模具毕业设计杯盖的注塑模具设计工艺.docx
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模具毕业设计杯盖的注塑模具设计工艺
2014年3月30日
目录
摘要......................................................................1
一、引言...................................................................2
二、杯盖的注塑模具的制作分析...............................................2
(一)杯盖的设计流程.......................................................2
(二)模具的材料选择.......................................................2
三、注塑机的选取...........................................................3
四、成型机构的设计.........................................................4
(一)型腔.................................................................4
(二)型芯.................................................................5
(三)分型面...............................................................6
五、浇注系统的设计.........................................................6
(一)主流道...............................................................6
(二)分流道...............................................................6
(三)冷料井...............................................................7
(四)浇口.................................................................7
六、顶出机构的设计.........................................................8
(一)顶出机构.............................................................8
(二)复位机构.............................................................8
(三)导向机构.............................................................9
七、模具开模的问题与解决方案..............................................10
(一)产品拉模腔..........................................................10
(二)产品拉模芯..........................................................10
(三)产品成型缺陷........................................................11
总结.....................................................................12
参考文献.................................................................13
致谢.....................................................................14
摘要
塑料工业正在世界上快速的增长,而注塑模具是其中重要的种类,因此,对注塑模具的了解可以更好地在生产过程中提高产品的质量。
本文设计的产品是塑料杯盖。
首先对产品要进行尺寸和性能的选择和分析,然后根据分析选择注射机和材料。
接着使用软件进行塑料杯盖的产品设计,并以此来进行模具设计,也就是对模具的型腔、型芯和浇注系统进行设计,最后再使用软件画出整个模具的装配图。
关键词:
注塑模设计装配
一、引言
模具是用来成型物品的工具,我们日常生活中大大小小的东西都有着模具的身影,所以模具对于国民经济的发展有着重要的作用,是国民经济发展的基础,已经成为了衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。
作为一个模具专业的学生,加之模具对于国家工业发展的重要性,所以对于模具的研究十分的有意义。
通过模具的研究,自己可以了解模具的历史发展,模具当下在中国的市场前景以及对世界工业的影响等,当然,作为模具专业的学生,也可以使自己更加清楚的了解模具的设计、加工工艺流程,对于自己以后在工作中提供强有力的帮助。
对于这次的论文研究,主要还是以学校的教学内容为依据,结合校外实习的现场经验,加之学校老师与工厂师傅的指导,研究起来还是条件十分的丰富,在实际的设计中,还需要使用CAD、UG等制图软件进行操作,方便研究。
当然,在设计中对于材料的选择、注射机的规格及其选择方面,自己现在还是一片空白,通过资料的查阅,我相信自己的研究会有一个好的成果。
二、杯盖的注塑模具的制作分析
(一)杯盖的设计流程
塑料模具设计步骤如下:
1.先了解产品所用塑料的品种、特性、收缩率及流动特性等等。
2.对产品进行工艺性分析,分析塑料产品的结构合理性及成型要求等。
3.跟据塑料产品的重量和投影面积及模具结构的类型等,选择注塑机。
4.对模具结构设计
(1)选择产品的模具分型面;
(2)对型腔排列方式的确定;
(3)浇注系统的设计;
(4)顶出机构到的设计;
(5)冷却加热系统设计;
(6)绘出模具组立图。
(二)模具的材料选择
1.由于注塑产品的杯盖有其下特点:
(1)材料强度不宜过大,刚度要求一般。
(2)产品的精度要求不高,表面粗糙度顺滑。
因此,在注塑产品中,杯盖一般采用聚丙烯(PP)注塑而成。
2.根据《中国模具设计大典》表8.3-7得知PP材料的如下特点:
(1)使用性能
乳白色、无臭、无味、无毒的热塑性塑料。
密度为0.91g/cm3,熔点1650C,燃点5900C,弹性模量3500Mpa,不吸水,导热性能低,耐酸碱盐腐蚀,有良好的绝缘性、化学稳定性和良好的物理性能、机械性能以及加工性能。
(2)加工性能
a)耐强酸或氧化性酸
b)流动性能好
c)结晶度高,收缩率低
d)不吸水,可不用干燥处理
e)磨擦系数低,弹性高
f)适宜使用螺杆式注塑机成型
g)模具浇注系统料的流动阻力小,进料口小。
见图2-1模具设计平面组立图
图2-1
三、注塑机的选取
见图3-1模具的设计尺寸要求
图3-1
根据图上所给的尺寸
查书选定注塑机型号为SZ-40/25
四、成型机构的设计
(一)型腔
1.模具型腔的排列方式一般为直线排列、圆形排列、复合排列、对称排列及H形排列等等。
综合考虑,此模具型腔为一模两腔,所以在模板上的位于中心位置。
2.型腔按结构的不同分为整体式、整体嵌入式、局部式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式5种。
一般来说,整体式强度好,刚度强,但不适于复杂的型腔。
镶嵌式为组合的模具结构,对复杂型腔加工装配相对容易,可以不采用同一种材料,利用装配间隙进行排气,但缺点是刚度较差,易于在塑件表面留下拼接的痕迹,模具结构相对复杂。
由于该杯盖模具的结构相对复杂,又是中小型模具,外表要求不高,所以型腔模板使用镶嵌式。
见图4-1模具型腔设计成品图
图4-1
(二)型芯
型芯按照结构可分为整体式与镶拼式两类。
由于型腔的加工相对型腔简单,所以大多数的型芯会选择整体式,尤其是在小型模具中型芯、模板常常被做成一体,而大、中型的模具常采取的是镶拼式。
由于该杯盖产品是三向抽芯,两头小中间大,侧壁有通孔,所以可以采用镶拼式的型芯。
模具型芯设计成品图见图4-2
图4-2
(三)分型面
1.分型面是动、定模具的分界面,即打开模具取出产品的面。
2.分型面的分类及选择原则
(1)分型面要利于脱模:
分型面应该选在产品尺寸的最大处,而且模具开模后产品应该留在动模部分,因为推出机构一般在动模的一侧,并且要将型芯设置在动模上,产品在开模冷却收缩后会包住型芯,便能使产品留在动模,这样利于脱模。
