毕业设计（论文）-胶带垫圈的注塑模设计（全套图纸）.pdf

毕 业 设 计 （ 论 文 ）毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题题 目目: 胶带垫圈的注塑模设计 胶带垫圈的注塑模设计 摘 要 文章主要写了对于胶带垫圈的分析与制作。我按着一般注塑模的制作过程，首先运用 UG、CAD、Moldflow 等软件对于胶带垫圈的零件外形、零件尺寸进行分析与确定。然后根 据分析所得的数据对模具型腔与型芯、模具浇注系统，塑料模的模架等进行选择。然后设 计推出机构与冷却系统，最后模具的图纸绘制等等。 关键词：胶带垫圈；UG；冷却；龙记大水口模架 全套图纸加 153893706 目 录 前 言 . 1 1 工艺分析 . 2 1.1 塑件分析 . 2 1.1.1 脱模斜度 . 2 1.1.2 外观要求 . 3 1.2 材料分析 . 3 1.2.1 聚丙烯（pp）的基本特性和用途 . 3 1.2.2 成型 . 3 1.2.3 聚丙烯（PP）注射成型工艺. 3 2 模具模架结构形式的选择 . 4 2.1 分型面 . 4 2.2 型腔数量的分布 . 4 2.2.1 影响型腔数量的主要因素 . 4 2.2.2 型腔布局原则 . 5 2.3 模架的选用 . 6 3 注塑机的选择 . 8 3.1 零件质量和体积的测算 . 8 3.2 选择注塑机 . 8 4 浇注系统的设计 . 9 4.1 浇注口位置的选择 . 9 4.2 主流道和分流道的设计 . 9 5 顶出机构 . 11 6 冷却系统的设计 . 13 总 结 . 14 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 16 1 前 言 自从 20 世纪 90 年代以来，我国虽然在塑料模具设计与制造方面取得了显著的进步。 但是对于模具的标准化程度和应用水平与工业发达国家相比还存在很大的差距。尤其是对 于现代模具设计与制造技术能力的塑料模上面的人才有着很大的空缺。由于塑料种类和加 工方法很多,塑料成型机和塑料制品的结构 尺寸又不一样。所以,塑料模具的种类和结构 也是多种多样的。随着塑料工业的迅速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断 提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大。 塑料模具是一种生产塑料制品的工具。他一般由动模和定模两部分组成,动模安装在 注射成型机的移动模板上,定模安装在注射成型机的固定模板上。注塑时模具装夹在注塑 机上,熔融的塑料先注入成型模腔内,并在模腔内冷却和定型。然后动模和和定模分开,经 由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个模具的注 塑过程是循环进行的。 塑料模包括注塑模、压注模、传递模、挤出模、中空吹塑模、热成型模具等。 此次设计是在学习了两年多的模具设计的知识的基础上进行设计的，是将书本上面的 知识与实践相结合，争取设计出一个相对而言比较合理的塑料模具，能够将理论和实践充 分的结合在一起。 该注塑模机构套用了龙记的大水口 CI 模板，整体结构简单，运水冷却系统布置对称， 且易于安装，受力均匀。这次毕业设计包括两个部分。第一个部分是模具机械设计，包括 注塑机的选用、浇注系统的设计与选择、动模与定模的构架选用、脱模顶出机构、冷却系 统设计。而第二部分就包括绘图软件的应用，通过 UG 和 CAD 等软件来完成模具的三维制 图和二维制图。 在本次设计中，接受了老师的指导。同时也很感谢健雄学院的各位导师的教诲。 这次的说明书是自己在经过三年的学习后、在与同学们的探讨中和老师的指导下完成 的，因为自己在模具这个行业中缺乏实践经验和专业知识，所以在设计过程中难免出现很 多不足之处，敬请谅解，并恳请得到斧正。 2 1 工艺分析 1.1 塑件分析 图 1- 1 胶带垫圈 塑件材料为聚丙烯（PP）塑料胶带垫圈，制造要求是可以大批量生产。 