方罩壳的注塑模设计.docx
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方罩壳的注塑模设计.docx
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方罩壳的注塑模设计
优秀设计
XXXX大学
毕业设计说明书
学生姓名:
学号:
学院:
专业:
题目:
方罩壳的注塑模设计
指导教师:
职称:
职称:
20**年12月5日
任务书
课题名称
方罩壳注塑模设计
指导教师
职称
所需学生数
课题工作内容
一、前言...........................................................................1
二、塑件制品分析...................................................3
1塑件的成形工艺分析.............................................3
2塑料材料特性………………………………………...3
3成形工艺参数确定………………………………………...5
4尺寸精度………………………………………………...7
5表面形状………………………………………………...7
6生产批量………………………………………………...7
7成型工艺分析…………………………………………...7
8模具设计的分析………………………………………...8
9制品质量………………………………………………...9
三、注塑机选用…………………………………………9
四、模具设计的有关计算………………………………11
1、型腔型芯工作尺寸的计算…………………………11
(1)凹模的工作尺寸计算…………………………………..12
(2)型芯的工作尺寸计算.........................13
2型腔壁厚、支撑板厚度的确定...................15
3模具加热、冷却系统的确定....................15
五、模具结构设计………………………………………16
1成形方法的确定………………………………………16
2模具型腔的排列.............................................16
3成形分型面的选择..........................................................18
4、浇注系统的选择................................................19
5、冷料穴和拉料杆的设计.............................................21
6模具排气槽的设计..........................................................21
7排出方式的确定..........................................................23
8模具成形零件的结构设计..............................................23
9侧抽芯机构的设计..........................................................23
10脱模机构设计..........................................................25
六、模具总体尺寸的确定,选购模架..................................25
七、注塑机参数的校核........................................................27
1、最大注塑量的校核............................................................27
2、锁模力的校核....................................................................27
3、模具与注塑机安装部分相关校核..................28
八、模具的总装及模具的装配、试模........................29
1、模具的装配......................................29
2、塑料膜总装....................................29
3模具的调试............................................................30
4检验....................................................................33
