塑料模具设计毕业论文设计.docx
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塑料模具设计毕业论文设计
南昌工程学院
毕业设计(论文)
机械与电气工程学院07模具设计与制造专业
毕业设计(论文)题目对接型销双向斜抽芯椎杆抽芯灯罩注塑模设计
学生胡运
班级07模具(3)班
学号2007010904
指导教师国亮
完成日期2010年6月16日
南昌工程学院
毕业设计(论文)任务书
I、毕业设计(论文)题目:
对接型销双向斜抽芯椎杆抽芯灯罩注塑模设计
II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:
见《先进注塑模330例设计评注》
III、毕业设计(论文)工作容及完成时间:
1.绘制产品的三维与二维图,并分析其成型工艺性。
2.制品的基本参数的计算及注塑机的选用。
3.模具类型及结构的确定。
4.模具结构草图的绘制。
5.模具和成型机械关系的校核。
6.模具零件的设计计算。
7.绘制模具的装配图(包括三维与二维)。
8.绘制模具零件图(包括三维与二维)。
9.编写设计论文。
Ⅳ主要参考资料:
1.模具设计手册
2.模具相关书籍
3.机械制图
机械与电气学院07模具设计与制造专业03班
学生:
胡运
日期:
自2010年04月13日至2010年06月19日
指导教师:
国亮
助理指导教师(并指出所负责的部分):
教研室主任:
附注:
任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。
零件图:
说明:
生产批量:
中批量生产
料的精度等级:
低精度。
摘要
注射成型是塑料成型的一种重要方法,它主要适用于热塑性塑料的成型,可以一次成型形状复杂的精密塑件。
本课题就是将塑料圆盖作为设计模型,将注射模具的相关知识作为依据,阐述塑料注射模具的设计过程。
通过对塑料圆盖成型工艺的正确分析,设计了一副一模一腔的塑料模具。
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零部件称为成型零件,包括前模板、前模仁、后模板、后模仁、后模镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程。
成型零部件在工作时直接与塑料接触,在一定的温度下承受熔体的高温和高压,因此必须要有合理的结构、较高的强度和刚度、较好的耐磨性、正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。
重要零件的工艺参数的选择与计算,推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程。
设计成型零部件时,应根据塑料的特性、塑件的结构和使用要求,确定型腔的总体布局,选择分型面,确定脱模方式,设计浇注系统、排溢系统等,然后根据加工工艺和装配工艺的要求进行成型零部件的结构设计,计算成型零部件的工作尺寸,对关键的成型零部件进行强度和刚度校核。
关键词:
塑料模具;注射成型;模具设计;
Abstract
Injectionmoldingisanimportantmethodofplasticmolding,whichismainlyappliedtothermoplasticmolding,canbeacomplexshapeformingofprecisionplasticparts.Theissueistheplasticdomeasthedesignmodel,willinjectionmold-relatedknowledgeasabasistoexplaintheprocessofplasticinjectionmolddesign.
Plasticdomeontherightmoldingprocessanalysis,designofacavityofamoldofaplasticmold.PlasticMoulddecidedtogeometricshapeandsizeofthepartsasmoldedparts,includingtheformertemplate,beforethemold,afterthetemplate,afterthemold,afterthemoldinserts,BevelPillar,slider,etc.DesignandManufactureofprocess.Moldingpartswithplasticindirectcontactwiththework,atacertaintemperaturetowithstandhightemperatureandhighpressuremelt,itmusthaveareasonablestructure,highstrengthandrigidity,goodwearresistance,thecorrectgeometry,highdimensionalaccuracyandlowsurfaceroughness.Importantpartoftheprocessparameterselectionandcountthebodiesandthegatingsystemandotherstructuraldesignprocess.
Designmoldingpartsshouldbeundertheplasticpropertiesofthestructureanduseofplasticpartsrequiredtodeterminetheoveralllayoutofthecavity,selectsub-surfacetodeterminethestrippingmethod,designedgatingsystem,overflowsystems,scheduling,andthenprocessingandassemblyprocessrequirementsofformingcomponentsstructuraldesign,calculationoftheworkofformingpartssize,theshapeofkeypartsforStrengthandRigidity.
Keywords:
plasticmold;injectionmolding;molddesign.
