的设计
6、固定用孔设计
7、联接固定卡片设计
1.5产品标准及其检测方法说明
1.5.1产品标准
外观标准:
例如:
外观为半透明,无其它杂色或斑点,表面平滑无裂纹、银丝,无气泡,无形变,无飞边等缺陷。
尺寸标准:
例如:
杯盖的外径为62±0.09内径为60±0.09,制品高为20±0.06制品厚度为1±0.003。
(尺寸标准要按任务书中规定的GB-T_14486-2008塑料模塑件尺寸公差.执行)
性能标准:
冲击强度>15MPa,弯曲强度>60MPa。
耐热温度>60℃。
洛氏硬度:
HD75。
1.5.2产品检验与测试方法说明
说明各项产品标准用什么样的方法和仪器进行检测,及其检验测试标准。
例如:
1,外观标准检验:
用人工目测。
检查外观颜色,有无其它杂色或斑点,表
面是否平滑、有无裂纹、凹凸、银丝,无气泡,无形变,无飞边等缺陷。
2、尺寸标准的检测:
人工用游标卡尺检测。
3、性能标准的检测:
熔体流动指数测试:
按GB/T1033-86.用融速率仪测定
冲击强度测试:
按GB/T1040.用悬臂梁冲击试验仪测试
马丁耐热温度:
按GB/T1035—70用马丁耐热温度试验仪测试
邵氏硬度:
按GB2411-1980用邵氏硬度试验仪测试
1.6产品用料量计算
1.6.1产品体积用料量
1.6.2产品质量用料量
2.原材料的选择与配方设计
[根据产品的使用要求和性能要求,选择一种符合要求的树脂作主原料,再根据树脂的性能是否符合产品性能和加工成型的要求决定是否需要加入其它助剂,如需要,则进行助剂的选择与配方。
例如:
]
2.1原料选择
根据该产品的性能要求和使用要求,选用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBTP)树脂作主原料,牌号为PBTP—SD2100或通用聚苯乙烯(GPPS)牌号为:
PS—GN—095—06[1]由于产品要求为鲜红色或鲜黄色,为减少加工环节,采用商品色母料作为着色剂,加入量参照所购色母商品说明书的规定。
PBTP—SD2100的性能参数[2]如表1。
参照树脂性能对照产品性能与使用要求可知,PBTP—SD2100能满足要求,故除加着色剂外不需加其它助剂配方,即可生产产品。
例2:
本产品不但可采用工程塑料PBTP、GPPS生产,还可用PS、ABS等其它工程塑料来生产,也可用通用塑料如PE、PP、PVC等生产,两者比较,性能上都能满足要求,有它们各自的优越性,比如工程塑料比通用塑料机械性能更好,强度硬度高,耐热性好等。
通用塑料成型加工容易,价格成本低,尤其PVC,经适当配方,加入适当的助剂和填料,既能满足性能要求,也能满足加工性能要求,加入适当填料后,还能大大降低成本,所以建议采用PVC为原料。
表1PBTP—SD2100树脂性能参数表
项目
参数值
项目
参数值
相对密度
吸水性%
收缩率%
布氏硬度MPa
拉伸强度MPa
缺口冲击强度KJ•m-2
流动速率(MI)
1.48
0.08
1.2~2.0
132
51
5.5
弯曲强度MPa
马丁耐热温度℃
热变形温度(1.82MPa)℃
体积电阻率Ω•cm
熔融温度℃
软化温度℃
99
52
63
3×1016
235~240
160
2.2PVC(产品名)配方设计:
PVC树脂的选择:
稳定体系的选择:
增塑体系的选择:
改性体系的选择:
填料的选择:
润滑剂的选择:
着色剂的选择:
具体初步配方如下表2PVC(产品名)配方表
表2PVC(产品名)配方表
PVC-SG5回料DOP--------------------------
100105--------
说明:
此配方表是初拟理论配方,实际使用时,应进行实验测试,调整各组成配比,选择最佳配方用于生产。
3.生产工艺设计
3.1.生产方法的确定
根据产品结构特点和原材料的特性,可采用注射成型和压制成型法生产。
压制成型法(比较两种方法说明其优劣,选其优者)
3.2.生产工艺设计
注射成型法的生产工艺过程用方框图表示如图2。
工艺流程图见附2×××注塑生产工艺流程图
3.3工艺过程与操作说明
[就是说明工艺过程步骤及其操作方法、控制要点、要求和注意事项。
例如:
]
3.3.1.原料的混合与干燥将PVC和各助剂按生产配方比例和一定先后顺序加入高速混合机中混合,加料顺序为:
…………混合温度控制在[]℃。
混合好后放入冷却混合机中混合冷却至60℃以下出料包装待用。
