水杯的模具设计.doc
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1、毕业设计目 录1.聚丙烯(PP)水杯的工艺分析21.1。塑件的工艺性分析21。2.收缩率31.3.塑件壁厚31.4。塑件尺寸精度和表面粗糙度41。5.脱模斜度42。注塑机的选用52。1.喷嘴尺寸62。2.定位环尺寸62.3。模具厚度72。4。模具的长度与宽度73。注射模设计步骤83。1.塑件成型方案的确定83。2.型腔数目的确定83。3。成型零部件的设计计算93.4。浇注系统设计123.4。1。主流道的设计123.4。2.浇口的设计143.5.模具温度调节系统153.5.1。温度调节对塑件质量的影响153.5.2.温度调节对生产力的影响153。6。合模导向和定位机构163.7.紧固系统设计18
2、3。8。侧向抽芯系统设计183.8。1。侧向分型抽芯距的确定193.8.2。侧向分型抽芯力的计算193.8.3。斜导柱的设计193.8。4。斜导柱侧向分型抽芯的应用形式213。9.顶出机构213.10。推出脱模机构213。11。标准模架的选取233.12。排气系统设计233。13。注塑机参数的校核243。13.1。开模行程的校核243.13。2.注射量的校核253.13.3.锁模力的校核254.模具图265.模具总装图271. 聚丙烯(PP)水杯的工艺分析1.1. 塑件的工艺性分析 聚丙烯(PP)水杯是我们日常生活所必须的用品,是装水的良好用具。其产品主要通过注塑模成型制造,塑件产品图和详细尺
3、寸见图11和图12。图11主要尺寸图1-2 3D1.2. 收缩率前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率,对于生产性的塑件,实际已经证明,这些数据已经能够应付实际的生产要求了.即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而,对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表13给出常见塑料的收缩率,以备查询:表 13 常用塑料的收缩率塑料名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龙ABS聚甲醛缩写PEPPPVCPSPSN6ABSPOM计算收缩率1。5-3.61。02.50.61。50。6-0。80。5-0。80.82.50.3-0。81.23。0对于聚丙烯水杯产品,材料为PP,理论收缩率为1
4、5/1000,而实际与理论是有区别的。按照前人经验此项设计收缩率取20/1000.1.3. 塑件壁厚 塑料制品应该有一定的厚度,这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度,而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态.塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求,应尽量使制件各部分壁厚均匀,避免有的部位太厚或者太薄,否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑,凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm4mm之间.太厚,以产生气泡和缺陷,同时也不易冷却。该产品图反映出,此塑料件最大壁厚为4.0mm,最小壁厚为1。2mm,
5、壁厚均匀,在1mm4mm的推荐值之间。易于成型。1.4. 塑件尺寸精度和表面粗糙度表12 精度等级选用推荐值:类别塑料品种建议采用的等级高精度 一般精度 低精度1PS34 5ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU 聚砜PF氨基塑料30%玻璃纤维增强塑料2聚酰胺6.66 610 9。10 1045 6氯化聚乙醚PVC硬3POM5 6 7PPPE低密度4PVC6 7 8PE高密度塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言,塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小,模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度
6、上影响塑件的尺寸精度。故而,塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品,图纸未注明尺寸精度,查表12,我们取IT7级精度。表面质量一般要求较高,在Ra0。8以上。1.5. 脱模斜度 由于制品在冷却后产生收缩,会紧紧包住型芯或型腔突出的部分,为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模,必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求,要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑,设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式,只能靠前人总结的经验数据。塑件的脱模斜度与塑料的品种,制品形状以及模具结构均有关,一般情况下取0。5度,最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度如表1-1: 表11 几种塑料的常用脱模斜度制品斜度
7、聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚苯乙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔204020-5020-4520-403513035-140-120型芯25-402040204530130-1305035-1由于塑料制品的产品图可知,塑件的外壁有2的斜度.此结构本身就在常用的脱模斜度范围内,本身就有利于制品脱模,且此塑料制品的材料为PP,此产品能够脱模,故无需另行设计。2. 注塑机的选用注塑机的选用包括两方面的内容:一是确定注塑机的型号,是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内;二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。 根据塑料的品种、塑件的结构
8、、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择.本制品采用卧式注塑机低压注射.选用G54S200/400螺杆式注塑机。其技术规格为:1 螺杆直径 55mm2 注射容量(理论) 400 cm33 注射重量(PS) 482g4 注射压力 109MPa5注射速率 2000g/s6塑化能力(PS) 31g/s7注射行程 160mm8螺杆转速 16/28/48r/min9料筒加热功率 10KW10锁模力 2540KN 11拉杆内间距(水平X垂直) 290X368mm12允许最大模具厚度 406mm13允许最小模具厚度 165mm14移模行程 666mm15模板最大开距 260mm16油泵电机功率 1
9、8.5KW17油箱容积 456L18机器尺寸(长X宽X高) 4。7X1.44X1。8m19最小模具尺寸(长X宽) 532X634mm23定位圈直径 125mm24喷嘴前端孔径 4mm25喷嘴前端球面半径 R1826螺杆与机箱径向间隙 =0.03mm27冷却系统效率:连续运转一小时,油温不超过562.1. 喷嘴尺寸注塑机喷嘴头一般为球面,其球面半径R应与模具的主流道始端的球面半径吻合,以免高压熔体从隙缝处溢出,一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大25mm,否则主流道内的塑料凝料无法脱出,其相应尺寸关系如图31. 图 31喷嘴与浇口套的尺寸关系图其中 ,R=r+(25)mm D=d+(0
