沐浴露瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì),沐浴,瓶蓋,注塑,模具設(shè)計(jì) 江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 綜合畢業(yè)實(shí)踐說(shuō)明書 論文 標(biāo)題 沐浴露瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì) 系 別 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 1 2011年 5 月 15 日 2 摘 要 針對(duì)沐浴露瓶蓋的設(shè)計(jì)過(guò)程是創(chuàng)造性勞動(dòng)的過(guò)程 沐浴露瓶蓋的設(shè)計(jì)按科學(xué)程序 進(jìn)行 此論文設(shè)計(jì)包括課題調(diào)研 擬定設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì) 零部件設(shè)計(jì) 技術(shù)資料 校核 裝配圖繪制 根據(jù)沐浴露瓶蓋的工藝要求 對(duì)塑件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析 對(duì)于不規(guī)則實(shí)體 可以利 用UG NX4實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算 對(duì)于復(fù)雜塑件可利用UG NX4進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建模 進(jìn)行結(jié)構(gòu) 分析 塑件體積與重量計(jì)算 并對(duì)塑件進(jìn)行了注射模設(shè)計(jì) 模具一模四腔 點(diǎn)澆口 三板模 模外定距分型 具有結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 操作方便 生產(chǎn)效率高等特點(diǎn) 型腔壓力梯度均勻 不會(huì)出現(xiàn)滯流 溢料等質(zhì)量缺陷 流體外表溫度分布較均勻 表 面質(zhì)量能夠得到保證 關(guān)鍵詞 模具一模四腔 點(diǎn)澆口 三板模 模外定距分型 校核 3 目 錄 摘 要 1 目 錄 2 1 塑件三維圖形分析 5 1 1三維數(shù)據(jù)圖形 5 1 2 塑件成型分析 6 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 6 2 1 塑件原材料的成型特性分析 6 2 2 PP成型性能 6 3 塑件的材料成型工藝及結(jié)構(gòu)工藝性 7 3 1注塑材料成型工藝 7 3 2 塑件的尺度精度分析 7 3 3 塑件表面質(zhì)量分析 8 3 4 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 4 塑件的生產(chǎn)批量 8 5 初選注射機(jī) 8 5 1 計(jì)算塑件體積或重量 9 5 2 根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 9 5 3 確定注射成型的工藝參數(shù) 9 5 4 確定模具溫度及冷卻方式 9 5 5確定成型設(shè)備 10 6 分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 6 1 分型面的選擇 10 6 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 6 2 1 主流道和定位圈的設(shè)計(jì) 11 6 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 7 模具設(shè)計(jì)方案論證 13 7 1 型腔布置 13 4 7 2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定 14 7 2 1 凹模設(shè)計(jì) 14 7 2 2 凸模設(shè)計(jì) 14 7 3 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 7 4 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 8 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 8 1 成型零件的成型尺寸 15 8 2 模具型腔壁厚的確定 16 8 2 1 按強(qiáng)度條件計(jì)算 17 8 2 2 型腔底板厚度的計(jì)算 17 8 3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 8 4 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 20 8 4 1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 20 8 4 2 模架材料的選用 21 9 成型設(shè)備的校核計(jì)算 21 9 1 注射機(jī)注射壓力校核 21 9 2 注射量的校核 21 9 3 鎖模力的校核 21 9 4 安裝尺寸的校核 22 9 5 推出機(jī)構(gòu)的校核 22 9 6 開模行程的校核 22 結(jié)束語(yǔ) 23 致 謝 25 參考文獻(xiàn) 26 5 沐浴露瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì) 引言 由于洗發(fā)水行業(yè)的高速發(fā)展 使PET瓶的需求不斷擴(kuò)大 因而其沐浴露瓶蓋的需求 數(shù)量十分龐大 雖然沐浴露瓶蓋體積不大 但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 有螺紋結(jié)構(gòu) 同時(shí)還有 一些嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo) 如密封性能 開啟扭矩 線上封蓋性能等 因此 要生產(chǎn)出合 格的沐浴露瓶蓋 對(duì)模具有很高的精度要求 特別是1模多腔模具 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制 