泡面碗塑料模具设计【全套含有CAD图纸三维建模】
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包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396摘要泡面碗是生活中必不可少的一种器皿，尤其是在学生时代使用量最大。平时对泡面碗的形状、尺寸以及网络书籍等材料的帮助下，而且精度要求不高，选择泡面碗-塑料模具设计很适合作为毕业设计的题目。本课题主要根据模具设计与制造所学专业知识，通过对泡面碗-塑料模具设计课题对塑件工艺分析、成型工艺分析、分型面、浇注系统、成型方案确定并绘制模具草图，设计该塑件的注塑模。关键词：注塑、分型面、浇注系统包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396目录前言 .11 设计任务书 .22 塑件成型工艺分析 .32.1 塑件成型特性 .32.1.1 成型性能 .32.2 塑件的结构工艺性 .42.2.1 塑件的尺寸精度分析 .42.2.2 塑件表面质量分析 .42.2.3 塑件的结构工艺性分析 .42.3 注射机的选用 .52.3.1 初选注射机 .52.3.2 注塑机的选择 .53 确定分型面和分析注系统 .63.1 分型面的确定 .63.2 浇注系统的分析 .63.2.1 主流道的分析 .63.2.2 分流道分析 .73.3 冷却系统设计 .84 论证模具设计方案 .94.1 型腔的布局 .94.2 成型零件的结构 .94.3 推出机构的确定 .94.4 合模导向机构 .95 主要零部件的设计计算 .11包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163965.1 成型零件的成型尺寸计算 .115.2 型芯型腔结构尺寸计算 .115.2.1 型芯型腔结构尺寸计算 .115.5 锁模力的计算 .135.6 确定模具型腔壁厚 .136 标准模架确定 .147 注射机有关参数校核 .157.1 模具闭合高度确定 .157.2 模具的闭合高度校核 .157.3 模具安装部分校核 .157.4 注射量校核 .158 模具工作原理 .16参考文献 .17致谢 20包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 19721639616包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 1 页前言模具设计与制造专业指的是模具加工工艺与制作及维修。旨在培养模具设计与制造的高级应用型技术人才，毕业生可从事企业生产所需模具及其工装的设计与制造，模具装配与调试、模具企业经营与管理工作。模具分为五金模和塑胶模，是指能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具，也就是通常人们所说的模子。比如手机、玩具、电视机、汽车、飞机等各种产品的外壳和所有零部件的生产都离不开模子。模具是工业之母，是制造行业的基础。因此，模具专业技术人才的就业前景相当广阔。现在中国的制造业很迅速发展，许多企业难以招聘到技术过硬的中高级模具技术人才，所以模具人才的工资待遇也越来越高。模具设计与制造专业课程涉及内容比较广泛，有机械制图、机械设计基础、计算机基础与办公软件(中级)、公差配合与测量、Auto CAD(中级)、塑料模具设计、Auto CAD(高级、考证)、冲压模具设计、Master Cam 数控编程、数控编程技术(手工编程)、毕业设计、UG 设计。模具设计与制造专业被列为国家紧缺人才需求的专业，毕业生几乎不为找工作发愁。第 2 页1 设计任务书1）塑料制品名称：泡面碗2）成型方法与设备：注塑成型；注塑机3）塑料原料：PP（聚丙烯）4）收缩率：（1.0-2.5）%5）生产批量：10 万件6）塑件图如下图 1-1、1-2 所示：图 1-1 塑件二维图泡面碗形状简单，尺寸方面要求不高，只要外表面光滑无毛刺；而且易于加工，满足使用要求即可。