塑料碗三维造型及模具设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流塑料碗三维造型及模具设计.精品文档.毕业论文塑料碗三维造型及模具设计目 录第1章 绪论31.1 模具工业的的概况31.2 塑料工业的的概况31.3 塑料模具的发展方向3第2章 塑料的工艺性设计42.1 注塑模工艺42.2 化学和物理特性42.3 塑件的尺寸与公差4第3章 注射成型机的选择6第4章 型腔布局与分型面设计74.1 型腔数目的确定74.2 型腔的布局74.3分型面的设计7第5章 浇注系统设计95.1 主流道设计95.2 主流道衬套的固定95.3 分流道的设计105.4 浇口的设计11第6章 成型零件的设计136.1 成型零件的结构设
2、计136.2 成型零件工作尺寸计算14第7章 合模导向机构的设计187.1 导柱的结构187.2导套的结构19第8章 脱模机构的设计208.1脱模机构设计的总体原则208.2推杆设计208.3推件板设计的要点218.4开模行程与推出机构的校核218.5浇注系统凝料脱模机构21结束语30致谢31参考文献32塑料碗三维造型及模具设计【摘 要】本设计针对分析碗的塑件图,完成其造型设计,根据分析碗的塑件的特点完成其注射模设计,本文主要阐述了塑料碗注塑成型的基本原理、注射模具的结构设计方法及过程。采用PRO/E4.0的软件完成对塑料碗注塑模具的计算机辅助设计。当今社会,塑料碗被普遍使用,因此研究这一套塑
3、料碗注射模具对于提高塑料碗的生产质量和效率有着非常重要的作用。并且通过这次毕业设计,自己也得到了很大的锻炼。 【关键词】计算机辅助设计,注射模具,塑料碗Plastic bowl of three-dimensional modeling and mould design【Abstrct】This design in view of the analysis bowl of plastic parts graph, complete its modelling design, according to the analysis of the characteristics of plastic
4、parts bowl to finish its injection mould design, this article mainly expounds the plastic bowl injection molding, the basic principle of injection mould structure design method and process. Using PRO/E4.0 software to plastic bowl of injection mould for computer aided design.In todays society, plasti
5、c bowl were commonly used, so the studyof this set of plastic bowl for the improvement of plastic bowlinjection mould of production quality and efficiency has a very important role. And through the graduation design, oneself also geta lot of exercise.【Keywords】computer aided design, injection mould,
6、 plastic bowl第1章 绪论1.1 模具工业的的概况模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量,效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业,正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中,将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组
7、成部分,又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中6090的产品的零件,组件和部件的生产加工。1.2 塑料工业的的概况塑料,与我们周围无处不在。在国民经济的发展中,所料产品几乎涉及了所有的领域,在航空航天、交通运输、邮电通信、仪器仪表、家用电器等行业中塑料更是必不可少的材料。而塑料产品的制造需要大量的模具对其进行成型。例如在家用电器行业中,一台电冰箱需要300多套模具,一台全自动洗衣机大约需要200套模具,一台彩电需要100多套模具。其中仅彩电模具每年我国就有30亿元的市场。正是由于高速发展
8、的塑料工业对模具的大量需求,使模具工业成为许多国家经济发展的支柱产业,并在这些国家受到高度重视。在欧美等的一些工业发达国家,模具工业被称为“点铁成金”的“磁力工业”。1.3 塑料模具的发展方向塑料模具的发展主要取决于两个方面,即一方面是模具为之服务的各行各业的发展趋势,另一方面是整个社会和世界科学技术的发展趋势,这实际上就是需要和可能。模具是为制件,也就是成形产品服务的,因此模具必然要以制件(成形产品)的发展趋势为自己的发展趋势,模具必须满足他们的要求。制件发展趋势主要是轻便、精美、快速高效生产、低成本与高质量,每一项都预示了模具发展趋势。现简要分析如下: 快速高效生产,这一方面是要求模具企业
9、要尽量缩短模具生产周期,尽快向模具用户交付模具,另一方面更重要的是要使用户能用你提供的模具来快速高效地生产制品。例如一模多腔多件生产、叠层模具、利用好热流道技术来缩短成形时间以及使用多层复合技术、模内装饰技术、高光无痕注塑技术、在线检测技术、多工序复合技术、多排多工位技术等等。同时制件成形过程智能化还要求有智能化的模具来适应。低成本,这既要通过模具生产的设计、加工、装配来实现模具的低成本制造和低成本供给,更重要的是要使模具用户能使用模具来实现低成本生产。这就对模具提出了更高的要求。模具生产企业必须做到先使模具用户赚钱,然后才能使自己赚钱。在要求低成本的过程中,无论是模具生产企业还是使用模具的企
10、业,不断改善治理,逐步实现信息化治理都是企业的共同要求及进步和发展的方向。高质量,要做到制品的高质量,首先必须是模具的高质量,保证制品的一致性也要好,而且还要保证寿命。高质量模具与技术休戚相关。第2章 塑料的工艺性设计2.1 注塑模工艺干燥处理:如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度:220275,注意不要超过275。模具温度:4080,建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力:可大到1800bar。注射速度:通常,使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷,那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口:对于冷流道,典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注
11、入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm,但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。成型时间:注射时间 20s60s高压时间 0s3s冷却时间 20s90s总周期 50s160s2.2 化学和物理特性PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有
12、更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而,它对芳香
13、烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。2.3 塑件的尺寸与公差2.3.1 塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素:1)取决于用户的使用要求。2)受制于塑件的流动性。3)受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。2.3.2 塑件尺寸公差标准1)影响塑件尺寸精度的因素主要有:塑料材料的收缩率及其波动。2)塑件结构的复杂程度。3)模具因素(含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等)。4)成型工艺因素(模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等)。5)成型设备的控制精度等。其