作精度高 目前少有國(guó)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)模具 多數(shù)模具從國(guó)外高價(jià)進(jìn)口 為此 我們采用熱 流道技術(shù) 使用優(yōu)質(zhì)模具材料以及新型表面處理技術(shù) 借助CAD UG技術(shù) 針對(duì)沐浴露 瓶蓋4腔注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)研制 采取數(shù)控機(jī)床加工 使得沐浴露瓶蓋4腔注塑模具實(shí) 現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化 論文設(shè)計(jì)的模具是針對(duì)國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)的生產(chǎn)能力而設(shè)計(jì)的 生產(chǎn)能力為23 000只 時(shí) 1模4腔 模具設(shè)計(jì)使用壽命為100萬(wàn)次 本文設(shè)計(jì)模具的生產(chǎn)對(duì)象是沐浴露瓶蓋 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 蓋子內(nèi)有一圈密封環(huán)和內(nèi)螺紋 沐浴露瓶蓋性能上要求密封和滿足一定 的開啟力矩由于沐浴露瓶蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜 保證順利脫模是模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵 為保證足 夠的型腔數(shù) 在充分利用塑件特性的基礎(chǔ)上 制品的內(nèi)螺紋脫模采用直接推出強(qiáng)制脫 模 模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了考慮塑件成型和塑件脫模的可靠性外 還要考慮模 具零件的加工性能 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須保證其有足夠的強(qiáng)度與剛度 足夠的位置精 度與尺寸精度 足夠的硬度與耐磨性 良好的拋光性能與耐腐蝕性 而且還要有良好 的加工性能與熱處理性能 動(dòng)模型芯設(shè)計(jì)成整體嵌入式 分成4個(gè)型芯 螺紋型芯 中型芯小型芯 頂桿型芯 其中螺紋型芯與中型芯相對(duì)固定 其余型芯之間都有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 注塑成型瓶蓋時(shí) 需 要2次脫模運(yùn)動(dòng)才能順利完成整個(gè)工作過(guò)程 6 1 塑件三維圖形分析 根據(jù)沐浴露瓶蓋的三維圖圖樣可以看出沐浴露瓶蓋是復(fù)雜且不規(guī)則的圖形 則復(fù) 雜的塑件可通過(guò)計(jì)算三維建模幫助理解其幾何形狀 1 1三維數(shù)據(jù)圖形 如圖形所示塑件是一種沐浴露瓶蓋 形狀不規(guī)則 外觀比較嚴(yán)格 材質(zhì)為 PP GF20 生產(chǎn)類型批量生產(chǎn) 年生產(chǎn)量為 100萬(wàn)件 塑件緊固時(shí) 不宜松動(dòng) 小蓋折合處成型 時(shí)不宜太薄或太厚 應(yīng)具有足夠的耐折和易折性 中間連接薄片不應(yīng)太長(zhǎng) 要保證小 蓋扣上后表面無(wú)拱形 吻合性好 圖 1 圖 2 圖 3 7 1 2 塑件成型分析 塑件除表面要求沒有缺陷 飛邊 內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外 塑件的所有尺寸都未 注公差 根據(jù)常用材料塑件公差等級(jí) GB T 14486 1993 進(jìn)行選取 可選聚丙烯PP的 未注公差尺寸等級(jí)為ITl0級(jí) 塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)成型較困難 原因如下 內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體位置將決定與洗發(fā)水瓶身裝配后沐浴露瓶蓋和洗發(fā)水瓶身的外觀 瓶蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)與瓶I I內(nèi)接1 3處較薄 且直徑和高度應(yīng)保證裝配后能伸進(jìn)瓶 口并脹緊內(nèi)壁 起到密封作用 瓶蓋是采用脹形 內(nèi)肋 鎖扣在瓶口外肋上 瓶蓋內(nèi)肋所在的圓壁其對(duì)稱處有開 口 起瓶蓋鎖扣時(shí)圓壁彈性脹開的作用 瓶蓋內(nèi)肋在模具型芯上加工困難 模芯圓柱面 對(duì)稱處有凸起 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2 1 塑件原材料的成型特性分析 注塑成型的材料 即塑料 它原材科為樹脂 也可以是加有各種添加劑混臺(tái)物 性能和注塑條件息息相關(guān) 在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)需要確定注塑材料后根據(jù)此材料的各種 物理 化學(xué) 力學(xué)性能束確定各種物理參數(shù)大小 保證生產(chǎn)出臺(tái)格產(chǎn)品 塑料總體具 有如下性能 具有良好的收縮性 流動(dòng)性 熱性能和冷卻速度 好的吸濕性 沐浴露瓶蓋材料分析 塑件材料為PP 聚丙烯 外觀似聚乙烯 但比聚乙烯更透 明更輕 是無(wú)色 無(wú)味 無(wú)毒 密度僅為0 9 0 91g cm 它不吸水 光澤好 易著色 熔點(diǎn)為164 170 比容小 強(qiáng)度 剛性 硬度 耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯 可在 100 左右使用具有優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的高頻絕緣體 不受濕度影響 其缺點(diǎn)低溫 變脆 低溫使用溫度達(dá) 15 低于 35 時(shí)會(huì)脆裂 不耐磨 易老化 PP適用于制作 一般的機(jī)械零件 耐腐蝕性零件和絕緣零件 2 2 PP成型性能 1 結(jié)晶體 吸濕性小 可能發(fā)生熔體破裂 