九、参考文献..........................................................................33
结束语....................................................................................................33
前言
1注射成型模具的地位及发展趋势
伴随着现代化工业发展的需要,塑料制品在工农业和日常生活中等各个领域的应用越来越广泛,质量要求也越来越高,在现如今的塑件生产过程中,模具设计的高质量化,先进模具制造设备的出现,完善的加工工艺,优质的模具材料和现代化成型设备以及计算机辅助设计,计算机辅助制造的出现,为生产优质塑件提供了重要的条件。
塑料是当今极具活力的一门产业。
塑料是现代主要的工业结构材料之一,广泛应用于汽车、宇航、电子通信、仪器仪表、文体用品、化工、纺织、医药卫生、建筑五金等各个领域。
至2004年,我国塑料制件的年产量已突破2500[1]万吨。
展望21世纪,高分子合成材料将进入质的飞跃发展时期。
我国塑料模具工业起步晚,底子薄,与工业发达国家相比存在很大的差距。
但在国家产业政策和与之相配套的一系列国家经济政策的支持和改革开放方针引导下,我国注塑模得到迅速发展,高效率、自动化、大型、微型、精密、无流道、气体辅助、高寿命模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。
总体上来看注塑模具发展趋势,注塑成型模具正加深理论研究,加速推进标准化进程,扩大研究各种特殊结构注塑模具,全面推广CAD/CAE/CAM,进一步加强快速原型制造技术。
2毕业设计设计方法、目的
(1)设计方法
本次设计的钳柄注塑模是一商品,在日常生活中它有很多的应用。
由于它的生产批量大,精度要求高,且材料为塑料PS,适合在塑料模具行业进行生产。
本设计中使用注射模具来生产该产品,其原理是将粒状塑料连续输入到成型机的料筒中加热熔融,然后由注射杆推进,由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中,然后保压冷却,使之固化成型。
为了合理而快速的设计出模具,采用参数化设计,保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。
整个设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。
使用MPA分析制件的成型工艺,使用PROE进行三维建模并进行参数化分析,通过CAD绘制各种零件图,最后整理设计说明书,完成整个设计。
(2)设计的目的
通过这次毕业设计,预期达到以下目的:
1)加深对塑料的组成及性能的了解。
2)了解塑料成型的基本原理,学会正确分析成型工艺对模具的要求。
3)掌握一类成型模具的结构特点及设计方法。
4)具有初步分析、解决模具现场技术问题的能力。
二、塑件制品分析
1、塑件的成形工艺分析
产品名称:
方罩壳注塑模
产品材料:
PP
产品数量:
大批量生产
塑料尺寸:
如图所示
塑料要求:
塑料外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹。
塑料允许最大脱模斜度45°。
塑件外表面上不能有分型线。
塑件形状:
该制件形状为旋转体,上端有M10的螺纹,形状较为简单:
(如图)
制品材料:
PP
2、塑料材料特性
(1)塑料基本特性
PP塑料,化学名称:
聚丙烯(简称PP),改制品的塑料品种为热塑性塑料中的PP(聚丙烯),聚丙烯无毒,无味,无色。
外观与聚乙烯较为相似,但更透明、更轻,其密度为:
0.90~0.91g/cm3.它不吸水,光泽好且易着色,具有优良的介电性能,耐水性,化学稳定性,易于成型加工。
其屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬度及弹性均比一般塑料优良。
聚丙烯注射成形一体铰链有特别高的抗弯曲疲劳强度。
聚丙烯的熔点为:
164℃~170℃,耐热性好,可在100℃以上温度下消毒灭菌,但在-35℃时会发生脆裂,且在氧、热、光的作用下极易解聚、老化,所以必须加入防化剂。
比重:
0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:
1.0-2.5%成型温度:
160-220℃,特点:
无毒、无味,密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。
常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。
PP是一种半结晶性材料。
它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。
