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水杯盖模具设计及型腔仿真加工【三维Proe】[13张CAD图纸+文档]

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外文翻译
文献资料
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目  录

1前言 1

2模具的结构设计 3

2.1模具设计方案 3

2.2制品的结构及注塑工艺分析 4

2.2.1塑料制品的结构如图 4

2.2.2材料分析 4

2.2.3ABS成型条件 4

2.2.4制品的公差 5

2.2.5成型方案的确定和注塑工艺分析 6

2.3注射机的选择及型腔数目确定 6

2.3.1注射机的选择 6

2.3.2型腔数目的确定 7

2.4分型面的确定 8

2.5浇注系统设计 8

2.5.1浇注系统的分析 9

2.5.2浇口的设计 9

2.5.3浇口套的设计 10

2.5.4模具的排气部分 10

2.6成型零件的设计 11

2.6.1成型零件型腔计算 11

2.6.2圆型零件型腔壁厚的计算及强度校核 13

2.7顶出系统的设计 15

2.8冷却孔的设计 15

2.9模架的选择 16

2.10注射机有关工艺参数的校核 16

2.10.1最小注射量的校核 16

2.10.2注射压力校核 17

2.10.3锁模力校核 17

3型腔仿真加工 17

4结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录 23

 

水杯盖模具设计及型腔仿真加工

摘要:注塑模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具,能够成型复杂的高精度的塑料制品。本课题是对水杯盖模具设计并分析加工工艺。

   本模具考虑到年产量、工厂的设备及塑件的精度要求,选择一模一腔结构。以水杯盖主体和防伪圈之间的面作为分型面,使制品强制脱模。流道采用带环形冷料穴,脱模时方便将主流道凝料和塑件带出,确保熔融塑料几乎能同时到达型腔的进料口。为了使动、定模能够准确地动作, 导向定位机构利用导柱与导套的配合。顶出机构是推杆推出的一次脱出机构。考虑到零件的位置关系,冷却水道采用循环式分布,以便冷却均匀、快速。

   采用Pro/E来实现塑料瓶盖三维设计及模具成型零件设计,分析制件的成型质量和完成分型面的设计,再采用CIMATRION来实现其数控仿真的加工,并在产品设计及模具装配过程中,辅助以必要的理论计算,将数字化设计与理论计算结合起来,可以大大缩短产品研发周期、模具设计周期,提高产品设计及模具设计的准确性、产品成型质量,降低产品研发、模具设计成本。在设计过程中制定了合理的工艺方案,满足了大批量生产要求。同时,还编制了详细的工艺文件来保证模具的顺利加工及制品的生产。

关键词:水杯盖;注塑模具;加工工艺分析;Pro/E。


The Design and Simulation 

Processing of Mold for Watercup’s 

Abstract:At present ,injection molding is the plastics mould that has being used  most extensively , it can mold the complex and high accurate plastic product. The Subject is about the design of the plastic caps and simulation processing.

   Considering the annual output, the equipment of the factory and the requirement of precision of the plastic product,one cavities in a mould. The middle horizontal surface of the goods was to cap the main circle and security between the surface as a type face, so that mandatory Stripping products. The runner is designed to be balanced and symmetrical distribution, ensure that melting plastic could reach each cavity’s gate almost.. Suspension and Positioning mechanism use matched guide pillar and guide sleeve to make movable mould, fixed mould to work accurately. The knockouts uses once ejecting mechanism that lifter pushes out. By the relation of the position of each part, cooling channels are designed to straight channels to cool effectively, quickly.

   With Pro/Engineer,MoldFlow to implement three-dimensional design and mold volume design of the Plastic caps, and shaping quality of part was analyzed and the parting line was designed by Pro/Engineer, then utilized CIMATRION to accomplish the assemblage of the mold with the assistance of essential theory calculate mixed with figure design. It would not only shorten the cycle of product research and mold design, and improve the preciseness and the product shaping quality, but also lower the cost of the research. Having made the rational craft scheme in the design process ,so it has met the requirement of producing in enormous quantities. Moreover, it also prepared a detailed document to ensure that the process for the smooth processing of mold and apparel production.

Key words: watercup’s;injection mould;process analysis;Pro/E.


