月饼模注塑模具设计.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流月饼模注塑模具设计【精品文档】第 9 页 毕业设计（论文）题 目:月饼模注塑模具设计月饼模注塑模具设计摘 要本次设计主要研究的是月饼模注塑模设计。首先对月饼模的工艺性进行分析，其中包括材料的选定和性能、脱模斜度的设计、塑件的结构工艺性等，接着运用CAD、UG两种软件介绍了月饼模注塑模具型腔的数目及分布、分型面的选择。之后是通过对型芯、型腔的尺寸计算，而推算出A/B板的尺寸，并结合型腔的分布方式确定合理出模架的类型及方案。最后文章介绍的是如何结合模架的类型对浇注系统、推出机构及冷却系统进行设计。关键词：月饼模；注塑模；分析型面；浇注系统目 录前言环顾我们周围日常所需的产品，塑料制品的数量不在少数，有些甚至成为我们日常生活的必须品，因为塑料制品具有轻便、实用、价格优惠、功能繁多等优点，并且有些塑料还可以回收在次利用，这极大的符合了我们现在所提出的节能环保的理念。那么这些塑料制品都是如何制作出来的呢？绝大部分的塑料制品都是通过塑料模具制造出来的。塑料模具可以满足我们的消费需求，做到高效、快速、大批量的生产。由于塑料的种类繁多，加工的方式和塑料成品的要求也各有不同，所以塑料模具的类型和功能也各有千秋。依据塑料制品成型加工方式差异 ，通常将塑料模分成6大类：注塑模、压注模、传递模、挤出模、空中吹塑模、热成形模具，此中注塑模已成为制造塑料产品的重要工具之一。因此注塑模作为模具的一种就具有很大的市场前景。因此我选用月饼模注塑模设计作为我毕业设计的研究项目。1塑件的成型工艺性分析1.1 塑件分析1.1.1 塑件几何形状本次塑件属于圆柱类零件，形状对称，内有凹腔，壁厚约为1.5mm，如图1-1-图1-1月饼模草图表1-1月饼模参数名称材料生产批量尺寸公差未注倒角月饼模ABS大批量生产MT3C31.1.2 塑料的选择和工艺特性因为本次塑件为月饼模，用于食品加工，故需选用食品级安全材料。查资料得：“ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)属于非结晶类型，但却不透明。材质属于食品级安全材料，可以使模具表面洁净平滑有光泽，符合塑件工艺需求。”所以我们最终选定ABS为本次塑件的材料。查资料得ABS的具体工艺性如下：（1）“ABS属于热塑性树脂、流动性中等、线膨胀系数：6.09.3、成型收缩率（%）：0.40.9、密度=1.05 g/3cm。”（2）“材料ABS既能吸收湿气，表面又易沾附水分。所以在成型加工前一定要进行干燥处理，不然不仅给成型带来困难，而且还会制品的外观质量和机械强度显著下降。”（3）ABS成型塑件的主要缺点以及消除方法：主要缺点：易产生溢料、飞边、气泡孔、光泽不均匀。消除方法：提高模具温度、增加排气槽。1.2塑料制作的结构工艺性1.2.1 脱模斜度的设计注塑模常采用的脱模斜度为301°30，而根据塑件的结构，塑料的选用，脱模斜度的选取也各有不同，具体选取时应主要考虑的因素如下：（1） 材质硬脆的塑料，其脱模斜度比其性能柔韧性大。（2） 形状复杂或者壁厚较大的产品，其脱模时表面的吸附力和收缩率较大，所以表面的收缩率要比外表面大。（3） 增强塑料的收缩率虽然小于普通塑料，但缩紧力比较大，脱模时容易擦伤模具型芯、型腔面，所以脱模斜度应往大取。（4） 塑件上数值大的深度和高度，为防止脱模斜度导致一端的面超过公差范围。查资料可得ABS的脱模斜度为：型腔（351°30）、型芯（3040）。故脱模斜度取值为：型腔（35）、型芯（40）。