外形尺度为如图所示塑料件壁厚为 1mm，如图 1-1。 1.1.1 脱模斜度 根据资料得聚丙烯(PP)的成型收缩率为 1.02.5,脱模斜度型腔为 2545,型芯 脱模斜度为 2045。选择塑件的内侧脱模斜度为 30，外表面脱模斜度为 35。 表 1- 1 常用塑料的脱模斜度 塑料名称 脱模斜度 凹模 型芯 聚乙烯、 聚丙烯、 软聚氯乙烯、 氯酰胺、氯化聚醚 25 45 20 45 3 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35 40 30 50 聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛 35 130 30 40 热固性的塑料 25 40 20 50 1.1.2 外观要求 胶带垫圈要求尺寸基本正确,表面光洁无毛刺、缺口,浇口可以设计在在侧面。 1.2 材料分析 1.2.1 聚丙烯（pp）的基本特性和用途 胶带垫圈的材料选用的是聚丙烯（PP） ，聚丙烯的比重仅 0.90.91g/cm 3。 。机械性 能方面，如屈服强度、抗拉强度、压缩强度、硬度等均优于低压聚乙烯。聚丙烯的耐热性、 刚性较好，可在 100的温度下使用,如果不受外力,即使温度升高到 150也不会变形。 但是耐磨性不够高;成型收缩率大(通常在 2左右);低温呈脆性;室外老化性差。 聚丙烯可用作各种机械零件,如接头、泵叶轮、法兰、汽车自行车零件等 1.2.2 成型 聚丙烯成型收缩范围大,易发生缩孔,凹痕及变形;聚丙烯热容量大,注射成型模具必 须设计能充分冷却的回路;聚丙烯适宜成型的温度为 80所以模具温度应保持在 80左右, 温度过低会造成制品表面光泽差，易产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。 1.2.3 聚丙烯（PP）注射成型工艺 注塑机：螺杆式 螺杆转速 （r/min)：3060 喷嘴：直通式、170190 料筒温度 （t/） ：前段 180200、中段 200220、后段 160170 模具温度 （t/） ：4080 注射压力 （M/Pa） ：70130 时间 （s） ：保压时间 2050、注射时间 05、保压时间 2060、冷却时间 1550、 成型周期 40120。 4 2 模具模架结构形式的选择 2.1 分型面 分型面是开模后取出塑件的那个平面，而注塑模可以存在一个或者多个分型面。根据 此次塑件外形，我选择了一个分型面。单分型面塑料模具被称为二板式注塑模，是注塑模 中一种很普遍的结构形式。 在选择分型面有以下几种要求： 分型面应该选择应当符合脱模的基本要求,就是塑料件能从模仁内取出，分模面位置 应设在胶件脱模方向最大的投影边缘部位。 保证塑件质量精度和外观要求,分模线不影响胶件外观,分模面应尽量不要破坏胶件 光滑的外表面。 分型面选择能有利于模具的加工。 合理安排浇注系统,特别是浇口位置。 综上所述，我选择的分型面如图 2-1 图 2-1 分型面 2.2 型腔数量的分布 2.2.1 影响型腔数量的主要因素 制品重量 (包括浇注系统凝料)与注塑机的额定注塑量(各型腔塑料制品总量+浇注系 统凝料)注塑机额定注塑量*80(用于校核)。 注意;算出来的数值不能四舍五入,只能向大取整数。 1) 由注塑机的额定锁模力确定:各产品(包括凝料)在分型面上的投影面积*型腔平均 压力注塑机额定锁模力*80(用于校核)。 注意:型腔平均压力需要查表 2-1 塑料形状和精度不同时可选用的型腔压力得到 5 2) 塑料件的生产批量是根据客户提供的生产批量，决定型腔的个数。 3) 每增加一个腔，其成型制品的尺寸精度就下降 5% 4) 模具中型腔的数量越多，其制造费用越高，制造难度也越大，模具质量很难保证。 5) 型腔数量增多后，分流道长度必然增加，这样会导致注射压力及熔体热量会有很 大的损失。 型腔数量越多，故障发生率就越高而任何一腔出了问题，都必须立即修理，否则将会 破坏模具原有的压力平衡和温度平衡。 