内容简介:
高效自动脱螺纹及凝料注射模具设计 周细枝,钱应平,刘秋菊 (湖北工业大学机械工程学院,湖北 武汉430068) 摘要:以带内螺纹的护手霜瓶盖为例,通过分析制品的结构和注塑成型工艺,采用齿轮齿条机构,设计了高效自 动脱螺纹和浇注系统凝料的注射模具。重点在于精确计算并校核了齿轮齿条机构,实现了开模行程最小化,成型过程 高效化,可为类似塑件的注射模具设计提供有价值的参考。 关键词:瓶盖;内螺纹;塑料模设计 中图分类号:TQ320166+2 文献标识码:A 文章编号:1005-5770(2008) 11-0033-02 DesignofInjectionMouldwithAutomaticandEffectiveRemovingof ScrewThreadandRunner ZHOUXi2zhi,QIANYing2ping,LIUQiu2ju (SchoolofMachineryEng.,HubeiPolytechnicUniversity,Wuhan430068,China) Abstract: Takingahandcreambottlecapwithinternalscrewthreadasanexample,thestructureandinjec2 tionmoldingprocessoftheproductwereanalyzed.Theinjectionmouldwithautomaticandhigheffectiveremoving ofscrewthreadandrunnerwasdesignedbymeansofrackandpinionmechanism.Thekeypointwastheaccurate calculationandcheckout,themouldstrokegotsmallerandtheefficiencywashigher.Themoulddesigncouldbe takenasavaluablereferencetothesimilarplasticsproducts. Keywords:BottleCap;InternalThread;InjectionMouldDesign 模具内螺纹的成型一般有自动脱模机构和模外手 动脱模机构两种。模外手动脱模机构模具设计相对较 简单,但是生产效率不如自动脱模机构高。自动脱模 机构包括瓣合式螺纹型芯结构、旋转脱模机构等。瓣 合式螺纹型芯结构成型后容易出现拼缝溢料痕 迹1-2。旋转脱模机构主要是利用模具上的齿条齿轮 传动或依靠液压传动驱动旋转零件等2-4。传统设计 中采用的齿轮齿条机构主要是根据经验设计,其开模 行程较长,生产效率不高。本文以某护手霜用瓶盖为 例,通过对齿轮齿条机构的精确计算和校核,设计了 利用卧式注塑机顶出动作,由齿条驱动齿轮,带动螺 纹型芯旋转的自动脱内螺纹注射模,减小了开模行 程,提高了生产效率。 1 模具结构设计 111 制品的结构工艺性分析 护手霜塑料瓶盖如图1所示,材料为ABS,要求 较好的表面光洁度,其外表侧面为球面,瓶盖口部壁 很薄,内部有一带内螺纹的圆环形结构,使用时起旋 紧和密封作用,圆环形结构外表面有四个小凸台。 图1 护手霜瓶盖结构图 Fig1Structureofhandcreambottlecap 112 浇注系统设计和分型面选择 因使用上要求瓶盖外表面光滑,故采用针点浇口 33 第36卷第11期 2008年11月 塑料工业 CHINAPLASTICSINDUSTRY 作者简介:周细枝,女,1973年生,讲师,主要从事模具设计和材料成型方面的研究。zhouman 207131631com 形式,浇口设置在制品上表面中心,这样塑件在圆周 方向的收缩情况相同,可减小变形,并可保证制品内 螺纹及圆环形结构的尺寸精度,提高制品质量。通常 情况下多采用一模两腔设计,本设计为提高成型效率 采用一模四腔设计,采用平衡式浇注系统,型腔布局 为圆周形,在主轴周围呈行星式均布,如图2所示, 模具整体对称。由于采用点浇口进料,相应地采用双 分型面模具,以分别取出浇注系统凝料和制品。 图2 模具结构图 Fig2Structureschematicdrawingofmould 1-齿轮轴;2-主齿轮轴;3-主齿轮;4-套筒;5-轴承; 6-动模垫板;7-导柱;8-导套;9-动模板;10-定模板; 11-导套;12-冷却水道;13-伞齿轮轴;14-定模底板; 15-浇口套;16-限位螺钉;17-型芯;18-型芯齿轮轴; 19-齿条支撑块;20-齿条;21-支撑块;22-轴套; 23-套筒;24-动模底板 113 传动系统设计与计算 自动脱螺纹的原理是在开模时,齿条20带动齿 轮轴3转动,由于齿轮轴1与主齿轮轴2上的伞齿轮 是啮合的,故主齿轮轴2同时转动,主齿轮3也转 动,从而带动型芯齿轮轴18转动,因为制品内部圆 环形结构外表面上有四个止转工艺凸台,故在开模过 程中制品始终不转,直至脱出螺纹。 塑件的内螺纹长度为L=10mm,螺距为P=215 mm,线数n=1,则导程S=nP=215mm,故螺纹完 全脱出时螺纹型芯需要转动的转数N1为: N1=L/ S=10/215=4 (转) 齿条20的模数为m0=015,开齿部分长度为L0 =19mm,齿轮轴1上的直齿轮部分的模数为m1= 015、齿数为Z1=17,齿距P1=m1=1157mm,伞 齿轮部分的模数为m2=1、齿数为Z2=40;主齿轮 轴2上的伞齿轮部分的模数为m3=1、齿数为Z3= 20;主齿轮3的模数为m4=1、齿数为Z4=51;型芯 齿轮轴18上的行星齿轮的模数为m5=1、齿数为Z5 =17。此齿轮齿条传动为二级传动机构,其传动比i1 =Z2/Z3=40/20=2,i2=Z4/Z5=51/17=3,总传动 比i=i1i2=6,当模具开模时螺纹型芯可转动的转 数N2为: N2=L0i/P1Z1=L0i / ( M1Z1 ) = (19 16)/ (115717) =41 27( 转) 因为N2N1,故该自动脱螺纹机构可以完全脱 出螺纹。 