心形塑料盒蓋的注塑模具設(shè)計-注射模含6張CAD圖.zip,塑料,盒蓋,注塑,模具設(shè)計,注射,CAD
心形塑料盒蓋的注塑模具設(shè)計
摘 要
隨著CAD/CAM技術(shù)在模具行業(yè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模具設(shè)計、制造方法已經(jīng)逐漸被取代。
對心形盒蓋模具的注塑模結(jié)構(gòu)采用側(cè)澆口的進料，一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，材料采用性能良好，應(yīng)用廣泛的PP型(聚丙烯)材料。通過對塑件成型的工藝分析，PP型塑料的性能分析，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，以及脫模裝置的設(shè)計，制定出了一系列完整的生產(chǎn)心形盒蓋的生產(chǎn)流程。
通過實物的測繪，引用產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)知識，從其中合理的加入設(shè)計體驗，并且結(jié)合實際的環(huán)境。然后進行模具的設(shè)計，創(chuàng)建模具的型腔和型芯等等，最后生成工程圖。
關(guān)鍵字：心形盒蓋；注塑模；側(cè)澆口；一模兩腔
ABSTRACT
With the wide application of CAD / CAM technology in die and mould industry, the traditional die design and manufacturing methods have been gradually replaced.
The injection mold structure of the heart-shaped box cover mold adopts the side gate feed, the two die mold structure, the material adopts PP type (polypropylene) material with good performance and wide application. A series of complete production process of heart-shaped box cover is worked out by analyzing the molding process of plastic parts, the properties of PP plastic, the design of pouring system, the design of cooling system and the design of demoulding device.
Through surveying and mapping of physical objects, the relevant knowledge of product design is quoted, and the design experience is reasonably added from it, and combined with the actual environment. Then the mold is designed, the mold cavity and core are created, and finally the engineering drawing is generated.
Key words: heart-shaped box cover; injection mold; side gate; one mold and two cavities.
前 言
伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國的制造業(yè)的技術(shù)也在不斷的提升，我國的制造業(yè)在國際中的地位也在隨著攀升。其中，磨具工業(yè)獲得了迅速的發(fā)展，磨具的需求量必然也會成幾何的形式增加，那么其生產(chǎn)周期就必須縮短。但是磨具的生產(chǎn)時多品種的小批量生產(chǎn)，甚至是單間的生產(chǎn)。其特點為:生產(chǎn)過程多樣化；品種多樣化。要解決這一問題,首先要普及CAD/CAM 技術(shù),利用現(xiàn)代的CAD/CAM/CAE 技術(shù),才是經(jīng)濟、效率的模具開發(fā)設(shè)計制造手段,也將是其今后的發(fā)展方向。
注塑模具根據(jù)形成特征可分為兩種類型的熱固性塑料模具、熱塑性塑料模具;根據(jù)成型工藝區(qū)可分為模具,吹塑模,鑄造模具,熱成型模具、熱壓模具(模具)、注塑模具、等,其中一個根據(jù)物質(zhì)溢出和熱壓模方式可分為溢出類型,一半溢出類型,不是溢出類型三個方面,在注塑模具的澆注系統(tǒng)可分為冷流道模具,熱流道模具在兩個方面；按裝卸方式可區(qū)分為移動式、固定式兩種。
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 III
