月饼模注塑模具设计.docx
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月饼模注塑模具设计
毕业设计(论文)
题目:
月饼模注塑模具设计
月饼模注塑模具设计
摘要
本次设计主要研究的是月饼模注塑模设计。
首先对月饼模的工艺性进行分析,其中包括材料的选定和性能、脱模斜度的设计、塑件的结构工艺性等,接着运用CAD、UG两种软件介绍了月饼模注塑模具型腔的数目及分布、分型面的选择。
之后是通过对型芯、型腔的尺寸计算,而推算出A/B板的尺寸,并结合型腔的分布方式确定合理出模架的类型及方案。
最后文章介绍的是如何结合模架的类型对浇注系统、推出机构及冷却系统进行设计。
关键词:
月饼模;注塑模;分析型面;浇注系统
前言
环顾我们周围日常所需的产品,塑料制品的数量不在少数,有些甚至成为我们日常生活的必须品,因为塑料制品具有轻便、实用、价格优惠、功能繁多等优点,并且有些塑料还可以回收在次利用,这极大的符合了我们现在所提出的节能环保的理念。
那么这些塑料制品都是如何制作出来的呢?
绝大部分的塑料制品都是通过塑料模具制造出来的。
塑料模具可以满足我们的消费需求,做到高效、快速、大批量的生产。
由于塑料的种类繁多,加工的方式和塑料成品的要求也各有不同,所以塑料模具的类型和功能也各有千秋。
依据塑料制品成型加工方式差异,通常将塑料模分成6大类:
注塑模、压注模、传递模、挤出模、空中吹塑模、热成形模具,此中注塑模已成为制造塑料产品的重要工具之一。
因此注塑模作为模具的一种就具有很大的市场前景。
因此我选用月饼模注塑模设计作为我毕业设计的研究项目。
1塑件的成型工艺性分析
1.1塑件分析
1.1.1塑件几何形状
本次塑件属于圆柱类零件,形状对称,内有凹腔,壁厚约为1.5mm,如图1-1-
图1-1月饼模草图
表1-1月饼模参数
名称
材料
生产批量
尺寸公差
未注倒角
月饼模
ABS
大批量生产
MT3
C3
1.1.2塑料的选择和工艺特性
因为本次塑件为月饼模,用于食品加工,故需选用食品级安全材料。
查资料得:
“ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)属于非结晶类型,但却不透明。
材质属于食品级安全材料,可以使模具表面洁净平滑有光泽,符合塑件工艺需求。
”所以我们最终选定ABS为本次塑件的材料。
查资料得ABS的具体工艺性如下:
(1)“ABS属于热塑性树脂、流动性中等、线膨胀系数:
6.0~9.3、成型收缩率(%):
0.4~0.9、密度ρ=1.05g/3cm。
”
(2)“材料ABS既能吸收湿气,表面又易沾附水分。
所以在成型加工前一定要进行干燥处理,不然不仅给成型带来困难,而且还会制品的外观质量和机械强度显著下降。
”
(3)ABS成型塑件的主要缺点以及消除方法:
主要缺点:
易产生溢料、飞边、气泡孔、光泽不均匀。
消除方法:
提高模具温度、增加排气槽。
1.2塑料制作的结构工艺性
1.2.1脱模斜度的设计
注塑模常采用的脱模斜度为30′~1°30′,而根据塑件的结构,塑料的选用,脱模斜度的选取也各有不同,具体选取时应主要考虑的因素如下:
(1)材质硬脆的塑料,其脱模斜度比其性能柔韧性大。
(2)形状复杂或者壁厚较大的产品,其脱模时表面的吸附力和收缩率较大,所以表面的收缩率要比外表面大。
(3)增强塑料的收缩率虽然小于普通塑料,但缩紧力比较大,脱模时容易擦伤模具型芯、型腔面,所以脱模斜度应往大取。
(4)塑件上数值大的深度和高度,为防止脱模斜度导致一端的面超过公差范围。
查资料可得ABS的脱模斜度为:
型腔(35′~1°30)、型芯(30′~40′)。