将混合好的料加入真空上料储料斗中,开动真空上料机把混合料送入注射机料斗中。
应控制原料含水量低于0.02%。
若加入回收料,应先干燥后再混合。
。
3.3.2.预热与料筒清洗开机干燥原料时,同时对注射机料筒和模具升温预热。
料筒温度控制:
后段[]±5℃,中段[]±5℃,前段[]±5℃,喷嘴温度[]±5℃,模具温度[]±5℃。
待预热达到设定温度后继续保温1h左右,以使料筒温度均匀恒定。
若料筒内先前生产过其它原料或是改变产品颜色时,应用清洗料干净清洗料筒。
必要时可拔出螺杆进行清洗。
3.3.3.注射机参数设定注射前应对注射机工艺参数如注射量、注射压力、塑化背压、保压压力、保压时间、冷却时间、顶出行程、顶出压力、模板行程、锁模力等进行仔细调校。
(具体工艺参数见表2工艺参数表)调校时应注意结合温度的调整。
注射机的操作详见注射机技术操作说明书。
3.3.4.产品的检验与修饰产品采用全顶出自然落料。
要注意防止油渍和灰尘污染产品。
取出的产品应按产品外观标准仔细进行检验,对合格的产品要用括刀细心削除浇口和飞边,不得削伤产品或产生划痕。
3.3.5.产品的包装产品包装采用双包装,每只为一小包装,用20#白纸缠装。
每[]小包装为一箱,用硬纸箱封装。
3.3.6.废料的回收检验与修饰过程中的废品废料不得落地,应集中收集,不得混入杂质、灰尘和油污。
收集达一定量后集中用转切机破碎。
破碎的粒度要求在2~4mm范围内。
由于废品废料量较少,采用累积集中破碎。
每n天破碎一次。
4.工艺参数的确定
4.1.注射量计算根据一次注射出的产品和浇注系统的体积进行计算
由1.6节中已知产品体积量为V产品=cm3,再考虑浇注系统的用料量。
本模具采用二次分型一模四件平行布置,主流道用圆锥形流道,分流道用U形点浇口。
其体积量计算如下:
主流道体积:
V1=
一次分流道:
V2=
二次分流道:
V3=
浇口:
V4=
浇注系统总体积:
V浇=V1+V2+V3+V4=
一次注射体积量:
V总=V+V浇=
一次注射质量量:
V总×ρ=
4.2.锁模力计算(写出具体计算公式和计算过程)例如:
根据[3]:
F=K
P
A
根据PETP的流动性和模具结构特点选取压损系数K=0.6;注射压力考虑产品壁薄且采用多型腔,注射压力应高些,取P=70MPa/cm2。
成型面积A的计算:
A=
故锁模力F=K
P
A=0.6×70×A=
4.3.保压时间的计算(写出具体计算公式和计算过程)
4.4.冷却时间的计算(写出具体计算公式和计算过程)
4.5注射时间的计算(写出具体计算公式和计算过程)
4.6.塑化时间的计算(写出具体计算公式和计算过程)
4.7.成型周期的计算(写出具体计算公式和计算过程)
具体工艺控制参数例如表2。
项目
控制部位
控制参数
备注
温度(℃)
干燥
料筒后段
料筒中段
料筒前段
喷嘴
模具
压力(MPa)
塑化背压
注射压力
保压压力
锁模力(吨)
时间(秒)
干燥时间
塑化时间
注射时间
保压时间
冷却时间
其它时间
成型周期
表2注射工艺控制参数表[4]
5.设备的选择
5.1注射机的选择
5.1.1注射机的型号选择
由4.1中已知一次注射量为(),选用注射机的公称注射量Q为:
Q=()×1.2=
取注射机的公称注射量为~~
由4.2中已知锁模力为()吨,成型面积为()cm2
故选用[4]注射机的型号为-----------,该机的技术性能参数如表3。
表3注射机技术性能参数表
项目
单位
参数
备注
5.1.2所需注射机台数的计算
由月产量和注射机的生产能力(每小时注射的产品数量)及考虑设备利用率求出(写出具体计算公式和计算过程)例如:
本产品生产工作制度设计为24h三班工作制,设备24小时连续运转,设备利用率设为0.85,根据如前初设的工艺控制参数成型周期约为10秒,生产模具一模四件,则所需注射机台数为:
÷(
)=2.27(台)取整数值3台
5.2.混合机的选择
按三台注射机每小时生产所需原料量(或按完成月产量200万件)和设备利用率(按0.85)计算混合机每小时混合量(kg/h),选择混合机的规格型号及台数。
按三台注射机每小时生产所需原料量求混合机每小时所需生产能力Q(kg/h)计算:
根据如前初定的工艺控制参数成型周期约为10秒,生产模具一模四件,则:
根据月产量求混合机每小时所需生产能力Q(kg/h)计算:
:
混合机采用单班8小时工作制,每锅混合时间为10分钟.
