水壶内盖注塑模具设计设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流水壶内盖注塑模具设计设计.精品文档. 毕 业 设 计(论 文)题目: 水壶内盖注塑模具设计 大连工业大学本科毕业设计(论文)水壶内盖注塑模具设计The Injection Mould Design of water bottle lid设计(论文)完成日期 2013年6月5日学 院: 机械工程与自动化学院 专 业: 材料成型及控制工程 学 生 姓 名: 张扬 班 级 学 号: 材料成控091-08 指 导 教 师: 王明伟 评 阅 教 师: 2013年6月注:页眉,居中,楷体,五号。阅后删除此文本框。摘 要随着中国近代工业的飞速发展,模具行业
2、已经成为了我国高度发展的支柱性行业之一。而注塑模具加工方法正是模具行业重要的组成部分。注塑模具成型加工方法可实现对结构复杂、高精度、高质量的塑料制品进行大批量的加工,对我国工业发展起着无可替代的作用。所以,我选用注塑模具进行本次毕业设计。本次设计的塑件为水壶内盖,塑件材料选为PP。为保证塑件的外观及产品质量,采用一模两腔布局、三板模结构、点浇口浇注系统、推板顶出机构。并设置冷却水路,定模侧为环形水路,动模侧采用水井冷却。在本次设计过程中,模具采用了两次分型。根据以上要求,为了降低成本,并提高生产效率,模架选择三板式细水口DDI-4040-A80-B50-C120模架,并选用大量的PUNCH标准
3、件。关键词:注射模具;点浇口;三板模AbstractWith the rapid development of Chinas modern industry, mould industry has become one of the pillars of the high development of our countrys industry. And the injection mold processing methods is the important part of mold industry. Injection molding processing method can rea
4、lize the processing of complex structure, plastic products with high quality and high precision, large volume, plays an irreplaceable role in Chinas industrial development. So, I choose the injection mold for the graduation design.The design of the plastic parts for the kettle cover, plastic materia
5、l is chosen as PP. In order to ensure the appearance of plastic parts and the quality of the products, using a mold two cavity layout, three-plate mold structure, point gate, push plate mechanism. And set the cooling waterway, fixed mold side is an annular water, using water cooling mold side moveme
6、nt. In this design process, the die with the two type. According to the above requirements, in order to reduce costs, and improve production efficiency, mold select three-plate pin-point gate DDI-4040-A80-B50-C120 frame, and the amount of PUNCH standard.Key Words:Injection mold;pin point gate;three
7、plant mold;目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 我国塑料模具工业发展现状11.2 塑料模具工业的发展趋势11.3 选题的意义2第二章 塑件的分析及材料选择42.1 塑件结构工艺性分析42.2 塑料材料的选择52.2.1 PP的物理化学性能52.2.2 材料的注塑工艺52.2.3 PP的应用范围6第三章 Moldflow分析73.1 划分网格73.2 最佳浇口位置的确定73.3 PP的选用及材料属性83.4 充填分析83.4.1 填充时间83.4.2 V/P转换时的压力93.4.3 流动前沿处的温度103.4.4 气穴产生位置103.4.5 缩痕指数113.4.6