1.緒論 1
2.塑料成型工藝性的分析 3
2.1塑件的分析 3
3. 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和選取注射機 6
3.1分型面位置的確立 6
3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 6
3.3 注射機型號的確立 7
4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計 9
4.1 主流道的設(shè)計 9
4.2 分流道的設(shè)計 10
4.3 澆口的設(shè)計 12
4.4 校核主流道的剪切速率 13
4.5 冷料穴的設(shè)計和計算 13
5.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 13
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
5.2 成型零件鋼材的選擇 14
5.3 成型零件工作尺寸的計算 14
5.4 成型零件尺寸和動模墊板的厚度的計算 16
6.脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 17
6.1 脫模力的計算 17
6.2 確定其推出的方式 18
7.模架的確定 18
7.1 各模板尺寸的確立 18
7.2 模架各尺寸的校核 19
8. 排氣槽的設(shè)計 19
9. 冷卻系統(tǒng)的統(tǒng)計 19
9.1 冷卻介質(zhì) 20
9.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 20
10.導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計 21
結(jié)束語 23
參考文獻 24
致 謝 25
V
1.緒論
1.1注射模具設(shè)計的特點
由于塑料注射模具工藝十分復(fù)雜，設(shè)計模具時要考慮到的因素也就比較多，所以傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法對模具設(shè)計人員的技術(shù)、知識以及經(jīng)驗要求很高。
1、外部的約束條件較多 必須選擇合適的塑料并且要對所選塑料的性能 參數(shù)以及工藝條件作仔細考慮，必須考慮到注射機的注射量、 注射壓力、鎖模力、機架尺寸以及剛度等因素，還應(yīng)該考慮塑料產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小和使用場合以及生產(chǎn)批量等要求。
2、構(gòu)造繁雜且靈活多變 其中注射模具包括模架、成型零部件、 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構(gòu)等部分。成型零部件的組成有凸模、凹模和側(cè)向抽芯機構(gòu)等等。澆注系統(tǒng)包含主流道、分流道以及澆口等組成部分。冷卻系統(tǒng)一般是由定模水道、動模水道以及型芯中的冷卻芯等部分組成。由此可見結(jié)構(gòu)是多么復(fù)雜。不管是模具整體結(jié)構(gòu)或是某些零部件的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計實踐過程中大都沒有固定的準(zhǔn)則可找尋，不一樣的設(shè)計師設(shè)計出的可行結(jié)構(gòu)方案也不完全相向，很具有靈活性。
3、試探性和經(jīng)驗性強 注射成型工藝過程中很難用定量關(guān)系來闡述，而且不確定的因素也存在比較多。所以，注射核具設(shè)計和設(shè)計師的經(jīng)驗是離不開的，而且設(shè)計出來的模具一般要經(jīng)過多次的試模和修模過程。
1.2 注射模設(shè)計的基本情況
塑料制品在當(dāng)今得到了越來越廣泛的應(yīng)用，塑料的成型方法也更加多，例如注射成型、真空成型、擠壓成型、中空吹塑成型、發(fā)泡成型、薄膜吹塑成型，還有熱固性塑料的各種成型。塑料的注射成型是其中最重要的成型方法之一，塑料注射模具則是注射成型的工具。在現(xiàn)代塑料注射成型的生產(chǎn)實踐當(dāng)中，先進的塑料注射模具、高效率的塑料注射機和合理的注射成型工藝是必不可少的三個主要因素。成型塑料產(chǎn)品的主要工具是塑料注射模，但通常來說塑料制品一般是批量和大批量兩種生產(chǎn)方式，所以塑料模具在使用過程中應(yīng)該有高效率、高質(zhì)量及成型后少加工甚至不加工，因此在模具設(shè)計時一定要考慮以下這些問題。
①根據(jù)塑件的使用性能以及成型性能，確定簡明有效的分型面和基準(zhǔn)面以及澆口的放置等形式，這是模具設(shè)計當(dāng)中非常重要的問題。
②設(shè)計模具的時候特別要注意的是在制造過程中的工藝性，應(yīng)根據(jù)工廠的實際情況和技術(shù)力量等這些客觀因素，定制出立足該條件下著實可靠的設(shè)計方法，從而確定零件是容易加工的，容易保證尺寸精度的。