長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解 2 流動(dòng)性極好 溢邊值0 03mm左右 但成型收縮范圍和收縮值大 易發(fā)生 縮孔 凹痕 變形 方向性強(qiáng) 3 冷卻速度快 澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱 并注意成型溫度 料溫度 方向性明顯 低溫高壓時(shí)尤其明顯 模具溫度低于50 時(shí) 塑件無(wú)光澤 易產(chǎn)生熔接 8 不良 流痕 90 以上易發(fā)生翹曲變形 4 塑件壁厚須均勻 避免缺口 尖角 以防應(yīng)力集中 3 塑件的材料成型工藝及結(jié)構(gòu)工藝性 3 1注塑材料成型工藝 注塑材料成型工藝條件包含溫度控制 壓力的控制和時(shí)間 而這三者對(duì)塑料制品 質(zhì)量具有非常重要影響 降低溫度時(shí) 需要提高壓力以保證塑料進(jìn)入型腔 溫度過(guò)低 熔料難以注滿型腔 溫度過(guò)高塑料易于降解 注射壓力過(guò)高產(chǎn)品易產(chǎn)生飛邊 壓力過(guò) 低注塑易出現(xiàn)短射 設(shè)計(jì)過(guò)程中必須結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)來(lái)確定三者之間關(guān)系 完成一次注 射成型周期過(guò)程中在保證質(zhì)量的前提下 盡量縮短成型周期的時(shí)間 其中以注射時(shí)間 和冷卻時(shí)間最為重要 它們對(duì)制品質(zhì)量有很大的直接作用 注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就 是對(duì)型腔中材料的壓力時(shí)間 在整個(gè)注塑時(shí)間占有較大的比例 保壓時(shí)間的大小對(duì)制 品的尺寸精度具有決定性影響 通常依賴澆口和流道的結(jié)構(gòu)形式以及模溫和料溫的因 素 冷卻時(shí)間主要決定于之間的厚度和塑料的性能等因素 冷卻時(shí)間的終點(diǎn)以模件脫 模時(shí)不引起變動(dòng)為宜 3 2 塑件的尺度精度分析 該塑件的尺寸精度元特殊要求 所有尺寸均為自由尺寸 可按MT5級(jí)精度查取公差 塑件上主要尺寸的公差要求見下表 表 3 1 沐浴露瓶蓋塑件主要尺寸的公差要求 塑件標(biāo)注尺寸 塑件尺寸公差 76 65 38 37 23 1 外 型 尺 寸 26 內(nèi) 型 尺 寸 22 9 續(xù)表 3 1 小 25 20 6 10 8 3 8 26 3 3 塑件表面質(zhì)量分析 對(duì)該塑件表面要求外觀光潔 色彩艷麗 不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕 Ra為 0 4 m 而內(nèi)便面沒有特殊要求 內(nèi)表粗糙度Ra可取值為3 2 m 3 4 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 從圖形上看 該塑件外形為不規(guī)則形狀 圓角過(guò)渡且無(wú)尖角存在 壁厚均勻 且符合最小壁厚要求 0 85mm 最小壁厚 塑件壁厚1mm 塑件型腔較大 有尺寸不等的孔 9 7 6 6 他們均符合最小孔徑要 求 在塑件一側(cè)有一個(gè) 6的孔 中間內(nèi)部有內(nèi)凸 要考慮側(cè)向分型抽芯裝置 為使塑件順利脫模 可在塑件內(nèi)部增設(shè)30 1 的拔模斜度 在塑件內(nèi)有內(nèi)凸 且內(nèi)凸有M26 1 5的螺紋孔 查 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯 編 中表6 1可知螺紋牙型強(qiáng)度足夠 在推薦選用的范圍內(nèi) PP為軟塑料 螺紋可強(qiáng)制 脫模成型 但要注意為了防止螺紋孔最外圍的螺紋崩裂或變形 螺紋結(jié)末端應(yīng)有 0 2 0 8mm的臺(tái)階 始末的螺紋應(yīng)漸變結(jié)束 有l(wèi) 8mm的過(guò)渡長(zhǎng)度 該塑件頂部有 3 8mm的臺(tái)階 在端部臺(tái)階未流出 在設(shè)計(jì)型芯時(shí)應(yīng)注意該處結(jié)構(gòu) 綜上所述 該塑件可來(lái)用注射成型加工 4 塑件的生產(chǎn)批量 塑件的生產(chǎn)類型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu) 注射模具材料使用均有重要的影響 該塑件產(chǎn) 量達(dá)100萬(wàn)件 生產(chǎn)類型屬于批量生產(chǎn) 可以考慮采用一模多腔 快速脫模以及成型周 期不宜太長(zhǎng)的模具 同時(shí)模具造價(jià)要適當(dāng)控制 5 初選注射機(jī) 10 5 1 計(jì)算塑件體積或重量 通過(guò)三維造型可獲得不規(guī)則瓶蓋的體積為 PP的密度為 341 6cm 3 90 cmg 所以塑件的質(zhì)量 gw79 541690 5 2 根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)量的確定 型腔數(shù)量主要是根據(jù)塑件的質(zhì)量 投影面積 幾何形狀 有無(wú)抽 芯 塑件精度 批量大小以及經(jīng)濟(jì)效益來(lái)確定 這些條件相互制約的 在確定設(shè)計(jì)方 案時(shí)須進(jìn)行協(xié)調(diào) 以保證滿足其主要條件的要求 由于該模具為不規(guī)則模型 塑件內(nèi)側(cè)有內(nèi)凸 一側(cè)有短形連接 外表面有高光潔 要求 不易采用太多型腔數(shù)目 所以考慮采用一模四腔 型腔平衡布置在型腔板四方 以方便側(cè)抽實(shí)現(xiàn) 澆口排列和模具平衡 5 3 確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和PP的成型性能 查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工 藝參數(shù) 表 5 1 沐浴露瓶蓋 PP材料 塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 內(nèi)容 工藝參數(shù) 內(nèi)容 溫度 80 100 注射時(shí)間 20 60 預(yù)熱和干燥 