多功能文具盒上盖注塑模设计毕业设计论文文档格式.docx
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多功能文具盒上盖塑模设计
【摘要】
分析了多功能文具盒上盖的结构和工艺特点,介绍了注塑模的结构与工作过程,设计了内侧抽芯多功能文具盒上盖注塑模,包括结构设计、参数计算和主要部件设计。
【关键词】
注塑模、多功能文具盒上盖、内侧抽芯、。
【Abstract】
Thestructureandtechnologicalprocesscharacteristicsofthecoveronthemulti-functionwritingcase,thestructureandworkingprocessoftheinjectionmouldwereintroduced,theinsidepulloutthecoremouldforthecoveronthemulti-functionwritingcasewasdesigned,includingdesignofthestructure、parametercalculationanddesigningmethodsofmainparks。
【Keyword】
injectionmould、thecoveronthemulti-functionwritingcase、theinsidepulloutthecore。
引言
近年来,随着塑料工业的飞速发展,塑料成型模具增长十分迅速。
高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大,塑料模具的地位也越来越重要,因此,对模具设计人员的要求也越来越高。
已有传统的平面设计转向三维设计和计算机辅助,设计周期也越来越短。
模具设计人员一般是在接到一部分图纸、一个样品或现在还很少使用的产品的模型后,便开始进行新模具的设计。
需要增加的信息包括模具使用的注塑机、要求的型腔个数;
如果图纸没有标出还要知道该制品所要使用塑料的类型。
在进行模具设计前还要了解塑料特性、将生产多少制品、预期周期、制品用在何处、怎样使用、制品是否要同其他零件进行配合、收缩率、脱模角、需要何种类型流道系统、浇口位置、流动和熔合线、顶出痕、表面精整要求,型腔位置、模具所需备件、注塑机性能指标、在注塑机中的安装问题、模具设计计划时间等。
另一个问题是很多模具要进行估价,考虑模具成本。
模具成本包括:
模具设计工程率,总的成本为各项之和。
任何一家企业都要用它的产品来赢利的,所以模具的成本必须是有竞争力的。
模具是国民经济发展的基础工业,模具工业的发展水平标志着一个国家的工业发展水平,它与现代工业和科学技术有着不可分离的联系,在汽车、航空、无线电、家电、仪表以及机械制造和日用品等工业有着极其广泛的应用。
据统计,用模具制造出来的零件,在机电产品中占60%~70%,在电视、录音机、计算机等电子产品中占80%以上,在自行车、手表、洗衣机、电冰箱等轻工业产品中占85%。
可见,研究和发展模具技术,对于改进国民经济的发展具有特别重要的意义。
现阶段,我国的模具技术和国外有一定的差距,主要表现在:
⑴、标准化程度降低,采用标准件不到25%;
⑵、模具品种少、效率低;
⑶、模具制造精度低、周期长,数控机床、电加工机床总和只在20%;
⑷、技术力量落后,管理水平差。
近年来,国内外对模具的需求在剧增,其中高强度、高效率、高精度、高寿命
模具所占的比例在上升,与此同时各种简易模具的应用日益广泛。
为此模具技术正朝着以下的几个方面发展:
⑴、发展高精度、高效率、高寿命的模具;
⑵、发展各种简易模具,如低熔点的合金模具,超塑料模具,镀基合金模具等;
⑶、实现模具的标准化,进行模具的专业化生产;
⑷、发展各种高效率精密、自动化的模具加工设备;
⑸、开发和应用模具CAD/CAM技术,提高模具设计质量和效率以及制造精度;
⑹、研究模具新材料,一方面研究高强度、高耐磨性、特殊性能的钢材;
另一方面研究简易模具的材料。
模具设计是本专业的骨干课程、毕业实习之后的一个极为重要的环节。
在课题选择中,我尽量将所学的知识综合运用,所以我选择了两套复合模的设计。
带着课题去实习,使我的实习目的更为明确,同时使我对自己的设计课题有了进一步的了解,对自己所要设计的模具结构和制造工艺有所掌握,使我在设计时尽量减少模具成本(尽量采用标准件),尽量考虑到模具的实用性和先进性。
我的设计当中错误在所难免,恳请提出批评和指正,在此表示感谢!
