塑料成型工艺及模具设计课程设计任务书.docx
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塑料成型工艺及模具设计课程设计任务书
塑料成型工艺及模具设计
课程设计说明书
设计题目:
姓名:
班级:
学号:
设计时间:
指导教师:
目录
一、编制塑件成型工艺卡…………………………………………………………
二、塑件成型工艺分析与设计
1.塑件原材料特性……………………………………………………………
2.塑件原材料成型性能………………………………………………………
3.塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析…………………………………
4.塑件成型方法确定…………………………………………………………
三、塑件成型模具设计
5.型腔的数量和布置…………………………………………………………
6.选择注塑机型号及其参数………………………………………………
7.确定分型面………………………………………………………………
8.浇注系统选择和设计……………………………………………………
9.成型部件的设计计算……………………………………………………
10.侧向抽芯机构……………………………………………………………
11.排气系统设计………………………………………………………..…..
12.模架的确定和标准件选择(示意图)…………..………………………
13.温度调节系统设计…………………………………………..……………
14.推出机构(脱模)……………………………………………..…………
15.导向机构…………………………………………………………………..
16.模具设计心得体会………………………………………………………..
17.参考文献…………………………………………………………………..
18.模具总装图和零件图…………………………………………………..…
塑件成型工艺卡
塑件名称
材料牌号
单件重量
成型设备型号
每模件数
成型工艺参数
材料干燥
干燥设备名称
温度/℃
时间/h
成型过程
料筒温度
后段/℃
中段/℃
前段/℃
喷嘴/℃
模具温度/℃
时间
注射/s
保压/s
冷却/s
压力
注射/MPa
保压/MPa
后处理
温度/℃
时间/min
编制
日期
审核
日期
《塑料成型工艺及模具设计》课程设计指导书
《塑料成型工艺及模具设计》课程设计是《塑料成型工艺及模具设计》课程教学中重要的实践性教学环节。
旨在培养学生综合运用塑料模具设计与制造的专业知识,系统地进行塑料模具设计与制造,从塑件成型工艺编制、塑料模设计、非标准模具零件的加工工艺设计的全过程,为缩短上岗适应期奠定工程实践基础。
一、设计的目的和要求:
1、课程设计的目的;
(1)培养学生对具体设计任务的理解和分析能力;
(2)培养学生编制塑件成型工艺规程的能力;
(3)培养学生设计塑料模具的能力;
(4)培养学生编制加工工艺文件的能力;
(5)培养学生综合应用专业理论知识,分析问题、解决问题的能力和严谨、科学的工作态度。
2、课程设计的要求:
(1)塑料成型工艺及模具设计课程设计题目为中等复杂程度塑件;
(2)要求学生及时了解模具技术发展方向,查阅有关资料,做好设计准备工作,充分发挥自己的主观能动性和创造性;
(3)树立正确的设计思想,结合生产实际综合考虑经济性、实用性、可靠性、安全性以及先进性等方面的要求,严肃认真的进行模具设计;
(4)要求编制的塑料成型工艺规程符合生产实际;
(5)要求模具结构合理,凡涉及国家标准之处均应采用国家标准,图面整洁,图样及标准符合国家标准;
(6)要求编制的模具零件的加工工艺规程符合生产实际,工艺性好;
(7)要求正确制订模具装配工艺。
二、课程设计的注意事项:
1、课程设计前必须预先准备好资料,包括:
手册、图册、绘图仪器、计算器、图板(计算机)、图纸、说明书纸、档案袋等;