1 2h 高壓時(shí)間 0 3 后段 160 180 冷卻時(shí)間 20 90 中段 180 200 成型時(shí)間 S 總周期 50 160 料筒溫度 前段 200 220 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 48 噴嘴溫度 模具溫度 80 90 注射壓力 MPa 70 100 后處理 5 4 確定模具溫度及冷卻方式 PP為非結(jié)晶型塑料 流動(dòng)性中等 因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫 以縮短冷卻時(shí)間 從而提高生產(chǎn)率 所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻 成型模 11 具溫度控制在80 90 5 5確定成型設(shè)備 由于塑件采用注射成型加工 使用一模四腔分布 因此可計(jì)算出一次注射成型過(guò) 程所用塑料量為 g23 4 0769 5 4 廢 料wW 根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮塑料品種 塑件結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)批量及注射工藝 參數(shù) 注射模具尺寸大小等因素 參考設(shè)計(jì)手冊(cè)初選 XS ZY 300型螺桿式注射機(jī) 表 5 2 XS ZT 300型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù)數(shù)值 1 最大注射量 cm 3 320 2 注射壓力 MPa 125 3 鎖模力 kN 1400 4 動(dòng) 定模模板最大安裝尺寸 mm mm 520 620 5 最大模具厚度 mm 355 6 最小模具厚度 mm 130 7 最大開模行程 mm 340 8 噴嘴前端球面半徑 mm 12 9 噴嘴孔直徑 mm 4 10 定位圈直徑 mm 125 6 分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 1 分型面的選擇 分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處 這樣的設(shè)計(jì)不影響注塑件外觀質(zhì)量和美觀 尤 其是對(duì)外觀有明確要求的塑件 更要注意分型面對(duì)外觀的影響 考慮方面主要是有利 于保證塑件精度要求 有利于模具加工要求 特別是型腔加工 有利于澆注系統(tǒng) 排 氣系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)置要求 便于塑件的脫模 盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊 有 的塑件需要定模推出的例外 盡量減小塑件在合模平面上的投影面積 以減小所需鎖 模力的要求 能便于注塑件中的嵌件安裝 長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向要求 不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計(jì)方法 都必須首先確定分型面 因?yàn)槟＞?12 結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇 為保證塑件能順利分型 主分型面應(yīng)首先考慮 在塑件外形的最大輪廓處 為保證塑件取出方便 且毛刺飛邊的清除也較容易 因此 選擇圖形下表面為分型面 圖 4三維分型面 6 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)由塑件的型腔 流道 澆口杯和冷料穴組成 從注塑機(jī)噴嘴至模具型腔 的熔融樹脂流路稱之為流道 澆口杯主要作為承儲(chǔ)流動(dòng)的塑料物體作用 考慮到塑件的外觀要求較高 外表面不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕 以及一模四腔 的布置 PP對(duì)剪切速率較為敏感等因素 澆口采用方便加工修整 凝料去除容易且不 會(huì)有塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口 模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模 模具制造成本比較 容易 控制在合理的范圍內(nèi) 6 2 1 主流道和定位圈的設(shè)計(jì) 主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主流道板設(shè)計(jì) 澆口選擇 噴嘴選擇等 這里以主流道板的 設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明 對(duì)主流道板的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求 保證均勻地填充每個(gè)型腔 保證熔體在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡量小 在熔體流動(dòng)過(guò)程中 保持恒定的溫度 以防 止熔體黏度改變 甚至因溫度過(guò)高而發(fā)生降解 排除 死角 以防止熔體在流道內(nèi)滯 留 盡量低的能量損耗 主流道板和模具間良好的絕熱 以利于控制溫度 盡量短的 預(yù)熱時(shí)間 主流道板和噴嘴之間無(wú)泄漏 易于清洗 以便于換色 耐用 更換加熱元 件方便 13 圖 5主流道分析圖 主流道采用交口套 因塑件為大批量生產(chǎn) 主流道采用了交口套 澆口采用點(diǎn)澆 口 為了使?jié)沧⒛媳阌趶慕豢谔字腥〕?