任务书…………………………………………………………………………………Ⅰ摘要…………………………………………………………………………………Ⅲ
引言…………………………………………………………………………………Ⅲ
1、模具资料的确………………………………………………………………………1
1.1、分析制品形状及用途…………………………………………………………1
1.2、确定模具型腔数、初选标准模架……………………………………………1
1.3、了解成型树脂的性质选择塑件的材料………………………………………1
1.4、初步设计浇注系统的结构和尺寸…………………………………………4
1.5、选用注塑机…………………………………………………………………5
1.6、选用标准模架………………………………………………………………7
2、模具与注塑机有关参数的较核………………………………………………………9
2.1工艺参数的较核………………………………………………………………9
2.2开模行程的较核………………………………………………………………10
2.3模具在注射机上的安装较核………………………………………………10
3、注系统的设计………………………………………………………………………10
3.1主流道和冷料井的设计……………………………………………………10
3.2分流道的设计………………………………………………………………12
3.3浇口设计………………………………………………………………………13
4、成型零部件的设计…………………………………………………………………14
4.1成型零部件的结构设计………………………………………………………14
4.2排气方式的选择………………………………………………………………14
4.3型腔、型芯工作尺寸的确定…………………………………………………15
4.3.1凹模径向尺寸…………………………………………………………16
4.3.2凹模深度………………………………………………………………16
4.3.3型芯径向尺寸计算……………………………………………………16
4.3.4型芯高度计算…………………………………………………………17
5、合模导向及定位机构的设计………………………………………………………175.1导向结构的总体设计…………………………………………………………17
5.2导柱的设计……………………………………………………………………18
5.3导套和导向孔…………………………………………………………………18
6、塑件脱模机构设计…………………………………………………………………19
7、侧向分型与抽芯机构设计…………………………………………………………19
8、模温调节系统设计…………………………………………………………………21
9、模具材料的选择…………………………………………………………………24
致谢…………………………………………………………………………………27
参考文献………………………………………………………………………………28
1、模具资料的确认
1.1、分析制品形状及用途
⑴该塑件为多功能文具盒上盖,要求一般精度MT3级,成型后不需对制品进行加工
⑵为了满足制品表面的光亮度,采用潜伏式浇口
⑶为了方便加工和热处理,采用两个推杆平移内侧抽和一个弯销内侧抽
1.2、确定模具型腔数、初选标准模架
⑴根据制件的形状和结构及题目要求,确定为一模两腔
⑵确定注射模标准模架的组合形式
⑶根据制件的结构形状及型腔的数目初选模架
B×
L=250×
400
A=40B=50C=80
H=75+A+B+C
1.3、了解成型树脂的性质选择塑件的材料
多功能文具盒上盖为无色透明制件,可选材料为聚丙烯(PP)、有机玻璃(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丙烯腈(AS),各种材料的性质及用途如下:
⑴聚丙烯(PP)
①、概况
聚丙烯是20世纪50年代末投入工业化生产,由于原理料易的,价格便
用途广泛,它是物色透明和有一定光泽的刚性粒,它是线型高聚物。
②、聚丙烯的是使用性能