要求混合机每锅的混合能力G:
故选择每小时混合能力为——(kg/h)的混合机,其型号为[5]―――
该机的技术性能参数如下表4。
表4——-——混合机技术性能参表
项目
单位
参数
备注
5.3.料斗式干燥机的选择
按每小时的生产量(kg/h)和干燥时间求出所需干燥机的干燥能力,选择干燥机的规格型号。
干燥机生产能力(kg/h)=单台注射机每小时生产能力(kg/h)×干燥时间=(kg/h)
由干燥机所要求的生产能力(kg/h)选择料斗式热风干燥机的型号为()其技术性能参数如表5
表5料斗式热风干燥机技术性能参数表
项目
单位
参数
备注
生产能力
料罐容量
温度调节范围
分子筛再生温度
抽料周期
抽料间隔
抽料最大高度
工作空气加热功率
再生器加热功率
风机功率
再生风机功率
装料斗功率
Kg/h
m3
℃
℃
S
S
m
kw
kw
kw
kw
kw
20~250
250
0~60
0~60
≥5
9
5×2
1.5
0.375
1.5
5.4.破碎机的选择
按废品率和冷凝料率×产量。
求出废品废料量,并考虑设备利用率,求出所需破碎机的生产能力,选择破碎机的规格型号。
例如:
设产品生产过程中可能产生的废品废料率约为0.2%。
废品废料量=0.2%×每小时的产量=(kg/h)
冷凝料率:
浇注系统总质量÷(单个产品质量×模腔数+浇注系统总质量)
冷凝料量=冷凝料率×每小时生产模数×每模的质量=(kg/h)
废品废料总量=废品废料量+冷凝料量=(kg/h)
由于废品废料量较少,采用累积集中破碎。
选择破碎机型号为SCJ—(),其生产能力为()Kg/h。
累积天数计算:
累积天数=破碎机生产能力(kg/h)×8(小时)÷废品废料总量(kg/h)×24(小时)
5.5.设备汇总表
表4设备一览表
设备名称
规格型号
数量(台)
备注
合计
6.模具设计
6.1.选择模具的总体结构与形式
根据产品的结构确定所用模具的总体结构类型。
如
根据本产品的结构特点,采用两板式四型腔二次分型斜导柱侧抽芯推板全顶出的模具结构。
又如:
根据本产品的结构特点,采用二板式单型腔正导柱部分顶出的模具结构。
6.2型腔数量与分型面的确定
按注射量计算型腔数:
由工艺设计部分确定的注射机知注射机的注射量为25cm3,产品的体积是6.5cm3,注射量按80%计算,则型腔数为N:
式中:
S-注射机额定注射量;R-浇注系统注射量;V-塑件的体积
按注射机成型面积和锁模力计算,型腔数为:
式中F-注射机额定锁模力;R-浇注系统总投影面积;f-单位投影面积设计锁模
力;C-型腔投影面积
故取型腔数为两个型腔合适.也完全能满足锁模力和成型面积的要求。
6.3浇注系统的设计(要说明每部分所采用的结构形式及技术要求,设计理由即原因并绘出图形标注尺寸)
6.3.1主流道及浇道套的设计
根据工艺部分设计中选定的直通式喷嘴,其口径为ф2mm,故用注入口为ф2.5mm圆锥形主流道,锥度取100,末端直径约为ф5mm,末端下方设冷料穴,为保证浇道凝料与产品同时脱出,冷料穴中设一拉料钩.为便于装拆、修理和加工,浇道采用衬套制作.衬套结构尺寸见下图5
6.3.2分流道的设计
例如:
分流道采用平衡对称式U形流道,直径为ф5mm,流道长度由模具上主流道至型腔边的距离决定为10mm。
浇口设在产品端口一侧.浇注系统具体结构尺寸见下图6
6.3.3浇口的设计
[说明浇口所采用的结构型式和理由及尺寸]
6.3.4浇注系统的体积(冷凝料量)计算
6.3.5定位环的设计
为便于模具在注射机上安装定位准确,保证模具注口与注射机注嘴同心,在浇道套上设一定位环,其具体结构尺寸见下图7
6.4.型腔结构设计与尺寸计算
(要说明每部分所采用的结构形式设计理由及装配关系与技术要求,并绘出图形标注尺寸)
6.4.1结构设计
要说明所采用型腔的结构形式与理由。
例如
根据产品是圆柱筒体结构,筒体的径向尺寸和深度尺寸都较小,为保证产品尺寸的准确性和外观质量,为加工的方便,采用整体式型腔,四个型腔同加工在一块型腔板上,产品底部的凸台作为型芯设在型腔底上。
并不另设型腔底板,以简化模具结构,节约材料,降低成本,具体结构见模具型腔图
(写上图号、页面)
6.4.2型腔径向尺寸的计算(注意一个型腔内有多个型腔的要分别计算)
(对于圆形整体式,下同)
腔1:
腔2:
……..