③注射過程中的生產(chǎn)效率要充分考慮到，即在單位時間內(nèi)提高注射的次數(shù)，縮短成型周期。
④綜合觀察塑件的結(jié)構(gòu)狀況，爭取把需要有、柱、凸、凹和精度需求的尺寸和孔等結(jié)構(gòu)形式在模具中都表現(xiàn)出來，即成型的塑件不應(yīng)該需要又或者不太需要事后加工的較完整的塑件。
⑤模具結(jié)構(gòu)力必須做到穩(wěn)定可靠、簡潔實用，減少生產(chǎn)制造時間及降低制造成本，還可便于裝配，便于修理以及便于替換易損壞零件等。
⑥認識到模具材料的選擇與處理方式的重要性，在模體結(jié)構(gòu)件間或模體與塑件間在頂出過程中有經(jīng)常接觸摩擦的地方，零部件最好挑選優(yōu)質(zhì)鋼材和必要的熱硬處理，提高結(jié)構(gòu)零件耐磨性及強度，做到減少故障，增加模具壽命。
⑦模具設(shè)計當(dāng)中應(yīng)考慮到模具的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的問題。模具從設(shè)計到制造通常來說周期比較久，但為了開發(fā)產(chǎn)品、搶占市場，應(yīng)該越快越好。要做到縮短模具生產(chǎn)的準(zhǔn)備期，且降低成本，模具的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)必須有效。由于塑件的結(jié)構(gòu)比較多，模具的型腔、型芯也不太一樣，但模體選用標(biāo)準(zhǔn)模架、澆口套、導(dǎo)向零件、常用頂桿都可以采用標(biāo)準(zhǔn)件。
2.塑料成型工藝性的分析
2.1塑件的分析
外形尺寸分析：該塑件的壁厚為2mm，塑件的高度為20mm，形狀為：心形。塑料熔體流程較短，材料選用：PP(聚丙烯)型材料塑件，材料PP為熱塑性塑料，流動性好，適合用于注射成型。
精度等級：成型的收縮率范圍:1.0-2.5% 、成型的溫度范圍：160-220℃ ，因此成型性能很好，成型收縮率較大，所以設(shè)計模具必須設(shè)置冷卻系統(tǒng)。
圖2 心形包裝盒盒上蓋
2.2 PP塑料的性能分析
聚丙烯是一種無毒、無色、無味的乳白色高結(jié)晶聚合物，其密度為0. 90--"0. 91g/cm3，是現(xiàn)在所有塑料中最輕的品種之一。具有良好的耐水性、成型性、高頻絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性，制品表面光澤好，易于著色。但是低溫時易脆，耐磨性不強、容易老化。適用于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿等有機溶劑對它幾本沒有作用，可用于食具。
2.3 PP的注射成型過程及工藝參數(shù)
1.注射成型過程：
產(chǎn)品成型之前做好準(zhǔn)備。對PP的色澤、粒度大小以及均勻度等得進行檢驗，PP成型前需要進行干燥處理，處理溫度為100°C～20°C,干燥時間為2h。
表1 PP的性能指標(biāo)
性能指標(biāo) 數(shù)據(jù)
相對密度（ρ/kg/dm3 ） 0.90～0.91
拉伸強度（MPa） 29
比體積(v/( dm3 \kg)) 1.10～1.11
壓縮強度(MPa) 45
吸水率(24h/﹪) 0.01～0.83
扛彎強度(σw/MPa) 68.0
斷裂伸長率(﹪) ＞200
缺口沖擊強度(kJ/m2)) 0.5
熱變形溫度(t/°C) 102
硬度（HB） 8.65 R95～105
熔點(t/°C) 170～176
體積電阻率(ρv（Ω.cm）) 1019
1)注射過程。將塑料放入注射機料筒內(nèi)加熱、塑化直到流動狀態(tài)之后，讓模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔進行成型，其過程包括充型、壓實、保壓、倒流、以及冷卻這五個階段。
2）塑件的后處理方法（退火）。退火處理的方法是紅外線燈、烘箱，處理溫度70°C，處理的時間約為2h～4h。
2.注射工藝的參數(shù)
1）注射機：螺桿式，螺桿的轉(zhuǎn)速是58r/min。
2）料筒的溫度（t/℃）為前段1為70°C～190°C;中段為 170°C～190°C；后段為140°C～160°C。
3）模具的溫度（t/℃）為32°C～65°C。
4）注射壓力（P/MPa）為60～110。
5）成型時間（s）：（注射時間開始取1.8，冷卻時間為22.4，輔助時間為7）。
25
3. 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和選取注射機
3.1分型面位置的確立
經(jīng)過對塑件結(jié)構(gòu)形式以及外形的分析，分型面應(yīng)該選盒蓋截面積最大并且利于開模的地方取塑件的底平面上，方便塑件順利脫模，使塑件開模時留在動模一邊，便于模具加工制造。其選擇原則為
（1）保證塑件質(zhì)量。這是最基本的，必須使塑件質(zhì)量符合預(yù)定要求。??????