2、课程设计前对原始资料进行认真地消化,在明确课程设计的要求后再进行工作。
原始资料包括:
塑件零件图、生产纲领、原材料牌号与规格、现有成型设备的型号与规格等;
3、画出模具结构草图经指导教师审核后方可绘制总装图和零件图;
4、设计图纸和计算说明书呈交指导教师审阅后进行课程设计答辩。
三、课程设计的任务:
1、绘制注射模具总图A2一张
2、绘制非标准模具零件图A3两张
3、编制非标准模具零件加工工艺规程
4、编制塑件模塑工艺卡
5、编写设计说明书一份
四、课程设计的一般过程
《塑料成型工艺及模具设计》课程设计一般程序:
1、塑件成型工艺设计
(1)分析塑件所用塑料的品种及其性能
(2)分析塑件工艺性
(3)确定成型设备的型号与规格
(4)编制塑件模塑工艺卡
2、塑料模设计
(1)确定模具型腔数及排列方式
(2)确定分型面的位置
(3)选择浇注系统和排气系统
(4)确定成型零件的主要结构形式
(5)选择推出方式确定推出机构
(6)成型零件的设计与标准件的选用
(7)温度调节系统的设计
(8)绘制模具装配图和零件图
3、塑料模具制造
(1)分析模具零部件结构
(2)分析加工难点,确定加工方法
(3)编制模具零件加工工艺过程
(4)编写设计计算说明书
(一)注射模塑工艺设计的基本内容:
1、了解塑件所用的塑料种类及其性能
通常用户已规定了塑料的品种,设计人员必须充分掌握材料的种类及其成型特性:
(1)所用材料是热塑性还是热固性以及其他的一些相关性质
(2)所用塑料的成型工艺性能。
(流动性、收缩率、吸湿性、比容、热敏性、腐蚀性等)
2、分析塑件的结构工艺性
用户提供塑件形状数据,有塑件图纸或塑件模型,根据这些数据应做以下分析:
(1)塑件的用途,使用和外观要求,各部位的尺寸和公差、精度和装配要求。
(2)根据塑件的几何形状(壁厚、孔、加强筋、嵌件、螺纹等)、尺寸精度、表面粗糙度、分析是否满足成型工艺的要求。
(3)如发现塑件某些部位结构工艺性差,可提出修改意见,在取得设计人员的同意后方可修改。
(4)初步考虑成型工艺方案,分型面、浇口形式及模具结构。
3、确定成型设备的规格和型号
(1)根据塑件所用塑料的类型和重量、塑件的生产批量、成型面积大小,粗选成型设备的型号和规格。
由于模具用户厂拥有的注射机规格和性能不完全相同,所以必须掌握模具用户厂成型设备的以下内容:
1与模具安装有关的尺寸规格,其中有模具安装台面的尺寸、安装螺纹孔的分布和规格、模具的最小闭合高度、开模距离、拉杆之间的距离、推出装置的形式、模具的装夹方法和喷嘴规格等。
2附属装置,其中有取件装置、调温装置、液压或空气压力装置等。
(2)待模具结构的形式确定后,根据模具与设备的关系,进行必要的校核。
4、考虑生产能力和效率
通常用户对模具寿命提出要求,例如总的注射次数。
设计人员根据用户要求,可分别采用长寿命模具或适用于小批量的简易模具。
有的用户还对每一次注射成型循环的时间提出要求,这时设计人员必须对一次性注射成型的循环过程进行详细分析。
5、编制塑件的模塑工艺卡
模塑工艺卡应包括模塑成型工艺过程及适宜的工艺参数(温度、压力、时间),成型设备等。
见上表
(二)塑料模具设计
1、塑料模具设计的基本内容
(1)进行模具设计与制造的可行性分析
根据塑件技术要求和塑料模塑成型工艺文件技术参数,进行模具设计与制造可行性分析。
1保证达到塑件要求
为保证达到塑件形状、精度、表面质量等要求,对分型面的设置方法、拼缝的位置、侧抽芯的措施、脱模斜度的数值、熔接痕的位置、防止出现气孔和型芯偏斜的方法及型腔、型芯的加工方法等进行分析。
2合理的确定型腔数
为了提高塑件生产的经济效益,在注射机容量能满足的前提下,应计算出较合理的型腔数。
随型腔的数量增多,每一只塑件的模具费用有所降低。
型腔数的确定一般与塑件的产量、成型周期、塑件价格、塑件重量、成型设备、成型费用等因素有关。
3浇道和浇口设置
由于浇口对塑件的形状、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工和商品价格等有很大影响,因而必须首先对浇道和浇口对具体塑件的成型关系进行分析。