摘要……………………………………………………………………………5
Abstract……………………………………………………………………………6
绪论……………………………………………………………………………9
第一章塑料的工艺性分析
1.1、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的注塑工艺………………………………………10
1.2、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的化学和物理特性………………………………12
第二章塑料成型工艺与成型塑件的工艺
2.1、塑件的成型技术………………………………………………………………13
2.2、塑件成型工艺要点……………………………………………………………14
2.3、塑件成型制件的工艺性………………………………………………………14
第三章型腔布局与分型面设计
3.1、型腔数目的确定………………………………………………………………16
3.2、分型面的设计………………………………………………………………16
第四章浇注系统设计与排气系统的设计
4.1、流道(浇注系统)设计……………………………………………………18
4.2、浇口的设计…………………………………………………………………19
4.3、排气的设计………………………………………………………………23
第五章成型零件的设计
5.1、成型零件的结构设计…………………………………………………………24
5.2、成型零件工作尺寸计算………………………………………………………25
第六章制品的基本参数计算及注射成型机的选择
6.1、制品的基本参数计算……………………………………………………30
6.2、注射成型机的选择……………………………………………………………31
第七章标准模架的选择与注射机有关工艺参数的较核
7.1、标准模架的选择…………………………………………………………32
7.2、注射机有关工艺参数的较核…………………………………………………32
第八章合模导向机构的设计
8.1导柱导向机构设计要点…………………………………………………………35
第九章脱模机构的设计
9.1、副型芯、复位杆及顶针的工作原理……………………………………37
9.2、浇注系统凝料脱模机构………………………………………………………38
第十章冷却系统的设计………………………………………………………39
10.1冷却系统的设计………………………………………………39
致……………………………………………………………42参考文献…………………………………………………43
绪论
一、模具发展的前景
改革开放使中国成了世界加工厂,中国的制造业也突飞猛进,尤其是珠三角和长三角地区。
中国的模具行业产值也跻身于世界的第三位。
但中国模具行业的质量并不是世界上最好的,目前还赶不上德国和日本。
但我们相信,中国不会因此而停顿,中国模具的发展,不仅仅是要量上考虑,更应该要从质上考虑,中国模具行业大有发展的空间。
很多人对模具不了解,什么是模具?
模具是能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具。
也就是通常人们说的模子,比如电视机、机的外壳、塑料桶等商品,是把塑料加热软化注进模具冷却成型生产出来的。
蒸饭锅也是由金属平板用模具压成这样的形状。
任何商品都是用模具制造出来的。
可以说没有模具就没有产品的生产。
那么模具又是怎样做出来的呢?
首先它由模具设计人员根据产品(零件)的使用要求,把模具结构用计算机设计软件设计出来,绘出图纸,再由技术工人按图纸要求通过各种机械的加工(如车床、刨床、铣床、磨床、电火花、线切割)做好模具上的每个零件,然后组装调试,直到能生产出合格的的产品,所以模具工需要掌握很高很全面的知识和技能,模具做的好,产品质量好,模具结构合理,生产效率高。
工厂效益好。
正因如此,模具师傅在外打工的工资都非常的高。
少则每月几千元,多则上万元,所以学好模具的设计和制造,前途一片光明。
但必须下苦功哟!
模具行业被称之为“永不衰退的行业”。
二、注射成型原理
注射模又称注塑模,注射成型是根据金属压铸成型原理发展起来的,首先将颗粒或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中,经过加热熔融成粘流态,然后在柱塞或螺秆的推动下,以一定的流速通过料筒前端的喷嘴或模具的浇注系统注射入闭合的模具行腔中,经过一定时间后,塑料在模硬化定型,接着打开模具,从模脱出成型的塑件。
注射模主要用于热塑性塑料的成型。
注射成型原理:
首先注射机的合模机构带动模具的活动部分从左向右移动,最终与模具的固定部分闭合,然后注射机的柱塞(螺杆)将由料斗中落入料筒里的粒料或粉料向前推进,与此同时,料筒中已经熔融成黏流态的塑料,在柱塞(螺杆)的高度和高压的推动下,通过料筒前端的喷嘴和模具浇注系统以较高的速度注入已经闭合的模具型腔中,充满型腔的通体在受压情况下,经冷却固化而保持型腔所赋予的形状。
最后,柱塞(螺杆)复位,料斗中的料又落入料筒,注射机的合模机构带动模具的动模部分向左运动而打开模具,模具的推出机构将塑件推出模具,至此完成一个成型周期,如此周而复始的进行注射成型。
第一章塑料的工艺性分析
1.1丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的注塑工艺
表一、ABS主要技术参数指标
表二、成型塑料注塑成型工艺参数
预处理:
如果储存适当则不需要干燥处理;否则
预热和干燥:
温度(°C)80——95
时间(h)2——3
熔化温度:
220~275℃,注意不要超过275℃。
模具设备注射类型:
螺杆式
螺杆转速:
30-60(r.min-1)
喷嘴形式:
直通式
温度:
料筒温度:
一区:
140-160℃二区:
170-180℃三区:
180-200℃
喷嘴温度:
170-180℃
模具温度:
50-60℃,建议使用55℃。
结晶程度主要由模具温度决定。
压力:
注射60-100Mpa
保压30-40Mpa
成型时间:
注射时间0s-5s
高压时间15s-40s
冷却时间15s-30s
总周期40s-90s
1.2丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的化学和物理特性