主流道末端放置成一個(gè)燕尾槽形狀作為拉 料用 澆口采用直接點(diǎn)澆口 截面形狀為柱形 查詢資料得XS ZY 300型注射機(jī)與噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端球面半徑sR 0 12mm噴 嘴孔直徑d 0 4mm 定位圈直徑 125mm 為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸避免溢料 主流道與噴嘴的關(guān)系為 因此取主流道球面半徑sP 14mm 主 210 sRSP5 0 d 流道的小端直徑d 4 5mm 圖 6交口套 定位圈是安裝模具時(shí)做定位用的 查資料得XS ZY 300型螺桿式注射機(jī)的定位圈直 徑為 125mm 一般定位圈高出定模板表面5 10mm 由于交口套與定位圈均屬于注射 模的通用件 所以設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量采用推薦的交口套和定位圈 查詢 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯編 中表8 15可得出此論文中所需要的定位圈 14 圖 7 定位圈 根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況 從塑件的底部側(cè)中部進(jìn)料去除凝料時(shí)不會(huì) 在塑件的外壁留下澆口痕跡 不影響塑件的外觀 在生產(chǎn)沐浴露瓶蓋時(shí)要求設(shè)計(jì)的分流道能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充 狀態(tài) 使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔 并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失及熱量損失 盡可能的小 能講塑件熔體均衡地分配到各個(gè)型腔 6 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)是直接影響注塑制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素 模具冷卻裝置的設(shè)計(jì) 與使用冷卻介質(zhì) 冷卻方法有關(guān) 本模具設(shè)計(jì)是用純水來(lái)冷卻 純水冷卻展為普遍 因?yàn)樗臒崛萘看?傳熱系數(shù)大 成本低廉 水濘就是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開設(shè) 冷卻水回路 使純水或者冷凝水在其中循環(huán)帶走熱量 維持所需的溫度 冷卻回路的 設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導(dǎo)的熱量 使模具成型表 面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi) 而且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng) 暢通 無(wú)滯流位 但在冷卻水回路開設(shè)時(shí) 受到模具上備種孔 頂桿孔 型芯孔 鑲件 接縫等 的限制 所以要按理想情況進(jìn)行設(shè)計(jì)較團(tuán)難 必須根據(jù)模具的具體特點(diǎn)靈活地 設(shè)置冷卻回路 因此在本設(shè)計(jì)造型中我使用的是直流循環(huán)式的冷卻回路 考慮到動(dòng)定 模很小無(wú)法在其上開設(shè)冷卻回路且此設(shè)計(jì)的散熱要求不是很高 因而將冷卻水道分布 設(shè)置在定模板和動(dòng)模板中 這樣便有足夠的空間來(lái)進(jìn)行鉆孔擴(kuò)大水道的散熱面積 使 冷卻的效果達(dá)到最佳 另外水道連接口采用可移動(dòng)式的水連接套拆卸和安裝都很方便 成本也很低廉 冷卻澆注系統(tǒng)的冷卻一般采用不對(duì)稱的形式 下面簡(jiǎn)單介紹常采用的結(jié)構(gòu)形式 1 型腔冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 常常采用環(huán)形冷卻水槽的形式 這種結(jié)構(gòu)有很好的密封性 2 型芯的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 其根據(jù)塑件的深度和寬度不同而異 一般采用噴射式循 環(huán)水路 其冷卻水通過(guò)模具帶走熱量 是高效的 最常用的方法 本課題冷卻系統(tǒng)設(shè) 計(jì)在模具中凸模板 凹模板上 當(dāng)模具溫度升高時(shí)可對(duì)模具進(jìn)行冷卻 從而可提高塑 件品質(zhì) 延長(zhǎng)模具使用壽命 7 模具設(shè)計(jì)方案論證 7 1 型腔布置 型腔結(jié)構(gòu)的確定及模具結(jié)構(gòu)形式的 15 確定 型腔的排列涉及模具尺寸和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的平衡 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì) 鑲件及型芯的設(shè)計(jì)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 以上這些問題又與分型面及澆口的 位置有關(guān) 所以在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中 要進(jìn)行必要的調(diào)整 以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 對(duì)于一模多件的模具型腔布置 在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短 模具結(jié)構(gòu)緊湊 模具能正常的前提下 盡可能使模具型腔對(duì)稱 均衡 取件方便 本課題的模具采用 一模四腔 型腔平衡與布置在型腔板四側(cè) 結(jié)構(gòu)型式為 X 如圖 8所示 圖 8 分流道分析圖 7 2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸 他的質(zhì)量接觸直接影響塑件的質(zhì)量 該塑 件的材料為 PP工程材料 對(duì)表面粗糙度和精確度的要求較高 因此要求成型零件有足 夠的強(qiáng)度 剛度 硬度和耐磨性 應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作 還應(yīng)進(jìn)行熱處理已使用具 備 50 55HRC 的硬度 7 2 1 凹模設(shè)計(jì) 采用整體嵌入式凹模 放在定模板一側(cè) 主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材 方便熱處 