以往是凭借设计人员的经验来确定浇道和浇口系统。
现在可以用注射模CAE的流动分析软件对浇道和浇口系统进行优化。
这对保证模具成功的进行设计有很大的作用。
(2)确定模具类型
在对模具设计进行初步分析后,即可确定模具的结构。
通常模具结构按以下方法分类,可以进行综合分析选择合理的结构类型。
1按浇注系统的形式分类的模具类型:
两板式模具、三板式模具、多板式模具、特殊结构模具(叠层式模具)
2按型腔结构分类的模具类型:
直接加工型腔(又可细分为整体式结构、部分镶入结构和多腔结构),镶嵌型腔(又可细分为镶嵌单只型腔、镶嵌多只型腔)。
3按驱动侧芯方式分类的模具类型:
利用开模力驱动(可分为斜导柱抽芯、齿轮机构抽芯等),利用顶出液压缸抽芯,利用电磁抽芯。
(3)确定模具主要结构
1型腔布置
根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排布方式。
2确定分型面
分型面的位置要利于模具加工、排气、脱模及成型操作,保证塑件表面质量等。
3确定浇注系统和排气系统
包括确定主流道、分流道及浇口的形状、位置、大小以及排气方法、排气槽的位置、大小
4选择推出方式,决定侧凹处理方法,抽芯方式。
5决定冷却、加热的方式及加热、冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安放位置。
6根据模具材料、强度计算或者经验数据,确定模具零件厚度及外形尺寸,外形结构及所有连接定位、导向件位置。
7确定主要成型零件、结构件的结构形式。
8计算成型零件工作尺寸。
在确定模具结构示意图时,应提出两种以上结构方案,进行分析比较,选择最佳方案。
(4)模具材料及热处理的确定
1根据模具产品批量、复杂程度、精度要求、工作条件及制造方法,合理选择模具材料。
2根据模具零件的工作位置、受力情况决定零件的热处理要求。
3根据所用塑件的特性、填料类型,确定表面处理要求。
(三)绘制模具装配图、非标准零件图
1、绘制模具装配图的要求
(1)布置图面及选定比例
1遵守国家标准的机械制图规定。
2可按照模具设计中习惯或特殊规定的绘制方法作图。
3手工绘图比例最好采用1:
1比例。
(2)模具设计绘制顺序
1主视图:
绘制总装图时先里后外,由上而下,即先绘制产品零件图、凸模、凹模……
2俯视图:
将模具沿注射方向打开,绘制动模俯视图。
3剖视图:
对主视图和俯视图的补充图。
(3)模具装配图的布置
(4)模具装配图的绘图要求
1用主视图或俯视图表示模具结构。
主视图上尽可能将模具所有零件画出,可采用全剖视图或阶梯剖视。
2俯视图可只绘出动模,或动模定模各半的视图。
需要时再绘制一侧视图以及其他视图和分视图。
(5)模具装配图上的塑件
1一般画在总图右上角,并注明材料名称,塑料牌号等。
2塑件图的比例一般与模具图上的一致,特殊情况可以缩小或放大。
塑件的方位应与模具图上的一致,若特殊情况下不一致,应用箭头指出模塑成型方向。
(6)模具装配图的技术条件
技术条件包括:
所选设备型号、模具闭合高度、防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求,有关试模及检验方面的要求。
(7)模具装配图上应标注的尺寸
模具闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸(与成型设备配合的定位尺寸)、装配尺寸(安装在成型设备上螺栓孔的中心距)、极限尺寸(活动零件移动起止点)。
2、绘制模具零件图的要求
在生产中标准件不需要绘制零件图,非标准零件需绘制零件图。
有些标准件需要补加工的地方太多(如动、定模板),也要求画出,并标注加工部位的公差。
非标准模具零件图应标注全部尺寸、公差、表面粗糙度、材料及热处理、技术要求等。
(1)正确完整的视图
(2)具备制造和检验零件的数据
