毕业设计 旅行餐碗注塑模设计.doc

盐城工学院机械工程系毕业设计说明书10引言随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高，塑料制品的应用范围不断地扩大，如:家用电器、仪器仪表、建筑材料、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅速猛增加。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且运用于多种原料，能够成批，连续的生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化，高速化，因此，具有得极高的经济效益。模具是指一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制出所需另件的形状制品，这种专用工具即统称模具。模具已经成为当今工业生产中使用的极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段及工艺发展方向.一个国家工业水平的高低,在很大生活方式上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平，是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。与其它机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相径庭，所以模具制造不可能形成批量生产。换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对于企业来说要求培养“全能工人”（既多面手），使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述,模具制造业存在成本高,要求制造周期短,技术性强等特点,目前,随旅行餐碗注塑模设计2着科学技术的不断发展和计算机的应用,这些问题得到了很大的改善。由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精度与质量。预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大的方便了加工及热处理。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显的缩短了模具制造周期。我国模具工业发展的历史和现状可分为：1.八十年代以前的模具工业发展：在大中型国有企业，模具车间或称工具车间，作为配套部门,专业化生产模具的厂家少，模具的种类是冲压模，锻造模。2.八十年代随着我国工业生产的发展，特别是工程塑料的推广及应用，推动模具工业的快速发展，主要表现在塑料模的快速发展。1987年在全国工科院校试点开设模具专业，模具工业的国际行标的制订与完善，压铸模，钻合金挤压模，铜墙铁壁型材模的开发和生产。3.九十年代后期，模具的生产向专业化，精密化发展，模具设计与制造的科技含量与技术含量越来越高。特别是CAD/CAM的高新软件的出现，象AutoCAD、pro/g,MasterCAM、UG、Cimatron等，用于产品设计和模具设计和模具设计，加快了模开发的速度，又保证了模具的质量、而数控加工技术的出现使复杂模具的加工成为可能,实现设计与制造的体化流程，加快了模具开发的建设，提高了模具制造的质量。本次毕业设计,我的设计课题为旅行餐碗的模具设计。在这次设计中，我选择了注射模具的设计。我首先搜集了大量和资料，并对其进行了分析研究，而且吸取了国内外的有关资料，在此基础上我还到模具厂参观实习，获取了一定的感性认识，为我的模具设计打下了基础。由于我对注塑模也是刚刚接触，缺乏经验，所设计的模具难免存在很多问题与不足，在此希望老师能给予指正。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书31制件的结构工艺要想获得良好的塑件,必须仔细而又慎重地设计塑件结构(如壁厚的均匀度,圆角的大小,支承位置的选择等)。倘若稍有疏忽，就会给制件带来难以弥补的缺陷，如气泡、缩孔、开裂等不良现象。在设计塑件结构的同时还要考虑塑件的结构是否符合模具分型面的要求，开模顶出的要求，模具制造的要求。总之，在充分分析研究塑件结构的同时，还必须考虑到模具的要求，使两者经济的合理性互相协调和统一。塑料制件主要是根据要求进行设计，由于塑料有其特殊的物理机械性能，因此设计塑件是必须充分发挥其性能上的优点，避免和补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件应尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点。在设计塑件是必须考虑以下几个方面的因素：1塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性。2塑件的成型工艺性，如流动性。3塑件形状应有利于充模流动，排气，补孔，同时能适应高效冷却硬化（热塑性制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）。4塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异。5模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。6模具零件的形状及其制造工艺。以上前四条主要是指塑料性能特点，后两条主要是考虑模具结构特点，塑件设计的主要内容包括塑件的形状、尺寸、精度、表面粗糙度、壁厚、斜度以及塑件上加强筋支承面、孔、圆角、螺纹、镶件等的设置。1.1塑件的壁厚根据使用条件，各种塑件都应有一定的厚度，以保证其应有的机械强度。壁太厚，则浪费原料，增加塑件的成本，更重要的是延长塑件在模内冷却或固化的时间，也容易产生凹陷、缩孔、夹心等质量上的缺陷；塑件的壁厚也不能太薄，特别是在注射成型中，因为壁越薄，熔融塑料在模腔内的流动阻力就越大，在大型塑件的情况下，有时会造成成型困难。另外，还必须指出壁厚与流程有密切关系。所谓流程是指塑料从进料口起向型腔各处的距离。经试验证明各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小与壁厚成比例关系（S=（L/100+0.5）0.6）。因此，对于塑件壁厚的设计应尽量是均匀的，壁与壁连接处的厚薄应相差不大，并且应尽量用圆弧过度；否则在连接处会由于冷却收缩的不均，产生内应力而使塑件开裂。在本次设计中，由于其为热塑性材料（聚乙烯），根据资料及国家标准，取其壁厚为L=3mm。