泡面碗的作用是方便大家烹煮泡面，首先考虑材料的选择，无毒易清洗，根据课本塑料模具设计基础P30 选择材料 PP，密度为 0.91g/cm3，加工温度250-270，模具温度 50-75，收缩率 1.0-2.5 优点：易染色，耐湿、化、冲击性佳。缺点：复杂之异形押出不易，易氧化，不易结合，易被紫外线分解。采用侧浇口式，易用低注射压力并并延长注射时间以防止变形，降低内应力。 图 1-2 塑件三维图第 3 页2 塑件成型工艺分析2.1 塑件成型特性2.1.1 成型性能力学性能：PP 的拉伸强度和刚性都比较好，但冲击强度较差，特别是低温时耐冲击性差。虽然抗冲击强度差，但经过填充或增强等改性后，其机械性能在许多领域可与成本较高的工程塑料相竞争。表面硬度：PP 的表面硬度在五类通用塑料中属低等，仅比 PE 好一些。当结晶度较高时，硬度也相应增加一些，但仍不及 PVC、PS、ABS 等。热性质：在五大通用塑料中，PP 的耐热性是最好的。PP 塑料制品可在 100下长时间工作，在无外力作用时，PP 制品被加热至 150时也不会变形。在使用成核剂改善 PP的结晶状态后，其耐热性还可进一步提高，甚至可以用于制作在微波炉中加热食品的器皿。化学稳定性：PP 的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。例如在 100的浓磷酸、盐酸、40%硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的，只有少数强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。PP 是非极性化合物，对极性溶剂十分稳定，在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。气密性：PP 对氧气、二氧化碳和水蒸汽都有一定的透过性，与其它非塑料材料相比其气密性还是相当好的。老化性能：PP 分子中存在叔碳原子，在光和热的作用下极易断裂降解。未加稳定剂的 PP 在 150下被加热半小时以上，或在阳光充足的地方曝晒 12 天就会明显变脆。在PP 粉料造粒之前加入 0.2%以上的抗氧剂可以有效地防止 PP 在加工和使用过程中的降解老化。加工性能良好：PP 属于结晶型聚合物，不到一定温度其颗粒不会熔融，PP 的熔体粘度比较低，因此成型加工流动性良好，特别是当熔体流动速率较高时熔体粘度更小，适合于大型薄壁制品注塑成型。综上所述，pp 相比较其他塑料综合性能良好，而且加工成本低，在大多的温度范围内具有较高综合性能。注射时温度和压力都能影响材料的流动性注，其中注射的压力占得比例较大，因此产品成型经常取比较高的注射压力，从而降低熔融状态下塑料的粘稠度，避免产品缺料。第 4 页第 5 页2.2 塑件的结构工艺性2.2.1 塑件的尺寸精度分析对于该塑件的尺寸精度并无特殊的要求，所以该塑件的所有尺寸公差均为自由尺寸公差，又因 pp 收缩率为 1.0%2.5%，查表 2-1 得公差等级为 MT6 并且按此精度查取公差。表 2-1 公差等级表2.2.2 塑件表面质量分析对该塑件外表面都没有具体得要求，正常情况下，外表面光洁，没有缩影、没有毛刺即可，表面的粗糙度 Ra 可取 1.6um。2.2.3 塑件的结构工艺性分析如图 2-2 所示，这个塑件的形状、结构相对比较简单，塑件尺寸（190*150*100 ）mm，上表面多出两个托手靶，方便拿取,低部有加强筋，没有特殊的结构要求和精度要求，产品的设计很合理，只要在生产过程中取适当工艺参数，生产出合格的产品还是比较容易的。为保证塑件质量，降低生产成本，所以选择采用一模两腔。图 2-2 塑件表面形状第 6 页2.3 注射机的选用2.3.1 初选注射机该塑件所采用塑料为 pp，需要对泡面碗进行着色，故而在 pp 材料中加入注射剂，为使塑件颜色均匀，需充分搅拌。pp 流动性能比较好，所以可以选用柱塞式注射机。又因为一次注射量应小于注塑机最大注射量的 80%。根据以上要求查表得应选型号为 SZY-2000 注射机生产，该注塑机的主要参数，见表 2-2。表 2-2 塑件的注射成型工艺参数2.3.2 注塑机的选择注塑机型号中的字母 S 表示塑料机械，Z 表示注射，Y 表示螺杆式，2000 表示表示注射机的最大注射量。