故脱模斜度取值为:
型腔(35′)、型芯(40′)。
图1-2塑件斜度
1.2.2塑件的结构设计
本次塑件的结构对称,外形对称。
外壳为简单的圆柱形,内型为对称六边花型。
本次塑件的内外表面折弯处,均采取圆角过渡的方法,这样既可以减少应力集中,使塑件的强度大幅度提高,又避免了因壁厚不均匀,而产生的气泡、缩孔、凹陷等缺陷,从而保证了产品质量。
图1-3三维塑件图
1.2.3塑件的表面质量分析
本次塑件表面要求:
没有毛刺、飞边、裂痕,不需较高的技术要求,所以适合大批量生产。
图1-4三维塑件外表面
2模具结构方案与计算
2.1型体的数目及分布
对于大型塑件或者尺寸要求精度高的塑件一般采用一模一腔的布置。
但本次塑件结构简单对称,尺寸精度要求不高,市场需求量中等,为提高生产效率,故选用“一模两腔”的形式。
本套注塑模采取“一模两腔”型体平衡分布的结构。
采用平衡结构有以下特点:
分流道的长度、截面形状与尺寸、浇口的位置与尺寸都相同,所以可以实现各型腔同时进料并同时充满型腔的目的。
图2-1三维型体分布
2.2分型面的选择
分型面的选择是否合理决定着塑件能否成型,分型面的选定一般从以下几个方面进行分析:
(1)符合脱模条件,塑件能从模具中取出,分型面位置应选在塑件脱模方向最大投影边缘位置。
(2)确保塑件留在定模上,利于顶针的顶出,且顶针痕迹不留在外观面。
(3)分型后留下的痕迹不影响塑件的外观要求。
(4)确保塑件的质量。
(5)分型面应尽量避免侧孔、侧凹、不平的表面。
(6)满足模具的缩紧要求。
依据塑件的结构和轮廓使用要求,故选用双分型面,具体如图2-2:
图2-2双分型面详图
2.3型芯、型腔的尺寸计算
2.3.1型腔尺寸计算
公式如下:
L=[L(1+k)-(3/4)△]
式中L——塑件轮廓公称尺寸长45mm宽30mm
k——塑件的平均收缩率取0.6%
△——塑件的尺寸公差取MT3级
径向方向L1=210mm
L2=125mm
深度方向H=[H(1+k)-(2/3)△]
H1=50mm
H2=30mm
2.3.2型芯尺寸计算
径向方向公式如下:
L=l(1+k)+(3/4)△]
L1=210mm
L2=125mm
高度尺寸计算如下:
h=[h(1+k)+(2/3)△]
h=30mm
2.4A∕B板各尺寸的确定
图2-3A∕B板草图
A∕B板径向尺寸计算:
D1=W1+2T1
D2=W2+2T2
A∕B板厚度尺寸计算:
H1=V1+N1
H2=V2+N2
注:
D1:
A∕B板宽度尺寸
D2:
A∕B板长度尺寸
H1:
A板厚度尺寸
H2:
B板厚度尺寸
W1:
内模的宽度尺寸
W2:
内模的长度尺寸
T1min:
模架宽向最小壁厚
T2min:
模架长向最小壁厚
V1:
定模板的开框深度尺寸
V2:
动模板的开框深度尺寸
N1min:
A板开框深度方向最小壁厚
N2min:
B板开框深度方向最小壁厚
A∕B板各尺寸的经验参考值如表2-1:
表2-1经验参考值表
W1
T1min
W2
T2min
V1
N1min
V2
N2min
<150
40
<200
50
<30
20
<30
30
150~250
50
200~300
60
30~40
35
30~40
40
>250
65
>300
70
>40
40
>40
50
(未注单位为毫米mm)
因:
本次塑件W1=125mmW2=210mmV1=50mmV2=30
故:
T1min=40mmT2min=60mmN1min=50mmN2min=40mm
得:
A∕B板径向尺寸
D1=W1+2TI=205mm
D2=W2+2T2=330mm
A板深度尺寸
H1=V1+N1=90mm