8、锁模力XY曲线图133.4.7 熔接痕分析133.5 冷却分析14第四章 注射机的选用与参数164.1 注射机的选用164.2 XS-Z-100型注射机参数17第五章 分型面的选择19第六章 成型零件设计206.1型腔的设计206.2 型芯的设计21第七章 浇注系统的设计237.1 浇注系统的设计原则237.2 主流道的设计237.3 分流道的设计257.4 浇口的设计26第八章 模具冷却系统的设计298.1 冷却的重要性及冷却不良造成的缺陷298.2 冷却系统设计原则298.3 冷却水道直径的选择及布局29第九章 成型设备的校核319.1 最大注射量的校核319.2 注射压力的校核319.3
9、 锁模力的校核319.4 模具开模行程的校核31第十章 模具开模顺序33参考文献34致 谢35第一章 绪论1.1 我国塑料模具工业发展现状自从20世纪90年代起,随着我国工业技术的迅猛发展,越来越多的塑料制品进入市场,成为工业生产和人民日常生活必不可少的组成部分。在办公用品、照明器材、车辆、仪表器材、机械加工制造、交通、通信、建筑业以及家用电器等等的各大领域中,塑料产品均被广泛使用。因为塑料具有密度小、质量轻的优点,所以十分符合汽车领域向大幅度的减轻车身质量,进而提高车速、降低耗能的方向迈进;对于备受人们喜爱和青睐的电子产品,塑料更是以其自身巨大的优势使电子设备迅速向短、小、轻、薄、精等方向发
10、展;随着市场对医疗材料需求量的大幅度提高,医用塑料的应用已经大幅度提高,从药剂品、点滴瓶、针剂品包装等一次性设备向外科仪器等非一次性设备延伸,医用塑料的开发、应用与研制也得到大幅度的提升。目前,我国的模具制造业已从过去只能制造单一模具发展到可以制造大型、精密、复杂的模具。例如在塑料模具方面,能设计制造车辆整体仪表盘及保险杠大型注射模,大型彩色电冰箱、洗衣机和电视机等复杂、大型注射模具.例如北京交通广播公司模具厂制造和设计的汽车保险杠模具重达14余吨、模具尺寸精度可达15m,型腔表面粗糙度Ra=3.2m,模具寿命达40万次以上,达到国际同类模具产品的技术水平。1.2 塑料模具工业的发展趋势从模具
11、的设计制造技术上看,随着大型塑料制品的不断开发,CAM / CAD /CAE技术得到广泛应用,此项技术应用为优化模拟注塑过程,注塑工艺条件,提高模具设计与塑件品质,缩短模具设计周期,降低生产成本提供了有效方法。数据表明,应用计算机技术后,模具的设计时间缩短了45%,制造时间缩短30%,成本下降15%,塑料原料节省9%。采用热流道技术有降低制品成本、节约原料、提高产品质量、周期缩短、适用塑料范围广,成型设备条件方便、多种浇口方式,进料平衡等诸多优点,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大革命。设计热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的标准件,是发展热流道模具的重点。快速成型技术是20 世纪末
12、发展起来的一项先进制造技术, 是在现代CAD/ CAM、CNC、激光、精密伺服驱动以及新材料等技术的基础上集成发展起来的。快速成型根据计算机上构造的三维模型, 能在很短时间内直接制造出产品样品, 是制造业企业新产品开发服务的一项重要技术。逆向工程技术有着广泛的应用前景,给现代工业带来三大变化:精确加工制造出复杂的零件;大大缩短产品的研制周期;有效地将各种现代化工具和理论应用到具体问题,解决从前难以解决的问题。其已经用到旧零件的还原、新产品的开发以及产品的检测中,它不仅能消化和吸收实物原型,并且能修改再设计以制造出新的产品。从模具产需情况看,我国中低档模具已供过于求,而以大型、精密、复杂、长寿命
13、模具为主要代表的高技术含量模具自给率只有60%左右,还较低,很大一部分仍需进口。有关数据表明,目前模具总销售额中塑料模具占比最大,约45%;冲压模具约占37%;铸造模具约占9%;其他各类模具共约9%。(3)从我国人均模具塑料消费情况看,人均为46公斤,仅为发达国家的1/3,这预示着我国塑料制行业人会保持高速发展。工程塑料制品在“以塑代钢”、“以塑代木”的必然趋势下,还会稳步增长;由此可见,在模具总量中占比最高的塑料模具,也将会以较高的增长速度发展。(4)从模具生产成本上看,我国模具使用寿命相对美国、日本较低,生成周期较长。只有走“专、精、特”的道路才能缩短模具生产周期、提高模具寿命,用模具制造
14、的精细化来提高模具的可靠性和稳定性。1.3 选题的意义选择水壶内盖作为塑料模具设计的选题,首先运用了工程材料、工程力学所学的知识,通过塑料制品的性能特点对力学性能参数、成型材料的特性进行选择;其次对各个工艺参数进行调整,给下一步的设计提供参照,依据对制品,应用moldflow进行优化分析,;最后进行最核心的步骤模具的设计,不仅要培养我们的设计能力,也是对大学四年所学知识的综合考察,塑料成型技术、注塑模具设计、传热学、公差与互换性等学科都得到了运用;并且贯穿于绘图的整个过程当中。此选题对我们知识的运用和能力的培养都有重要的现实意义。第二章 塑件的分析及材料选择2.1 塑件结构工艺性分析图2.1和
