塑料笔盖注塑设计.doc

九江学院毕业设计-塑料笔盖注塑设计目 录1绪论 12塑件分析，塑料成型特征工艺参数73成型零部件的设计10（1） 型芯尺寸的确立10（2） 型芯尺寸的确立10（3） 按强度刚度条件计算114浇注系统的设计12（1）分型面的选择12（2）确定浇口形式及位置12（3）设计主流道及分流道形状和尺寸13（4）排气系统的设计14（5）拉料杆的设计145、结构零部件的设计15（1） 支承板设计15（2） 垫块的设计15（3） 合模导向机构的设计156推出机构的设计16（1）推杆的设计16（2）拉料杆的设计167 冷却系统的设计18（1）冷却回路尺寸的确定及布置188.选择注射机型号199 结束语2110 参考文献22第1章 绪论1.1塑料成型在工业生产中的重要性1.1.1塑料及塑料工业的发展 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。塑料密度小、质量轻。塑料比强度高；绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段：1. 初创阶段 30年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。2. 发展阶段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。3. 飞跃阶段 50年代中期到60年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。4. 稳定增长阶段 70年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不拓宽功能性和塑料的新领域发展。我国塑料工业发展较晚。50年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和70年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展，各种加工工艺都已经齐全。塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断发展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。随着工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了越来越高的要求。1.1.2塑料成型在工业生产中的重要作用模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力”。近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。1.1.3 塑料成型技术的发展趋势一副好的塑料模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。塑料成型技术发展趋势可以简单地归纳为一下几个方面:1. 模具的标准化 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只达到20。注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有一下14个标准：当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等。2. 加强理论研究3. 塑料制件的精密化、微型化和超大型化4. 新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新，CAD/CAM/CAE技术的应用都是模具设计制造的发展趋势。1.1.4CAD/CAM开发平台及其发展趋势CAD/CAM技术从诞生至今已有三十多年的历史，历经二维绘图、线框模型、自由曲面模型、实体造型、特征造型等重要发展阶段，其间还伴随着参数化、变量化、尺寸驱动等技术的融入。通过三十多年的努力，CAD/CAM技术在基础理论方面日趋成熟，同时推出了许多商品化系统，诸如Pro/Engineer，UGII,CATIA，Solid Works等。“美酒愈陈愈香”，但软件技术则不同，停止就意味着被淘汰，CAD/CAM系统的开发正伴随着计算机软硬件技术的高速发展向着更高、更深层次方向发展。AD/CAM系统的开发主要可分为三种方式：（1）完全自主版权的开发，一切需从底层做起；（2）基于某个通用CAD 系统的二次开发，如基于AutoCAD软件的二次开发；（3）基于CAD/CAM软件平台的开发，此类开发界于前两种方式之间，较二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系统稳定性好和功能强等特点，当然平台的价格也很昂贵.当今比较流行的CAD/CAM平台很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，Pylorus，DESIGNBASE等。可以得知CAD/CAM开发平台向着更深、更高层次发展，同时不断融入计算机软件新技术，并呈现出开放化、多元化发展趋势。CAD/CAM平台发展趋势概括如下：(1) 支持多种主流的计算平台，包括Windows 95&NT，Apple Power Macintosh、最流行的UNIX工作站（如Sun，SGI，DEC Alpha，HP 9000，IBM RS/6000等）。(2) 采用面向对象技术.对象具有封装性、多态性、继承性，使对象模块化、即插化，从而提高应用开发和软件维护效率，增强了代码的可重用性和互操作能力，最终达到改善应用整体质量的目标。