(2)分型面应有利于侧向抽芯
(3)分型面应有利于成型零件的加工制造
(4)分型面应能保证产品的外观质量与精度要求
3.分型面的确定
对于以上要求来看,应将该杯盖模具的分型面设计在平面与球面的结合处,因为此面为产品杯盖的截面尺寸最大处,是该产品杯盖的一个较为合理的选择。
五、浇注系统的设计
(一)主流道
主流道位于从注射机喷嘴与模具相接触的部位,一直到分流道的流动通道,它的作用是将注塑机注出的塑料熔体导入分流道或型腔中。
形状一般为圆锥形,便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。
热塑性塑料注塑成型的主流道,因为要与高温塑料反复接触,所以主流道常设计成浇口套与定位环的形式。
见图5-1浇口套和定位环的装配图:
图5-1
(二)分流道
分流道是主流道与浇口之间的通道,一般在分型面上,起到分流和转向的作用。
分流道的截面形状一般为圆形、半圆形、U形、梯形和矩形等。
其中,圆形和正方形的截面流道比面积最小(流道表面积与体积之比的值称为比表面积),塑料熔体的温度冷却慢,阻力较小,所以这两种流道的生产效率最高,但由于加工起来困难,而且正方形截面脱模困难,所以在实际生产中常用的截面为U形、半圆形及梯形。
(三)冷料井
冷料井设置在主流道或分流道的末端,直径稍大于主流道或分流道直径,长度约为主流道或分流道直径。
冷料井是用来收集之前的冷料,防止冷料进入型腔而影响产品的质量和外。
对于本次的杯盖产品的模具,可使用带有拉料杆的冷料井,这类冷料井的底部由一个拉料杆构成,拉料杆装于型芯固定板上,冷料井直径取d3=5mm。
(四)浇口
浇口又称作进料口,是连接分流道与型腔的通道,塑料熔体进入型腔的入口,它是浇注系统的关键,浇口的数量、形状、尺寸和位置对产品的性能和质量有较大的影响。
如果想要产品有良好的性能与表面,还一定要认真考虑浇口放置的位置,一般要清楚以下几项原则:
1.必须减少熔接痕
2.尽量缩短流动距离
3.避免产生蠕动与喷射
4.型腔中气体便于排出
5.尽量降低对外观质量的影响
6.浇口尽量在产品壁厚最大处
7.浇口处尽量避免弯曲和受冲击载荷
因此可以将浇口位置设在产品中心,与主浇道直接接通。
因为点浇口具有良好的生产效率,并且广泛使用,因此杯盖的浇口采用点浇口的形式,形状为半圆形。
见图5-2浇口实际图
图5-2
上图所示两圆内为浇口
六、顶出机构的设计
(一)顶出机构
1.顶出机构的分类
按照驱动方式可分为:
手动顶出;机动顶出;气动顶出。
按照模具结构可分为:
一次顶出;二次顶出;螺纹顶出以及特殊顶出。
2.影响顶出力的因素
产品冷却固化后,因为体积收缩的原因包紧成型零件。
在产品顶出的过程中,必须解决由包紧力导致的产品对成型零件的摩擦力。
产品包紧力的大小与成型产品的形状、成型零件的表面粗糙度、脱模斜度以及塑料性能、塑件的壁厚、包容的面积以及成型工艺都有着重要的关系。
设计时对此必须考虑进这些因素。
3.顶出机构的设计原理
(1)应保证产品的外观质量
(2)避免顶出时产品出现损伤
(3)开模时产品要留在动模一侧
(4)顶出时应平稳顺畅,灵活可靠
4.见图6-1所示的为顶出机构的基本结构形式
图6-1
主要由顶杆1、复位杆2、购料干3、顶杆固定板5、顶杆垫板7、挡钉8以及导柱4、导套6等零件组成。
(二)复位机构
顶出机构顶出成型的产品后,为了进行下一次注塑成型,就必须回到初始位置。
一般的模具采用弹簧复位的方式,弹簧在放置在顶针板与动模板之间,顶出产品时,弹簧被压缩。
合模时,注塑机的顶杆离开模具顶针板,弹簧的弹力就可以将顶出机构复位。
根据此杯盖模具的实际情况,可选用4根复位弹簧,分别套在顶杆和定位杆上。
弹簧的定位杆与顶杆处在同一固定定板之上,顶杆的工作端面与分型面水平对齐,或者略低于动模表面0.05mm。
见图6-2模具顶杆固定板的顶出与复位机构实际图
图6-2
(三)导向机构
1.导向机构的作用
导向机构是保证注塑模的动模与定模合模时可以正确无误的定位和导向的重要零件,一般使用导柱来进行导向,主要零件包括导柱与导套。
其具体作用为:
(1)定位作用
(2)导向作用
(3)承载作用
(4)保持合模的平稳作用
(5)锥面的定位机构作用
2.导向机构的设计原则
(1)导柱(导套)应对称均匀的分布在模具分型面的四周,其中心位置到模具的外边缘要保持足够的安全距离,保证模具的强度以及防止模板发生形变;
(2)导柱(导套)的直径应该根据模具尺寸选择,并要求保证有足够的抗弯强度;