注射机只有安装到注射机上才能工作，故选用的注射机必须与成型模具相匹配。为此，在注射模设计时必须对注射机的基本参数进行校核。第 7 页3 确定分型面和分析注系统3.1 分型面的确定该塑件结构相对比较简单，根据模具分型面基本选择原则，多选择大面作为分型面，所以有下面两种比较。如果选择（A）分型面，它的同轴度会比（B）分型面好；选择（A）分型面，它的塑件精度要求会比（B）分型面好；选择（A）分型面，它的型腔会比（B）分型面型芯更容易加工；考虑不影响塑件的外观质量，便于清理毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，综上选择（A）分型面。见表 3-1。表 3-1 分型面选择图3.2 浇注系统的分析3.2.1 主流道的分析由以上注塑机选用得出关于 SZY-2000 型号的注塑机的喷嘴相关尺寸，如表 3-2。表 3-2 注塑机的喷嘴相关尺寸参数（A）(B) (B)第 8 页使用点浇口方式进行浇注塑料模具，为了便于模具后期的保养，主流道称套采用可更换浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与注射机的定位圈相配合，采用外加定位环的方式，避免了浇口套在使用中的磨损。点浇口设计由于该塑件外观质量要求较高，所以浇口的位置和大小应以不影响外观质量的前提。同时，也应该尽量使模具结构更简单。根据对该塑件结构的分析，并结合以确定的分型面位置。3.2.2 分流道分析该塑件的形状结构比较简单，底部有一个圆形加强筋，而且塑件材料 pp，流动性能较好，为了缩短进胶时间，采用较为常见的截面为“ O ”形的分流道，采用较为简洁的点交口进胶。如图 3-3 所示分流道截面的形状。图 3-3 分流道截面图第 9 页3.3 冷却系统设计根据 pp 材料有以上材料分析可知，pp 材料的流动性能很好，成型时需要均匀冷却，且泡面碗是批产生产产品，所以需要缩短成型周期，从而提高生产的效率。因此型腔冷却是在 A 板上开出冷却水道，采用比较简单的直通式冷却方法，因此，该模具的凹模冷却是在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔；而型芯的冷却则采用内部加装铜管喷流冷却的方式，其进出水孔开在支承板上，成型模具温度控制在 6080冷却水道。如图 3-4 所示。冷却介质为水，不仅冷却性能好、而且经济方便。型芯的不需要冷却，生产时模具温度正常情况应该控制在 150180。图 3-4 分流道截面图第 10 页4 论证模具设计方案4.1 型腔的布局塑件外表面形状光滑规则，为了节约材料和布局合理和方便加工和取件，则采用了点浇口注塑，即采用中心对称分布布局的一模两腔。如图 4-1 所示。图 4-1 型腔布局4.2 成型零件的结构为了使型芯、型腔的加工方便，模具的型芯采用组合式，组合式型芯可以节省贵重模具钢材料，便于机械加工和热处理，维修更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气。考虑到型芯加工制造方便和降低模具的制造成本，故采用组合式型芯。4.3 推出机构的确定根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分，塑件成型开模后，模具型芯与塑件一起留在动模一侧。为保证塑件外形、尺寸及外观要求，由于该模具为一模二腔，模具采用双推件杆推出机构，既能满足脱模力的要求，也能使模具的结构变的简单，且能降低模具的成本。4.4 合模导向机构该塑件精度要求不算高，塑件形状、型腔分布对成，无明显单边注射侧压力，可采第 11 页用最为常见的导柱导向机构。在动模板、推件板、定模板间使用四对导柱，导柱的长度要确保推件板推出塑件后不脱落。在定模座板与定模板间采用四对限距拉杆，不仅起到限制第一次分型距的作用（所限距离要确保能取出凝料），同时还起到导向定位定模座板的作用。第 12 页5 主要零部件的设计计算5.1 成型零件的成型尺寸计算该塑件结构比较简单，材料采用 pp（聚丙烯），成型产品的尺寸可以按照平均值法来计算，由上文 pp（聚丙烯）的收缩率为（1.02.5）%，故其平均收缩率为：（公式 5-1 平均收缩率计算）=(1.0+2.5)%/2=1.75 a收缩率。