塑料垃圾桶注塑模毕业设计

塑料垃圾桶注塑模毕业设计本文介绍了塑料垃圾桶的注塑模设计。通过对实体模型的测量，建立模型，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定。在此过程中，重点介绍了分型面的设计与模架的设计与计算。本文主要采用了Pro/ENGINEER及其EMX4.1模块来完成整个设计工作。通过这个项目，我们学习到了许多模具设计的知识，并深化了在校所学的知识。整个设计过程实现了无纸化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。关键词：Pro/E、注射模、塑料垃圾桶、浇注系统、分型面。1.1发展现状和趋势随着世界工业经济和科学技术的发展，模具制造业也在迅速发展。模具已成为现代工业生产的主要成型工具，几乎所有的产品都需要模具成型。因此，各个国家都非常重视模具品种的开发、质量的改进、加工精度的提高和制造周期的缩短。模具行业是技术和资金密集型的行业，作为重要的生产装备行业，直接服务于各行各业，同时也为高新技术产业提供支持。因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分。1.2模具技术的发展模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一。模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，目前采用具有三维参数化特征造型功能的CAD支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开发方法。CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。CAPP技术的应用可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题，是模具发展的第二次变革。1.3模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：1.加深理论研究：随着模具设计的深入研究，经验设计逐渐向理论技术设计发展，这使得产品的产量和质量都得到了很大的提高。2.高效率、自动化：模具结构越来越多地采用各种高效率和自动化技术。先进的模具与高速自动化的成型机械相结合，可以显著提高产品质量、生产率和降低成本。3.大型、超小型及高精度：由于产品应用范围的扩大，出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具。为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。4.革新模具制造工艺：为了缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，模具加工工艺作了很大的改进。特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。1.3宁波模具的发展前景1.发展潜力仍然很大：与全国塑料加工业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东的塑料模具产值在全国模具总产值中占比例近70%。近年来，中国塑料模具发展速度相当快，目前在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。2.汽车工业的潜在市场巨大：随着汽车产销量的高速增长，汽车模具的潜在市场十分巨大。在生产汽车时，各种功能性零部件都需要模具成型。仅制造一款普通轿车，就需要200多件内饰件模具。而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。3.建筑领域的需求增加：塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋。预计到2010年，全国塑料门窗和塑管的普及率将达到30%~50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，这将大大增加对模具的需求量。4.大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎，塑料模具的应用潜力不可低估。设备待提高：虽然塑料模具是当前最吸引人的领域，但是它也存在一些挑战。由于塑料零部件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备都有较高的要求，因此并非人人都能轻松涉足。专家认为，目前中国与国外在模具制造方面的水平还存在较大差距。为了促进模具产业的发展，我们需要尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。1.4毕业设计选题的意义：通过不断的学习和此次毕业设计，我意识到模具技术的发展前景非常广阔。模具设计与制造成为一个行业，越来越引起人们的重视，因为模具技术的迅速发展对社会的快速发展有着积极重要的意义。我国模具工业历经了半个多世纪的起步和飞跃发展，近几年来，模具技术有了很大的提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命的模具又上了新台阶。当然，模具的种类在不断增多，模具的材料要求也在不断提高，因此我国模具工业的前景非常乐观。为了对模具有个初步了解，本设计以典型模具结构——注射模为设计任务，通过查询相关资料、个人设计和计算等一系列过程，完成塑料垃圾桶的造型设计、工作零件的构形设计，对模具其他零件的功用、分型面、浇注系统等设计进行分析说明。第一章塑料制品及工艺分析：一、制件图图1-1是塑件图，该塑件高217.56mm，厚度为2mm。二、塑件的工艺分析：1.塑件的使用性能：该塑件为塑料垃圾桶，主要用于垃圾的盛放。由于该塑件在使用时有碰撞和潮湿等环境影响，要求材料具有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较好，且配合关系要求高。根据产品要求，该塑件为小批量生产。2.塑件的尺寸精度：一般精度要求。3.塑件表面质量：该塑件表面质量要求表面光泽，其表面粗糙度为1.6μm，无飞边毛刺、缩孔、流痕等工艺缺陷。4.