模具可行性报告.doc

黑龙江科技大学模具设计可行性论证报告设计题目： 水杯翻盖注塑模具设计 院系名称： 机械工程学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化（模具设计） 班 级 ： 模具12-1班 姓 名 ： 韦醒龙 学 号 ： 2012022738 指导教师 ： 张 丹 目 录2.1 设计课题要达到的设计目的12.2 调研结论12.2.1 PP材料性能12.2.2 塑料模具发展趋势22.3 方案设计32.3.1 分型面的选择32.3.2 模具浇口设计42.3.3 注射机的选择及型腔数目的确定42.3.4 推顶机构52.3.5 排气系统52.3.6 两个设计方案拟定52.4 设计方案论证72.4.1技术方面72.4.2设计制造方面82.4.3现有的知识储备方面82.4.4经济性方面92.4.5结论9参考文献102.1 设计课题要达到的设计目的本次毕业设计题目：水杯翻盖注塑模具设计目的及意义：通过水杯翻盖注塑模具设计，能熟练使用UG、CAD等绘图软件，掌握绘图的基本要求和技巧，并且可以进行水杯翻盖模具各个部件的设计及强度校核。同时掌握塑料模具设计的基础知识，了解塑料模具设计的整个过程和塑料模具的生产工艺过程，在塑件结构设计、塑件成型工艺分析、塑件模具数字化设计等方面得到综合训练，熟练掌握现代设计方法。水杯的应用广泛、结构简单，而且种类繁多、需求量很大，并且随着塑料制品在机械、电子、交通、建筑、国防、农业等各行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模具在经济中的重要性日益突出，因此，研究塑料模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。2.2 调研结论由于PP的拉伸强度和刚性都比较好，耐应力开裂性强，加工性能良好，PP的耐热性好，耐冲击性能较好，无嗅无害，适用范围广泛。水杯翻盖作为水杯的一部分，用来防灰尘进入水杯，首先要求对人体安全无害，而且满足盛放开水不会导致水杯和水杯翻盖的变形。用PP来生产水杯翻盖正好满足要求，符合安全卫生标准。2.2.1 聚丙烯（PP）材料性能聚丙烯不仅具有无毒、无味，密度小的性质，还具有良好力学性能、热性能、电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化，可以通过改性予以克服。适于制作一般水杯、餐具，对人体无毒无害，常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。PP流动性好,收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形，由于结晶，PP的收缩率相当的高，一般为1.82.5%。冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低方向方向性明显。低温高压时尤其明显，模具温度低于50时，塑件不光滑，易产生熔接不良，留痕，0以上易发生翘曲变形 。塑料壁厚须均匀，避免缺胶,尖角，以防应力集中。PP材料注塑模具的工艺条件如下：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度220-275，注意不要超过275。模具温度在4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力可大到1800bar。通常，注射速度使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。2.2.2 塑料模具发展趋势 塑料模具所生产的产品在我们的生活中无处不在，与世界其他国家相比我国的模具起步比较晚，但是发展得比较快，很多方面取得了比较好的成就。