表 2-2:型料形状和精度不同时可选用的型腔压力。 条件 型腔平均压力/MPa 举例 易于成型的制品 25 聚乙烯、 聚苯乙烯等厚壁均匀 用品、容器类 普通制品 30 薄壁容器类 高粘度、高精度制品 35 ABS、聚甲醛等机械零件、高 精度制品 粘度和精度特别高制品 40 高精度的机械零件 2.2.2 型腔布局原则 保证模具的压力和温度平衡。型腔压力分为两个部分，一是指平行于开模方向的轴向 压力；二是指垂直于开幕方向的侧向压力。保证模具的压力和温度平衡，可采用将制品堆 成排位或对角排位。 A 对称排位 一模一件，制品形状完全对称或近似对称一模出多件，制品相同，腔数位双数一模出 多件，制品不同，腔数均为双数。 B 对角排位 一模出两件，制品相同，但制品不对称，俗称鸳鸯模；一模出两件，制品大小形状不 同；一模出多腔（两腔以上） ，各腔大小形状不同，尽量采用较大的和较大的对角摆放， 较小的和较小的对角摆放。 一模多腔中，相同制品要从相同的位置进胶。目的就是保证各制品收缩率一致，使其 具有互换性。 进料平衡原则是指熔体在基本相同的条件下，同时充满各型腔，以保证制品的精度。 6 采用平衡式。主流到到各型腔的分流道长度相等。适用于制品相同或近似。 按大制品靠近主流道、小制品远离主流道排位，再调整流道、浇口尺寸。适用于各制 品不同或差异较大。 注意;当各种大小制品质量之比大于 8 时，应同客户协商调整。 浇注系统的分流道越短，流道凝料越少，模具排气负担越轻，熔体在分流道内的压力 和温度损失越少，成型周期也越短。口译通过计算流程比，检查是否满足注射工艺要求。 成型零件的尺寸越小，模架的尺寸就越小，模具的制造成本就越低，与之匹配的注射 机就越小。小型的注射剂运转费用低，且运转数度快。 综上所述：因为我做的胶带垫圈的尺寸以及结构简单,尺寸精度要求不是太高,制作简 单而且单个利润很低,所以需要大批量制造,所以我选择了一模六腔，布局如下图 2-3. 图 2-3 型腔布局图 2.3 模架的选用 根据上面的论述，选择模架型号为龙记大水口模架 CI 类型，如图 2-3 所示。 7 A 板厚 50mm，B 板厚 60mm，C 板厚 80mm。 图图 2-3 龙记大水口模架龙记大水口模架 8 3 注塑机的选择 3.1 零件质量和体积的测算 由 UG 建模测量得，单个塑件体积为 995.78mm 3 注塑件总体积 V1=995.786=5974.68mm 3 (一模六穴，有六个塑件） 注塑件总质量 M1=V1=0.95.97468=5.377212g (密度（g/cm 3） 0.9-0.91) 并且在计算浇注系统中的凝固的废料时，查资料得，取塑件总体积的 60%： 浇注凝固体积 V2=V160%=9957.8mm 3 该模具一次浇注所需要的材料（PP）总体积和总质量 V=V1+V2=15932.48mm 3 M=V=0.915932.48=14.339232-g 3.2 选择注塑机 根据上面的计算每次注塑的材料总量 15.932cm 3，同时由参考资料得实际注塑量符合 注塑机理论注射量的 0.8 倍。同时由 moldflow 验证选择的聚丙烯材料选用的注塑机应该 选择螺杆式。验证算出注塑机的理论注射量为 V=19.95，所以我初步决定选用注射机型号 为 XS-ZY-125，该注射机技术参数如下表 3-1 所示 表 3- 1 注射机参数 一次注射量（cm 3） 125 螺杆直径（mm） 42 注射压力（MPa） 119 注射 方式 螺杆式 锁模力（kN) 900 最大注射面积（cm 2） 320 最大开模行程（mm） 300 模具最大厚度（mm） 300 模具最大厚度（mm） 200 动定模板尺寸（mm） 420450 9 4 浇注系统的设计 4.1 浇注口位置的选择 注塑件的浇注口可以设计在侧边，且在上面第二章中，型腔为一模六穴的结构。所以 我设计的产品浇注口如图 4-1 所示。 图 4- 1 浇注口示意图 4.2 主流道和分流道的设计 主流道的截面形状一般为圆形，有正圆锥行主流道和倒圆锥形主流道两种形式。 