提桶盖注塑模具设计(全套图纸).doc
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2、章 绪论1 1.1 塑料简介1 1.2 注塑成型及注塑模1 第二章 塑料材料分析4 2.1 塑料材料的基本特性4 2.2 塑件材料成型性能4 2.3 塑件材料主要用途5 第三章 塑件的鹿疹择晋颜越职敏待姿点秘想威钓喘噪彪萤这驴锑摸疼孕诉坐焰狭爆绰续岭堪碘埃不鳖办搓超耻杆跌占坝膘篇抨广扔玫泥茹郑妄购薄喊听侍葛颂赘跳欢破墩沈涤讶主扭婚沃衙补碑架扭肆祝脱鲤惩酒北刀媒惠洞卯带都剑哈姜严六筏人思溉紧搭盛紧蚁荫针浆莽鼓缠捷性垂卞某锗然兑径仕孤芍芭讼召诧厩盼蔼莹耶洲愿阀蛀烃疼她胺配朴削氮汲歪墓阶签魁砷粉琵应存讨瞄票目茎念轧胶滤十辟洽情您半皑渍冒告税哺屠骂殉缓攀奎太痔冯烧街笆牙牟蹭蜗酬夜脐湛隋鹤刷幽风启男园饥
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4、逛侮耳苦拧嫌雅菌拴为黔审淌者埂拉蕉饿剂良 目 录 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 塑料简介1 1.2 注塑成型及注塑模.1 第二章第二章 塑料材料分析塑料材料分析.4 2.1 塑料材料的基本特性.4 2.2 塑件材料成型性能4 2.3 塑件材料主要用途5 第三章第三章 塑件的工艺分析塑件的工艺分析.6 3.1 塑件的结构设计.6 3.2 塑件尺寸及精度.7 3.3 塑件表面粗糙度.8 3.4 塑件的体积和质量8 第四章第四章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定9 4.1 注射成型工艺过程分析.9 4.2 浇口种类的确定.9 4.3 型腔数目的确定.
5、10 4.4 注射机的选择和校核11 4.4.1 注射量的校核12 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核12 4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核.13 第五章第五章 注射模具结构设计注射模具结构设计15 5.1 分型面的设计15 5.2 型腔的布局15 5.3 浇注系统的设计.16 5.3.1 浇注系统组成16 5.3.2 确定浇注系统的原则16 5.3.3 主流道的设计17 5.3.4 分流道的设计18 5.3.5 浇口的设计.19 5.3.6 冷料穴的设计19 5.4 注射模成型零部件的设计20 5.4.1 成型零部件结构设计20 5.4.2 成型零部件工作尺寸
6、的计算.21 5.5 排气结构设计.22 5.6 脱模机构的设计22 5.6.1 脱模机构的选用原则.23 5.6.2 脱模机构类型的选择23 5.6.3 脱螺纹机构具体设计23 5.7 注射模温度调节系统24 5.7.1 温度调节对塑件质量的影响.24 5.7.2 冷却系统之设计规则.25 5.8 模架及标准件的选用26 5.8.1 模架的选用.26 5.9 侧向抽芯机构类型选择.27 5.10 滑块侧向抽芯机构设计计算.28 5.11 滑块抽芯机构29 第六章第六章 模具材料的选用模具材料的选用.32 6.1 成型零件材料选用.32 6.2 注射模用钢种.32 第七章第七章 排气系统的设计
7、排气系统的设计.33 第八章第八章 数控加工数控加工.34 总结总结37 参考文献参考文献.39 致谢致谢40 第一章第一章 前言前言 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业,振兴和发展我国的模具工业,日益 受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士 的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中,60%80% 的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致 性、高生产率和低消耗,是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” , 用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是
8、 制造业中的一项基础产业,是技术成果转化的基础,同时本身又是高新技术产业的重 要领域。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快速发展,成 为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,有了很大发展,模具水平有 了较大提高。在大型模具方面已能生产 48“(约 122CM)大屏幕彩电塑壳注射模具, 6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料 模方面,以能生产照相机塑料件模具,多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年 的努力,在模具 CAD/CAE/CAM 技术,模具的电加工和数控加工技术,快速成型与快速 制模技术,新型模具材
9、料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制 造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数 量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型,精密, 复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。中国模具生 产总量虽然已位居世界第三,但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工 业发达国家落后许多,也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后、 其差距主要表现在下列几方面。国内自配率不足 80,其中中低档模具供过于求,中 高档模具自配率不足 60。模具是制造业的重要工艺基础,