ABS是由丙稀腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。
这三种组分各自的特性是ABS具有良好的综合力学性能。
丙稀腈是ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度,丁二烯是ABS坚韧,苯乙烯使它有良好的加工性能和染色性能。
ABS无毒、无味、呈微黄色,成型的塑件有较好的光泽。
密度为1.02~1.05g/cm3。
ABS有极好的抗冲击强度,而且在低温下也不迅速下降。
ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性化学稳定性和电气性能。
水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响,但在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液。
ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。
ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易成型加工,经过调色可配成任何颜色。
ABS的缺点是耐热性不高,连续工作温度为70°C左右,热变形温度为93°C左右,且耐气候性差,在紫外线作用下易变硬发脆。
根据ABS中三种组分之间的比例不同,其性能也有差异,从而适应各种不同的应用要。
根据应用要求不同,ABS可以分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型、和耐热型等。
特点:
1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.
2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.
3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好。
用途:
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.
成型特性:
1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.
2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.
3如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。
4、如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置
第二章塑料的成型工艺与塑料成型制件的工艺
2.1、塑料的成型技术
注射成型又称注塑成型,是热塑性塑料的主要成型方法之一。
一、成型原理
注射成型采用的设备是注射机,按外形特征可分为卧式、立式和直角式注塑机。
注塑机主要有料斗、料筒、加热器、喷嘴、注塑模具和螺杆(或柱塞)构成。
塑性成型时,将颗粒状或粉状塑料原料倒入料斗,,在重力和螺杆(或柱塞)推送下,原料进入料筒,在料筒原料被加热至粘流态,然后利用注射机中螺杆(或柱塞)的运动,将熔融物料以高压高速经喷嘴注射到塑料成型模具的型腔,经一定时间冷却硬化后,开启模具,取出制品。
图1.1注塑成型原理图
注射成型过程:
加料塑化注射保压冷却脱模
二、成型特点
能一次成型出外形复杂、尺寸精确的制品,不需进一步加工;成型周期短,一般之间只需几十秒即可完成;生产效率高,便于实现自动化、半自动化生产;
2.2塑料成型工艺要点
一、温度的控制主要是控制料筒温度、喷嘴温度和模具温度。
料同温度应严格控制在要求的围保证物料充分塑化,获得一定的流动性而又不分解;喷嘴处的温度稍低于料筒的最高温度,减少熔融物料在喷嘴处流散,又可防止冷凝物料堵塞喷嘴;模具温度影响冷却速度和结晶度,模具温度高,冷却速度慢,利于充分结晶,硬度大、刚性好、耐磨性好。
二、压力
注射成型的压力分为塑化压力和注射压力。
塑化压力是物料塑化过程中所需要的压力,合理的塑化压力可获得较高的塑化效率;
注射压力是指在注射成型时,螺杆或柱塞头部对物料所施加的压力。
合理的注射压力可保证熔融物料克服流动阻力,充满模膛;适当的保压时间是保证制品几何尺寸和性能的重要因素。
三、成型周期
指完成一次注射成型过程所需要的时间。
包括注射时间、保压时间、冷却时间和起模时间。
2.3、塑料成型制件的工艺
一、影响塑件尺寸精度的因素
塑件的尺寸精度是受各方面因素影响的,而其主要因素是材料收缩及模具的制造误差。
影响塑件尺寸精度的因素有如下几个方面:
1)、成型材料
塑料本身收缩围较大,原料含水分及挥发物、原料的配制工艺、批量大小、保存方法和保存时间等不同,都会造成收缩不稳定。
2)、成型条件
成型时所确定的温度、压力、时间等成形条件,都直接影响成形收缩。
3)、塑件形状
塑件的壁厚、几何形状影响成形收缩,脱模斜度大小直接影响尺寸精度。
4)、模具结构
(a)进料口尺寸进料口大时收缩小,进料口小时收缩大。
(b)料流方向与料流方向平行的尺寸收缩大,与料流方向垂直的尺寸收缩小。
(c)分型面的选择决定飞边产生的位置,飞边使其垂直于分型面的尺寸产生误差。
(d)模具的型芯、推杆等滑动部分的固定方法及模具的拼合方式、加工方法都直接影响塑件尺寸精度。
(e)模具磨损使用过程中模具成型零件的磨损也影响塑件产生误差。
5)、制造误差
模具制造误差完全而直接的反映在塑件上。
6)、成型后的条件
(a)测量误差主要由于测量工具、测量方法、测量时的温度及测量时的条件不稳定造成。
(b)成型后的存放条件塑件成形后如果存放不当,可以使塑件产生弯曲、扭曲等变形现象,存放和使用时的温度和湿度对塑件精度也有影响。
题中没有公差值且塑料的精度等级为底精度,查表(SJ1372-78)聚苯乙烯底精度取MT5。
二、塑件的表面质量
塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度,其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。
模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。
