带柄水杯的注塑模具设计与制造Word文档格式.docx
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学生姓名:
张磊
学号:
201303040120
同组学生:
李志明
指导教师:
彭福人
填表日期:
2015年5月20日
一、选题的依据及意义
毕业设计课题为塑料水杯的注朔料模具设计。
我国朔料模工业不断地发展,朔料制品在我们的日常生活中不断的演变,价值也越来越重要,演变成各种各样的东西。
种类也越来越多,制造越来越精致美观。
在未来的模具市场中,朔料模具发展的速度高于其它的模具,在模具比例将有很大的提高。
随着技术的不断地发展塑料模具在市场具有很大的优势,如水杯是我们在日常生活中一件必不可少的生活用品,而朔料水杯则以其精至美的外观,低廉的价格,以及耐用的特点而受到我们的欢迎。
朔料水杯外形虽然看似简单,但是注朔模具的设计制作所设计的知识面与知识点较多,能比较全面的反应一些注朔模具设计的特点。
二、国内外研究现状及发展趋势
模具在日常生活中有着极其重要的用途。
比如汽车,电子,电气,航空,仪表,轻工,塑料,日常用品等工业的工艺设备,没有模具就没有高质量的产品。
模具不是一般的工艺设备,而是技术密集型的产品,工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待。
国内当今注塑迅速发展,但是与国际水平却相差很远。
从整体来看,中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很多进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距仍然很大。
主要缺陷明显的表现在精度不高,技术含量低、复杂程度低等缺点。
严重的阻碍着国内电子业的发展。
一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。
在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。
因此中国塑料模具行业和国外先进水平相比,主要存在一下问题:
发展不平衡,产品总体水平较低;
工艺装备落后,组织协调能力差;
大多数企业开发能力弱,创新能力明显不足;
供需矛盾短期难以缓解;
体制和人才问题的解决尚需时日。
这些都严重的阻碍着国内电子业的发展。
设计出好的产品却无法做出是我模具业的最大不足。
因此,注重科技含量,借助了国外的先进理论技术则尤为重要。
大型化、高精密度、多功能复合型将是未来模具的发展方向,热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高,并且随着塑料成型工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展。
其中精密、大型、复杂、长寿命模具等高档塑料模具也会加大研制与开发。
三、本课题研究内容
1.查阅与注塑模具设计相关的文献。
2.用UG软件实现模具型腔和型芯的设计,演示分模过程,并分析成型件的合理。
掌握三维软件,完成水杯注塑模具的设计及理论计算。
3.最后在此基础上完成一套完整的模具设计,绘制出模具的装配图和零件图。
可能遇到的难题及解决方法:
1.注射工艺参数的确定,在试模时根据实际情况作适当的调整。
2.分型面的选择,根据分型面的选用原则确定。
3.型腔数的确定,可采用注射机的注射量来确定。
4.冷却系统的设计需根据冷却系统的设计原则进行。
四、本课题研究方法
1、选定设计依据—样件,并在样件上提取有用的制模信息,包括分型面的位置、浇口的位置和形状、推出形式或推杆位置等等。
2、选定型腔的布局与模架,主要包括:
确定塑件在模具中的排布;
确定型腔的成型方式;
确定冷去水道的分布方式;
确定模架大小;
模板厚度尺寸的选定。
3、模具图纸的绘制,主要包括:
绘制装配草图;
拆分零件;
完善装配图。
4、整理设计材料,总结设计经验,并做最后审查。
可行性分析:
1.对UG软件有一定的了解掌握。
2.对注塑模具设计有一定的理论基础。
3.本模具结构合理、紧凑、简单,符合生产要求。
综上所述,本模具的设计方案是一较为可行的设计方案。
五、研究目标、主要特色(创新)及工作进度
采用的途径:
采用PRO/ENGINEER模具设计系统来制作三维模型,进行轴承的各个系统设计、仿真和各种制模方案的制定。
PRO/ENGINEER模具设计系统提供的曲面创建功能来创建主分型曲面和各种曲面创建。
使用专家模架系统EMX增强pro/engineer模具设计和细化模架。
使用EMX系统可以是设计者针对自己的设计要求,方便的修改细节参数,最终方便设计出理想的高质量模具,大大减少塑料模具所需的设计、定制和细化模架部件和组件的时间。