图1-2塑件斜度1.2.2塑件的结构设计本次塑件的结构对称，外形对称。外壳为简单的圆柱形，内型为对称六边花型。本次塑件的内外表面折弯处，均采取圆角过渡的方法，这样既可以减少应力集中，使塑件的强度大幅度提高，又避免了因壁厚不均匀，而产生的气泡、缩孔、凹陷等缺陷，从而保证了产品质量。图1-3三维塑件图1.2.3塑件的表面质量分析本次塑件表面要求：没有毛刺、飞边、裂痕，不需较高的技术要求，所以适合大批量生产。图1-4三维塑件外表面2 模具结构方案与计算2.1型体的数目及分布对于大型塑件或者尺寸要求精度高的塑件一般采用一模一腔的布置。但本次塑件结构简单对称，尺寸精度要求不高，市场需求量中等，为提高生产效率，故选用“一模两腔”的形式。本套注塑模采取“一模两腔”型体平衡分布的结构。采用平衡结构有以下特点：分流道的长度、截面形状与尺寸、浇口的位置与尺寸都相同，所以可以实现各型腔同时进料并同时充满型腔的目的。图2-1三维型体分布2.2分型面的选择分型面的选择是否合理决定着塑件能否成型，分型面的选定一般从以下几个方面进行分析：（1） 符合脱模条件，塑件能从模具中取出，分型面位置应选在塑件脱模方向最大投影边缘位置。（2） 确保塑件留在定模上，利于顶针的顶出，且顶针痕迹不留在外观面。（3） 分型后留下的痕迹不影响塑件的外观要求。（4） 确保塑件的质量。（5） 分型面应尽量避免侧孔、侧凹、不平的表面。（6） 满足模具的缩紧要求。依据塑件的结构和轮廓使用要求，故选用双分型面，具体如图2-2：图2-2双分型面详图2.3 型芯、型腔的尺寸计算2.3.1型腔尺寸计算公式如下：L=L（1+k）-（3/4）式中 L 塑件轮廓公称尺寸 长45mm 宽30mm k 塑件的平均收缩率 取0.6 塑件的尺寸公差 取MT3级径向方向 L=210mmL=125mm深度方向 H=H（1+k）-（2/3） H1 =50mmH2 =30mm2.3.2型芯尺寸计算径向方向公式如下：L=l（1+k）+（3/4） L= 210mmL= 125mm高度尺寸计算如下： h=h （1+k）+（2/3） h =30mm2.4 AB板各尺寸的确定图2-3AB板草图AB板径向尺寸计算：D1=W1+2T1D2=W2+2T2AB板厚度尺寸计算：H1=V1+N1H2=V2+N2注： D1：AB板宽度尺寸 D2：AB板长度尺寸 H1：A板厚度尺寸 H2：B板厚度尺寸 W1：内模的宽度尺寸W2：内模的长度尺寸 T1min：模架宽向最小壁厚T2min：模架长向最小壁厚V1：定模板的开框深度尺寸V2：动模板的开框深度尺寸 N1min：A板开框深度方向最小壁厚N2min：B板开框深度方向最小壁厚AB板各尺寸的经验参考值如表2-1：表2-1 经验参考值表W1T1minW2T2minV1N1minV2N2min1504020050302030301502505020030060304035304040250653007040404050（未注单位为毫米mm）因：本次塑件W1=125mm W2=210mm V1=50mmV2=30故：T1min=40mmT2min=60mmN1min=50mm N2min=40mm得：AB板径向尺寸D1=W1+2TI=205mmD2=W2+2T2=330mmA板深度尺寸H1=V1+N1=90mmB板深度尺寸H2=V2+N2=70mm由计算得：A/B板的长宽为350mm×350mm，A板厚度为90mm，B板厚度为70mm。2.5选择标准模架本次探讨的是注塑成型的月饼模，故选用注塑模。“一模两腔”的分布实现大批量生产。又因塑件的结构和外形要求，故采用点浇口形式。最终确定了模架为三板式注塑模。