理 方便日后更換維修方便考慮的 注意 凹模壤塊的尺寸大小設(shè)計(jì)除了要考慮壁厚和強(qiáng)度校核外 還要留有足夠的 冷卻水道位置 7 2 2 凸模設(shè)計(jì) 磨 配 長(zhǎng) 度 16 圖 9 小型芯 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)采用組合式 可節(jié)省貴重模具鋼材 減少加工工作量 成型塑 件內(nèi)壁大型芯在動(dòng)模板上 成型塑件的孔的小型芯在定模板上 方便型芯的制作安裝 塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布 根據(jù)論文計(jì)算表 4 得出小型芯尺寸如 圖所示 7 3 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于塑件基本對(duì)稱且無(wú)單向側(cè)壓力 所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便滿足合模導(dǎo)向機(jī)閉模 合模后的定位 注意 導(dǎo)柱要比主型芯高出 6 8 7 4 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)沐浴露瓶蓋的形狀特點(diǎn) 其推出機(jī)構(gòu)可采用推桿推出 推桿推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 推出平穩(wěn)可靠 雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡 但不影響塑件外觀 所以采用推桿推出機(jī)構(gòu) 圖 10 推桿 17 8 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 1 成型零件的成型尺寸 該塑件的成型零件尺寸平均按平衡值法計(jì)算 查有關(guān)手冊(cè)得PP得收縮率為 1 2 故平均收縮率 根據(jù)塑件尺寸公差要求 模具 015 2 1 cpS 制造公差取 成型零件尺寸計(jì)算表 3 z 表 8 1 塑件成型零件尺寸計(jì)算 類別 模具零件 名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 工作尺寸 型 腔 計(jì) 算 定模鑲件 075 1scpmLS 續(xù)表 8 1 075 1scpmLS 0 scp 內(nèi)鑲塊 075 1scpmLS06 cp 大型芯 075 1scpmLS 小型芯 小型芯 型 芯 計(jì) 算 小型芯 075 1scpmLS 18 8 2 模具型腔壁厚的確定 塑料模在注射成形過(guò)程中 型腔內(nèi)部承受熔融塑料的巨大壓力 要求型腔具有一 定的強(qiáng)度和剛度 對(duì)于小零件模具的型腔 常常在彎曲變形前其內(nèi)應(yīng)力已超過(guò)許用應(yīng) 力 所以一般應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算 塑料模具型腔的成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 本模 具的凹模采用的是整體嵌入式矩形型腔壁厚計(jì)算公式來(lái)確定型腔側(cè)壁厚度 S和型腔底 板厚度 T 8 2 1 按強(qiáng)度條件計(jì)算 1 1 WS 1ph3 2強(qiáng) 式中 P 型腔內(nèi)最大熔體壓力取 MPa30 h 型腔深度 mh1 W 抗彎截面系統(tǒng) 由 h l決定 配套教材 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 得 068 型腔的邊長(zhǎng)比 58 063 lb 模具強(qiáng)度計(jì)算許應(yīng)力 一般中碳鋼 160MPa預(yù)硬化塑料模具鋼 MPa30 可根據(jù)文中以上所給的數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算得出 mWphS 18 3305 68112 強(qiáng) 8 2 2 型腔底板厚度的計(jì)算 1 2 2a pbT 強(qiáng) 式中 由型腔長(zhǎng)度與型腔寬度之比 l b所決定的系數(shù) 查配套教材 塑料成 型工藝與模具設(shè)計(jì) 表 4 7 得 0 404 P 型腔內(nèi)最大熔體壓力 取 MPa30 19 b 型腔寬度 mb23 模具強(qiáng)度計(jì)算許應(yīng)力 一般中碳鋼 160MPa預(yù)硬化塑料模具鋼 MPa30 可根據(jù)文中以上所給的數(shù)據(jù)帶入公式 1 2計(jì)算得出 mpbaT19 2304 2 強(qiáng) 根據(jù)以上剛度計(jì)算 得出型腔壁厚要求為 型腔側(cè)壁厚度 型腔底板S8 3 厚度 mT19 2 圖 11 定模座板 圖 12 動(dòng)模座板 8 3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)主要推出零件 推出零件固定板和推板 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與部件等組成 開模時(shí) 動(dòng)模部分向左移動(dòng) 開模一段距離后 當(dāng)注射機(jī)的頂桿接觸模具推板后 推 桿 拉料桿與推桿固定板機(jī)推板一起靜止不動(dòng) 當(dāng)動(dòng)模部分繼續(xù)向左移動(dòng) 塑件就由 推桿從凸模上推出 20 采用推桿推出機(jī)構(gòu) 由于該塑件的脫模力不是太大 推桿的布置空間足夠 所以 無(wú)法用繁瑣的計(jì)算方法確定推桿的尺寸大少 可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取 d 8mm的國(guó)際推桿 GB T469 1 2006 注意保證推出距離略大于型芯的突出長(zhǎng)度 2 3mm 即推出距離大 于 23mm 21 圖 13 推板 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模具尺寸可將推板的厚度以及推板長(zhǎng)度 寬度計(jì)算得出 推板 300 180 20 8 4 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 圖 14 標(biāo)準(zhǔn)模架 綜合考慮本塑件采用一模四腔平衡布置 點(diǎn)澆口一次分型結(jié)構(gòu) 型腔的壁厚要求 塑件尺寸大小 冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素 估算型腔模板的概略尺寸 查表選取標(biāo) 準(zhǔn)模板的尺寸為 選用點(diǎn)澆口標(biāo)準(zhǔn)模架 m503250 8 4 1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 采用平衡式分流道布置 為使塑料熔體均衡地進(jìn)料 在同一時(shí)刻 以相同的壓 22 力和溫度充滿型腔 用平衡式分流道布置 2 主流道采用澆口套 因塑件為大批量生產(chǎn) 主流道采用了澆口套6 3 澆口采用點(diǎn)澆口 為了使?jié)沧⒛媳阌趶臐部谔字腥〕?