分类垃圾桶底座热流道注射成型工艺及模具设计模板.doc
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1、分类垃圾桶底座热流道注射成型工艺及模具设计作者姓名:吴杰 专业名称:机械工程及自动化 指导老师:王二 讲师摘要本毕业设计论文具体统计了分类垃圾桶底座热流道模具设计全过程。本文关键内容包含:垃圾桶改善方案、制品选材、制品工艺分析、注射机选择及校核、热流道浇注系统设计、脱模机构设计、成型零件和结构零件设计和相关尺寸计算校核、排气系统及温控系统设计、模具材料选择等注射模设计中关键问题。其中热流道浇注系统设计是此次毕业设计关键。另外,本文中还包含一篇文件综述。关键词 : 垃圾桶底座 热流道 注射机 注射模具AbstractThe thesis of the graduate design notes
2、the whole design processes of the hot runner mould for the rubbish bin pedestal in details.The thesis mainly includes: the improving method of the rubbish bin, the selecting material of the product, the technical analysis of the product, the option and check of the injector machine, the design of ho
3、t runner system, the design of the ejection mechanism, the design of the moulding, parts and makeup parts,as well as some key problem in injection mould design. Such as: the calculations of the related sizes, exhausting system and temperature control system, the choices of the mould materials. And t
4、he emphasis of this design is the design of the hot runner system. Besides, this thesis includes a literature summary.Key words: rubbish bin pedestal hot runner system injector machine injection mould 目录摘要IAbstractII目录III引 言1第一章 塑件工艺分析及模具结构方案21.1 塑件工艺分析21.2 确定模具结构方案41.3 选择注塑成型设备并进行校核5第二章 垃圾桶底座Moldfl
5、ow模流分析82.1 MOLDFLOW软件介绍82.2垃圾桶底座塑件有限元模型建立82.3 塑料制件选材92.4 Moldflow流动填充足析10第三章 浇注系统设计和排溢系统计133.1 浇注系统选定133.2 流道设计和定位圈设计133.3 排气系统设计16第四章 成型零部件尺寸设计及校核174.1 塑件精度及影响原因174.2 成型零部件尺寸计算17第五章 模具结构设计215.1标准模架选择215.2支撑板强度21第六章 推出机构设计及校核236.1 模具对脱模机构要求236.2 脱模力计算236.3 脱模力具体计算246.5推板设计26第七章 模具材料选择287.1 材料选择选择标准2
6、87.2 成型零件材料选择287.3 其它模具零件材料选择29结束语30参考文件31引 言多年来中国塑料模具业发展相当快,现在,塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。且伴随中国国民经济高速发展和人民生活水平提升,对模具工业提出了越来越高要求。以前传统注塑模具及其生产出来产品已不能满足目前人民需要了。于是部分新型注塑模技术以其优良产品质量、低注射成本、高生产效率等优点不停应用于当今模具行业,兴起了新一波制造业高潮。热流道技术正是其中一个,且伴随科技进步越来越广泛地应用到现代模具行业中。热流道成型是指从注射机喷嘴送往浇口塑料一直保持熔融状态,在每次开模时不需要固化作为废料取出,滞留在浇注系统中熔