性能:
聚丙烯有卓越的介电性能,耐水性,化学稳定性,易于成型加工;
比水轻,机械强度较高,软化点较高,表面硬度及耐热性好但耐磨性差,成型收缩率较大,低温成脆性,对氧敏感,易受紫外线影响而老化。
用途:
常用来制造继电器的小骨架、高频插座、电容器、微波元件、天线及外壳外框及外罩,盒箱得铰链等。
③、聚丙烯的成型特性
a、吸湿性好,可能发生溶体破裂,长期于金属溶体接触容易发生分解;
b、流动性好,易于成型,溢边值在0.03㎜左右;
c、冷却速度快,冷却系统与浇注系统应散热缓慢;
d、成型收缩率范围机收缩率大,易发生缩孔、凹痕、变形、收缩方向性强;
e、注意控制成型温度,料温低时方向性明显,尤其是低温高压时更明显;
模温在50º
以下时塑件不光泽,易产生溶解不良和流痕;
再90º
度以上时易发生翘曲变形;
f、塑件应壁厚均匀,避免缺口和尖角,以防止应力集中。
⑵有机玻璃(PMMA)
①有机玻璃使用性能
透明性极好,力学强度及高,有一定的耐热、耐寒、耐候及耐腐蚀性。
绝缘性良好,综合性能好。
但质脆,易溶于有机溶剂,如作透光材料,其表面硬度稍低,易擦毛
用途:
适于制作绝缘零件及透明强度一般的零件
②有机玻璃成型特性
a、吸湿性很低,成型收缩率小,尺寸稳定性高,而且刚性及耐冲性能好;
b、抗划痕性低,表面硬度不高;
c、有机玻璃的热稳定性差,熔融黏度大,一般常用于热成型、浇铸、注
塑等。
⑶聚苯乙烯(PS)
①聚苯乙烯使用性能
性能:
电绝缘性优良,无色优良,透光率仅次于有机玻璃,着色性、耐水性、化学稳定性良好,机械强度一般,但性脆,易产生应力破裂,不耐苯、汽油等有机溶剂。
适于制作绝缘透名制件,装饰件及化学仪器、光学仪器等零件
②聚苯乙烯成型特性
a、无定型塑料,吸湿性小,不宜分解,性脆易裂,热膨胀系数大,易产生应力开裂;
c、塑件壁厚均匀,不宜有嵌件,缺口、尖角,各面应圆滑连接;
d、可用螺杆和注塞式注射机加工,喷嘴可用直通式和自锁式;
e、易用高料温、高模温、低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔、变形,但料温高易出现银丝,料温低或脱模剂多则透明性差;
f、采用各种形式进料口,进料口与塑件应圆弧连接,防止取浇口时损坏塑件,脱模斜度应取2º
以上,推出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形,可用热浇道系统。
⑷苯乙烯-丙烯(AS)
①AS使用性能
性能:
冲击强度比聚苯乙烯高,耐热、耐油、耐腐蚀性好,弹性模量为现有热塑性塑料较高的一种,并有很好的耐某些使聚苯乙烯应力开裂的烃类
广泛用来制作耐油、耐热、耐化学腐蚀的零件及电讯仪表的结构零件
②AS成型特性
a、无定型塑料,吸湿性很大,热稳定性好,不宜分解;
b、流动性比AS好,不宜出飞边;
c、易发生裂纹,塑件应避免尖角、缺口。
顶出均匀。
脱模斜度应取大点。
⑸材料的选择
所成型制件为多功能文具盒上盖,从其使用特性、价值、成型特性上考虑,根据以上叙述选择耐油、耐热、耐化学腐蚀、流动性好的AS热塑性塑料。
由《中国模具设计大典》P43查AS塑料成型特性
注射机成型类型螺杆式
相对密度/(g/㎝³
)1.04~1.08
喷嘴温度/℃170~180
模具温度/℃50~80
计算收缩率/%0.3~0.8
注射机压力/Mpa60~100
适用注射机类型螺杆式、柱塞式
1.4、初步设计浇注系统的结构和尺寸
⑴确定分型面
分开模具取出塑件的面,通称为分型面。
注塑模可以有一个或多个分形面,分型面的位置有垂直与开模方向、平行与开模方向以及倾斜与开模方向几种,分形面的形装有平面和曲面等。
确定分型面时应考虑以下几点:
1塑件在型腔中放置位置的确定
塑件从模具中取出时,一般采用一个与注塑机开模运动方向垂直的分型面,放置时设法避免与开模方向垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯;
2分型面形状的确定
分型面与注塑机的开模方向垂直,有利于借助开模力取出制件;
3分型面位置的选择
在开设制件断面轮廓最大处的地方才能使制件顺利的从型腔中脱出,还应考虑下面几种要素:
第一,因为分型面不可避免的会在塑件上留下溢料痕迹,或拼合不准确的痕迹,故分型面最好不选在制品光亮平滑或带圆弧的转角处;
第二,从制件的推出装置设置方面考虑,分型面要尽可能地使制件留在动模一边,便于推出机构的设计;
第三,从保证制件相关部位的同心度出发,同心度要求高的制件,取分型面时最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一侧;
第四,有侧凹和侧孔的制件,取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模的开模方向上,而将短的一边作为侧向分型和抽芯。
根据以上叙述,分型面设置在塑件的最大截面处,见草图。
⑵主流道设计
设计成圆锥形,锥度为1º
—2º
(取1º
)
估算浇注系统的体积:
V浇=πr²
h
=3.14×
6²
×
60×
10-3
=1.696㎝3
⑶、浇口的位置
设在制件的外侧表面,如图所示:
1.5、选用注塑机
⑴注射量
塑件体积的计算可用形状分割法,规整法来计算
塑件的单件体积
VS=V1–V2=[L1B1h-(L1-2)×
(B2-4)h1]
=100×
70×
14-98×
66×
12
=98000-77616
=20384㎜3
VS=20.384㎝3
V总=1.696+20.384×
2
=42.464㎝3
满足注射量:
V机≥V总∕0.80=53.08㎝3
V总---塑件与浇注系统凝料体积
V机---额定注射量
⑵注射压力
P注≥P成型
查表8.3—10塑料成型注射压力《塑料模具设计大典P43》
P成型=60~100
⑶锁模力
P锁≥PF
式中P---塑料成形式型腔压力
(p=kp0由于型腔压力与损耗系数k的因素较复杂,因此在采用通用塑料生产中小型制件时,模腔内的塑料压力常取20~40Mpa,取p=30Mpa)
F——浇注系统和塑件分型面上的投影面积
F=2LB+1/4πD²
=2×
100×
70+1/4π×
7²
=14000+38.465
=14038.465㎜²
PF=30×
14038.465=421.15KN
⑷注塑机的类型
注塑既有多种分类方法,按外形结构特征分为立式、卧式、直角式注塑机。
①立式注射机
它的特点注射装置与合模装置的轴线冲合并与机器安装底面垂直,占地面积小、模具拆装方便、宜于安装嵌件、料斗中的物料,能均匀的进入机筒。
但制品被推出模具后需要人工取处,不易实现机械化和自动化操作。
此外机身不稳定、加料不方便、对厂房高度有一定要求等缺点。
立式注射机主要用于注射量小于60㎝³
的多嵌件制品。
②卧式注射机
它是注射机中最普通和最主要的形式,卧式注射机注射装置和定模安装主要优点是机体较矮,容易操作加料,制品推出后能自动落下,便于实现自动化操作,大、中型注射机多采用这种形式。
缺点是设备占地面积大,模具安装不方便以及安放嵌件困难等。
③直角式注射机
其特点注射装置与合模装置的轴线垂直,使用和安装特点介于上述两类注射机之间,适用于中心部位不允许留有浇口痕迹的小型塑料制品。
根据以上所述结合塑件的结构特征,为了便于实现自动化生产,提
高产率,选用卧式注射机
⑸选标准注塑机
根据以上计算查《中国模具设计大典》表9.9--3,选注射机型号
SZ250×
1500
结构形式卧式
理论注射量/㎝3255
注射压力/Mpa178
注射速率/(g/s)165
锁模力/KN1500
拉杆内间距/㎜460×
400
移模行程/㎜430
最大模具厚度/㎜450
最小模具厚度/㎜220
锁模形式双曲轴
模具定位孔直径/㎜ø
160
喷嘴球直径/㎜SR15
1.6、选用标准模架
⑴整体式矩形型腔侧壁厚度和底板厚度计算
①侧壁厚度计算
变形量为δmax(㎜)
c——由L/h而定的常数
L——侧壁内侧边长,㎜
H——侧壁内侧边高(型腔深度),㎜
按允δ计算侧壁厚度
整体式矩形型腔侧壁强度计算较为复杂,强度计算股刚度计算的分界尺寸为
L=300㎜,当型腔L〉300㎜时,按允许变形量即(δ=0.05㎜)计算壁厚当L<
300㎜时,按允许变形量δ=L/6000计算
δ=L/6000=70÷
6000=0.01
C=(3×
704/144)/(3×
