1、畢業論文塑料蓋注塑工藝分析與模具設計摘要 . I Abstract. II 第1章概論. (11.1 論文背景及意義 (11.2 本論文及相關領域的國內外現狀及發展 (11.3 注塑模概述 (2第2章注塑模設計 (42.1 塑件的工藝分析 (42.2 分型面及排氣槽的設計 (62.3 合模導向機構設計 (72.4 成型零件的設計 (92.5 冷卻系統的設計 (122.6 模具設計總裝圖 (13結論 (15參考文獻 (16附件 (17本論文主要是針對塑料蓋的模具設計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該論文從產品結構工藝性,具體模具結構出發,對模具的澆注系統、模具成型部分的結

2、構、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇及有關參數的校核、都有詳細的設計,同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據論文題目設計的主要任務是塑料蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產塑料蓋塑件產品,以實現自動化提高產量。針對塑料蓋的具體結構,該模具是點澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內側有四個小凸臺,無法設置斜導柱,固采用活動鑲件的結構形式。其優點在于簡化機構,使模具外形縮小,大大降低了模具的制造成本。通過模具設計表明該模具能達到塑料蓋的質量和加工工藝要求。關鍵詞:塑料模具塑料蓋模具AbstractThis topic mainly a

3、imed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter e

4、xamination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which

5、 the plastic lid requested.Key words plastic mold the plastic lid mold第1章概論1.1 論文背景及意義市場競爭的日趨激烈,使得產品的功能日趨多元化,產品的生命周期不斷縮短,塑料產品結構日趨多樣化和復雜化,客戶對產品質量的要求也越來越高。這在一定程度上決定了模具設計和注射成型過程的復雜性,有些注射成型問題連有經驗的模具設計師和注射工藝師都很難把握。而傳統的注射模設計首先考慮的是模具結構本身的需要,之后考慮的才是注射制品的需要。例如,常規的注射模設計通常是根據經驗確定澆注系統和冷卻系統,而不是根據流動分析來確定,最后在試模過程中

6、通過反復的調整模具的澆注系統和冷卻系統參數來勉強達到產品的質量要求。模具試模周期過長、試模成本過高嚴重影響了企業的競爭力。因此,對塑料熔體的注射成型過程的計算機模擬對優化產品結構設計、模具設計以及注射成型工藝具有非常重要的指導意義123。1.2 本論文及相關領域的國內外現狀及發展分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模。塑料模優化設計,是當前高分子材料加工領域中的重大課題。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后,塑料模設計對制品質量與產量,就具有決定性的影響。首先,模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、澆注與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等,均對制品

7、尺寸精度和形狀精度以及塑件的物理力學性能、內應力大小、表觀質量與內在質量等,起著十分重要的影響。其次,在塑件加工過程中,塑料模結構的合理性,對操作的難易程度,具有重要的影響。再次,塑料模對塑件成本也有相當大的影響,除簡易模具外,一般說來制模費用是十分昂貴的,大型塑料模更是如此。現代塑料制品生產中,合理的加工工藝、高效率的設備和先進的模具,被譽為塑料制品成形技術的“三大支柱”。尤其是塑料模對實現塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求起著無可代替的作用。高效全自動化設備,也只有裝上能自動化生產的模具,才能發揮其應有的效能。此外,塑件生產與產品更新均以模具制造和更新為前提。我國塑料模的發展

8、極其迅速。塑料模的設計技術、制造技術、CAD技術、CAPP技術,以有相當規模的開發和應用。我國在塑料模設計技術上,與發達國家和地區的差距,參見表 1.15。在模具材料方面,專用塑料模具鋼品種少、規格不全,質量尚不穩定。表1.1 塑料模設計技術塑料模技術,包括設計技術、材料選擇、加工技術管理與維修技術等多種領域,屬于系統工程技術。隨著塑料模應用領域不斷擴大,地位的不斷提高,對此國家以制定出明確的奮斗目標。塑料注射模能一次性地成型形狀復雜,尺寸精確,或帶有嵌件的塑料制件。作為先進的模具,須在使用壽命期限內保證制品質量,并要有良好的技術經濟指標。這就要求模具動作可靠,自動化程度高,熱交換效率好,成型

9、周期短。其次,合理選用模具材料,恰當確定模具制造精度,簡化模具加工工藝,降低模具的制造成本亦十分重要。此外,在注塑模設計時,必須充分注意到以下特點4: (1塑料熔體大多屬于假塑體液體,能“剪切變稀”。 (2視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。(3整個成型周期中,塑件模具環境組成了一個動態的熱平衡系統。凡是注射模,可分為動模和定模兩大部分。注射充模時動模和定模閉合,構成型腔和澆注系統。開模時動模與定模分離,取出制件。定模安裝在注射機的固定模板上;動模則安裝在注射機的移動模板上。根據零件的不同功能,可由七個系統或機構組成5:(1成型零件:主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件,各種技術名稱 發達國家中