主流道末端設(shè)置成一 個(gè)燕尾槽的形狀 作為拉料用 澆1 2采用直接點(diǎn)澆口 截面形狀為圓柱形 在第1次 開模時(shí) 塑件和凝料是連接在一起的 經(jīng)過(guò)第2次開模 塑件和凝料分離 經(jīng)過(guò)后續(xù)處 理將凝料取出 4 具有模外定距分型與三板模結(jié)構(gòu) 如圖5所得到保證 示 將視圖順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 即定模在右 動(dòng)模在左為工作位置 模具設(shè)計(jì)為2次脫模 第1次在定模座板9與 流道12之間脫模 第2次在定模板15與動(dòng)模板16之間脫模 由于是2次脫模 形成了流 道板12 定模板15與動(dòng)模板16的三板模結(jié)構(gòu) 第2次脫模時(shí) 當(dāng)模具向左開模到一定的 距離時(shí) 由于定距銷14的作用 動(dòng)模繼續(xù)分離的同時(shí) 利用彈簧固定柱1上的彈簧和推 桿2組成的定模頂出裝置使沐浴露瓶蓋的小蓋頂出 這樣使塑件都跟著動(dòng)模運(yùn)動(dòng) 當(dāng)分 離到一定的距離后 此時(shí)推桿27把留在動(dòng)模上的塑件推脫 推桿固定在模具的推桿固 定板26上 由注塑機(jī)頂出裝置推動(dòng) 實(shí)現(xiàn)零件的脫落 并依靠彈簧力的作用使復(fù)位桿 24復(fù)位 實(shí)現(xiàn)了模外定距分型功能 8 4 2 模架材料的選用 1 模架材料導(dǎo)向與定位選用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱導(dǎo)套 選用材料為GCrl5鋼 模腳選用45 鋼 其它模板全部采用進(jìn)口模具不銹鋼 2 型芯材料型芯材料的選用主要考慮塑料產(chǎn)品性質(zhì)要求 模具使用壽命和產(chǎn)品 表面質(zhì)量要求 鑒于本沐浴露瓶蓋用于大眾實(shí)用 表面要求光潔 因此 型芯材料要 耐腐蝕 不銹 表面拋光要達(dá)到鏡面 且要求模具的設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)到100萬(wàn)次以上 因此采用進(jìn)口高級(jí)鏡面模具鋼制作模具的型腔 型芯等零件 而其中關(guān)鍵的螺紋型芯 與中心頂桿 為了模具溫度調(diào)控的需要 選用了導(dǎo)熱性能好 強(qiáng)度 熱處理后硬度 耐 磨性 較高以及抗蝕性極好的鈹銅合金 23 9 成型設(shè)備的校核計(jì)算 9 1 注射機(jī)注射壓力校核 9 2 注射量的校核 9 3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力 注射機(jī)鎖模力的校 核關(guān)系式為 kpAF 式中 F 注射機(jī)鎖模力查 塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè) 附錄表 8得 SZY 300型螺桿式注 射機(jī)的鎖模力為 1400KN K 壓力損耗系數(shù) 一般去 1 1 1 2 P 型腔內(nèi)熔體的壓力 本塑件 P 30Mp A 塑件及澆注系統(tǒng)的分型面上的投影面積之積 本模具 計(jì)21037 mA 算得 KNkp 1402 931037 102 26 故注射機(jī)的鎖模力足夠 滿足鎖模要求 9 4 安裝尺寸的校核 本模具根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 模具的外形尺寸為 250mm 300mm 模具閉合 高度為 查詢資料得 SZY 300型注射機(jī)動(dòng) mCBAH28050110 定模板最大安裝尺寸為 允許模具的最小厚度 最大厚m625 mH265in 度 即模具的外形尺寸不超過(guò)注射機(jī)動(dòng) 定模模板最大安裝尺寸 模具35max 閉合高度滿足 的安裝條件 故該模具滿足 SZY 300型螺桿式注射機(jī)的maxinH 安裝要求 9 5 推出機(jī)構(gòu)的校核 各種型號(hào)注射機(jī)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置情況及推出距離各不相同 設(shè)計(jì)模具時(shí) 必須了 解注射機(jī)推出桿的直徑 推出形式 是中心推桿還是兩側(cè)雙桿推出 最大推出距離 及雙桿中心桿距等 以確保模具推出機(jī)構(gòu)與注射機(jī)的推出機(jī)構(gòu)相適應(yīng) 24 SZY 300型螺桿式注射機(jī)的推出形式注射機(jī)上為中心及上 下兩側(cè)設(shè)有推桿 機(jī) 械推出 由于該模具推力不大 在 SZY 300型螺桿式注射機(jī)上采用中 25 頂桿推 出 塑件實(shí)際同一處距離為 55mm 23 10 mm 滿足推出距離要求 9 6 開模行程的校核 注射機(jī)的開模行程是有限的 取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)最大開模 距離 本模具為單分型面注射模 SZY 300 型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程與模厚無(wú) 關(guān) 校核關(guān)系為 10 521 HS 式中 S 注射機(jī)的最大開模行程 查 塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè) 