由上文计算出A/B板的尺寸结合标准模架类型，最终选定350mm×350mm的工字模。调用UG里龙记，输入A/B板数据可得：定模座尺寸：400×350×45动模座尺寸：400×350×30推板：220×350×20推板固定板：220×350×25垫块：63×350×100（未注单位为毫米mm）图2-4模架3浇注系统的确定3.1浇口设计浇口是连通主流道和腔体的溶体通道。浇口的选定，直接决定了塑件的质量与精度。按浇口的结构形式一般分以下几类：（1） 点浇口（2） 潜伏式浇口（3） 护耳式浇口（4） 搭接式浇口（5） 直接浇口（6） 侧浇口对于本次设计的浇口形式，暂选定侧浇口和点浇口这两种方案，具体方案选定如下：方案1.侧浇口：浇口位置处于塑件侧面，距离塑件底部5mm的位置，具体如图3-1：图3-1Moldflow侧浇点位置借助软件Moldflow分析得：由于塑件侧面壁厚不均匀，故选用侧浇口不利于塑件快速成型且熔料不易同时充满型腔，并且不满足塑件表面光滑的要求。图3-2Moldflow点浇口分析方案2.点浇口：浇口位于塑件顶面圆心位置，具体如图3-2： 软件Moldflow分析得：选用点浇口，当浇口位于塑件顶面圆心时，可以达到溶液快速，同时充满型腔的效果；并且可以很好的隐藏浇注点。对比两次分析结果得：本次设计选用点浇口的形式，且浇注口位于顶面圆心。3.2主流道设计主流道形状一般为圆锥形，三板模主流道锥度一般取5°10，主流道的小端面直径一般取36mm，长度由注塑模定模座厚度决定，L一般不超过60mm。根据定模座和推板的厚度为80mm,得主流道长度选定为75mm；又因本次塑件投影面积不大，选定的是“一模两腔”的形式，故主流道的小端面直径取3.6mm。本次注塑模主流道，具体设计如图3-3：详细DWG图 纸 请 加：三 二 1爸 爸 五 四 0 六图3-3 主流道尺寸示意图3.3分流道设计3.3.1分流道形式及截面形状的选定本次设计选用的是 “一模两腔”的形式，故选用平衡式分流道。即保证每个浇口位置相同，分流道长短相同。分流道的截面形状有梯形、圆形、U形等，其中圆形需要在动定模上同时开设槽，U形、矩形等只需要在动模或定模一面上开设槽。从塑料的流动性考虑，选择圆形较好。从加工方面考虑选择U形、梯形等较容易。因本次塑件材料为ABS的流动性中等，为了加工方便，故选用U形道。图3-4三维U形流道3.3.2分流道尺寸和长度流道截面积大小因塑件的大小、材料流动性、产品的壁厚、流道长度等因素决定的。对于流动性很好的材料如：PE、PA等，流道截面直径取2mm左右，对于流动性不好的塑料如：PC、PSU等流道截面直径可达12mm。大部分塑件流道截面直径在4.8mm8mm间选取。本次塑件材料为ABS的流动性中等，故分流道截面直径取8mm。分流道长度由注塑模总体型腔分布和浇口位置决定，为减少溶液热量和压力的损失，所以分流道的长度应取最小值。本次塑件选用点浇口的形式，浇口位于塑件顶端圆心，故：流道长度选定为108.5mm。图3-5流道尺寸示意图3.4注塑系统标准件的选用3.4.1浇口套的选用因为本次注塑模为三板模，浇口间距离为85mm，所以浇口套大，主流道比较短。浇口套与流道推板配合角度为90°。具体尺寸如图3-6：图3-6浇口套尺寸示意图3.4.2定位圈的选用定位圈常用规格有100mm，120mm，150mm规格，本次塑件尺寸较大且浇注点选在塑件顶面中心，故定位圈选用135mm。具体尺寸如图3-7：图3-7定位环尺寸示意图3.5运用Moldfolw对注塑系统成型分析图3-8填充时间示意图图3-9压力值示意图图3-10总体温度变化示意图图3-11锁模力示意图4成型零件结构设计4.1脱模系统设计4.1.1推出机构设计原则在塑胶模具中，为了使塑件、废料从模具中顺利脱出，保证生产的持续进行所设置的相关机构。