零件图的尺寸是制造和检验零件的依据,故应慎重细致的标注。
尺寸既要完备又要不重复。
在标注尺寸前,应研究零件的加工和检验工艺过程,正确选定尺寸的基准面,做到设计、加工、检验的基准统一,以利加工和检验。
零件图的方位应尽量按其在装配图中的方位画出,不要任意旋转颠倒,以防画错。
(3)标注加工尺寸公差及表面粗糙度
所有的配合尺寸及精度要求较高的尺寸都应标注公差(包括形位公差),未注尺寸公差按IT14制造。
模具的成型零部件(如凹模、凸模)的工作部分尺寸按计算结果标注。
模具零件在装配过程中的加工尺寸应标注在装配图上,如必须标注在零件图上时,则应标在有关尺寸近旁注明出“配作”、“装配后加工”等字样,或在技术要求中说明。
因装配需要留有一定的装配余量时,可在零件图上标注出装配链补偿量及装配后所需求的配合尺寸、公差和表面粗糙度等。
(4)技术要求
凡是图样或符号不便于表示,而在制造时又必须保证的条件和要求都应注明在技术条件中。
它的内容随不同的零件、不同的要求、不同的加工方法有所不同。
主要应注明:
1对材质的要求。
如热处理方法、热处理表面所应达到的硬度等。
2表面处理、表面涂层、表面修饰(如锐边倒钝、清砂)等要求。
3未注倒角半径说明,个别部位的修饰加工要求。
4其他特殊要求。
3、模具制造的基本内容
(1)模具零件加工工艺规程的制定步骤
1在制定工艺规程前,应详细分析模具零件图、技术条件、结构特点、及该零件在模具中的作用等。
2制定模具零件坯料的制造方法。
3初步拟定工艺路线,注意粗、精加工基准的选择,确定热处理工序,划分加工阶段。
拟定加工方案时,应拟定几个可实施的方案进行比较,选择其中较为合理的方案。
在拟定工艺过程中,应正确选择加工设备、工具、夹具、量具等。
4根据工艺路线确定各加工阶段的工序尺寸及公差,确定半成品的尺寸。
5根据坯料的材料及硬度计算或查表确定切削用量。
(2)填写模具零件加工工艺规程卡
a)编写设计计算说明书
主要内容包括零件成型过程设计的各项计算、选用依据和技术经济分析等。
说明的内容及顺序建议为:
1、封面
2、设计任务书及产品图(见附件)
3、目录(标题及页次)
4、序言
5、塑件工艺性分析
6、塑件成型工艺方案的拟订
7、设计计算
8、机床的选择
9、模具类型及结构形式的比较选择
10、模具零件的选用、设计以及必要的计算
11、模具设计与制造在技术上和经济上的分析
12、模具零件制造工艺的编制
13、参考资料
附件:
《塑料模塑工艺与塑料模设计》课程指导书
专业:
班级:
姓名:
学号:
设计题目:
塑件图:
塑件技术要求:
1、材料:
2、生产批量:
3、未注公差:
设计内容:
1、编制模塑工艺规程
2、绘制注射模总装图
3、绘制非标准模具零件图
4、编写设计说明书
指导教师:
《塑料成型工艺及模具设计》课程指导书
设计实例
塑料成型工艺及模具设计实例通过一个典型的塑料制品,介绍了从塑料成型工艺分析到确定模具的主要结构,最后绘制出模具的塑料注射模具设计全过程。
一、塑件的工艺分析
1.塑件的成型工艺分析
塑件如图1所示
产品名称:
防护罩
图1塑件图
产品材料:
ABS(抗冲)
产品数量:
较大批量生产
塑件尺寸:
如图所示
塑件重量:
15克
塑料颜色:
红色
塑件要求:
塑件外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹。
塑件允许最大脱模斜度0.5°。
(1)塑件材料特性
ABS塑料(丙乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物)是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物,也可称为改性聚苯乙烯,具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。
ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。