14、中,塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。题中没有公差值,则我们按未注公差的尺寸许偏差计算,查表取MT5。2.3.3 塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度,其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。第3章 注射成型机的选择3.1注塑机的种类1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机
15、种之一.注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法,常用的说法有:1)按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机;2)按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。3.2注塑机基本参数:注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。1)公称注塑量;指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。2)注射压力;为了克服熔
16、料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。3)注射速率;为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表(1)所示。表1注射量与注射时间的关系注射量/CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 54)塑化能力;单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成
17、型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。5)锁模力;注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。6)合模装置的基本尺寸;包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。7)开合模速度;为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。8)空循环时间;在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。根据模具设计
18、与制造简明手册选择注射机XS-ZY-500螺杆式注射机,其参数如下: 额定注射量:200螺杆直径:50mm注射压力:104Mpa锁模力:3500KN模板行程:500mm模具最大厚度:350mm 模具最小厚度:200mm模板尺寸:598520mm拉杆空间:448370mm定位孔直径:750mm合模方式:液压机械第4章 型腔布局与分型面设计4.1 型腔数目的确定型腔数目的确定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n ,即 n式中 F注射机额定锁模力(N)P型腔内塑料熔体的平均压力(MPa)A1、A2分
19、别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积(mm2)大多数小型件常用多型腔注射模,面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个,生产中如果交货允许,我们根据上述公式估算,采用一模二腔。4.2 型腔的布局考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计,模具的型腔排列方式如下图所示:图1 型腔的布局4.3 分型面的设计 分型面位置选择的总体原则,是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构,分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。1)分型
20、面应选在塑件外形最大轮廓处。2)便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边。3)保证塑件的精度要求。4)满足塑件的外观质量要求。5)便于模具加工制造。6)对成型面积的影响。7)对排气效果的影响。8)对侧向抽芯的影响。图2 塑料碗及分型面第5章 浇注系统设计5.1 主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触,可看作是喷嘴的通道在模具中的延续,另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。形状结构如图(3)示图3 主流道形状结构其设计要点:1)主流道设计成圆锥形,其锥角可取26,流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m,且加工时应沿道轴向抛光。2)主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径R1大1
21、2 mm;球面凹坑深度35mm;主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm;一般d=2.55mm。3)主流道末端呈圆无须过渡,圆角半径r=13mm。4)主流道长度L以小于60mm为佳,最长不宜超过95mm。5)主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上;其材料常用T8A,热处理淬火后硬度5357HRC。5.2 主流道衬套的固定因为采用的有托唧咀,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件,外径为150mm,内径31.5mm。具体固定形式如图(4)所示:图4 定位圈固定形式5.3分流道的设计分流道是脱浇板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模,分流道大多设置在分型面上,分流道截面形状
22、一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等,工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大,一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸: (式1) (式2)式中 B梯形大底边的宽度(mm) m塑件的重量(g) L分流道的长度(mm) H梯形的高度(mm)质量大约58.5g,分流道的长度预计设计成190mm长,且有2个型腔,所以 取B为15mm=10 取H为10mm根据实践经验,PP塑料分流道截面直径为4.89.5。所以我们可以选择截面直径为9.5mm,H=6.3mm。梯形小底边宽度取8mm,其侧边与垂直于分型面的方向约成7。另外由于使用了水口板(即我们所说的定模板和中间板之间再加的
23、一块板),分流道必须做成梯形截面,便于分流道和主流道凝料脱模。图5分流道梯形截面如下图(5)所示:1)分流道长度分流道要尽可能短,且少弯折,便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗,减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的,总长190mm。2)分流道表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想,因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低,一般取1.6m左右既可,这样表面稍不光滑,有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定,从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差,以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。3)分流道表面粗糙度分流道在分型面上的布置
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