B板深度尺寸
H2=V2+N2=70mm
由计算得:
A/B板的长宽为350mm×350mm,A板厚度为90mm,B板厚度为70mm。
2.5选择标准模架
本次探讨的是注塑成型的月饼模,故选用注塑模。
“一模两腔”的分布实现大批量生产。
又因塑件的结构和外形要求,故采用点浇口形式。
最终确定了模架为三板式注塑模。
由上文计算出A/B板的尺寸结合标准模架类型,最终选定350mm×350mm的工字模。
调用UG里龙记,输入A/B板数据可得:
定模座尺寸:
400×350×45
动模座尺寸:
400×350×30
推板:
220×350×20
推板固定板:
220×350×25
垫块:
63×350×100
(未注单位为毫米mm)
图2-4模架
3浇注系统的确定
3.1浇口设计
浇口是连通主流道和腔体的溶体通道。
浇口的选定,直接决定了塑件的质量与精度。
按浇口的结构形式一般分以下几类:
(1)点浇口
(2)潜伏式浇口
(3)护耳式浇口
(4)搭接式浇口
(5)直接浇口
(6)侧浇口
对于本次设计的浇口形式,暂选定侧浇口和点浇口这两种方案,具体方案选定如下:
方案1.侧浇口:
浇口位置处于塑件侧面,距离塑件底部5mm的位置,具体如图3-1:
图3-1Moldflow侧浇点位置
借助软件Moldflow分析得:
由于塑件侧面壁厚不均匀,故选用侧浇口不利于塑件快速成型且熔料不易同时充满型腔,并且不满足塑件表面光滑的要求。
图3-2Moldflow点浇口分析
方案2.点浇口:
浇口位于塑件顶面圆心位置,具体如图3-2:
软件Moldflow分析得:
选用点浇口,当浇口位于塑件顶面圆心时,可以达到溶液快速,同时充满型腔的效果;并且可以很好的隐藏浇注点。
对比两次分析结果得:
本次设计选用点浇口的形式,且浇注口位于顶面圆心。
3.2主流道设计
主流道形状一般为圆锥形,三板模主流道锥度一般取5°~10,主流道的小端面直径一般取3~6mm,长度由注塑模定模座厚度决定,L一般不超过60mm。
根据定模座和推板的厚度为80mm,得主流道长度选定为75mm;又因本次塑件投影面积不大,选定的是“一模两腔”的形式,故主流道的小端面直径取φ3.6mm。
本次注塑模主流道,具体设计如图3-3:
详细DWG图纸请加:
三二③1爸爸五四0六
图3-3主流道尺寸示意图
3.3分流道设计
3.3.1分流道形式及截面形状的选定
本次设计选用的是“一模两腔”的形式,故选用平衡式分流道。
即保证每个浇口位置相同,分流道长短相同。
分流道的截面形状有梯形、圆形、U形等,其中圆形需要在动定模上同时开设槽,U形、矩形等只需要在动模或定模一面上开设槽。
从塑料的流动性考虑,选择圆形较好。
从加工方面考虑选择U形、梯形等较容易。
因本次塑件材料为ABS的流动性中等,为了加工方便,故选用U形道。
图3-4三维U形流道
3.3.2分流道尺寸和长度
流道截面积大小因塑件的大小、材料流动性、产品的壁厚、流道长度等因素决定的。
对于流动性很好的材料如:
PE、PA等,流道截面直径取2mm左右,对于流动性不好的塑料如:
PC、PSU等流道截面直径可达12mm。
大部分塑件流道截面直径在4.8mm~8mm间选取。
本次塑件材料为ABS的流动性中等,故分流道截面直径取8mm。
分流道长度由注塑模总体型腔分布和浇口位置决定,为减少溶液热量和压力的损失,所以分流道的长度应取最小值。
本次塑件选用点浇口的形式,浇口位于塑件顶端圆心,故:
流道长度选定为108.5mm。
图3-5流道尺寸示意图
3.4注塑系统标准件的选用
3.4.1浇口套的选用
因为本次注塑模为三板模,浇口间距离为85mm,所以浇口套大,主流道比较短。
浇口套与流道推板配合角度为90°。