704/144+96)
=(3×
625)/(2×
625+96)
=1875/1250+96
=1.39
=9.14㎜
②底板厚度计算
式中C1——常数,由底板内壁边长L/h而定,其值可查表3.5-4(塑料成型模具书)
L/h=100/70=1.4
由表查得:
C1=0.0226
允许变形量已知时,则按刚度条件计算底板厚度
=19.79㎜
⑵型芯支撑板厚度计算
按强度计算的壁厚:
=32.9㎜
根据以上计算及结构布局草图选择标准模架
标准模架的尺寸:
动、定模板的尺寸:
B×
L=250㎜×
355㎜
A=50B=50C=80
模具高度H=115+A+B+C
=115+50+50+80=295㎜
动模底板厚度:
25㎜
定模底板厚度:
动模板的厚度:
50㎜
定模板的厚度:
动模垫板厚度:
40㎜
模脚高度:
80㎜
推料板厚度:
32㎜
推板的厚度:
16㎜
推板固定板的厚度:
L
Lt
LT
LM
Lm
355
299
315
233
339
2、模具与注塑机有关参数的较核
在模具设计前,应分别对注塑机的工艺参数和安装参数进行较核,以保证注射模能在指定的注射机上正常工作。
2.1工艺参数的较核
由于在初选注射机和选用标准模架时,是根据注射量、锁模力、注射压力、模具厚度及计算壁厚等因素选用的,所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核,以符合选用注射机的要求。
2.2开模行程的较核
开模行程较核与注射机合模装置的结构类型有关
选择的注射机SZ-250-1000合模装置的工作行程是曲轴机构的冲程,其最大开模行程由曲轴机构的冲程来决定,不受模具厚度的影响,所以注射机最大开模程与模具厚度无关。
此模具采用的是板式模具,是单分型面:
H≥H1+H2+5~10㎜
式中:
H——注射机动模板的开模行程
H1——制品推出距离
H2——包括流道凝料在内的制品高度
H=430
H1+H2+5~10㎜=14+70+10=94㎜
故满足此要求
2.3模具在注射机上的安装较核
模架的外形尺寸=315㎜×
注射机拉杆空间的距离=460㎜×
460㎜
从标准模架的外形尺寸看小于注射机拉杆空间的距离,并采用压板固定模具,所以选用的注射机规格满足要求。
3、浇注系统的设计
3.1主流道和冷料井的设计
⑴主流道和浇口衬套的设计
在卧式注塑机中用模具,主流道垂直与分型面,为了便于流道凝料的拔出,设计成2º
-4º
锥角的圆锥形,内壁有Ra=0.4的粗度,在内壁研磨和抛光时方向平行于脱模,不形成垂直与脱模方向的划痕,否则会发生脱出困难造成成形中断。
主流道与喷嘴接触处做成半球形凹坑,主流道与喷嘴严密配合,避免塑料溢出,凹坑球半径R1与喷嘴球半径R2大1~2㎜
SR2=SR1+1~2㎜
=15+1=16㎜
主流道小端直径比喷嘴口孔径大0.5~1㎜,常取4~8㎜
d=5㎜
由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触碰撞,设计成独立的主流道衬套,选用优质钢热处理。
有的设计将主流道衬套大圆盘设计成模具定位环,用来安装模具时作定位作用,并高出定模表面5~10㎜,但在肥皂盒注塑模设计中,定位环直径D与配合段外径D1相差甚大,所以将衬套与定位环分开设计。
选择b型浇口套形式,采用螺钉将定位圈和定模底板联接
(为了补偿注塑机喷嘴冲击力作用下主流道变形,将它的长度设计比
模板短0.02㎜)
如图所示:
⑵冷料井的类型结构
由于注塑机喷嘴与冷模具接触降温,致使喷嘴前端常存有一段低温料,为除尽这段冷料,在主流道对面设有冷料井。
使冷料不进入分流道和型腔,卧式注射机用模具的冷料井设在与主流道末端相对的动模上,冷料井的底部或四周常做成曲折的钩形或侧向凹槽,使冷料井在分模时能将主流道凝料从主流道中拉出留在动模上。
常见的冷料井结构有三类:
①冷料井底部带推料杆的冷料井
②带球头形拉料杆的冷料井
③无拉料杆冷料井
由于制件用推件板脱模,所以选择带球头形拉料杆的冷料井,塑料进入冷料井后,紧包在拉料杆球形
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