正圆锥形主流道的对面可设置拉料钩，将主流道凝料拉出。由于热固性塑料塑性差， 截面尺寸不宜太小，否则会使料流的阻力增大，不容易充满型腔，造成欠压。 倒圆锥形主流道常于端面锲形槽的压柱配合使用，开模时，主流道与加料室中的残余 废料由压柱带出便于清理，这种流道即可用于一模多腔，又可用于单型腔模具或同一塑件 有几个浇口的模具。 主流道分流道可参考图 4- 2 流道示意图： 10 图 4-2 流道示意图 11 5 顶出机构 我选择的推杆为圆形推杆，因为圆形推杆和圆形顶杆孔都易于加工。每个型芯部分都 有两个圆形推杆，斜对角放置。斜对角放置推杆有利于防止推出塑件时由于塑件没有完全 冷却硬化， 推出塑件时推出力集中于一侧受力不平衡， 而导致塑件上面有过分的推出痕迹。 而导致塑件变形，也破坏了塑件的表面的光洁。推出塑件时推出机构在塑件的中间的扇形 部位厚度约为 2mm 此处塑件的刚度硬度都优与塑件的外壁。推杆的直径为 3mm，高度为 115mm。而此模胚的推出行程至少在 20mm 大于参考文献上所说的推杆推出塑件 510mm。 推杆底部为直径是 5mm，高度是 3mm。如图 5-1 和 5-2 所示： 图 5-1 顶出机构 12 图 5-2 顶出机构示意图 13 6 冷却系统的设计。 因为我选用的材料是聚丙烯 PP，而聚丙烯成型的适宜温度为 80。因此我采用常温 水来对模具进行冷却。 型腔和型芯的成型表面都为正方形， 而且模仁设计为一模六穴结构。 所以我选择参数调节循环型冷却水路，循环水路的水道距离塑件比较近而且水路的尺寸截 面比较大为 6mm。足够使型芯或型腔的表面温度趋于均匀，可以有效防止塑件的不均匀收 缩。我做的塑件壁厚均匀，冷却水道距离型腔表面的距离最近的为 10mm，符合参考数据所 说的一般水道孔边道型腔表面距离为 1015mm。 刚开始我设计的冷却水道有的在型芯的下 面阻碍了推出机构的运动，所以我将冷却水道的距离往外便宜了几毫米使之偏离型芯。冷 却水路设计时沿着塑料的收缩方向设置，浇注塑料是塑料向着内部不收缩，塑料也是可以 从型芯和型腔中央的流过，而冷却水道设计在塑料流过的下面将近 3mm 所以不担心会产生 熔接痕。型腔和型芯的冷却回路如下列图所示 5-1 所示： 图 5-1 冷却回路 14 总 结 毕业设计已然临近结束 ，因此我们班也已经要面临分开。但这也是必然的结果，因 为学校只是我们人生中的一个驿站，并不是人生的终点。而我们终究要出去，到社会的大 舞台去锻炼。我们在学校里面我们在专业上，总是以老师的标准要求自己。就算有是什么 不懂的，或者是感觉有什么矛盾的地方，我们也并没有刨根问底。因为没这个必要，只要 有数量，质量并不重要。所以最后一次了我们应该好好的锻炼一下自己，鞭策自己，因为 这是我们三年学习成果的体现，它展现了我的整个大学生涯。 这段时间由于我们的所有事情都得自己做，所以每一个尺寸以及每一个标注都得考 虑，而就这段时间我所遇到的困难，更多的就是感觉自己对于专业知识上的不足，还有实 践经验的缺失。在设计的过程中还要不断地向老师求教一些课上所讲的内容，去查阅相关 文献上的一些数据拓展一下注塑模的相关知识，感觉写作说明书的整个进度相较于其他同 学都是比较慢的。 大三刚开学我们要做冲压模的时候我们总是要来回修改，并没有统一的思路，没有统 筹思考我们是因该先做什么后做什么。总是在做到下面设计的时候，才会想到前面有东西 做对或者是没有做，然后又回过头去再重新修改。而在这些来来回回的修改中我也得到了 一些哲理，做事要统筹先制定计划，不能立刻就做。如果这样的话会导致前后不能衔接。 而且做事要严谨，因为可能是你前期的一个小小的不严谨，从而导致后面所做的一系列的 工作都是无用功。还有坚持，不管我们如何认真与严谨，因为我们实际操作与实践经验的 缺乏。我们在设计过程中总会难免遇到前后矛盾的内容，所以我们需要不断地来回修改直 到内容大致符合要求为止。不能够遇到困难就退缩，一定要迎难而上，或许你的下一个想 法就是正确的做法。 从开始塑料件的尺寸确定、材料分析到分型面的选择、注射机的选择再浇道的排布、 成型