使用EMX插件来设计模架有如下特点:
1.通过2D的特定的图形用户界面(GUI),快速实现预览、添加、修改模架部件
2.内建大量模架库,支持15个模型组件供应商信息
3.智能模具组件及组装
4.可自动生成各模板的2D工程图,自动创建BOM表
5.可进行干涉检查及开模仿真。
六、主要参考文献
【1】
翁其金.《塑料模塑成型技术》.机械工业出版社,
【2】
彭建声.《简明模具工实用技术手册》.机械工业出版社,
【3】
唐志玉.《模具设计师指南》.国防工业出版社,
【4】
《塑料模设计手册》编写组.塑料模设计手册.机械工业出版社,
【5】
贾润礼,程志远.《实用注塑模设计手册》.中国轻工业出版社,
【7】
黄毅宏.《模具制造工艺》.机械工业出版社,
【8】
模具制造手册编写组.《模具制造手册》.机械工业出版社,
【9】
冯炳尧,韩泰荣,蒋文生.《模具设计与制造简明手册》.上海科学技术出版社,
前言………………………………………………1
1绪论……………………………………………1
2原始资料…………………………………………2
2.1塑料制品产量和生产要求……………………………2
2.2塑料品种牌号…………………………………………2
2.3制品图样………………………………………………7
2.4塑料制品成型性能……………………………………8
3基本参数…………………………………………8
3.1注射机选择…………………………………………8
3.2模具型腔数目的计算…………………………………9
3.3模架选择..................................................9
4成型零件尺寸及结构……………………………10
4.1聚苯依稀的收缩率(S)......................10
4.2型芯尺寸及结构设计………………………………11
4.3型腔尺寸及结构设计………………………………12
5模具结构………………………………………13
5.1制品把手部分的成型结构…………………………………13
5.2哈夫结构及尺寸…………………………………………14
5.3模具结构图…………………………………………14
5.4模具与成型机械关系的校核…………………………16
6浇注系统………………………………………19
6.1概述.....................................19
6.2浇注系统的设计............................19
7推出机构………………………………………….20
7.1概述......................................20
7.2哈夫推出机构..................................20
8.导向支承紧固复位机构………………………23
8.1导向机构..................................23
8.2支承零件..................................23
8.3紧固件及其他附件.........................23
9模具的装配…………………………………23
9.1模具的装配顺序……………………………………….24
9.2开模过程分析………………………………………….24
总结....................................25
参考文献..................................26
致谢..................................27
前言
塑料制品已在工业,农业,国防和日常生活中的方面得到广泛应用。
特别是在电子业中则为突出。
电子产品的外客大部分是塑料制品,产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。
成型工艺和制品的设计。
塑料制品的成型方法很多。
其主要用于是注射,挤出,压制,压铸和气压成型等和气压成型等。
而注射模,挤出约占成型总数的60%以上。
注射成型分为加料,熔融塑料,注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。
当然如利用电气控制。
可实现半自动化或自动化作业。
塑料注射模主要用于热塑料制品的成型,已成功的用于成型热固塑性塑料制品,它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。
注射模的基本组成是:
定模机构,动模机构,浇注系统,导向装置,顶出机构,芯机构,冷却和加热装置,排气系统。
因注射模成型的广泛适用,正是我这个设计的根本出发点。
《水杯注射模》是编写者两个月以来所编写的毕业设计说明书。