推出机构设计要求：（1） 推出机构应动作可靠。（2） 推出时不应有变形或损坏。（3） 不损坏塑件的外形和质量。（4） 合模时推出机构要正确复位。模具的推出方向可以分成：定模、动模、动定模同时推出三种推出方式。由于动模推出，模具结构相对定模推出简单，所以本次模具选用动模推出，且采取的推出方式是推件板推出，由于本次塑件分型面简单，结构对称，使用推板式推出可以简化模具结构，便于模具的保养和维修。4.1.2推杆的设计推杆按照截面形状分：圆形、方形、椭圆形等。根据推出部位形状而定。本次塑件外形为圆形，表面平整，没有凸台，而圆形顶针又为最简单最普遍的顶出装置，并已被作为标准件广泛使用。为了便于安装，故选用圆形推杆。（1）推杆的尺寸计算：d=k×式中：d推杆直径； n 推杆的数量，根据模具结构取12； L推杆长度（参考模架尺寸，故取L=140）； E推杆材料的弹性模量，该模具中的推杆材料为T8A钢，该材料的弹性模量为E=2.1×105MPa。 K安全系数，取K=1.5； F脱总的脱模力；得：d =3mm（2）推杆的固定形式及位置的选择：本次模具采用的是推板固定在推件板的形式。推杆应选定在脱模阻力最大，且能使塑件同时均匀被推出的位置。由于本次塑件内表面精度比外表面高，且形状对称，故推出位置在塑件的下方，6个推杆均匀分布在圆环内侧。具体如图4-1和4-2：图4-1 顶针位置草图图4-2顶针尺寸示意图4.2温度调节系统设计冷却水回路的布置原则（1）水道数量应尽量多，截面积尺寸应取大；（2）水道应沿着塑件的收缩方向安放；（3）水孔排列与型腔形状吻合；（4）动、定模需分开冷却，保证冷却均匀；（5）浇口附近与壁厚处加强冷却；（6）进、出口的水温不易过大小于5°。本次注塑模水路的具体分布如图4-3和4-4：图4-3 冷却系统图4-4 三维冷却系统总结这次设计让我对塑料模具设计基础及项目实践这门课的知识点有了系统的回顾和进一步的了解，也让我对UG和CAD这两个软件的操作变得更加熟练。同时这个反复计算，查阅资料，不断修改的过程，更是一个让我学会科学的设计思路和解决方式方法的过程。这次的设计我遇到了很多专业性的问题，比如：如何选择分型面，如何选择推出机构和冷却系统等等，查阅了很多的资料，费劲了很多的周折。在制图方面，我又遇到了标注不规范，结构表示不全面等问题，但这一切全在老师的教导，同学的协助，和自己长时间的思考下解决。详细DWG图 纸 请 加：三 二 1爸 爸 五 四 0 六致谢详细DWG图 纸 请 加：三 二 1爸 爸 五 四 0 六附录序号名称图纸代号01注塑模装配图ZHUSUMU-00102月饼模零件图ZHUSUMU-00203型腔图ZHUSUMU-00304型芯图ZHUSUMU-004(具体图纸见论文最后。)参考文献1 彭建声模具技术问答 北京：机械工业出版社，2001.2 王静. 注塑模具设计基础. 北京：电子工业出版社，2013.3 杨峰塑料模具设计基础 北京：清华大学出版社，20054 王志泉机械制图与公差北京：清华大学出版社，2006.5 李德群现代模具设计方法北京：北京工业出版社，2000.8 冯爱新. 塑料模具工程师手册. 北京：机械工业出版社，2009.7 许发樾实用模具设计与制造书册北京：机械工业出版社，20006 齐卫东. 简明塑料模具设计手册. 北京：北京理工大学出版社，2012.9 王孝培. 塑料成型工艺及模具简明手册. 北京：机械工业出版社，2004.10 杜希武塑料模具设计基础及项目实践 浙江：浙江大学出版社，2015