由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1-4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。
共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。
PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。
PP的维卡软化温度为150℃。
PP的流动率MFR范围在1-40。
PP的收缩率相当高,一般为1.8-2.5%。
并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。
(2)塑料材料成形性能
1).结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。
2).流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔。
凹痕,变形。
3).冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。
料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形。
4).塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。
(3)塑件材料的应用
丙烯可用做各种机械零件,如:
法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件;可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道,化工容器和其他设备的衬里、表面涂层;可制造盖和本体和一的箱壳,各种绝缘零件,并用与医药工业中。
PP便宜、轻、良好的加工性和用途广,催化剂和新工艺的开发进一步促进了应用领域的扩大,有人说:
“只要有一种产品的材料被塑料替代,那么这种产品就有使用聚丙烯的潜力”。
也用于编织袋、防水布,耐用消费品:
如汽车、家电和地毯等。
汽车工业(主要使用含金属添加剂的PP:
挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等)。
3.成形工艺参数确定
查有关手册得到PP塑料的成形工艺参数如下:
注射机类型:
螺杆式
螺杆转速(r/min):
50~80
形式:
直通式
喷嘴温度(℃):
180~190
前段:
200~210
料筒温度(℃)中段:
210~230
后段:
180~200
密度1.01~1.04克/mm³
收缩率1.8-2.5%
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(℃)50~70
注射压力60~100MPa
保压压力50~70MPa
注射时间20~90s
保压时间15~30s
冷却时间15~30s
成形温度200°c~400°c
成形周期40~70s
收缩率0.5%~0.8%
4、尺寸精度:
由于改制件未标注公差,查(《塑料模具设计与制造》P39表1-11、1-12)取MT5,B类公差。
5、表面形状:
①表面粗糙度:
塑件的外观要求越高,表面粗糙度值应越低。
塑件的表面粗糙度的高低,主要与模具行腔表面的表面粗糙度有关。
一般来说,模具表面的表面粗糙度值要比塑件低1~2级。
该制品可按照成型方法不同可查表(《塑料模具设计与制造》P42表1-13取值),但一般取值为1.2~0.2um,本书参考0.2um一值。
②塑件表面质量
塑件表面质量指的是塑件成形后的表观缺陷状态,如常见的缺料,溢料,飞边,凹陷,气孔,熔接痕,银纹,翘曲与收缩,尺寸不稳定等。
他们是由于塑件成形工艺条件,塑件成形原材料选择,模具总体设计等多种因素造成的。
6、生产批量:
由于该制件几何形状较小故设计成一模多腔,则为大批量生产。
7、成型工艺分析:
①收缩性:
速件从模具中取出后冷料到温室,其尺寸体积全发生变化,这种性能称为收缩性。
收缩性可分为实际收缩性和计算收缩率两种。
公式如下:
S’=Lc-Ls/Ls*100%
S=Lm-Ls/Ls*100%
式中:
S’为实际收缩率;
S-计算收缩率
Lc-速件在形成温度时的单项尺寸
Ls速件在室温时的单向尺寸
Lm模具在室温时的单向尺寸
其影响因素主要有塑料品种、塑件结构、模具结构、成型工艺,通常收缩率不是一个定值,而是在一定范围内变化,它的波动将引起塑料的波动,因此模具设计时应根据这些因素综合考虑来选择塑料的收缩率,对精度高的塑件应选取收缩率波动范围小的塑料,并留有修正余地。
②流动性:
在成型过程中,塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力称为流动性,聚丙烯为热塑性塑料,可根据相对分子质量大小,熔体指数,螺旋线长度,表观黏度及流动比等一系列指数进行分析。