(3)导柱和导套应选用耐磨性较高的材料;
(4)为了便于塑料产品的脱模,导柱一般装在定模板上,但有时也会根据实际情况装在定模板上,不能一概而论;
(5)导套的外径应和导柱固定端的直径尽量相等,这样有利于配合加工,并保证了同轴度的要求。
见图6-3模具顶杆固定板的导向机构
图6-3
七、模具开模的问题与解决方案
(一)产品拉模腔
产品粘着在模腔上,是指产品在模具开模后,与设计思想相反,产品离开型芯一侧,留在了模腔内,导致脱模机构的失效,产品无法顺利取出的一种现象。
它的主要原因是:
(1)冷却时间过短,物料未能固化成型。
(2)注射时压力过高,或注射保压压力过高
(3)模芯的温度高于模腔温度,造成了反向的收缩
(4)注射保压和注射高压的时间过长,造成充模的过量
(二)产品拉模芯
1.冷却的时间过长,导致产品在模芯上的收缩量过大
2.模腔温度过高,使产品在设定好的温度内不能完全充分的固化
3.喷嘴和机筒的温度过高,也不利于在设定好的时间内充分完成固化
4.注射压力和保压压力过高或者时间过长而造成充模的过量,尤其在成型的型芯上有加强筋槽的产品更为明显
(三)产品成型缺陷
注塑成型的过程是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性、成型工艺、注塑机操作等多方面的因素,并与加工的环境条件、产品的冷却时间、后处理的工艺水平有着密切相关的复杂加工流程。
因此,产品质量的好坏就不单取决于注塑机,或者仅由模具设计的好坏和模具加工的优良来决定,一般情况下,它还会受到上述其他因素的影响。
1、一般成型常见缺陷包括:
填充不足、气痕、缩水、光泽不均、飞边、烧焦、熔接痕、混色、色差、气泡、冷料疤
2、公差配合方面的尺寸缺陷
产生的因素为:
(1)模具设计和制造精度上存在问题
(2)因成型条件而引起的制品收缩变化
(3)因成型材料而引起的制品收缩变化
(4)成型后环境条件而引起的时效变化
塑件成品图见图7-1
图7-1
总结
通过此次对杯盖注塑成型模具的设计,使我对注塑模具的设计流程和方法有了一个较为全面的了解,不仅巩固了专业基础理论知识,加深了理解,而且增加了专业知识面的宽度;在设计过程中,很好地锻炼了分析问题与解决问题的能力,获益匪浅。
自己对与常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解,掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法,对独立设计模具具有了一次新的锻炼。
虽然在设计过程当中遇到了很多问题,以及成型零件的设计和工作尺寸的计算等等,费了很多周折,也走了不少的弯路,不过现在回头来看真的是获益匪浅。
在此要感谢我的指导老师,在我设计的过程中给我的帮助与支持,由衷的感谢!
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参考文献
[1]高为国主编《模具材料》机械工业出版社
[2]陈志刚主编《模塑成型工艺及设备》电子工业出版社出版社
[3]孙玲主编《塑料成型工艺与模具设计》清华大学出版社
[4]李大鑫、张秀锦主编《模具技术现状与发展趋势综述》机械工业出版社
致谢
经过几个月的忙碌和工作,毕业设计已经接近了尾声,作为一个大学生,由于工作经验的不足,会有许多考虑不到的地方,如果没有指导老师的,以及一起工作的同事们的帮助,很难想象怎样才能完成。
通过这次毕业设计,我也认清课自己的实力,明白了自己的知识还十分的匮乏,在设计的时候,要顾全到许多的东西,需要许多的知识量才可以,所以就必须使自己去查阅大量的资料,无形中,自己也养成了不懂是爱查资料的好习惯,这可能是这次毕业设计带给我的一个很好的、受用终身的习惯。
当然,在这里还要感谢指导老师。
在平日繁重的工作之余,帮我设计草案的确定和修改,中期的检查,后期的详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导,让我十分的感激。
最后还要感谢大学三年来所有的老师,为我们打下的机械专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们,正是因为有了你们的支持和鼓励,此次毕业设计才会顺利完成。
最后感谢我的母校—苏州工业职业技术学院三年来对我的大力栽培。
我将用我所学,为社会奉献更多的力量,为学校争取更多的荣耀。
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