(3) 采用软件组件技术与开放式结构。基于组件的功能可为设计者提供很大程度的柔性，通过组件技术提供的功能模块，开发者可方便地把它嵌入到应用中，并能够快速适应前沿技术和扩展核心功能.采用组件技术的最好例证当属CAD软件新军Solid Works. Solid Works利用PARASOLID作为实体几何建模器，从开发到推出极其迅速，在很短的时间内就提供了优质的软件产品，而且从1995年推出至今，已成为很有竞争力的产品，这些均主要得益于它采用了组件技术.软件组件技术为开放奠定了基础，既然开放就应该统一标准.目前在软件技术领域有两个重要标准，即CORBA（Common Object Request Broker Architecture）规范和IDL(Interface Definition Language)规范.CORBA的目标是要使异构分布环境内的不同应用系统之间能够互操作，IDL则是一种用来定义组件如何与ORB交换信息的标准语言。(4) 支持混合维造型线框、曲面、实体，在数据结构层采用统一的精确边界表示，支持流形与非流形拓扑，并在造型功能上做的越来越深入、广泛.如PARASOLID的复杂过渡处理、ACIS的可变形曲面、CAS.CADE的参数化和特征等功能。(5) 提供更用户化的功能。传统的CAD/CAM平台只提供最基本的几何造型功能，如基本图形的绘制、基本体素的生成.当今的平台则提供更上层的功能，如特征造型、约束造型.而且在提供造型功能的同时，提供诸如显示、交互、产品数据管理等功能，即提供了一个集造型、可视化、交互、数据管理为一体的集成化开发环境。这种集成开发环境可大大提高开发者的开发效率，更便于以CAD/CAM为核心的集成化、一体化产品的开发。1.2塑料模具的分类塑料模具的分类的方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类：1. 注射模（又称注塑模）；2. 压缩模；3. 压注模；4. 挤出模；5. 气动成型模。以上是常见的成型方法，还有泡沫塑料成型模、搪塑模、浇铸模、回转成型模、聚四氟乙稀压锭模等。1.3 毕业设计应达到的要求通过这次毕业设计，应达到学校对毕业设计的要求，同时对于本具体的塑料注射模的设计，应达到如下目的：6. 更深入了解聚合物的物理性能、流动性、成型过程中的物理、化学变化以及塑料的组成、分类及其性能。7. 更深入了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。8. 掌握各种成型设备对各类模具的要求。9. 掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂模具。10. 具有分析、解决成型现场技术技术问题的能力，包括具有分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。11. 在设计中熟练使用Pro Engineer和UG等3D造型软件和Auto CAD等2D绘图软件。12. 结合以前学过的各门课程，综合运用各种知识来完善这次毕业设计。13. 在设计过程中，还应该注意了解塑料模具的新工艺、新技术和新材料的发展动态，阅读外文资料，学习掌握新知识，更好地为本设计和振兴我国的塑料成型加工技术服务。1.4引言 日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的笔盖模具设计过程进行阐述。Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the peoples fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and peoples daily lifers currently.Along with the machine industry electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.第2章 塑件工艺分析 如图所示塑料制件材料为丙烯腈丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），查表得收缩率为：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生产材料分析：ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电器性能，密度为1.021.5/cm3ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于加工，经过配色可配成任何颜色。成型特点：ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060c,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080c。 1）该塑件尺寸较小，一般精度等级4，为降低成本，采用一模多腔，并不对制品进行后加工。 2）根据塑件的生产效率及为提高成型效率采用侧浇口。 3)为了方便加工和热处理,型腔与型芯采用拼镶结构.确定型腔;尺寸精度等级要求一般, 采用一模2腔。 按照图1 塑料件图示尺寸（圆角等部位简化）近似计算：塑件体积 Vs1.37cm查表塑料模设计手册之二表1.4塑料ABS的密度为1.021.05g/cm 单件塑件重量 Ms=Vs=0.1941.051.78g第3章 成型零部件的设计查表塑料模设计手册之二表1.4塑料ABS收缩率0.3%-0.8%,取值0.4%。 