第三章型腔布局与分型面设计
3.1、型腔数目的确定
型腔数目的确定,应根据塑料制件的批量、交货周期、质量控制要求、成型的塑料品种与塑件的形状尺寸、塑料制件的成本及所选用的注射机的技术规等条件综合考虑。
大多数小型件常用多型腔注射模,面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个,生产中如果交货允许,此处生产批量为中批量生产,综合考虑生产批量,模具成本的因素,故采用一模一腔。
3.2、分型面的设计
将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分,这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料,当成型时又必须接触封闭,这样的接触表面称为模具的分型面。
分型面是决定模具结构形式的重要因素,它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系,并且直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模,因此,分型面的选择是注射模设计中的一个关键。
分型面位置选择的总体原则,是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构,分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较,从几种方案中优选出较为合理的方案。
选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则:
a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处;
b)便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边;
c)保证塑件的精度要求;
d)满足塑件的外观质量要求;
e)便于模具加工制造;
f)对成型面积的影响;
g)对排气效果的影响;
h)对侧向抽芯的影响;
i)选择分型面时,应尽量减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。
综合以上因素本设计采用双分型面分型,点浇口进浇。
A-A为第一分型面,分型后浇注系统凝料由此脱出。
B-B为第二分型面,分型后塑件由此手动脱出。
图3.1分型面示意图
第四章浇注系统与排气系统的设计
4.1、流道(浇注系统)设计
注射模的浇注系统就是模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。
它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔,并在填充过程中将压力传递到型腔的各个部位,以获得组织致密,外形清晰、表面光洁和尺寸稳定的塑件。
直接关系着注射成型的效率和质量。
故在设计时应遵循以下原则:
(1)、必须了解塑料的工艺物性。
(2)、排气良好。
(3)、防止型芯和塑件变形。
(4)、减少熔体流程及塑料耗量。
(5)、修整方便,并保整塑件的外观质量。
(6)、要求热量与压力损失小。
本设计流道如图示:
图4.1流道示意图
4.2浇口的设计
浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的通道,除直接浇口外,它是浇注系统中截面最小的部分,但却是浇注系统的关键部分,浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。
一、浇口的选用
它是流道系统和型腔之间的通道,浇口可分限制性浇口和非限制性浇口两种,。
浇口的作用可以概述为,非限制性浇口起着引料、进料的作用;限制性浇口一方面通过截面积的突然变化,使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度,提高剪切速率,使其成为理想的流动状态,迅速而均衡地充满型腔,另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性,调节浇口尺寸,可是多型腔同时充满,可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量,同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流,并便于浇口凝料与塑件分离的作用。
我们根据塑件的壁厚和材料(聚苯乙烯)等条件选择了点浇口,其特点是浇口前后两端存在较大的压力差,能有效地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热,从而导致熔体的表观粘度下降,流动性增加,利于充型等。
它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中,也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。
二、浇口位置的选用
模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,初步试模后还需进一步修改浇口尺寸,无论采用何种浇口,其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大,因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节,同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好的性能与外表,一定要认真考虑浇口位置的选择,如图(4.3)所示。
通常要考虑以下几项原则:
a)尽量缩短流动距离,以减小压力、热量的损失,提高材料的利用率,是熔体迅速,均匀同模;
b)避免高压熔体对小型芯或小嵌件产生横向冲击、挤压,防止小型芯变形、偏心或小嵌件移位;
c)尽量使去除浇口后的残留痕迹不影响塑件的使用要求;
d)应有利于型腔中气体排出;
e)考虑分子定向对塑件的影响;
f)避免产生喷射和蠕动;
g)浇口处避免弯曲和受冲击载荷;
h)注
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