（2）便于塑件脫模。易于脫模，可使生產(chǎn)率提高，塑件不易變形，提高正品率。??
??（3）簡化模具結(jié)構(gòu)。同樣一個塑件，因為分型面選擇的不同，使結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有很大不同，合理地選擇，即可簡化模具結(jié)構(gòu)。
其位置如圖3所示。
圖3 塑件的分型面選擇
3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式
1）型腔數(shù)量的確定。由于此塑件的精度要求不是很高，塑件的整體尺寸也較小，而且是大批量的生產(chǎn)方式，可以使用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。又考慮到塑件尺寸、模具尺寸的關(guān)系和制造費用以及各種成本費用等方面的原因，初步確定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。
2）型腔排列形式的確定。由于此模具的選擇為一模兩腔方式，依據(jù)其型腔中心距的確立。所以流道使用S形對稱排列，使型腔進料做到平衡均勻。如圖5所示
圖4 型腔數(shù)量以及排列的布置
3.3 注射機型號的確立
1）注射量的測量
塑件的體積為V塑=90.443cm3
塑件的質(zhì)量：
m塑=V （1）
=90.443×0.9=81.3987g
式子中，可依據(jù)表1取0.9g/ cm3。
2）澆注系統(tǒng)凝料體積的起初估算
由于澆注系統(tǒng)的凝料體積在設(shè)計開始不能確定其確切的數(shù)據(jù)，但是能夠靠經(jīng)驗取塑料體積的0.2～1倍進行估算。由于本設(shè)計采用的流道比較簡單而且較短，所以澆注系統(tǒng)的凝料體積要按塑件體積的0.3倍進行計算，所以一次注入模具型腔的塑料熔體的體積是
V總=1.3n V塑 （2）
=1.3×2×90.443=235.1518cm3
3) 選擇注射機
根據(jù)以上計算得出在一次注射過程當(dāng)中注入模具型腔的塑料的總體積是V總=235.1518cm3，根據(jù)參考文獻得出V公= V總/0.8=293.9398cm3。依據(jù)以上的計算，初步選取公稱注射量為200 cm3，注射機的型號是XS－ZY－300臥式注射機，主要參數(shù)如表2
表2 注射機的主要參數(shù)
項目 XS-ZY-300
理論注射容積/cm3 320
螺桿直徑/mm 60
注射壓力/MPa 175
注射行程/mm 150
注射時間/s 2.5
塑化能力/（g/s) 16.8
注射方式 螺桿式
合模力/N 15×105
最大成型面積/cm2 650
移模行程/mm 340
最大模具厚度/mm 355
最小模具厚度/mm 200
模板尺寸/mm 620×520
拉桿空間/mm 400×300
合模方式 液壓-機械
推出形式/mm 中心推出
電動機功率/KW 17
噴嘴球半徑/mm 18
噴嘴口直徑/mm 5
定位孔直徑/mm 150
注射機的一些參數(shù)校核
（1）注射機的壓力校核。依據(jù)參考文獻得，PP所需要的注射壓力為70～120MPa，此處取P0=100MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4，現(xiàn)在取k1=1.3，則
k1×P0=1.3×100=130MPa
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