主要介绍:
注射模的整个过程,包括成型零部件、推出机构、流道等一些设计。
在论文书写过程中,通过一个月的时间对原始资料进行搜集,充分考虑模具的各种结构并和指导老师及同学之间进行讨论,最终选择了论文所写的模具结构。
本论文的资料大多是编写者结合三年所学的各方面的理论知识完成的,包括机械制图、公差与配合、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等;
一部分是通过查手册所得;
还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。
关键词:
哈夫结构、二次推出机构、三板式、点浇口。
1绪论
来源背景:
水杯为PC塑料制品,采用注射模进行成型,这种制品结构比较简单,加工难度不大。
目的:
通过本课题的设计,能够懂得模具的整个设计过程及综合性的掌握本专业知识,能够掌握Pro/E、CAD、Word等软件的操作方法。
要求:
设计本课题的要求的理论联系实际。
在学习好相关的设计理论知识的同时,还必须了解实践操作。
另外,设计的模具首先要能制造出来,还要有一定的使用价值。
实际意义:
通过本课题的设计,可以更好的掌握模具的整个设计过程。
在设计过程中,定会遇到许多以前没有遇到的问题,有问题就会促使自己想尽一切办法去解决,从中获得一定的知识。
把整个设计做完之后,就会对知识有个系统的了解。
另外,通过对Pro/E、CAD、Word等软件的操作,可以有更好、更熟练的操作技能。
这些工作对我以后的人生将是一笔大财富。
主要设计内容:
本课题的设计主要包括成型零件的设计、浇注系统的设计、导向及定位部分的设计、推出与复位部分的设计、固定支承和紧固件的设计、模具结构的整体设计、工艺过程的编写及对Pro/E、CAD、Word等软件的操作技术。
2原始资料
2.1塑料制品产量和生产要求:
根据图纸要求,此制品为大批量生产,在生产要求上不是很高,所以在模具设计时应力求结构简单,但要能达到制品的各种要求。
2.2塑料品种牌号:
此制品要求的材料为聚碳酸脂,牌号为PC。
PC树脂的材料特性和成型工艺聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的抗冲击能力,耐蠕变和尺寸稳定性好,耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。
目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域,随着改性研究的不断深入,正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。
PC树脂的应用与发展:
70年代PC多用作连接器、开关等电气、电子零件,到80年代前半期应用扩展至精密机械(照相机、钟表)、电动工具和光学机械上,成为PC的第一发展期。
80年代后半期PC的应用进一步扩大到办公设备、汽车、激光唱片(CD),需求量大增而成为第二个发展期。
进入90年代以后受经济影响速度放缓,但在1992~1994年间仍有10%~15%的增长率。
PC之所以有大的市场容量是由于它具有比较全面平衡的性能——优良的耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性、透明及自熄性等,因此在电气、电子、精密机械、汽车、保安、医疗等领域成为可广泛使用的工程塑料。
90年代中期又开发出PC/ABS合金的复合化技术,更扩大了应用领域。
目前PC广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域,随着改性研究的不断深入,正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。
PC合金改性PC/ABS合金:
PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能,提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度,降低PC成本和熔体粘度,改善加工性能,减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。
目前PC/ABS合金发展迅速,全球产量约为80万吨/年左右,世界各大公司纷纷开发推出PC/ABS合金新品种,如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等品种,尤其是在汽车工业中得到广泛应用,另外还广泛应用于计算机、复印机和电子电气部件等。
我国近年来也开始一定研究和生产,如上海杰事杰公司的PC/ABS合金材料已应用于汽车装饰件、灯壳和耐热电器壳体;