ABS塑料为无定型料,一般不透明。
ABS无毒、无味、成型塑件的表面有较好的光泽。
ABS具有良好的机械强度,特别是抗冲击强度高。
ABS还具有一定的耐磨性,耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。
ABS的缺点是耐热性不高,并且耐气候性较差,在紫外线作用下易变硬发脆。
(2)塑件材料成型性能
使用ABS注射成型塑料制品时,由于其熔体粘度较高,所需的注射成型压力较高。
因此塑件对型芯的包紧力较大,故塑件应采用较大的脱模斜度。
另外熔体粘度较高,使ABS制品易产生熔接痕,所以模具设计时应注意减少浇注系统对料流的阻力。
ABS易吸水,成型加工前应进行干燥处理。
在正常的成型条件下,ABS制品的尺寸稳定性好。
2.塑料的成型工艺参数确定
查有关手册得到ABS(抗冲)塑料的成型工艺参数:
密度1.01~1.04g/㎜³
收缩率0.3%~0.8%
预热温度80°C~85°C,预热时间2~3h
料筒温度后段150°C~170°C,中段165°C~180°C,前段180°C~200°C
喷嘴温度170°C~180°C
模具温度50°C~80°C
注射压力60~100MPa
注射时间20~90s,保压时间0~5s,冷却时间20~150s。
二、模具的基本结构及模架选择
1.模具的基本结构
(1)确定成型方法
塑料采用注射成型法生产。
为保证塑件表面质量,使用点浇口成型,因此模具应为双分型面注射模(三板式注射模)。
(2)型腔布置
塑件形状较简单,质量较小,生产批量较大。
所以应用多腔注射模具。
考虑到塑件侧面有直径为10㎜的圆孔,需侧向抽芯,所以模具采用一模两腔、平衡布置。
这样模具尺寸较小,制造加工方便,生产效率高,塑件成本较低。
其布置如图2所示
图2型腔布置
(3)确定分型面
塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求,本实例中塑件的分型面有多种选择,如图3所示。
图3a所示的分型面选择在轴线上,这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹,影响塑件表面质量。
同时这种分型面也使抽芯困难:
图3b的分型面选择在下端面,这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型,塑件大部分外表面光滑,仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。
同时侧向抽芯容易,而且塑件脱模方便。
因此塑件选择如图3b所示的分型面
图3分型面选择
(4)选择浇注系统
塑件采用点浇口成型,其浇注系统如图4所示。
点浇口直径为0.8㎜,点浇口长度为1㎜,头部球R1.5㎜,锥角α为6°。
分流道采用半圆截面流道,其半径R为3~3.5㎜。
主流道为圆锥形,上部直径与注射机喷嘴相配合,下部直径6~8㎜。
1)确定推出方式
图4点浇口浇注系统
由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄,使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹,不宜采用,所以选择推件板推出机构完成塑件的推出,这种方法结构简单、推出力均匀,塑件在推出时变形小,推出可靠。
2)侧向抽芯机构
塑件的侧面有直径为10㎜的圆孔,因此模具应设置侧向抽芯结构,由于抽出距离较短,抽出力较小,所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。
斜导柱装在定模板上,滑块装在推件板上。
3)模具的结构形式
模具结构为双分型面注射模,如图5所示。
采用拉杆和限位螺钉,控制分型面A-A的打开距离,其开距大于45㎜,以方便取凝料。
分型面B-B的打开距离,其开距应大于98㎜用于取出塑件。
模具分型面的打开顺序,由安装在模具外侧的弹簧—滚柱式机构(略)控制。