15、图2.2分别为水壶内盖的3D立体图和2D工程图。图2.1 水壶内盖立体图图2.2 水壶内盖二维图由图2.1和图2.2可知,在设计水壶内盖时应注意以下几点:(1)塑件作为水壶内盖,要求不能有熔接痕和斑点,外观光洁。(2)塑件为回转体,为提高制品的刚度和强度,一侧有加强筋,且壁厚均匀,符合最小壁厚要求。(3)不必考虑侧向抽芯装置,因为该塑件无侧向凹凸结构。(4)为了降低了应力集中,提高塑件制品的结构强度,塑件的所有转角均设计为圆角,也可以使塑件材料成型时有流线型流路,同时易于塑件顶出。(5)为了保证塑件的顺利脱模,塑件内部有1拔模斜度。(6)塑件为深腔结构,在冷却系统的设计上,要力求均匀冷却,保证
16、塑件的形状,将收缩、变形的程度降到最低。2.2 塑料材料的选择2.2.1 PP的物理化学性能PP是聚丙烯的缩写,是一种高纯晶度材料,是常用材料中最轻的,密度仅为0.91g/cm3 ,产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP耐磨性好,由于HIPS,高温冲击性好。硬度低于ABS,但优于PE。并且有较高的熔点。由于均聚物型的聚丙烯温度高于0C以上时非常脆,因此许多商业的聚丙烯材料是加入1%4%乙烯的无规则共聚物,或更高比例乙烯含量的嵌段式共聚物。共聚物型的聚丙烯材料有较低的热扭曲温度、低透明度、第光泽度、低刚性,但是具有更强的抗冲击强度。聚丙烯软化温度为150C。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕
17、特性很好。PP料流动性好,成型性能好,适合扁平大型胶件。PP料是通用塑料中耐热性最好的,其热变形温度我80100C,能在沸水中煮。2.2.2 材料的注塑工艺干燥处理:如果储存适当,则不需要干燥处理。PP染色性较差,色粉在塑料中扩散不够均匀,大型件尤为明显。PP制品表面若需要喷油等装饰,需先用PP擦拭。注射压力:7080MPa。注射速度:PP冷却速度快,宜快速注射,适当加深排气槽来改善排气不良。熔化温度:PP结晶温度高,加工温度需要较高。 2.2.3 PP的应用范围机械工业:洗碗机门衬垫、干燥剂通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫。汽车工业:挡泥板、通风管、风扇等。电子工业:草坪和园艺设备如剪草
18、机和喷水器等。第三章 Moldflow分析3.1 划分网格首先采用三维软件solidworks进行建模,再将文件导入到Moldflow软件中,用MPI模块对模型进行网格划分,将最大纵横比降低为6,同时要保证匹配率达到90%以上,以保证接下来翘曲分析的精准性。网格统计的结果为:壶盖上的三角形区域为11243个,节点数为5612个,网格体积为18.6032 cm ,网格面积为309.533 cm 2,公共边为15327个,无自由边、交叉边,无配向不正确单元。最大纵横比为6.677,匹配率为91.5%。符合要求。网格划分如图3.1图3.1 水壶内盖的网格划分3.2 最佳浇口位置的确定 如图3.2,最
19、佳浇口位置为于图中的蓝色位置,共有两处,一处位于球型弧面处,另一处位于壶盖顶端的中心处,由于球型弧面为曲面,且要求外观质量较高,所以不能将浇口选在此处。所以将浇口位置选在水壶盖顶端中心处,采用点浇口浇注形式,其浇口位置痕迹小,对壶盖的外观基本无影响。 图3.2 最佳浇口位置3.3 PP的选用及材料属性材料选用PP材料,选用此材料的推荐工艺为:模具温度范围在40-80之间,建议使用50左右,模温太低,塑件表面光泽差,甚至无光泽;模温太高,已发生收缩凹陷、翘曲变形等。熔体温度范围在160-190之间,绝对最大熔体温度为275,为减少收缩、飞边等缺陷,往往取偏下限的料温。最大注射压力为140Mpa,
20、保压时间应较长以保证塑件尺寸。熔体温度的设置要在推荐范围内,以免温度过高使材料发生降解。3.4 充填分析3.4.1 填充时间塑件的填充时间为0.6027s。两个件同时填充,没有时间差。填充时间如图3.3。 图3.3 填充时间3.4.2 V/P转换时的压力V/P转换时的压力为122.6Mpa,该壶盖为薄壳制品,壁厚为2mm,注射时要以很高的注射压力,才能把流动性较好、料温较高的PP材料以较高的注射速度压入型腔。V/P转换时的压力如图3.4。图3.4 V/P转换时的压力3.4.3 流动前沿处的温度图3.5显示了流动前沿的温度分布状况,温度相差为9,处于合理范围,此方案可以实行。图3.5流动前沿处的
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