带提手塑料螺旋杯盖注塑模具设计毕业设计.doc
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1、毕 业 设 计论文(设计)题目: 带提手塑料螺旋杯盖注塑模具设计2016 年 5 月 2 日目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 塑件工艺分析31.1 塑料选材31.2 塑件尺寸和精度31.2.1塑件外形尺寸31.2.2塑件精度确定41.2.3壁厚41.2.4脱模斜度41.2.5塑件表面质量41.2.6螺纹设计41.3 PP性能特性及注射成型工艺参数51.3.1 PP注射成型工艺参数51.3.2 PP其它性能数据5第2章 模具结构设计62.1型腔数量和配置确定62.2分型面的选择62.3注射机的选择72.4模具整体结构的确定72.5浇注系统计算82.5.1确定浇口位置82.5.2主流道计算1
2、22.5.3定位圈的计算122.5.4浇口的计算132.5.5分流道计算132.5.6冷料穴的设计142.5.7排气系统142.6成型零件计算152.6.1型腔结构确定152.6.2型芯结构确定152.6.3成型零件工作尺寸确定152.6.4主要模具零件的强度与刚度172.7合模导向机构的确定172.7.1导柱尺寸确定182.7.2导套尺寸确定182.8脱模机构192.8.1螺纹塑件脱模机构设计192.8.2流道凝料脱模机构设计192.9侧向分型与抽芯机构202.9.1斜滑块式抽芯机构工作原理202.9.2斜滑块的组合与导滑形式202.9.3斜导柱的尺寸设计212.10温度调节系统222.10
3、.1塑料传给模具的热量计算222.10.2模具散发出的热量计算232.10.3冷却水流量的确定242.10.4水道直径的计算24第3章注射机的校核263.1校核注射压力263.2校核锁模力263.3校核模具安装尺寸26第4章 结论28参考文献29附录30致谢31摘 要本次毕业设计为带提手塑料螺旋杯盖注塑模具设计。首先根据塑料制件的用途及使用条件确定塑料制品的材料(PP),然后确定塑件的精度。其次是对模具具体结构的相关设计和计算。型腔数量选择一模一腔。分型面为水平分型面和竖直分型面。根据注射容量选用注射机为XS-ZY-250。模具整体结构确定,主要包括浇注系统设计(浇口位置的选择、主流道设计、分
4、流道设计等)、成型零件设计(型腔结构设计、型芯结构设计、成型零件尺寸的计算、主要模具零件的强度和刚度校核)、合模导向机构设计(导柱设计、导套设计)、脱模机构的设计(螺纹塑件的脱模采用瓣合斜滑块成型脱模、浇注系统凝料的脱模采用单个点浇口系统的凝料的脱模)温度调节系统设计(热平衡及热传递计算、冷却水路直径的确定),最后是注射机的校核。根据以上设计和相关计算最终设计出一套低成本的注塑模具。关键词:注塑模具设计;PP;螺纹型芯;侧向分型0毕业论文(设计)ABSTRACTThe graduation design topic is: to handle plastic screw lid injecti
5、on mold design. First of all, according to the use of plastic parts and use conditions to determine the plastic material: PP, and then determine the requirement of precision plastic parts and according to the size of the plastic parts for 3 d modeling, the second is the related design and computatio
6、n of concrete structure tooling: cavity number choice: one module and one cavity; The determination of parting surface, parting surface and vertical parting surface. According to the injection capacity injection machine: XS - ZY - 250; Determination of mold structure, gating system design, the choic
7、e of gate location, the mainstream way design, design of distributary channel, etc.; Molding parts design, mold structure design, molding parts design, the structure of the core size calculation, strength and stiffness of main die parts, check; Clamping steering mechanism design, guide pin, guide sl