7、料可在再一次注射时被注入型腔。该系统通常由喷嘴、热流道板、温控器和加热元件热流道加热元件等几部分组成。第一章 塑件工艺分析及模具结构方案1.1 塑件工艺分析1.1.1 塑件结构特点及工艺性 重量378 g密度 0.91g/cm3材料 PP(聚丙烯)体积 4153厚度2mm投影面积约为:500cm2该塑件为垃圾桶底座。现在市场上用于家庭或办公室垃圾桶均为单桶式,它不足是不能将垃圾分类,最终造成环境污染,及可回收材料浪费。所以,我们立足于这一不足点,将垃圾桶进行改善,使其成为绿色环境保护性双桶式垃圾桶。两桶成对称分布,高度为65mm,壁厚2mm,其加强筋部分均为3,且高度均为1,最大投影面积为50
8、000mm2。制件外表面光洁度要求比较高,内表面精度低些,塑件精度外表面选MT2级,内表面选MT3级。该垃圾桶底座只有两个部位尺寸要求严格,即和桶身相配合10个小凸台、装脚踏板4个小孔。而且在安装过程中,均是强制压入。其它部位可由设计者,依据材料节省、模具加工难易、模具设计方便性自行进行修改。从制件结构来看, 2厚制品必需在工艺上考虑其充模能力。另外该制件造型有点,这是一大难点,这可能会给后面零件及模具图表示带来困难。1.1.2 塑件材质及成型工艺性该塑件所采取材料为:聚丙烯(PP)。它起源广泛,合成工艺较简单、密度小、价格低、加工成型轻易。拉伸强度、压缩强度等全部比低压聚乙烯高,还有很突出刚
9、性和耐折叠性,和优良耐腐蚀性和电绝缘性。但冲击性能不足,低温条件下易脆裂,且成型收缩率较大,热变形温度不高,但能够经过改性改善。它关键成形特征以下:1. 结晶性料,吸湿性小,可能发生熔融破裂,长久和热金属长久接触易发生分解。2. 流动性极好,溢边值0.003mm左右。3. 冷却速度快,浇注系统及冷却系统应散热缓慢。4. 成形收缩范围大,收缩率大,易发生缩孔、凹痕、变形、方向性强。5. 注意控制成形温度,料温低方向性显著,尤其低温高压时更显著,模具温度低于50以下塑件不光泽,易产生熔接不良,流痕;90以上易发生翘曲、变形。6. 塑件应壁厚均匀,避免缺口、尖角,以避免应力集中。表1.1聚丙烯成型条
10、件塑料名称聚丙烯料筒温度()后段160170中段200220前段180200缩写PP注射压力(MPa)70120注射成形机类型螺杆式注射时间(s)05密 度(g/cm3)0.900.91保压时间(s)20 60比 容(ml/g )1.92冷却时间(s)1550收缩率( % )1.02.5总周期 (s)40120喷嘴温度()170190螺杆转速(r/min)48干燥温度()7085适用注射机类型螺杆式柱塞式均可时间(h)2模具温度()4080后处理无 1.2 确定模具结构方案1.2.1 参考方案方案一:一般冷流道浇注系统,单分型面,直浇口设计。方案二:采取热流道浇注系统。单分型面,点浇口设计。1
11、.2.2 方案确实定方案一:设计轻易,成本低。但因为壁厚较薄,形状复杂,可能有充不满情况发生。而且因为冷料穴及凝料存在,不仅降低了原材料使用率,而且大大降低生产效率,操作繁杂,实现不了自动化生产,故淘汰此方案。方案二:采取热流道浇注系统,成本比传统冷流道浇注系统高。但因为热流道系统消除了多出废料,也就消除了这些废料给模具带来多出热量,缩短制件成型周期,制件成型固化后便可立即顶出, 从而可使生产效率提升10 左右。而且消除了后续工序,有利于生产自动化,制件经热流道模具成型后即为成品,无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序,有利于生产自动化,从而提升劳动生产率。经过综合考虑,采取方案二很好。 1.2.
12、3 分型面确实定分开模具能取出塑件面,称作分型面。分型面方向尽可能采取和注塑机开模成垂直方向,并满足分型面取在最大轮廓处,而且不影响制件外表面光洁度。分析制件结构,最终将分型面选择在沿加强筋部署位置。1.2.4 型腔数目标确定为了使模具注塑机相匹配以提升生产率和经济性,并确保塑件精度,模具设计时因合理确定型腔数目。模具型腔数量确实定关键是依据制品投影面积、几何形状、制品精度、批量和经济效益来确定。该塑件结构较复杂,且步骤比较长,两边成对称分布。依据分析和经验,选择两边中心位置进浇。所以我们选择一模一件。1.3 选择注塑成型设备并进行校核 多种型号注塑机安装模具部分形状和尺寸各不相同。设计磨具时
13、应校核关键项目有:喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板平面尺寸和模具安装用螺钉孔位置尺寸等。1.3.1 塑件制品体积计算塑件体积和注塑机选择亲密相关,通常我们先经过塑件体积来计算来初选注塑机,然后经过锁模力等对所选注塑机进行校核。塑件体积为4153,预选1000cm3注射机,其型号为XS-ZY-1000。1.3.2 选择注射机依据V注及T计,并综合考虑注射机塑化能力,公称注射量,公称注射压力,工程锁模力,安装模具有效空间,顶出形式及顶出行程,移模行程等等,选择型号为XS-ZY-1000注塑机。国产注塑机XS-ZY-1000技术规格标称注射量 cm3 1000螺杆直径 mm 85注射压