10、.51)mm2.2. 定位环尺寸注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔,注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合,模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合,便于模具安装。定位环的高度小型模具为710mm,大型模具为 10 15mm,定位孔深度应大于定位环的高度。2.3. 模具厚度在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间。同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入。模具闭合后的厚度(闭合厚度)Hm应在注塑机允许的最大模具厚度和最小模具厚度之间
11、,即式中: 2.4. 模具的长度与宽度模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应,校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种:用螺钉直接固定(大型注塑模多用此法)和用螺钉、压板固定(中、小型模具多用此法)。采用第一种方法时,动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应(注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔,只要保证与其中一组相适应即可);若采用后一种方法,灵活性大,只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行.3. 注射模设计步骤3.1. 塑件成型方案的确定通常,塑料按照性能分为热塑性塑料和热固性塑料两种,两种塑料的
12、成型方式有所不同,对于热塑性塑料大多数都是注射成型,本产品聚丙烯,要求材料为PP,PP为热塑性塑料,且多为注射成型,根据实际,我们采用注射成型。3.2. 型腔数目的确定对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是: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。缺点是:塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大,精度要求较高或者小批量及试生产.多型腔模具的优点是:塑件成型的生产率高,成本低。缺点是:塑件精度低;工艺参数难以控制。模具结构复杂;模具制造成本高,周期长.多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。根据塑件的精度:根据经验,在模具
13、中每增加一个型腔,塑件的尺寸精度就要降低4%。确定型腔数目的方法:考虑到塑件的技术要求,本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即:式中,G-注塑机的最大注射量(200g)单个塑件的重量(25g)-浇注系统的重量(14。9g) 但根据产品结构和尺寸形状来看不起,由于该塑件尺寸形状很大,只能为一模1腔.根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向,中心分布。3.3. 成型零部件的设计计算成型零部件的设计计算主要指成型部分,与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面:1。成型零部件的磨损 其主要是塑料熔体在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦,而一
14、后者为主。为简化设计计算,一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量,对于垂直方向的不于考虑,而忽略不计。中小形塑件我们取c=1/6。2.成型零部件的制造误差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面,设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的1/3左右 ,z=1/3 ,通常取IT6IT9级精度.3。塑件的基本尺寸计算:3.4. 浇注系统设计流道设计包括主流道、浇口的设计。3.4.1. 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处,它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触,所以在注塑模中主流道部分常设计成可以
15、拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立式注塑机上使用的注塑模中,主流道垂直于模具分型面。为了使塑料熔体按顺序的向前流动,开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出,需将主流道设计成圆锥形,具有24的锥角,内壁有Ra0.8以下的表面粗糙度,抛光时应沿轴向进行,其结构如图4-5。若沿圆周进行抛光,产生侧向凹凸面,使主流道凝料难以拔出。同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡,为防止撞伤,应采取淬火处理使其具有较高的硬度(48HRC52HRC)。在直角式注塑机上使用的模具中,因主流道开设在分型面上,故不需要沿轴线方向拔出主流道内的凝料,主流道可以设计成等粗的圆柱形.主流道的基本尺寸通常取决于两个双方面:1) 第一个方面是
16、所使用的塑料种类,所成型的制品质量和壁厚大小。其表如表41:表4-1 参考表制品质量/gD1/mmR/mm02030.52040414015051150300623005008250015001022) 第二个方面,注塑机喷嘴的几何参数与主浇道尺寸的关系,如图:热塑性塑料的主流道衬套与注塑机喷嘴的尺寸:主流道始端直径B=A+(0。51)mm,球面凹坑半径mm,半锥角a为,尽可能缩短长度L(小于60mm为佳)。如图4-2:图 42 浇口套与注塑机喷嘴关系本套模具主流道设计要点是:1. 为便于凝料从主流道中拉出,主流道设计成圆锥形,其锥角=3 ,内壁粗糙度为Ra=0.63,整个主流道都在衬套中,并
17、未采取分段组合形式。2. 主流道大端处是根据注塑机的喷嘴头来设计的,呈圆角,其半径R=21mm,以减小料流在转向时过渡的阻力。3. 为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出,应使主流道和注塑机的喷嘴紧密接触,主流道对接处设计成半球形凹坑,其半径R= X +( 25 )mm,X=18mm,取R=21mm。其主浇道小端直径d1 =d2 +( 0。51 ) mm,取d1=4mm。4. 流道应保持光滑的表面,避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。本套产品浇口套如图43:图 4-3 浇口套3.4.2. 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,它是浇注系统的关键组成部分。浇口的形状、位置和尺寸
18、对制品的质量影响很大.浇口的作用主要有以下几点:1。 熔体充模后,首先在浇口处凝固,当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。2. 熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热,使熔体升温,有助于充模。3。 易于切除浇口尾料,二次加工方便。4。对于多型腔模具,用以平衡进料;对于多浇口单型腔模具,用于控制熔接痕的位置。浇口的截面积通常为分流道的截面面积的0.030。09.浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.52mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值,然后在试模时逐步修正。在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种:直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形
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