附錄 8得 SZY 300型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程 S 340mm H1 塑件托模所需的推出距離 該塑件的脫模推出距離為 55mm H2 塑件的高度 不包括系統(tǒng)高度 該塑件高度為 23mm 計(jì)算得 m34081023510 21 以上分析證明 SZY 300 型螺桿式注射機(jī)嫩滿足要求 故可以采用 圖 15 裝配圖 25 結(jié)束語(yǔ) 到今天為止 畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)句號(hào) 在自己努力和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 我比較好地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我對(duì)模具設(shè)計(jì)過(guò)程有了 一定了解 學(xué)到了很好有用的本領(lǐng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面揚(yáng)學(xué)知識(shí)檢驗(yàn) 而且也是 對(duì)自己能力提高 主要收獲和體會(huì)如下 1 本論文從建模 模具結(jié)構(gòu)的分析 注塑件的夾具體的設(shè)計(jì)和利用UG CAD軟件 進(jìn)行模擬等幾方面進(jìn)行了參數(shù)分析和建立模型 有利于提高自己在設(shè)計(jì)零件方面的模 具基本知識(shí) 特別是CAD軟件的應(yīng)用使自己更加了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與CAD軟件的使用 2 通過(guò)對(duì)沐浴露瓶蓋的結(jié)構(gòu)分析比較成功的對(duì)其進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)以及二維結(jié)構(gòu)分析 更好的對(duì)本文設(shè)計(jì)注射模做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備 3 通過(guò)試驗(yàn)總結(jié)出模具生產(chǎn)重點(diǎn)體現(xiàn)在 1 注重注塑件的結(jié)構(gòu)分析確定合理的建模方案 2 建模分析重點(diǎn)在澆道 澆口直徑 冷卻系統(tǒng)的內(nèi)容上 隨著工業(yè)化飛速發(fā)展 無(wú)屑加工應(yīng)用越來(lái)越廣泛 尤其是注塑產(chǎn)品的應(yīng)用有極其 廣闊的發(fā)展空間 但我國(guó)的模具生產(chǎn)還處在起步階段 對(duì)精度高的模件還缺少應(yīng)有的 加工和分析軟件 特別是CAD軟件還不普及 我應(yīng)當(dāng)努力結(jié)合實(shí)際工作崗位去鉆研其本 質(zhì)的內(nèi)容 發(fā)揮教學(xué)的先進(jìn)性起到自己應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù) 促進(jìn)在模具制造業(yè)中軟件 技術(shù)的普及和應(yīng)用 26 致 謝 在論文完成之際 我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師陳青云表示衷心的感謝 并致以崇高的敬意 在論文工作中 遇到了許多知識(shí)性的問題 一直得到陳青云老師的親切關(guān)懷和悉 心指導(dǎo) 使我受益匪淺 從而順利的完成畢業(yè)論文 陳青云老師以其淵博的學(xué)識(shí) 嚴(yán) 謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象 我將終生難 忘 再一次向她表示衷心的感謝 感謝她為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍 以及學(xué)習(xí) 生 活上的無(wú)私幫助 值此論文完成之際 謹(jǐn)向陳青云老師致以最崇高的謝意 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 回顧兩年多來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷 面對(duì)現(xiàn)在的收獲 我感 到無(wú)限欣慰 為此 我向熱心幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 在我即將完成學(xué)業(yè)之際 我深深地感謝我的家人給予我的全力支持 最后 衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師 27 參考文獻(xiàn) 1 馮炳曉 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) M 上海 上?？萍汲霭嫔?1985 2 陳孝康 實(shí)用模具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 3 甘永利 形狀和位置公差檢測(cè) M 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 1995 4 薛彥成 公差配合與測(cè)量技術(shù) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 5 譚嶺 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 6 陳勇 模具材料及表面處理 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 周文玲 互換性與測(cè)量技術(shù) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 8 許發(fā)樾 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 9 姜奎華 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 王孝培 使用沖壓技術(shù)手冊(cè) M 北京 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