14、力 MPa 121注射行程 mm 260螺杆转速 r/min 21、27、35、40、45、65、83注射时间 s 3注射方法 螺杆式合模力 104N 450最大成型面积 cm 1800模板最大行程 mm 700模具最大厚度 mm 700模具最小厚度 mm 300拉杆空间 mm 650550合模方法 两次动作液压式推出形式 中心及两侧推出(350)电动机功率 KW 22螺杆驱动功率 KW 13加热功率 KW 40喷嘴球半径 mm 18喷嘴孔半径 mm 7.5定位圈尺寸 mm 150 机器外形尺寸 m 7.671.742.38设备产地 上海塑机厂1.3.3 注塑机校核1.3.3.1 注射压力计算
15、及较核注射压力较核是检验注射成型机最大注射压力能否满足制品成型要求,所以注射机最大注射压力要大于制件所要求注射压力。由以上PP性能可知PP注射压力为70100MPa,而我们所选择注射机注射压力为121 MPa。所以我们可得所选注射机满足制件要求。1.3.3.2 锁模力计算及较核当高压塑料熔体充满型腔时,在模具型腔内会产生一个沿注射机轴向很大推力,力图使模具沿分型面涨开,其值等于塑件和流道系统在分型面上总面积乘以型腔内塑料压力。这个力应小于注塑机额定锁模力F。不然在注射成型时会因锁模不紧而产生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体推力T推(N)可按下式计算T推AP平均Akp0式中 T推型腔内塑料熔体沿注射
16、机轴向推力 N;A塑件和浇注系统在分型面上投影面积mm2;P平均型腔(及流道)内塑料熔体平均压力,MPa;(中小型制件通常取2040 Mpa)P0 注射压力,MPak压力损耗系数,随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、流道阻力等原因改变,取值范围为0.20.4。经计算塑件和流道系统投影面积约为50000 mm2F05000030=1500000N=150104N450104N(合模力)所以,我们可得所选注射机满足制件成型要求。1.3.3.3 开模行程校核开模行程和塑件推出距离校核取出制件所需开模距离,必需小于注塑机最大开模距离。塑件总厚度约为65mm左右,顶出距离最大为20mm左右即可,加上模具总
17、厚度526,而注塑机最大开模行程为700 mm,该模具又为热流道(无凝料)。所以,开模行程和塑件推出距离相匹配。第二章 垃圾桶底座Moldflow模流分析2.1 MOLDFLOW软件介绍Moldflow 企业为一家专业从事塑料计算机辅助工程分析(CAE)跨国性软件和咨询企业。自从1978年美国Moldflow企业发行了世界上第一套流动分析软件,几十年来以不停技术改革和创新一直主导着CAE软件市场。Moldflow以市场拥有率87及连续五年17增加率成为全球主流分析软件。企业有遍布全球60个国家超出8000家用户,在世界各地全部有Moldflow研发单位及分企业。Moldflow拥有自己材料测试
18、检验工厂,为分析软件提供多达8000余种材料选择,极大提升分析正确度。从设计到加工Moldflow提供全套处理方案,让用户轻松拥有高品质产品,是企业面向世界必经之路。Moldflow产品用于优化制件和模具设计整个过程, 提供了一个整体处理方案。 Moldflow软硬件技术为制件设计、模具设计、注塑生产等整个过程提供了很有价值信息和提议。Moldflow系列产品关键包含:MPA: Moldflow Plastic Advisers(快速试模分析)MPI: Moldflow Plastic Insight(高级成型分析) 2.2垃圾桶底座塑件有限元模型建立Moldflow作为成功注塑产品成型仿真及
19、分析软件,采取基础思想也是工程领域中最为常见有限元方法。简单说来,有限元方法就是利用假想线或面将连续介质内部和边界分割成有限大小,有限数目标,离散单元来研究。这么,就把原来一个连续整体简化成有限个单元体系,从而得到真实结构近视模型,最终数值计算就是在这个离散化模型上进行。2.2.1 有限元网格划分将三维数据导入到Moldflow中,因为本制件尺寸为42429065mm,网格单位格不能太大或太小,因为网格太大则模拟不够正确,网格太小则计算机模拟时间很长甚至模拟不成功。这里划分网格Global edge lenth选10mm,划分后很好确保了模拟精度,而且使电脑计算量不大。划分网格后,经过网格状态
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