中科院长春应用化学所开发的高耐热、高耐热高抗冲、高耐热阻燃三个品级的PC/ABS合金材料已被国内数家汽车制造公司使用,用做前装饰板、仪表板及物品箱盖专用料等。
兰州大学研究在PC/ABS共混体系中加入高压聚乙烯进行增容改性,得到混合物流动性好且低温韧性与模量几乎不受影响,适用于制作薄壁板材;
国内研究人员为了降低PC/ABS两相之间的界面能,在PC和ABS中加入抗冲击剂MBS,合金的空冲击度可以达到极高值,PC/ABS/MBS外观呈象牙白、质地均匀、手感极佳。
PC/PS合金:
该合金为部分兼容、非晶/非晶体系。
在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能,从而改善PC的加工流动性,加入少量的PS可使PC熔体粘度大幅度下降,PS在PC中还可以起到刚性有机填料的作用,PC与PS均为透明材料,二者折射率非常接近,因此PC/PS合金透明,具有良好的光学特性。
PC/PS合金组成对合金力学性能、热性能和加工性能影响较大,随着PS含量的增加,PC/PS体系的流动性增加,硬度、拉伸强度和冲击强度提高,而热变形温度下降。
当PS含量在某一值时候,冲击强度和拉伸强度出现极大值。
因此选择合适的PC和PS配比,可以制得高性能的PC/PS合金。
另外增容剂对PC/PS共混体系的性能有较大影响,通常选用苯乙烯,通过在PC末端引发双键接枝苯乙烯,得到接枝聚合物对PC/PS共混体系有增容作用,可以大大提高PC与PS兼容性,这种材料适合制作光盘等。
近年来PC/PS合金应用范围不断扩大,新品种不断涌现,如日本推出的PC/PS合金Novallyx7000,同ABS一样,易上漆及进行油墨印刷;
日本出光石化推出不合卤素的PC/PS阻燃合金系列,与阻燃ABS相比,具有韧性高、流动性好、刚性高、阻燃性好等特点。
PC/PBT合金:
PBT具有优异的力学性能、耐化学腐蚀及易成型等特点,将PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。
由于PBT是结晶聚合物,与PC共混时易发生相分离,界面粘结不好,因而其冲击韧性不理想,通常加入一定量弹性体以提高共混物的冲击强度。
如热塑弹性体乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物的锌盐,对PC/PBT共混体系起到增容增韧作用。
另外加入一些结晶成核剂可以提高共混体系结晶度;
在PC/PBT共混体系中加入少量低压聚乙烯,可以提高共混物的流动性,对共混体系起增韧作用,并可改善合金的外观;
在PC/PBT中加入乙烯/乙酸乙烯酯共聚物可以进一步增强兼容性并提高耐冲击强度;
PC与PBT之间发生酯化反应,可以提高其兼容性,日本科研人员用PC和PBT在酯交换催化剂存在下,制得PC/PBT共混物,综合性能良好,而且具有较好透明性;
用与PC折光率相近的玻璃纤维增强PC/PBT,不但体系综合性能优良,且透明性好,可以做玻璃代替材料。
目前国外PC/PBT合金产品主要用于汽车保险杠、包装薄膜材料、汽车底座和座位等。
PC/PET合金:
PET具有较好的力学性能和耐化学药品性,PC/PET既有PC的刚性和耐热性,又有PET的耐溶剂性,而且PET的加入还能改善PC的加工流动性。
国内研究人员发现,当PC/PET比例为1/3的时候,两相之间形成了界面层,此时PC/PET兼容性最好。
另外PC与PET发生酯交换反应是提高兼容性最好的办法之一,其中催化剂种类选择对反应影响非常大,通过研究发现镧系催化剂与传统的催化剂(如钛类)相比有较高的催化活性,而且没有副反应,同时发现酯交换反应主要发生于两相界面处。
在PC/PET共混体系中,加入弹性体如聚丙烯酸丁酯,可以提高合金的韧性和抗冲击强度。
目前关于PC合金的研究与开发日新月异,还有多种PC合金不断被开发并推向市场,尤其是聚酯共混改性PC,如PET/PCL(由乙二醇、低分子量聚己内酯和对苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)与PC共混改性;
由1,4—环已烷二甲醇、乙二醇和对苯二甲酸制的聚酯与PC共混改性,可以明显提高PC弯曲弹性模量、拉伸强度等;
聚己内酯以玻璃纤维作为增强材料,用酯交换催化剂促进聚己内酯与PC进行共混改性,可以得到加工性能好、高刚性的透明材料;
聚(1,4—环己烷二甲酸—1,4—环己烷二甲醇)酯改性PC,可以明显改善PC的透明性和耐黄变性能,可以用作光盘材料;
液晶聚酯改性PC,可以用来改善PC的熔融加工性能和力学性能。
应用领域拓展随着PC合金材料的研究不断进展,PC的应用范围不断扩大,以下简要介绍一些国内PC极具开发前景的应用领域。
宽波透光的光学器械:
作为一种透明性能良好的工程塑料,PC作为光盘基材在全球大量使用,不仅可以制备CD、VCD、DVD光盘,还可以适用于高密度记录光盘的基材,尤其是PC与苯乙烯接枝生成的共聚物具有极佳的应用效果。
PC片材特别适宜于制作眼镜镜片,在PC分子链中引入硅氧基团,可以提高其硬度及耐擦伤性。
PC作为高折射率塑料,用于制作耐高温光学纤维的芯材,若在PC分子链中的C—H链为C—F链所取代,则可以对可见光的吸收减少,能有效降低传递途中的信号损失。
另外PC良好透光性,在透明窗材高层建筑幕墙、机场和体育场馆透明建筑材料等方面应用非常普遍和具有潜力,今后重点是提高表面硬度和抗静电性。
阻燃环保的通信电器:
由于PC良好电绝缘性能,广泛应用于通信电信设备领域,目前PC已经大量替代原有的酚醛塑料,今后重点开发阻燃PC用于通信电器领域中,因此无污染阻燃PC材料成为开发重点,溴系阻燃剂由于毒性在减少使用,而无卤环保磷系阻燃剂会明显降低PC的热变形温度和冲击强度,因此比较适宜的是有机硅系阻剂。
另外随着通信电器轻量小型化对PC材料提出更高要求,目前PC/ABS合金就特别适宜在通信电器及航空航天工业中应用。
表面金属化的汽车部件:
PC表面金属化后具有良好的金属光泽及高强度,广泛应用于各种汽车零部件中,但是电镀过程中会降低它的冲击韧性,因此采用弹性体与PC共混改性,所合弹性体分散了致开裂应力,虽经电镀也不会降低其冲击韧性,因此电镀级PC树脂非常具有开发前景。
另外表面金属化的PC还可以作为电磁波的屏蔽材料,应用于计算机中。
低残留有害物的食品容器:
工业合成PC是双酚义型,由于合成时有微量未反应的单体双酚A残留在树脂中,在作为饮用水桶和食品容器时,易被溶出而影响人们身体健康,因此要开发卫生级的PC树脂,用作饮水桶和其它食品容器的生产与使用,国内应用前景非常看好。
防开裂脆化的医疗器械:
PC具有诸多优异性能,目前已应用于医疗器械中,由于其耐化学品性较差,在化学药品存在下易引起内应力开裂,如PC在人工透析器、人工肺等医疗器械中应用要解决高温消毒导致裂纹的老化现象,若克服这些缺点,PC在医疗器械中应用可迅速扩大。
PC树脂的材料性能PC(聚碳酸酯)是一种无色透明的工程塑料,具有极高的冲击强度,宽广的使用温度范围,良好的耐蠕变性、电绝缘性和尺寸稳定性、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性;
且收缩率很低,一般为0.1%~0.2%。
PC有很好的机械特性,但流动特性较差,因此这种材料的注塑过程较困难。
在选用何种品质的PC材料时,要以产品的最终期望为基准。
如果塑件要求有较高的抗冲击性,那么就使用低流动率的PC材料;
反之,可以使用高流动率的PC材料,这样可以优化注塑过程。
PC的最大特征是非晶型透明塑料,成型后的尺寸稳定性好,从低温到高温均能保持稳定的机械强度,它的拉伸与形变特性比较接近金属材料,存在着明显的弹性极限。
因此PC作为结构材料应用时的强度计算可以参照金属材料的公式,在PC的开发初期曾大量用作代替金属的轻量化透明材料。
PC树脂的成型工艺:
PC树脂的工艺特点1、聚集态特性属于无定型非结晶性塑料,无明显熔点,熔体黏度较高。
玻璃化温度140°
~150℃,熔融温度215℃~225℃,成型温度250℃~320℃。
2、在正常加工温度范围内热稳定性较好,300℃长时停留基本不分解,超过340℃开始分解,粘度受剪切速率影响较小。
3、流变性接近牛顿性液体,表观黏度受温度的影响较大,受剪切速率的影响较小,相对分子质量的增大而增大。
PC分子链中有苯环,所以分子链刚性大。
4、PC的抗蠕变性好,尺寸稳定性好;
但内应力不易消除。
5、PC高温下遇水易降解,成型时要求水分含量在0.02%以下。
6、制品易开裂。
PC树脂的成型工艺控制在成型加工上,水分控制及成型加工条件之选择是影响成型品质最重要的两个因素,兹分述如下:
A、水分控制PC类塑胶即使用遇到非常低之水分亦会产生水解而断键、分子量降低和物性强度降低之现象,因此在成型加工前应严格地控制PC树脂之水分在0.02%以下,以避免成型品的机械强度降低或表面产生气泡、银纹等异常外观。
为避免水分所产生异常之情况,聚碳酸脂在加工前,应先经热风干燥3~5h以上,温度定为120℃,或者用除湿干燥机来处理水分。
B、原料选择为满足各种成型工艺的需求,PC树脂有不同熔体流动速率的规格。
通常熔体流动速率介于5~25g/10min都可适用于注塑成型。
但是其最佳加工条件因注塑机种类、成型品之形状以及PC树脂规格不同而有相当之差异,应根据实际情况加以调整。
C、注塑机选择要点锁模压力:
以成品投影面积每cm2*0.47~0.48T(或每平方寸
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