旅行餐碗注塑模设计41.2脱模斜度由于塑料冷却时的收缩，会使塑件紧包在成型芯上，为了使制品在成型过程中能够顺利地从型芯中被顶出，与脱模方向平行的塑件表面必须设有脱模斜度。其脱模斜度的大小随制品表面粗糙度、形状以及尺寸精度的不同而不同，但通常最小不能低于0.5°，在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点：1凡塑件精度要求高的，应采用较小的脱模斜度。2凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。3塑件形状复杂的，不易脱模的应选用较大的脱模斜度。4塑件的收缩率大的应选用较大的脱模斜度值。5塑件壁厚较厚时，会成型收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。6如果要求脱模后塑件保持在型芯的一，那么塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面的小；反之，要求脱模后塑件留在型腔内，则塑件表面的脱模斜度应小于内表面。但是，当内外表面要求脱模斜度不一致时，往往不能保证壁厚的均匀。7增强塑料宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小。8取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图纸，斜度有扩大方向取得，外形一大端为准，符合图纸，斜度由缩小方向取得。一般情况下，脱模斜度又不包括在塑件公差范围内。1.3圆角塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外,其于所有转角处均应尽可能采用圆弧过度.因制件尖角处易产生应力集中,在受力或受冲击振动时会发生破裂,甚至在脱模过程中既由于模塑内应力而开裂,特别是制件的内圆角.一般,即使采用R0.5mm的圆角就能使塑件的强度大为增加。理想的内圆角半径应有壁厚的1/4以上。同时，圆角可大大地改善塑料的充模特性。塑件设计成圆角，使模具型腔对应部分亦成圆角，这样增加了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火或使用时不致赢应力集中而开裂。同时，圆角也增加了制件的美观。但是，在塑件某些部位如分型面，型芯与型腔配合处等不便作为圆角而只能采用尖角，如图示。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书5图1-11.4塑件的尺寸精度塑件成型与其它产品制造一样，也有尺寸精度要求。由于塑件生产的特殊条件，影响塑件尺寸精度的因素很多：1模具制造的精度和模具磨损。2塑料收缩的波动和成型条件引起的收缩变化。3受制模和成型工艺影响的成型条件。4塑件的修整工艺操作。但是，从模具设计和制造的角度看，应着重考虑下列五项影响塑件尺寸精度的因素：1模具成型部件的制造公差。2模具成型部件的表面磨损。3由于塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差。4模具活动成型部件的配合间隙。5模具成型部件的组装误差。对于某一塑件来说，塑件的成型误差应为各个因素所引起的尺寸误差的总和。但，并不是上述五项因素都产生影响，而是不同部位尺寸的影响因素各不相同，塑件尺寸误差的计算包括下列三项内容：1塑件内外表面尺寸误差的计算。2塑件高度误差的计算。3塑件中的孔、中心距或突起部分中心距误差的计算。塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，同时还必须考虑塑料本身的性能及成型加工的特点，过高的精度要求是不适合。1.5注塑过程的特点旅行餐碗注塑模设计6注塑过程具有以下几个特点。对这些特点的认识和正确运用对合理设计塑件和取的良好的塑件质量有直接的关系。(1)注塑是在封闭的摸腔中进行的塑件是在封闭的摸腔中成型的,成型时是将一受热熔化的塑料的熔体在压力作用下，通过细小的浇道注入已经闭合的模具腔体。在封闭模腔中成型塑件。为减小从模腔中脱出时的阻力，要求塑件带有适当的脱模斜度，也要求模具两部分的接触面(即分型面)应相对与所成型的塑件,安排在适当的位置.在封闭的型腔中成型塑件,要求在模具总体结构中带有合理的,可保证塑件顺利脱出的脱模机构或抽芯机构等,也要求设计出可以充分排除型腔内原有的空气和塑件中低分子挥发物的排气系统.(2)注塑过程受多种工艺参数的影响从注塑机方面看,有对料桶温度、注射压力、注射时间和保压时间等参数的控制。螺杆式注塑机又有对螺杆转速和塑化压力的控制，螺杆结构形式的选用等。无论螺杆式注塑机或柱塞式注塑机都有对注塑量的控制，注塑机合模机构一端又有对锁模力的控制等。从模具方面看，有模具温度及其分布，浇注系统的参数，如：浇口的类型，浇口的位置，浇口面积的大小，分流道断面形状和大小，排气槽的开设情况等，对塑件质量都有重大的影响。脱模机构和抽芯机构的合理性和可靠性也与塑件质量密切相关。另外，塑件本身的机构也对塑件质量有影响。（3）成型过程有热交换作用并伴随着相变和聚集态变化塑料注塑过程中，塑料在注入模腔前，必须先由颗粒状或粉末状的固体态加热到熔融的粘流态，而注入模具后，则是从粘流态冷却凝固为具有能保持住模腔形状的固体态，因此在进入模腔前后都存在着热交换作用。熔体冷却凝固变为固体状态过程中，聚合物从粘流态变为高弹态再变为玻璃态，结晶型塑件从熔融态结晶为晶态。熔体高速进入型腔时受到剪切作用，分子链沿流动方向取向。剪切作用停止后，未冷却凝固的取向分子链亦可由于热运动解取向（松弛）。因此，熔体与模具的热交换情况，即熔体的冷却速率，冷却速率的分布情况对上述聚集态变化具有决定性影响。冷却速率缓慢可造成结晶型塑料充分结晶，可获得结晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度较低的塑件。冷却速率增快则可获得结晶度低、晶粒细小的塑件或保留较高取向度的塑件。两种情况下所得到的塑件力学性能、光学性能、收缩率大小等都会有明显差别。塑件各不同部位冷却速率的分布情况对于收缩率的均匀性内应力的形成和大小，塑件的尺寸和形状稳定性等则有重要的影响。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书72确定型腔数目模具中的型腔数目的确定是一项综合项目，首先应考虑注射机的各项规格几工作性能，以及考虑制品的精度要求，模具制造的费用等。以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机的80%，按公式（2-1）计算件浇WWSN8.05(2-1)式中:N型腔数S注射机的注射量(g)浇W浇注系统的重量(g)件W塑件重量(g)N=(0.8*125-56)/44=1所以,根据以上计算,确定本次设计的型腔数目为1个。