3.1 型腔、型芯工作尺寸计算型腔径向尺寸 Lm+0z =(1+S)LS-x +0z型腔深度尺寸 Hm+0z =(1+S)Hm-x +0z型芯径向尺寸 lm-0z=(1+S)lS-x -0z型芯高度尺寸 hm-0z =(1+S) hS+x -0z式中 LS 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；lS 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；hS 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ；X 修正系数，取0.50.75； 塑件公差（mm） ；Z 模具制造公差，取（1/31/4） 。3.1.1 型腔尺寸计算尺寸 公差值/mm 计算14 0.38 Lm+0z =(1+0.65%)X14-0.75X0.380+0.127=13.8060+0.1273.5 0.26 Lm+0z =(1+0.65%)X3.5-0.75X0.260+0.087=3.32770+0.08751 0.12 Hm+0z =(1+0.65%)X51-2/3X0.12 0+0.040=51.24150+0.0403.1.2 型芯尺寸计算 尺寸 公差值/mm 计算 8.5 0.26 lm-0z =(1+0.65%)X8.5+0.75X0.260-0.087=8.750-0.08740 0.16 Hm-0z =(1+0.65%)X40+0.75X0.160-0.053=40.380-0.0533.2 成型零部件的强度与刚度计算(1)刚度校核max=化简得出 s1.15式中 E型腔材料弹性模量；J梁的惯性矩S侧壁厚度P型腔内单位面积熔体压力根据查表结果得出E=2.0610Map =0.05mmP取30Mpa,代入计算得出结果191.15，成立故能满足其刚度要求。(2)强度校核sr(式中 型腔材料许用拉应力为150Mpa 代入计算得出19r(成立故能满足其强度要求，确定最小壁厚之后,结合模具抽芯原则,初步确定选用A3型模架，模架周边尺寸为250160.第4章 浇注系统的设计1)分型面的选择 根据分型面的设计原则，1分型面应该选在塑件的最大轮廓处2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3分型面的选择应保证塑件的精度要求4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5分型面的选择要便于模具的加工制造6 分型面的选择应有利于排气综合上面几点故分型面如下图2 )确定浇口形式及位置 为了提高成型效率，采用潜伏式侧浇口。浇口位置可以根据经验公式计算n=0.8W=nA/301mm t=0.8=0.81.3=1mm W-侧向浇口之宽（mm） A-型腔一侧表面积（等于v/t）(mm) T和为塑件在浇口位置处的 壁厚.3)设计主流道及分流道形状和尺寸主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模8腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为注射机XS-Z-30，结合厂里实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：主流道设计成圆锥型,其锥角为26，内壁粗糙度Ra取1.6m。分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。根据经验分流道的直径d可取46mm。分流道的设计 在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道，考虑到U形截面加工较容易，而且热量损失与压力损失均不大，故为所选，根据经验值分流道宽度为3.2-9.5才是合理的，故分道流道宽度b=4mm，半径R=b/2=2,深度h=1.252=2.5,为了能够使塑料流动平衡均匀，使排列紧凑流程尽量短，使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致。（4）排气系统的设计利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气，所以这里无须开排气槽。(5) 拉料杆的设计拉料杆的作用是注射结束模具 分型时，将主流凝料从定模浇口套中拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。该塑件表面光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落表面相互碰撞将造成表面刮痕等缺陷，因此该模具采用Z字形拉料杆，如图所示。工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套。第5章结构零部件的设计5.1 支承板设计支承板的作用是承受成型塑料熔体对动模型腔的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。支承板需要有较高的平行度和必要的硬度和强度。支承板的厚度计算 h5pbL4/32EB1/3式中 h 支承板的厚度(mm) ； p 承受的注射压力(Map) ； L 支承板跨度(mm) ； b 支承板受力的宽度(mm)； E 刚的弹性模量，取2.06X105Mpa ； 允许的变形量(mm) ； h5X20X72X964/32X2.06X105X250X0.061/3 mm18.356 mm由上面所计算的数值可知支承板厚度18.356mm ,取20mm 。