10、國美國日本德國香港臺灣大陸CAD 應用 CAE 應用 Flow 軟件 Cool 軟件75% 50%普及 普及 75% 50%普及 普及 70% 50%普及 普及 50% 40% 70% 70%40% 30% 50% 50%20% 10%有應用 有應用成型桿與成型環;(2澆注系統(3導向和定位機構;(4脫模機構:主要由頂桿、頂出板、回程桿、頂出固定板、拉料桿等組成;(5側向分型抽芯機構;(6溫度調節系統;(7排氣系統。第2章注塑模設計2.1 塑件的工藝分析BS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一種新型的工程材料。它具有三種成分的綜合性能,是一種具有堅韌、質硬和剛性的工程材料。ABS是非結晶

11、聚合物,不透明、無毒、無味及微黃的熱塑性樹脂.有及好的抗沖擊強度,且在低溫下也不迅速下降.有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、化學穩定性和電器性能。ABS的主要成型特點:(1可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。(2收縮率小,可制得精密塑料。(3吸濕性較大,成型前應干燥處理。(4流動性中等,溢邊值0.04mm,溶體粘度強烈依賴于剪切速率,因此模具設計大都采用點澆口形式。(5熔融溫度較低,熔融溫度范圍固定,宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。(6澆注系統流動阻力小,注意澆口形式和位置應合理,防止產生熔接痕或減小熔接痕數量。脫模斜度不宜過小。ABS

12、注射成型的主要工藝參數見表2.16。表2.1 ABS注射成型的主要工藝參數 樹脂名稱 ABS 注射機類型 螺桿式 螺桿轉速,(r/min 3060 形式 直通式 噴嘴溫度( 180190前 200210料筒溫度(中 210230后 180200模具溫度( 5070 注射壓力(MPa 7090 保壓壓力(MPa 5070 注射時間(s 35保壓時間(s 1530 冷卻時間(s 15 30 總周期 (s 4070 密度(g/31.011.08該塑件為一圓形塑料蓋。塑件含有內螺紋,如圖2.1所示,因此需要采用螺紋旋轉脫模機構,塑料件上有兩個止轉孔,需設計為襯套形式,防止脫模時塑料件隨螺紋型芯轉動。外

13、觀結構較為復雜,凹模采取鑲嵌式,便于加工,易于更換,節約了貴重材料。該件為圓形對稱件,故在塑料蓋的中心位置設置點澆口,以便充型。由于采用螺紋脫模機構,結構較為復雜,宜采用一模一腔 。 圖 2.1 塑料蓋注塑件由于沒有精度要求,因此取最低精度5級(SJ1372-78。由以上分析可見,該零件的尺寸精度為低精度,對應的模具相關的零件加工可以保證。塑料件沒有特別的表面質量要求,故比較容易實現。經過以上分析可以看出,注射時在工藝參數控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。2.2 分型面及排氣槽的設計在注塑模中,用于取出塑件或澆注系統凝料的面,通稱為分型面。分型面選擇的一般原則78 :(1應便于塑

14、件的脫模。(2應保證塑件的質量。(3應有利于防止溢料。4應有利于排氣。5應盡量使成型零件便于加工。該塑料件為一對稱的圓形件,基于以上原則,分型面可選在塑件截面積最大處,如圖2.2所示。 圖 2.2 塑料蓋分型面由于是中小型模具,利用分型面排氣是最簡便合理的方法,同時利用配合間隙排氣,其間隙為0.03mm0.05mm。主流道是澆注系統中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始,到分流道為止的塑料熔體的流動通道。因主流道部分在成型過程中,其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力塑料熔體要冷熱交替反復接觸,屬于易損件,對材料要求較高,所以模具的主流道部分設成可拆卸更換的主流道襯套式,以便有效地選用優質鋼材

15、單獨進行加工和熱處理。主流道襯套設置在模具的對稱中心位置上。主流道設計如圖2.3所示 ,其主要參數為:d=碰嘴直徑+1mm ;R=碰嘴球面半徑+23mm ; =2°4° r=D/8;H=(1/32/5 R 。圖 2.3 主流道2.3 合模導向機構設計模具閉合時要求有準確的方向和位置。具有一定精度的合模導向機構,是注射模設計不可缺少的組成部分。技術要求:(1為使導柱具有硬而耐磨的表面,堅韌而不易折斷的內芯,采用T10鋼經淬火處理,硬度為50HRC 55HRC 。導柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8m,導向部分表面的粗糙度為 Ra0.8m Ra0.4m 。(2導柱固定端與模板之間