2 模具结构及其工作过程 采用点浇口、双分型面注射模具,模具结构如图 2所示,一模四腔,采用卧式注塑机XS2ZY2125生产。 模具合模、注射、保压、冷却后,在注射机作用 下模具打开,在主齿轮轴2头部拉料杆和弹簧的作用 下,模具首先从A2A处分型,如图3所示,点浇口被 拉断并拉出,注射机动模继续后退,在限位螺钉16 的作用下定模板10停止后移,此时模具从B2B处进 行二次分型,由于包紧力的作用塑件留在动模一侧, 球头拉料杆从浇注系统凝料中拉出,凝料在重力作用 下自动脱落。同时齿条的开齿部分与齿轮轴1啮合, 齿轮齿条传动机构开始工作,型芯齿轮轴18转动, 由于塑件内部设有止转筋,塑件不会随着型芯齿轮轴 18而转动,故从型芯上脱出至完全与螺纹型芯分离, 完成脱模过程。在注射机的作用下,动模部分前进合 模,进入下一个工作循环。 图3 模具分型及脱模过程示意图 Fig3Schematicdrawingofmouldpartinganddemouldingprocess 3 结语 采用齿轮齿条传动系统来实现制品螺纹结构的自 动脱出,重点对齿轮齿条传动系统进行了精确的计算 和校核,解决了传统设计中存在的根据经验估算导致 开模行程不准确及生产效率不高的问题。所设计模具 还可以实现浇注系统凝料的自动脱落,无需设置专用 顶出机构,提高了生产效率,降低了工人的劳动强 度。(下转第45页) 43塑 料 工 业2008年 从图4可以看出,加入分散剂的纳米改性复合材料损 耗模量增加。这可能是加入分散剂后,纳米材料分散 均匀,聚合物分子链进入纳米材料片层结构,纳米粒 子起到填充粒子的补强作用,限制了分子链的运动能 力,分子运动困难。因此,损耗模量增加8。 图3 PTMG/MDI、PTMG/MDI/PU2C5和PTMG/MDI/PU2C5 /ME60储能模量图 Fig3StoragemodulusEcurvesofPTMG/MDI,PTMG/MDI/PU2C5 andPTMG/MDI/PU2C5/ME60 图4 PTMG/MDI、PTMG/MDI/PU2C5和PTMG/MDI/PU2C5 /ME60的损耗模量图 Fig4LossmodulusEcurvesofPTMG/MDI,PTMG/MDI/PU2C5 andPTMG/MDI/PU2C5/ME60 3 结论 PTMG/MDI/BDO体系的耐热水性能明显优于PT2 MG/TDI/MOCA体系的性能。经纳米有机蒙脱土改性 后聚氨酯弹性体耐热水性能有所提高。加入分散剂后 对有机插层蒙脱土的均匀分散具有明显的促进作用。 添加分散剂提高了聚氨酯/纳米复合材料的弹性模量。 参考文献 1宋晓艳,张玉清,张杰,等.聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米 复合材料的合成与性能J .高分子学报,2004(5) :640 -644. 2LESZCZY?NSKAA,NJUGUNAJ,PIELICHOWSKIK,etal. Polymer/montmorillonitenanocompositeswithimprovedthermal propertiesPartII.Thermalstabilityofmontmorillonitenanocom2 positesbasedondifferentpolymericmatrixesJ .Thermochimica Acta,2007,454(1) :1-22. 3山西省化工研究所.聚氨酯弹性体手册M.北京:化 学工业出版社,2001:115-117. 4 MOONSY,KIMJK,NAHC,etal.Polyurethane/montmo2 rillonitenanocompositespreparedfromcrystallinepolyols,using 1,42butanediolandorganoclayhybridaschainextendersJ . EurPolymJ,2004,40:1615-1621. 5XIONGJiawen,ZHENGZhen,JIANGHongmei,etal.Rein2 forcementofpolyurethanecompositeswithanorganicallymodified montmorilloniteJ .CompositesPartA,2007,38:132- 137. 6XIONGJiawen,LIUYunhang,YANGXiaohui,etal.Thermal andmechanicalpropertiesofpolyurethane/montmorillonite nanocompositesbasedonanovelreactivemodifierJ .Polym DegradStab,2004,86:549-555. 7吴素霞,吕志平,万兆荣,等.聚氨酯/碳纳米管复合材 料的制备与表征J .聚氨酯工业,2007,22(3) :9-12. 8张志华,沈军,吴广明,等.SiO 2不同的掺杂方式对聚 氨酯树脂材料性能的影响J .材料导报,2003,17:127 -130. (本文于2008-08-06收到) (上接第32页) 2 MASSEH,ARQUISE,DELAUNAYD.Heattransferwithme2 chanicallydriventhermalcontactresistanceatthepolymer2mold interfaceininjectionmoldingofpolymersJ .IntJHeatMass Transfer,2004,47(8-9 ) :2015-2
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