凡是促进熔料温度降低,流动阻力增大的因素,流动性都会下降,。
经过分析与查证PP具有良好的流动性,其主要影响因素是温度、压力、模具结构。
因此,在设计时均应考虑上诉因素。
③相容性:
由于不考虑PP与其它材料的混合使用,因此,不做赘述。
④吸湿性和热敏性:
聚丙烯属于既不吸湿也不易黏附水份的塑料,且在高温和受热时间过长的情况下一般不会产生分解,故有较好的热稳定性。
8、模具设计的分析:
由于制件几何形状较小,要求批量生产,故初步确定为一模多腔;塑件上端有M10的螺纹,故必须设计脱螺纹机构或侧分型机构,为保证塑件结构完整顺利脱离型芯,初步定为顺序脱模,既为双分型面注射模。
9、制品质量:
根据M=ρVV=1/4πd²
其中ρ为0.90g/cm3
V=π/4D²H-π/4d²h
=π/4(25²-23²)×26+π/4(10²-7²)×6
≈2.084cm³
故M约为3.686g
三、注塑机的选用
根据计算出的制件体积、质量大致确定模具的结构,初步选定注塑机型号,方法如下:
在选用的时候,根据产品所需的实际注塑量,并考虑一模型腔数量,再留有一定余量选择注塑量。
由于本制件为大批量生产,且初步考虑型腔数目确定为2腔。
根据Mj≥Ms/0.8
Vj≥Vs/0.8
Mj——注塑机最大理论注塑量
Ms——理论注塑容量
Mj——一幅模具成型产品所需的实际质量
Vs——一幅模具成型产品所需的实际注塑容量
将制件的质量和体积代入上式后,根据所得结果选定SZ系列注塑机。
其主要参数如下:
注
塑
装
置
项目
SZ-25
/20
螺杆直径/mm
25
螺杆转速/(r/min)
0~220
理论注塑容量/cm³
25
注塑压力/Mpa
200
注塑速率/(g/s)
35
塑化能力/(kg/h)
13
锁
模
装
置
锁模力/kN
200
拉杆间距/mm
242×187
模板行程/mm
210
模具最小厚度/mm
110
模具最大厚度/mm
220
定位孔直径/mm
55
定位孔深度/mm
10
喷嘴伸出量/mm
20
喷嘴球半径/mm
SR10
顶出行程/mm
55
顶出力/kN
6.7
电
气
油泵电机功率/kW
7.5
加热功率/kW
26
其
他
机器重量/t
2.7
外形尺寸(L×W×
H)/(m×m×m)
2.1×1.2×1.4
四、模具设计的有关计算
1、型腔型芯工作尺寸的计算
⑴型芯结构
型芯与各个的配合为过盈配合,以保证配合的紧密,防止塑件产生飞边。
另过盈配合可以保证型芯与模板的相对位置的固定。
(2)模具的导向机构
为了保证模具的闭合精度,模具的定模部分和动模部分之间采用导柱和导套导向定位,推件板上装有导套,推出推件时,导套在导柱上运动,保证了推件板的运动精度。
定模板上装有导柱,为浇口和定模板及拉料杆的运动导向。
(3)结构强度的校核
型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用和高速的冲击作用,应该具有足够的强度和刚度。
实践证明大尺寸型腔刚度不足是主要矛盾,故型腔的不足是刚度不够,型腔应以满足刚度条件为准:
δmax≤[δ];而对于小尺寸的型腔,强度不足是是主要矛盾,型腔应以Бmax≤[Б]。
在工厂实际生产中也常用经验数据或有关表格进行简化对凹模侧壁和底板厚度的设计。
由《塑料模具设计与制造》中表3—22中可以查出圆形型腔的内壁直径为2r,在80~90mm范围内。
组合式型腔的内壁厚为13mm,模具的壁厚为35mm,根据实际尺寸检测t>13就可以满足强度,故本模具的强度足够,可以进行下一步的设计。
取PP塑料的平均成形收缩率为S=(S1+S2)/2=0.7%。
塑件未标注公差按照表1-12中5级精度公差值选取。
注:
S——塑料的平均收缩率;
S1——塑料的最小收缩率;
S2——塑料的最大收缩率。
凹模的工作尺寸计算
凹模是成型塑件外型的的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐增大。
所以,为了使模具磨损后留有修模的余地并满足装配的需要,在设计时包容尺寸尽量取下限尺寸,尺寸工差取上偏差。
凹模的径向尺寸计算公式:
L=[Ls(1+k)-(3/4)△]0+δ
式中Ls——塑件外型径向公称尺寸
K——塑料的平均收缩率
△——塑件的尺寸公差
δ——模具制造公差,取塑件相应尺寸公差的1/3~1/6。
凹模的深度尺寸计算公式:
H=[Hs(1+k)-(2/3)△]+δ0
式中Hs——塑件高度方向的公称尺寸。
经查得PP的收缩率约为0.6%塑件未注公差按MT5B类公差选取,其单项公差为0.70。
塑件尺寸如图:
1型腔径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6;模具的制造公差δz=△/3,X取0.75
M10→-M10-0.70
(Lm1)+δz0=[(1+S)Ls1-X△]+δz0
=[(1+0.6%)×10-0.75×0.70]+0.23