8、eeve; Demoulding mechanism of the design: threaded plastic demoulding: disc and technoloy molding mold release, pouring system setting material release: the setting of a single point gate system feeding demoulding; Temperature control system design, heat balance and heat transfer calculation, the de
9、termination of diameter of cooling water, the last is the check injection machine. According to the above design and calculate the final design a set of injection mold of low cost.Keywords: injection mold design; PP; The screw thread core; Side parting .第1章 塑件工艺分析塑件的设计不仅要满足使用性能要求(几何尺寸、精度、外观及物理性能)而且要
10、具有良好的结构工艺性。如制件形状结构简单、尺寸适中、精度和表面质量合理,所需的注射工艺就比较简单,这样生产效率高,成本低,可以获得最大效益。成型工艺分析主要包括:塑件的选材,结构工艺设计。结构工艺设计主要包括:塑件的尺寸精度及表面质量,塑件形状结构设计两方面。1.1 塑料选材本次毕业设计题目是好奇小子塑料太空杯上杯盖的模具设计。塑件材料是PP(聚丙烯)为热塑性塑料,具有吸水率低、成型加工前不需要干燥处理、塑料熔体粘度不大、加工流动性好、线型结构结晶性聚合物、成形收缩率大等优点,成型性能好,化学稳定性好,使用温度为10-120,另外杯盖为日常用品,生产量大,使用温度范围为25-100,故符合日常
11、饮用水的温度要求。综合以上特点最终材料选用为PP。 1.2 塑件尺寸和精度1.2.1塑件外形尺寸图1 外形尺寸及精度1.2.2 塑件精度确定塑件的精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度,即所获塑件尺寸的准确度。本例设计所选塑件材料为PP,又为日常大批量使用用品,所需要的精度不高,又无填料填充,故选用的公差等级为MT6,根据塑件的外形和内形尺寸结合GB/T14486-1993公差数值表,结合以下选用标准:1.外形尺寸采用单向负偏差,公称尺寸为最大值。2.内形尺寸采用单向正偏差,公称尺寸为最小值。3.中心距尺寸采用双向等值偏差。最终选用如图1所示的公差值。1.2.3 壁厚塑件的厚度应同时
12、满足强度与刚度要求及工艺性要求。壁厚过小熔融塑料流动阻力大,成型效率低下,本塑件为日常大批量用品,所以主体部分采用较厚的壁厚,考虑到最终成型的外观,塑件的上半部分采用较小的壁厚。最终尺寸如图1所示。1.2.4 脱模斜度为便于塑件顺利的脱模和保证质量,应沿脱模方向采用合适的脱模斜度。选用原则如下:1.在不妨碍塑件使用的前提下,脱模斜度应取大些。2.塑料的强度越高或壁厚越大,对模具的包紧力越大,脱模斜度应取大些。本塑件尺寸要求精度不高,壁厚较厚,故外表面采用较大的脱模斜度2.1。内表面为螺纹为保证其精度这里不设置脱模斜度。1.2.5塑件表面质量注射成形塑件表面粗糙度通常为Ra0.02-1.25m,
13、本塑件采用Ra=1.25m。1.2.6螺纹设计为方便实用和延长使用寿命,螺纹在两端设置无螺纹区,螺纹始末部分有一过渡段,螺牙也采用圆弧过度。本塑件螺纹为非标准螺纹具体螺纹尺寸如下:DdPL=5047.6510;下端过渡长度为3mm;上端过渡长度为2mm;1.3 PP性能特性及注射成型工艺参数1.3.1 PP注射成型工艺参数表1 塑件注射成形工艺参数塑料注射机类型螺杆转速(r/min)喷嘴形式喷嘴温度(/)机筒温度温度()模具温度()注射压力/MPa保压力/MPa注射时间/s保压时间/s冷却时间/s成型时间/s前段中段后段PP螺杆式30-60直通式170-190180-200200-220160
14、-17040-8070-12050-600-520-6015-5040-1201.3.2 PP其它性能数据表2 塑件其他性能参数塑料名称拉伸弹性模量/MPa压缩比与钢的摩擦因数泊松比密度g.cm/-3软化或熔化范围收缩率(%)聚丙烯PP1100-16001.92-1.960.150.320.85-0.90160-1701.0-2.5第2章 模具结构设计2.1型腔数量和配置确定型腔数量受注射机能力、塑件精度和生产的经济因素影响。本制件塑件壁厚较厚,又有螺纹型芯,在垂直于开模方向上需要进行侧向抽芯,模具的制作较复杂,最终采用一模一腔,一次成型一个塑件。 2.2分型面的选择由三维建模可以看出分型面的