具体尺寸如图3-6:
图3-6浇口套尺寸示意图
3.4.2定位圈的选用
定位圈常用规格有100mm,120mm,150mm规格,本次塑件尺寸较大且浇注点选在塑件顶面中心,故定位圈选用135mm。
具体尺寸如图3-7:
图3-7定位环尺寸示意图
3.5运用Moldfolw对注塑系统成型分析
图3-8填充时间示意图
图3-9压力值示意图
图3-10总体温度变化示意图
图3-11锁模力示意图
4成型零件结构设计
4.1脱模系统设计
4.1.1推出机构设计原则
在塑胶模具中,为了使塑件、废料从模具中顺利脱出,保证生产的持续进行所设置的相关机构。
推出机构设计要求:
(1)推出机构应动作可靠。
(2)推出时不应有变形或损坏。
(3)不损坏塑件的外形和质量。
(4)合模时推出机构要正确复位。
模具的推出方向可以分成:
定模、动模、动定模同时推出三种推出方式。
由于动模推出,模具结构相对定模推出简单,所以本次模具选用动模推出,且采取的推出方式是推件板推出,由于本次塑件分型面简单,结构对称,使用推板式推出可以简化模具结构,便于模具的保养和维修。
4.1.2推杆的设计
推杆按照截面形状分:
圆形、方形、椭圆形等。
根据推出部位形状而定。
本次塑件外形为圆形,表面平整,没有凸台,而圆形顶针又为最简单最普遍的顶出装置,并已被作为标准件广泛使用。
为了便于安装,故选用圆形推杆。
(1)推杆的尺寸计算:
d=k×
式中:
d——推杆直径;
n——推杆的数量,根据模具结构取12;
L——推杆长度(参考模架尺寸,故取L=140);
E——推杆材料的弹性模量,该模具中的推杆材料为T8A钢,该材料的弹性模量为E=2.1×105MPa。
K——安全系数,取K=1.5;
F脱——总的脱模力;
得:
d=φ3mm
(2)推杆的固定形式及位置的选择:
本次模具采用的是推板固定在推件板的形式。
推杆应选定在脱模阻力最大,且能使塑件同时均匀被推出的位置。
由于本次塑件内表面精度比外表面高,且形状对称,故推出位置在塑件的下方,6个推杆均匀分布在圆环内侧。
具体如图4-1和4-2:
图4-1顶针位置草图
图4-2顶针尺寸示意图
4.2温度调节系统设计
冷却水回路的布置原则
(1)水道数量应尽量多,截面积尺寸应取大;
(2)水道应沿着塑件的收缩方向安放;
(3)水孔排列与型腔形状吻合;
(4)动、定模需分开冷却,保证冷却均匀;
(5)浇口附近与壁厚处加强冷却;
(6)进、出口的水温不易过大小于5°。
本次注塑模水路的具体分布如图4-3和4-4:
图4-3冷却系统
图4-4三维冷却系统
总结
这次设计让我对《塑料模具设计基础及项目实践》这门课的知识点有了系统的回顾和进一步的了解,也让我对UG和CAD这两个软件的操作变得更加熟练。
同时这个反复计算,查阅资料,不断修改的过程,更是一个让我学会科学的设计思路和解决方式方法的过程。
这次的设计我遇到了很多专业性的问题,比如:
如何选择分型面,如何选择推出机构和冷却系统等等,查阅了很多的资料,费劲了很多的周折。
在制图方面,我又遇到了标注不规范,结构表示不全面等问题,但这一切全在老师的教导,同学的协助,和自己长时间的思考下解决。
详细DWG图纸请加:
三二③1爸爸五四0六
致谢
详细DWG图纸请加:
三二③1爸爸五四0六
附录
序号
名称
图纸代号
01
注塑模装配图
ZHUSUMU-001
02
月饼模零件图
ZHUSUMU-002
03
型腔图
ZHUSUMU-003
04
型芯图
ZHUSUMU-004
(具体图纸见论文最后。
)
参考文献
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