=9.53+0.230
D25→D25-0.70
(Lm2)+δz0=[(1+S)Ls2-XΔ]+δ0
=[(1+0.6%)×25-0.75×0.70]+0.230
=24.6+0.230
②型腔深度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差尺寸1/6;模具制造公差δz=△/3;取X=0.5,
30→30-0.70
(Hm1)+δz0=[(1+0.6%)×30-0.5×0.70]+0.230
=29.83+0.230
6→6-0.70
(Hm2)+δz0=[(1+0.60%)×6-0.5×0.70]+0.230
=5.68+0.230
(2).型芯的工作尺寸计算
①型芯的径向尺寸:
模具最大磨损量取塑件的1/6;模具的制造公差δz=Δ/3;取X=0.75
D6→D6+0.70
(Ls1)δz=[(1+s)Ls+x△]0-δz
=[(1+0.06%)×6+0.75×0.70]0-0.23
=6.560-0.23
(Ls2)-δz=[(1+s)Ls+X△]0-δz
=[(1+0.06%)×21+0.75×0.70]0-0.23
=21.650-0.23
②型芯高度尺寸:
模具最大磨损量取塑件公差的1/6,制造公差δ=Δ/3;取X=0.5
1)30→30+0.700
(Hm1)0-δ=[(1+S)Hs+ΔX]0-δz
=[(1+0.6%)×30+0.5×0.70]0-0.23
=30.530-0.23
2)6→6+0.700
(Hm1)0-δz=[(1+S)Hs2+xΔ]0-δz
=[(1+0.6%)×6+0.5×0.70]0-0.23
=6.3860-0.23
2.型腔壁厚、支撑板厚度的确定
型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进行计算的。
刚度不足将产生过大的弹性变形并产生溢料间隙;强度不足将导致型腔产生塑性变形甚至破裂。
由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响,所以理论计算并不能完全真实的反映结果。
通常在模具设计中,型腔及支撑板厚度不通过计算确定,而是凭经验确定。
3、模具加热、冷却系统的确定:
为了缩短成型周期,提高效率,故本热塑性塑料模具也设置了冷却系统。
本模具冷却系统在设计是遵循以下原则:
1)冷却水孔尽量的多,初步设计4个孔,孔尽可能的大。
冷却水孔中心线与型腔壁的距离取通道直径的1-2倍(取15MM),冷却通道之间的中心距取水孔直径的3-5倍(取10)。
2)冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等。
当塑件壁厚均匀时,冷却水孔与型腔表面的距离应尽可能的处处相等,当壁厚不均匀时,应在壁厚处强化冷却。
3)浇口处要加强冷却。
4)冷却水孔道不应穿过镶块或接缝部位,以防漏水。
5)冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。
6)进出口的水管设在模具的同一侧(设在注塑机的背面)。
五、模具结构设计:
1、成形方法的确定
根据塑件成形工艺参数及注塑所采用材料的各种因素分析塑件应采用注射成型法生产,由于要保证塑件的内表面质量,因此采用点浇口或扁平形浇口设置在非工作表面即外侧面。
可以使用任何类型的浇口。
如果使用环形浇口,则最好使用较短的类型。
对于均聚物材料建议使用热注嘴流道。
对于共聚物材料既可使用内部的热流道也可使用外部热流道。
因此模具应为双分型面注射模。
2、模具型腔的排列:
单型腔模具其优点是塑件精度高,工艺参数易于控制;模具结构简单;模具制造成本低,周期短,但塑件成型的生产率低,塑料成本高。
其适用于塑件较大,精度要求较高或者小批量生产及试生产。
多型腔模具其塑料成型的生产效率,塑件的成本底,但塑料的精度低,工业参数难以控制;模具结构复杂,模具制造成本高、周期长。
其适用大批量、长期生产的小型塑件。
第一种方案,考虑到塑件形状较为复杂,为保证塑件内表面质量以及使用性能的特殊要求,故采用单型腔注射模。
考虑到塑件的圆周面上有一道环形槽,进行模具中心对称分模即可使模具分出,所以模具采用一模一腔、平横布置。
模具尺寸相对来说较小,制造加工方便,但其缺点是模具生产效率较低,单个模具费用较高。
第二种方案:
模具采用一模二腔可提高生产效率,平衡布置,模具尺寸相对较大。
侧向抽芯机构加工难度较大,模具制造成本提高,且增加模具成形需要注射压力和保温时间等。
但模具生产率大大提高,且侧向抽芯机构可以更换降低了模具成本。
故两者比较,采用第一种,即水平布置,设置四个型芯,模具采用一模一腔;侧抽芯虽然可以提高效率,但是侧抽芯增加了难度。
相比之下第一方案比较合适。
对于多型腔模具,由于型腔的排布与浇注
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- 罩壳 注塑 设计