16、采用H7/k6過渡配合;導柱導向部分采用H7/f7的間隙配合。RdHL導柱設計如圖2.4圖2.4 導柱導套選用注塑模 型直導套采用H7/r6配合鑲入模板。導套結構如圖2.5所示。圖2.5 導套2.4 成型零件的設計塑料件具有內螺紋,型芯設計為獨立的螺紋型芯(如圖2.6所示,以便旋轉脫模。并采用H8/h8的間隙配合,將螺紋型芯直接插入模具相應的配合孔中。凹模設計為底部鑲拼結構(如圖2.7所示,簡化了模具的加工性,減少了熱處理變形,鑲拼結構便于模具維護,節約了貴重的模具鋼,鑲拼處的間隙利于排氣。 圖 2.6 螺紋型芯 圖 2.7 凹模鑲塊注射塑料ABS 的成型收縮率:S cp =2S S minm

17、ax +S cp =20.3%0.7%+ =0.5% (1型腔的徑向尺寸:m L =(1+S cp %s L -43+0式中 m L 型腔徑向尺寸;單位為mms L 塑件的基本尺寸;單位為mm塑件的公差值;模具成形零件的制造公差;取/4 將數據代入公式中得:1m L =(1+0.5%×95-0.75×0.600+0.07=95.220+0.07 mm2m L =(1+0.5%×66-0.75×0.520+0.13=66.070+0.13mm3m L =(1+0.5%×87-0.75×0.600+0.07=87.150+0.07 mm4

18、m L =(1+0.5%×8-0.75×0.200+0.05=95.220+0.05 mm(2型芯徑向尺寸:m l = (1+S cp %s L +430-式中 m l 型芯徑向尺寸;單位為mm將數據代入公式中得:1m l = (1+0.5%×63+0.75×0.46 -0.120=62.78- 0.120(1型腔深度尺寸計算:H =(1+S cp %s H -32+0式中 m H -型腔深度尺寸;單位為mms H -塑件的基本尺寸;單位為mm將數據代入公式中得:1m H =(1+0.5%×13-32×0.220+0.06=12.93

19、0+0.06 mm 2m H =(1+0.5%×5-32×0.180+0.05=5.30+0.05 mm(2型芯高度尺寸計算:m h =(1+S cp %s H +320-1m h =(1+0.5%×11+32×0.22 -0.050 =11.25-0.050 mm2m h =(1+0.5%×5+32×0.18 -0.050 =5.15-0.050 mm3m h =(1+0.5%×2+32×0.16 -0.040 =2.11-0.040 mm2.5 冷卻系統的設計 圖2.8 螺旋式冷卻水套為了提高冷卻效率和爭取型腔

20、表面溫度的均勻與穩定,在系統的綜合設計中應遵守生產中的約定準則。在管道回路布置時,還需進一步考慮型腔的形狀和尺寸,并使加工方便和密封效果良好12。本設計采用螺旋式冷卻回路,如圖2.8所示,大直徑的圓柱高型芯,在心柱表面車制螺旋溝槽,壓入型芯的內孔中。冷卻水從、中心孔引向心柱頂端,經螺旋回路從底部流出。心柱使型芯有較好剛性; 較薄的型芯壁改善了冷卻效果,只是加工較復雜。由于注射機可安裝模具的厚度有一定限制,所以設計模具的閉合厚度m H 必須在注射機允許安裝的最大模具厚度max H 及最小模具厚度min H 之間,即max H m H min H式中 min H -注射機合模部件允許的最小模厚(m

21、m ; max H -注射機允許的最大模厚(mm 。代入數據得:m H =20425253225324025=+ mm滿足 min H =200 mm m H =204 mm max H =300 mm 故符合要求。雙分型面注射模H 105(21H H + 式中 -定模板和型腔之間分離距離(mm ; H -注射機動模板的開模行程(mm ; 1H -塑件頂出距離(mm ;2H -包括澆注系統凝料在內的塑件高度(mm 。代入數據得: H =300 mm >11+13+25+21+10=80 mm滿足條件。2.6 模具設計總裝圖根據以上的設計和計算,所設計的模具結構如圖2.9所示:模具在開模時

22、,在彈簧10作用下,-面首先分型,以便取出點澆口,當定距拉桿12被限位后,-面分型。開模完畢,由裝于機床上的電機通過傳動系統帶動鏈輪6,從而使水套5轉動,螺紋型芯13隨同旋轉脫出螺紋,在脫螺紋過程中,彈簧10推動動模板8 ,使襯套15端面始終與制品端面保持接觸,以利用其摩擦阻力而順利脫出螺紋。傳動系統由滾柱2、7和軸承11支承,以減小傳動時的摩擦阻力。 圖2.9 模具結構圖1-上擋板;2-澆口套;3-主流道;4-導柱;5-推桿;6-傳動系統帶動鏈輪;7-動模固定板;8-推動動模板;9-墊板;10-彈簧;11支承 21-銷釘;12-定模固定板;13-導柱;14-動模;15-襯套;16-定模結論本次所選論文為塑料蓋注塑模設計,在設計過程中經過翻閱大量的文獻資料,對整個注塑模設計過程及注塑工藝