该模具支承板取160X250X20 GB/T4169.819845.2 垫块的设计垫块的作用是支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件。其中相关尺寸根据模架以及推出高度而定，取250X32X50 GB/T4169.61984。5.3 合模导向机构的设计合模导向机构是保证动、定模和模时，正确地定位和导向的零件，承受一定的侧压力。该模具导柱为带头导柱16*50*25 GB/T4169.41984，导柱的材料为T8，淬硬到HRC5055 ；该模具导套为直导套16*25 GB/T4169.31984，导套的材料为T8，淬硬到HRC5055 。第6章 推出机构的设计推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成，推出机构按其推出动作的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构、和液压与气动推出机构等，按模具的结构特征可分为一次推出机构、二次推出机构、定模推出机构等等一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机构，包括推杆推出机构，推管推出机构，推件板推出机构等等。由于设置推杆的自由度较大，且截面大部分为圆形，制造维修方便、推出动作灵活可靠，推出时运动阻力小，便于跟换，结合模架的选择综合各方面因素考虑，推杆推出机构应该是首选。（1）推杆的设计根据推杆位置的选择要求：推杆的位置应该选择在脱模阻力最大，当塑件各处的脱模阻力相同时需要均匀布置、推杆位置选择时应注意塑件本身的强度与刚度，推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔0.05-0.1mm,考虑冷料穴中有较多的塑料，根据各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考虑设计推杆如下：（2）复位杆的设计推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的活动配合以外，其余均处与浮动状态，使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板同时安装复位杆，复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根根据模架的选择，复位杆设计如下：数量为4根，中心距为14650mm,此外由于设置侧向抽芯的缘故，为了防止干涉需要在复位杆设置弹簧，弹簧先复位机构是利用弹簧的弹力使推出机构在合模之前进行复位的一种先复位机构，即弹簧被压缩地安装在推板固定板与动模支承板之间。为了使复位杆能够及时复位，设计弹簧中径为14mm, 截面直径为3mm。第7章 冷却系统的设计7.1 冷却回路尺寸的确定及布置由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的冷却，因此用塑件的平均壁厚来确定水孔直径。塑件平均壁厚为1.6mm ，尺寸较小，确定水孔直径为8mm 。通过调节水温、水速来满足要求。第8章 选择注射机型号1） 初选注射机 注射量：该塑料制件的单件重量Ms 1.78g浇注系统重量的计算，根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 Vj= 20+1407.95+10302527.95 cm粗略计算浇注系统重量Mj=Vj30 g总体积 V塑件=934.56+2527.95 = 3.3925 cm总质量 M= 3.39251.0536 gABS的密度为 1.031.05g/cm。满足注射量:V机V塑件/0.80式中 V机额定注射(cm)V塑件-塑件与浇注系统凝料体积和（cm）V机= V塑件/0.8 4.3cm或满足注射量M机M塑件/0.8M机= M塑件/0.8=4.5g 注射压力P注P成型查模具设计指导表6-5ABS塑料成型时的注射压力P成型=7090Mpa. 锁模力： P锁模力PF 式中P塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力P=30MpaF浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积(尺寸参照图1-04 )F= 830(3.145.15.1- 3.141.71.7)+30(1010+3.1455) =79298.2 PF= 3079298.2 = 2378946N23.79KN 根据以上分析与计算.查模具设计指导表6-24初选注射机的型号为:XS-Z-30注射机XS-Z-30有关技术参数如下:最大开合模行程 160 mm模具最大厚度 180 mm模具最小厚度 60 mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔直径 2 mm动、定模板尺寸 250 mm 280 mm拉杆空间 235 mm2)选标准模架A3 根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。选用A3型模架 GB/T 12556.1-1990动模板厚A=40mm推件板厚度=16mm固定板厚度B=32垫块厚度C=63模具厚度：H模=40+A+B+C+32=191mm模具外形尺寸：160160191mm3）、校核注射机1） 注射量、锁模力、注射压力