在于国际接轨的过程中我国的塑料模具也得到了更加完善的发展，如下是我国塑料模具发展的一些新特点：（1）CAD/CAE/CAM技术的普及；（2）模具日趋大型化；（3）热流道技术的广泛应用；（4）模具精度越来越高；（5）模具标准件使用率的提高；（6）塑料气辅成型、高压注射成型工艺日趋成熟；（7）快速经济模具应用前景十分广泛；（8）特殊成型工艺得到发展；（9）塑料精密成型技术得到发展。2.3 方案设计课程设计题目是水杯翻盖注塑模具设计，水杯翻盖的结构形状及尺寸大小如图1所示：图一 水杯翻盖结构图2.3.1 分型面的选择依据分型面应选在塑件制品外形轮廓最大处的原则，水杯翻盖的分型面可以选在图1所示的A-A位置处，不会影响外观的质量，且有利于模具的加工，使模具成型零部件结构合理，产品易于脱模。2.3.2 模具浇口设计 水杯翻盖作为一般的外观件，外观要求不是很高，所以可以选用侧浇口进行注塑。侧浇口一般开设在分型面上，塑件熔体从内侧或外侧充满模具型腔，这类浇口加工和修整方便，浇口截面小，能减小浇注系统熔料的消耗量，去除浇口容易，痕迹不明显。在本次水杯翻盖注塑模具设计中选定侧浇口从外侧浇注填充型腔。2.3.3 注射机的选择及型腔数目的确定1、 计算水杯翻盖单件的体积和质量塑件体积：=15.85cm3 。 PP的密度：0.9g/cm3单个塑件质量：=14.265g 2、 初定型腔数量由于水杯翻盖在日常生活中应用广泛且体积较小，拟采用一模2腔生产。3、 初选注射机注射成型单件塑料制品所用塑料量为=414.265+14.26550%=64.1295g。所用塑料体积为64.1295/0.9=71.325cm3。取注射机的容量利用率为80%，/80%=71.325/80%=90cm3。初选注射机，型号为SZ-200/1000其基本参数为：理论注射流量为210cm3，螺杆直径42mm，注射压力150MPa，注射速度110g/s，螺杆转速10250r/min，锁模力1000KN，最大成型面积315315cm2，模板间的最大行程300mm。单个塑件在分型面上的投影面积1=7422/1000=1628mm2由于塑件较小，生产时选用一模4腔模具结构，初步估计浇注系统冷凝料在分型面上的投影面积为480mm2。总投影面积：=41+2=41628+480=6992mm2=69.92cm2小于SZ-200/1000注射机的最大成型面积。锁模力1.124.56992=188.44kN小于SZ-200/1000注射机的合模力。检验型腔数注射模型腔设计：型腔数目设计（0.8-）/其中-注射机最大注射量；-浇注系统凝料量；-单个塑件的容积。将=210cm3，=4.2cm3，=15.85cm3代入上式中，计算后得，=10.3，所以，取4。2.3.4 推顶机构在每一次模具开模合模的循环生产过程中，都需要用顶出机构将水杯翻盖从型芯上顶出以便进行脱模，在合模是有需要有复位杆经顶出机构进行复位，在水杯翻盖的生产中将选用机动推出机构，满足水杯翻盖脱模所需要的脱模力。2.3.5 排气系统排气的方式有开设排气槽排气和利用分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。利用分型面或模具零件的配合间隙处自然排气不需要开设专门的排气槽，设计和加工都比较方便，故大多数情况下都采用这种排气方式。当塑件尺寸较大或成型时产生的气体较多或塑件上有局部薄壁时，应考虑开设排气槽，并利用分型面排气。水杯翻盖的尺寸并不大，也没有什么特殊的结构，直接利用分型面排气就已经满足要求，故而在制作模具是选用分型面进行排气，不需要开设排气槽。2.3.6 两个设计方案拟定方案一采用一模两腔布局，对PP塑料进行注射加工，模具分型面选择如图1的A-A处，此处可以获得最大的截面，有利于排气，同时可以保证注塑件的外观质量。成型时模具温度为80100之间，加热方式为电阻加热方式。冷却方式采用圆形冷却水道进行水冷却。浇口形式为侧浇口，采用Z形拉料杆拉料，排气的方式是利用分型面排气，侧向抽芯利用斜导柱分型抽芯机构，推出机构为顶杆顶出机构。 图二 方案一模具结构简图方案二采用一模四腔布局，对PP塑料进行注射加工，模具分型面选择如图1的A-A处，此处可以获得最大的截面，有利于排气，同时可以保证注塑件的外观质量。