塑件的结构工艺性：由图可知，该垃圾桶整体结构为柱体，侧壁壁厚为2mm，带孔部分较厚，塑件属于中小件，PP材料能够满足充模流动要求。考虑制件壁厚不均，为防止变形，应强化冷却，模具温度取下限值，延长冷却时间。5.原材料的工艺性见下表：塑料品种使用温度性能特点PP热塑性塑料可以在100℃长期稳定使用屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬度和弹性均优异，几乎不吸水。1.在受氧、热和光的作用下，该材料容易发生解聚和老化，因此需要添加防老化剂。2.该材料在超过280℃时会发生降解，因此在成型过程中应避免熔料在料筒内滞留过长时间。3.该材料具有良好的流动性，适合成型长流程的塑件。4.与LDPE相比，该材料的熔点和熔点热焓量较高，在结晶和冷却过程中会释放更多的热量，因此模具成型时需要具备良好的冷却系统。5.由于热收缩和结晶作用，该材料在成型过程中容积会发生较大的变化。6.该材料的熔料在低温高压下呈现明显的取向性，因此需要控制成型温度。7.该材料的型收缩率较大，在低温下易变脆，要求壁厚均匀。第二章：确定注塑机机型1.注塑机的初选1.根据塑件的三维模型和数据，估算出塑件的体积为320cm3，因此一次注射所需的塑料总体积为480mm3。2.查阅手册得知该材料的密度为0.9g/cm3，因此塑件的质量为M1=288g，塑件和浇注系统的总质量为M=288g。3.根据总体积V1=480cm3，初步选取螺杆式注塑成型机海天200T。该注塑成型机的主要参数如表2-1所示。表2-1注塑机参数-理论注射量：499cm3-注射压力：141MPa-锁模力：2000kN-拉杆内间距：510mm×510mm-最大模具厚度：510mm-最小模具厚度：200mm-定位孔的直径：Ø160-喷嘴端部R：SR10mm-喷嘴口孔径：Ø3mm-移模行程：470mm2.注塑机的终选1.注射量的校核公式为：(0.8-0.85)W公≥W注。其中，W公为注塑机的公称注塑量（cm3），W注为每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总和（cm3）。由于塑件及浇注系统的总体积为480cm3，小于注塑机的理论注射量499cm3，因此满足要求。2.模具闭合高度的校核公式为：Hmin＜H闭＜Hmax。根据装配图，模具的闭合高度H闭=400mm，而注塑成型机的最大模具厚度Hmax=510mm，最小模具厚度Hmin=200mm，因此满足安装要求。3.模具安装部分的校核：模具的外形尺寸为220mm×200mm，而注塑成型机拉杆内间距为510mm×510mm，因此能够满足安装要求。模具定位圈的直径Ø100等于注塑机定位孔的直径Ø100，也满足安装要求。浇口套的球面半径为SR1=SR-2=11，符合要求。浇口套小端直径R1=R-2+1=3+1=4，也符合要求。校核模具开模行程的公式为H模=H1+a≤H注。其中，H模为模具的开模行程（mm），H注为注塑成型机移模行程（mm），H1为包括流道凝料在内的制品的高度（mm），a为安全距离（5-10mm）。代入数据后，得到H模=217.56+10=227.56mm，小于H注=470mm，符合要求。锁模力的校核公式为F≥KAPm，其中F为注射机的额定压力（kN），A为制件和流道在分型面上的投影面积之和（cm），Pm为型腔的平均压力（Mpa），K为安全系数，通常取1.1-1.2。代入数据后，得到KAPm=1.15×25×11.304=324.87KN，F=2000KN>324.87KN，符合要求。注射压力的校核公式为Pmax≥K'P0，其中Pmax为注射机的额定注射压力（Mpa），P0为注射成形时的所需调用的注射压力（Mpa），K'为安全系数。代入数据后，得到K'P0=1.3×90=117MPa≤Pmax=141Mpa，符合要求。综上所述，选用海天200T螺杆式注塑成型机符合本模具的使用要求。在确定型腔数目时，考虑到小批量生产，采用一模二腔的方式能够保证产品的精度要求，并且冷却系统设置方便，效果也很好。分型面的选择如图3-1和图3-2所示，采用推件板推出制件的方式脱模，能够保证制件受力均匀，在推出时不会产生变形，同时也不会影响制件表面质量，且无需设置复位杆，使模具结构更加紧凑。浇注系统采用一个主浇道进料的方式，能够保证端面尺寸的精度，同时也有利于控制熔体的充模。由于PP熔点和熔点热焓量比LDPE高，模具需要设置冷却系统。排气方式可利用分型面间隙及零件配合间隙来排气。最后，选择适合的模架能够保证模具的稳定性和使用寿命。第四章模具结构分析与设计1.浇注系统尺寸的计算在计算分流道直径时，采用以下经验公式：D=0.2654G1/2*L1/4其中，D表示分流道的直径（mm），G表示制品质量（g），L表示分流道的长度（mm）。代入数据得：D=0.2654G1/2*L1/4＝0.2564(66.64)1/2*(4.75)1/4=3.18mm使用公式γ=6q/(Wh²)≥104s-1进行校核，其中q表示熔体的充模速度（cm³/s）。由于制件体积为V1=300cm³，充模时间为2s，因此q=150cm³/s。代入公式中得：γ=6q/(Wh²)=6×150/0.3×0.14²=90×104s-1≥104s-1，符合要求。2.模壁厚和垫板厚度、刚度与强度计算与校核模具强度计算许用应力σp（Mpa）可由组合式、低粘度和4级精度的条件查长手册[1]得：δp=25(0.35r1/5+0.001r)＝25(0.35(81.63)1/5+0.001×81.63)＝0.5mm凹模侧壁强度条件计算公式为：R=r[(σp/σp-2P)1/2-1](σp>2P)其中，σp=133Mpa，P=25Mpa。代入公式得：R＝64.4mm综合以上计算结果，得到R=85mm。凹模垫板的刚度计算公式为：t=0.91r(Pr/Eδp)代入数据得：t＝34mm凹模垫板的强度计算公式为：t=1.1r(P/σp)½代入数据得：t=21mm综合以上计算结果，得到t=34mm。第五章拟定制品成型工艺1.塑件模塑成型工艺参数的确定在PP注射成型工艺中，工艺参数规格如下：料筒温度(℃)：后段160-220，中段180-200，前段160-180螺杆转速(r/min)：220-310成型时间(t)：60注射时间：2保压时间：15冷却时间：20模具温度(℃)：20-50注射压力(MPa)：251.12.填写模塑成型工艺卡在宁波大红鹰职业技术学院车间中，塑料纸篓的材料牌号为PP，定额为440g，单件质量