图5—双分型面注射模模具结构
1—限位拉杆2、14、15、18—导套3—中间板4—螺钉5、—推件板
6—复位杆7—动模板8—支承板9—推杆固定板10—推板
11—模脚12—动模座板13、19—导柱16—定模座板
17—点浇口凝料拉出板20—限位螺钉
4)选择成型设备
选用G54—S200/400型卧式注射机,其有关参数为:
额定注射量200/400㎝³
注射压力109MPa
锁模力2540KN
最大注射面积645㎝²
模具闭合高度165~406㎜
最大开合模行程260㎜
喷嘴圆弧半径18㎜
喷嘴孔直径4㎜
拉杆间距290㎜×368㎜
2.选择模架
(1)模架的结构
模架的结构如图6所示。
(2)模架安装尺寸校核
模具外形尺寸为长300㎜宽250㎜高345㎜,小于注射机拉杆间距和最大模具闭合高度,可以方便的安装在注射机上。
三、模具结构、尺寸的设计计算
1.模具结构设计计算
(1)型腔结构
如图11所示,型腔由定模板4、定模镶件26和19共三部分组成。
定模板4和滑块19构成塑件的侧壁,定型镶件26成型塑件的顶部,而点浇口开在定模镶件上,这样使加工方便有利于型腔的抛光。
定模镶件可以更换。
提高了模具的使用寿命。
(2)型芯结构
如图11所示,型芯由动模板16上的孔固定。
型芯22与推件板18采用锥面配合,以保证配合紧密防止塑件产生飞边。
另外,锥面配合可以减少推件板在推件运动时与型芯之间的磨损。
型芯中心开有冷却水孔,用来强制冷却型芯。
(3)斜导柱、滑块结构
如图11所示
(4)模具的导向结构
图6模架
如图11所示,为保证模具的闭合精度,模具的定模部分与动模部分之间用导柱1和导套2导向定位。
推件板18上装有导套6,推出制件时,导套6在导柱1上运动,保证了推件板的运动精度,定模座板上装有导柱30,为点浇口凝料推板24和定模板4运动导向。
(5)模具结构强度计算
(略)
2.模具成型尺寸设计计算
取ABS的平均成型收缩为0.6%,塑件未注公差按照SJ1372中8级精度公差值选取。
塑件尺寸如图1所示。
(1)型腔径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的Δ/6;模具制造公差δz=Δ/3;取X=0.75。
1)
2)
(2)型腔深度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的Δ/6;模具制造公差δz=Δ/3;取X=0.5。
1)
?
2)
?
(3)型芯径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的Δ/6;模具制造公差δz=Δ/3;取X=0.75。
1)
2)
(4)型芯高度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的Δ/6;模具制造公差δz=Δ/3;取X=0.5。
1)
2)
3.模具加热、冷却系统的计算
(1)模具加热
一般生产ABS塑料的注射模具不需要外加热。
(2)模具冷却
模具的冷却分为两部分,一部分是型腔的冷却,另一部分是型芯的冷却。
型腔的冷却是由定模板(中间板)上采用两条Ф10㎜的冷却水道完成,如图7所示。
图7定模板冷却水道
型芯的冷却如图8所示,在型芯内部开有Ф16㎜的冷却水孔,中间用隔水板2隔开,冷却水由支承板5上的Ф10㎜冷却水孔进入,沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部,翻过隔水板,流入另一侧,再流回支承板上的冷却水孔。
然后继续冷却第二个型芯,最后由支承板上的冷却水孔流出模具。
型芯1与支承板5之间密封圈3密封。
四、模具主要零件及加工工艺规程
1.模具定模板(中间板)零件图及加工工艺规程
定模板(中间板)零件如图9所示。
图8型芯的冷却
1—
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