成型时模具温度为80100之间，加热方式为电阻加热方式。冷却方式采用水冷却。浇口形式为侧浇口，采用Z形拉料杆拉料，排气方式是利用分型面排气，没有侧抽芯机构，直接采用阶梯分型面分型，推出机构为顶杆顶出机构。 图三 方案二模具结构简图2.4 设计方案论证2.4.1技术方面方案分析：从两个方案的结构简图中可以看到，模具均采用侧浇口形式注射塑料，分流道较短，塑件成型时能保证熔融塑料温度，保证型腔被饱和填充，且侧浇口加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小，并且侧浇口应用广泛，特别适合用于多型腔模具。推顶机构在开模时顶杆从塑件的内表面将塑件从动模中推出，不影响塑件的质量。主要区别是方案一采用的是侧抽芯机构，方案二直接采用阶梯分型面进行分型，与方案一相比在结构、加工和装配上更加简单和方便。直接利用分型面分型，就能满足结构设计要求，能提高效率降低生产成本。方案一为一模两腔，方案二为一模四腔，方案二的生产效率更加高，成本低利润高。2.4.2设计制造方面在设计上，两个方案的模具的结构主要区别在于方案一用的是侧抽芯机构，而方案二则没有用侧抽芯机构，而是通过阶梯分型就能满足结构生产的要求。在设计上，方案一采用侧抽芯和斜导柱配合，设计要求比较高。在制造上，由于采用的是侧抽芯和斜导柱进行配合，制造要求比较高，为了满足生产的要求和制件结构的精确，斜导柱和侧抽芯的配合要求准确，斜导柱和侧抽芯的制造精度要求高，这样会导致生产成本会增加。在进行模具装配时，装配要求也高。方案一与方案二相比，无论在设计上还是在制造上都要简单一些。方案一运用阶梯分型面进行设计，就能满足生产要求，通过分型面在结构上的设计而不用侧抽芯结构，导致在结构上更加简单，在制造模具的时候只要制造出相应的模具型腔就可以满足生产。制造简单成本低。2.4.3现有的知识储备方面模具CAD/CAM系统是计算机辅助某一种类型的模具设计、计算、分析、绘图和数控加工自动编程等的有机集成。这种一体化技术是在模具CAD和CAM分别发展的基础上出现的，是计算机技术综合应用的一个飞跃。这种一体化技术能够构建模具型芯和型腔的三维实体，并能够生成刀具轨迹和数控加工代码，进行计算机仿真等。1、现阶段的设计能力能根据产品的体积、质量、面积和产品的市场需求量，参照注射剂的容量，锁模力等标准选取合适的压力机，确定型腔数目，确定分型面以及凸凹模的基本类型 。2、设计步骤 第一步：进行塑件成型工艺分析第二步：拟定模具的结构形式和初选压力机第三步：浇注系统的设计第四步：成型零件的结构分析及计算第五步：脱模顶出机构的设计第六步：模架的确定第七步：排气系统的设计第八步：冷却系统的设计第九步：导向与定位系统的设计 3、设计手段在设定参数、整理完说明书后，利用CAD软件进行装配设计、用UG进行建模及装配仿真。 2.4.4经济性方面 由于水杯为日常生活必须品，水杯翻盖作为水杯的一部分，水杯的需求量非常大，而PP材料在各个领域应用非常广泛，且无毒对人体无害，符合卫生安全要求，价格低廉容易获得，且水杯翻盖选用注射机价格低廉，因此，水杯经济效益良好。2.4.5结论在进行可行性分析过程中，对水杯翻盖注塑模具设计的经济可行性和制造可行性有所了解。方案一采用侧抽芯结构会增加制造成本，在加工、装配上要求比较高，方案一则是直接采用阶梯分型面进行生产，制造方便且加工装配简单，生产效率高，符合经济社会化生产的利润追求！综合比较选择方案二比较合适。参考文献1. 王鹏驹，张杰. 塑料模具设计手册S.北京：机械工业出版社，2010.2. 许发樾. 实用模具设计与制造手册S.北京:机械工业出版社, 2005.3. 翁其金. 塑料模塑工艺与塑料模具设计M.北京:机械工业出版社, 1998.4. 王兴天. 注塑技术与注塑机M. 北京: 化学工业出版社,2005.5. 李德群，唐志玉. 中国模具设计大典S 南昌：江西科技技术出版社，2003.1.6. 陈建荣，张海涛. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京：北京理工大学出版社，2010.