15、形式为水平分型面和竖直分型面,分型面的选择原则如下:能使塑件从模具中取出不影响制品的外观质量。应使模具结构与注射机相适应。开模后制品滞留在动模一侧,尽量减小型腔在分型面上的投影。图2 分型面的选择2.3注射机的选择由于卧式注射机的注射系统与合模机构的轴线共线且地面平行,机身低,加料,操作及维修较简单,制品推出后可自动坠落,易于实现机械化,故采用卧式螺杆式注射机。经UG分析上杯盖的体积如下:=62.346 , =0.6=37.408 由所选用的注塑机型号XS-ZY-250其参数如下表:表3 注射机型号参数项目参数项目参数结构形式卧式栏杆间距448mm370mm标称注射量250g模板最大行程500
16、mm螺杆直径50mm注射压力130MPa最大模具厚度350mm最小模具厚度200mm喷嘴球直径18mm喷嘴口直径4mm锁模力1800KN合模方式增压式螺杆转速()25-31,39-58,52-892.4模具整体结构的确定本设计成型零件采用两个瓣合滑块成形,塑件中心的螺纹部分采用带有螺纹旋转套的型芯,由电机拖动,以达到旋转脱模的效果。塑件最终开模时,采用压缩弹簧的方式实现塑件上方圆孔的侧向抽芯。并在滑块的前后左右分别加有导滑块,和限位块,将侧向分型时作用在导柱上的侧向抽芯力传递到导滑块上。具体的成型结构方案如下图。图3 模具结构图2.5浇注系统计算2.5.1确定浇口位置用moldflow对塑件进
17、行模流分析,对塑件进行网格划分进而确定最佳的浇口位置。浇口位置开设的合理与否,对制品的成形性能和成型质量影响很大,因此,合理选择浇口位置是设计浇注系统时的重要环节。要根据制件的几何形状、结构特征、技术要求等,综合分析塑料熔体的流动状态、流动顺序、保压补缩和排气条件等因素对冲模情况的影响。一避免产生喷流,良好的流动冲模应保证型腔的均匀填充,并防止形成分层,二有利于流动和补缩,当塑件壁厚相差很大时,为减少流动阻力,保证压力有效的传递到塑件壁厚部位以减少缩孔应把浇口开设在塑件壁厚处。图4 moldflow网格划分结果浇口匹配性检测检测结果如下图所示图5 浇口匹配性浇口位置及各流道大致外形尺寸位置图以
18、及填充性分析如下图所示。图6 充填时间图7 速度/压力切换时的压力图8 气穴分布图图9 粘度-剪切速率 图10 浇注系统分布图 图11 主流道衬套2.5.2主流道计算由模流分析结果可知,熔融塑料的粘度随着剪切速率的增加而降低。卧式注射模采用直浇口式主流道,主流道尺寸如下:主流道锥角 = 内表面粗糙度为Ra=0.63与注射机喷嘴相接处部分尺寸,凹坑h=3mm.主流道入口端直径应比注射机喷嘴出口端直径大0.51mm,以防止对凝料的脱出产生阻碍。故取 =4.2mm。主流道的长度L=47mm 小端直径D=4mm.主流道末端设有一定的锥度角度为2度。 2.5.3定位圈的计算由浇口衬套的尺寸结合GB/T4
19、169.19-2006则定位圈的结构尺寸如下:图12 定位圈2.5.4浇口的计算本例采用限制浇口中的点浇口,点浇口一般开设在制件的顶部,塑料熔体经过小浇口时将产生摩擦热,使其温度升高,粘度下降,流动性增强。由于前后两端存在较大的压力差,能有效增大熔体的剪切速率,由图9可知随着剪切速率的增加塑料的粘度降低流动性进一步提高有利于型腔充填。浇口尺寸小,便于流道凝料与塑件分离,易于实现自动脱件;同时浇口痕迹小,便于修整。结合以上优点故选择点浇口。结构大小如右图所示。 图13 点浇口2.5.5分流道计算分流道截面形状选择梯形,梯形流道易于加工且易于出模,较为常用。流道的比表面积I越小则流道速率越高,可知
20、其槽深h接近槽宽b时其比表面积越小。分流道的截面尺寸如下图图14 分流道2.5.6冷料穴的设计本制件采用分流道冷料穴,是主流道冷料穴的延伸,当分流道较长时应当采用。除了起到储存前锋冷料的作用外,对于点浇口而言设置带有拉料杆的冷料穴有助于浇注系统凝料的脱出,本模具结构设有脱料板以达到浇注系统凝料的自动脱出,提高生产效率。如图下所示。图15 带有拉料杆的冷料穴2.5.7排气系统在熔融塑料充填过程中,除了预先停留在型腔内气体,还有塑料本身含有的气体在加热时蒸发而出的气体、塑料过热分解产生气体、塑料添加剂加热挥发所产生的气体以及塑料化学反应释放的气体等。型腔中的气体如果不能及时排出型腔,压缩气体所产生
21、的压力降阻碍塑料熔体正常快速脱模,甚至会造成冲型不满的情况;气体受到压缩会浸入到塑件内部,造成气孔、组织疏松、表面不光滑的情况。所以,模具的设计必须考虑排气的问题。由模流分析图8所示结果可以看出气穴的分布主要在螺纹型芯和上方侧孔的周围,因本模具结构成型零件是采用的两个瓣合模块镶拼而成同时成型塑件所以模具本身就有很好的排气性,还有在动模板和定模板结合的分型面出留有1mm的分型间隙也有助与型腔气体的排出,在结合处的树脂开闭器上方也设有通孔也有助于气体的排出,所以模具整体结构排气性良好。2.6成型零件计算2.6.1型腔结构确定通常将构成型腔的所有模具零件统称为成型零件,主要包括凹模,型芯,等。凹模是
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