6.4.3型腔深度尺寸的计算
腔1:
腔2:
………
6.5型芯结构设计与计算
(要说明每部分所采用的结构形式设计理由及装配方法与技术要求,并绘出图形标注尺寸)
6.5.1结构设计
要说明所采用型芯的结构形式与理由(对应型腔)
(写上图号、页面)
例如:
对应于型腔型芯也采用整体式型芯,产品上的孔用圆柱嵌入相应的台阶位置。
两个型芯分别加工成独立部件,再用固定板固定在型芯底板上.具体结构尺寸见模具型芯图(图号)
6.5.2型芯径向尺寸的计算(对于圆形整体式,下同)
芯1:
芯2:
。
。
。
。
。
。
6.5.3型芯高度的计算
芯1:
芯2:
。
。
。
。
。
。
6.6成型孔(或突起部)或型芯之间、型腔之间中心距尺寸计算
计算公式:
6.7抽芯机构的设计与计算
(主要说明此部分所采用的结构形式、设计理由及装配方法与技术要求,并进行结构设计,绘出图形标注尺寸)
6.8结构零件的设计与计算
(要说明每部分所采用的结构形式及装配方法与技术要求,设计理由并绘出图形标注尺寸)
6.8.1二次分型装置的设计与计算
(主要说明此部分所采用的结构形式、设计理由及装配方法与技术要求,并进行结构设计,绘出图形标注尺寸)
6.8.2型腔底板、侧壁厚度与型腔垫板(固定板)、型芯垫板(固定板)的设计与计算
(根据不同的模腔形式采用不同的公式计算,也可按经验数据取值)对于整体式圆形型腔侧壁厚度:
按刚度计算:
按强度计算:
底板厚度:
按刚度计算:
按强度计算:
动模垫板的厚度计算:
式中:
K---实际负荷系数一般取0.6~0.75,P---垫板所承受的总压力(主要是型腔压力),L---支板间距,B---动模垫板宽度
型腔垫板厚度参照型腔底板.
6.8.3导柱(导套)的设计与计算
说明所选择的导柱、导套的结构形式,数量。
然后计算导柱所需的直径或选择合适的标准导柱直径再校核直径,并计算所需长度。
6.8.4拉料杆的设计与计算
说明所选取的拉料杆的结构形式,数量。
然后计算所需直径和长度。
6.8.5顶出装置的设计与计算(包括回程机构)
说明所用顶出装置的结构形式(包括回程杆),顶出部位,数量,然后计算顶杆直径和长度(包括回程杆)。
再进行推板和固定板的设计计算与说明。
(1)脱模力的计算
①正压力P:
对于壁厚与直径之比大于1/20的厚壁制品
对于壁厚小于1/20的薄壁制品正压力P:
塑料收缩率塑料泊松比;rcp-平均半径
②摩擦阻力:
对于厚制品:
对于薄壁制品:
f-摩擦系数;B-垂直于抽芯方向型芯的投影面积;α-斜度
③脱模力:
F=P+Q
顶出杆(或推杆,包括回程杆)的设计(顶杆、回程杆结构形式、数量的确定及布置)
顶杆直径的计算:
顶杆推板和固定板的设计与计算
推件板的设计与计算
6.8.6模腿的设计与计算
说明所用模腿(模架)的结构形式,计算所需高度(包括顶出行程)
6.8.7其它零件的设计与计算
6.8.8标准模板的选择
根据型腔深度和型腔底板厚度选择型腔板的标准板厚度为:
mm,
根据型腔径向尺寸和导柱、回程杆的直径及布置位置选择型腔板标准板的长和宽为:
L×Bmm;
根据二次分型板的设计计算厚度选择其标准厚度为:
mm;
根据型腔座板(定模垫板)的设计计算选择其标准厚度为:
mm;
根据型芯固定板的设计计算选择其标准厚度为:
mm;
根据型芯垫板的设计计算选择其标准厚度为:
mm;
根据推件板的设计计算选择推件的标准厚度为:
m
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