5.2 型芯型腔结构尺寸计算5.2.1 型芯型腔结构尺寸计算型芯、型腔的结构尺寸如图 5-1、5-2 所示：图 5-1 型腔布局第 13 页型腔径向尺寸及深度尺寸计算：LM=(LS+LSSCP-3/4)+ 0=(73+730.015-3/41)+0.3 0=73.34+0.3 0HM=(HS+HSSCP-2/3)+ 0=168.8+0.3 0图 5-2 型芯布局型芯径向尺寸及深度尺寸计算：LM=(LS+LSSCP+3/4)0 - =(40+400.015+3/41)0 -0.3=40.670 -0.35HM=(HS+HSSCP+2/3)0 - =140.230 -0.3第 14 页5.3 锁模力的计算计算锁模力需要两个重要因数：投影面积 型腔压力，如图 5-3 所示：图 5-3 型芯，型腔、俯视图S=3500mm2 pp 压力约为 100MPa，锁模力 Fm=7000*800MPa=560KN5.4 确定模具型腔壁厚采用经验数据法，经查阅注塑模具设计手册中的有关数据，得到这套模具的推荐型腔壁厚是 10-15mm。第 15 页6 标准模架确定该产品采用的是点浇口进胶方式，根据模具具体结构形式特点、型腔的分布方式、塑件的管控尺寸以及冷却水道的分布等诸多因素，查寻注塑模具设计手册中的相关模架学选择原则，选择如图 6-1 所示的 FCI-3570-A190-B180-C160 型标准模架。图 6-1 模架三维图第 16 页7 注射机有关参数校核7.1 模具闭合高度确定组成模具闭合高度的模板及其他主要零件的尺寸如下：定模座板 H1=50mm 型腔固定板 H2=190mm动模座板 H4=30mm 型芯固定板 H3=180mm 该塑料模具闭合高度 H0=H1+H2+H3+H4=450mm7.2 模具的闭合高度校核由于 SZY-2000 型号的注射机所允许模具高度数据如下表 7-1 所示：表 7-1 注射机所允许模具高度由“7.1 模具闭合高度确定”一章节计算得模具闭合高度 H0=450mm，所以模具闭合高度满足 HminH0Hmax 的安装条件。7.3 模具安装部分校核这套模具的最大外形尺寸是 350mm700mm，而 SZY-2000 型号的注射机模板的最大的安装尺寸是 600mm500mm，所以是可以满足该模具安装需求的。7.4 注射量校核完成一个注射成型周期，使得模具型腔充满塑料熔体总量（V 总）与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，相关数据如下：由 UG 测得单个塑件的体积 V0540 cm3，该套模具型腔布局为中心对称的 2 个（一模两穴）即 V 型腔1080cm3，通过查找相关材料一般浇注系统体积为总型腔体积 20%，所以浇注系统体积 V 浇注=500cm3，故此可以得出总注射量 V 总=V1+V2=1500cm3。又因为总注射量 V 总需要满足 V 总80%V 额。故此得出注射机的额定注射量 V 额需要满足 V 额V 总/80%=2000cm3。SZY-2000 型注射机的额定注射量为 V 额，=2000 cm3，因 V 额，V 额，固注射机的注射量满足模具要求。第 17 页8 模具工作原理合模时，在导柱、导套的导向和定位作用下，注射机的合模系统带动动模部分向前运动，当 B 板碰到 A 板上的开闭器时，A 板跟着 B 板一起往前运动，当 B 板与水口板合在一起时，动模继续往前运动，当 A 板挤进开闭器时，A 板与 B 板重合，合模结束。在注射液压缸的作用下，塑料熔体通过注射机喷嘴经过模具浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模，开模时，动模开始向后运动，水口板与 B 板为第一分型面打开，小拉杆拉住冷料穴，冷却系统被拉开，塑件包紧型芯，跟着动模一起向后运动，动模继续向后运动，开闭器被迫打开，A 板与 B 板之间为第二分型面打开，行驶到一定距
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