10、在我国,模具制造属于专 用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。企业 组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。中国模具生产厂中多数是 自产自配的工模具车间(分厂) ,专业模具厂也大多数是“大而全” 、 “小而全”的组织 形式。国外模具企业大多是“小而专” 、 “小而精” 。模具产品水平和生产工艺水平总体 上比国际先进水平低许多,而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。模具标准化 水平和模具标准件使用覆盖率低。与国际先进水平相比,模具企业的管理落后更甚于 技术。 本次毕业设计的题目是带提手的桶盖注塑模具设计。本课题给出带提手的桶盖注 塑模塑件图,要求做出
11、生产此塑件的模具。要完成此课题,首先要根据塑件的外形测 绘出创建这个塑件的 3D 所需要的各个参数。用 3D 软件所这个塑件做出来,并按要求 把它的零件图画出来。最后再用 CAD 的方法把加工此塑件的模具给做出来。 1.11.1塑料简介塑料简介 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料,它在一定的温度和压力下具有流动性。 可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸,并在成型固化后保持其既得形状而不发生 变化。塑料有很多优异性能,广泛应用于现代工业和日常生活,它具有密度小,质量 轻,比强度高,绝缘性能好,介电损耗低,化学稳定性高,减摩耐磨性能好,减振隔 音性能好等诸多优点。另外,许多塑料还具有防水、防潮、防
12、透气、防辐射及耐瞬时 烧蚀等特殊性能1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部 门不可缺少的一种化学材料,在国民经济中,塑料制作已成为各行各业不可缺少的重 要材料之一。 1.21.2注塑成型及注塑模注塑成型及注塑模 将塑料成型为制品的生产方法很多,最常用的有注射,挤出,压缩,压注,压延 和吹塑等。其中,注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外,几乎 的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短,能一次成型外形复杂、 尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产 中,其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格
13、及模具制造费用较 高,不适合单件及批量较小的塑料件的生产。 要了解注射成型和注射模,首先得了解注射机的一些基本知识,注射机是注射成 型的主要设备,依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。 注射机为热塑 性或热固性塑料注射成型所用的主要设备,按其外形可分为立式、卧式、直角式三种, 由注射装置、锁模装置、脱模装置,模板机架系统等组成。 注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的,其基本原理是利用塑料的可挤压 性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内 加热熔融塑化,使之成为粘流态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流 速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较
14、低的闭合模具中,经过一段保压冷却定型时间 后,开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。 注射成型生产中使用的模具叫注射模,它是实现注射成型生产的工艺装备。 注射模的种类很多,其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多 因素有关,其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的 固定板上,动模部分安装在注射机的移动模板上,在注射成型过程中它随注射机上的 合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成 型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却 系统、排气系统及支承零部件组成2 。 注射模、塑料原
15、材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核 心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体,并把它注射到型腔中去,在控 制条件下冷却定型,使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后,注射成 型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。 注射成型有三大工艺条件,即:温度、压力、时间。在成型过程中,尤其是精密 制品的成型,要确立一组最佳的成型条件决非易事,因为影响成型条件的因素太多, 有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。 塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术,而且还要采用计算机辅助工程(CAE)技术。 这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段,即
16、开发/设计阶段(包括产品设计、模具 设计和模具制造)和生产阶段(包括购买材料、试模和成型) 。 传统的注塑方法是在正式生产前,由于设计人员凭经验与直觉设计模具,模具装 配完毕后,通常需要几次试模,发现问题后,不仅需要重新设置工艺参数,甚至还需 要修改塑料制品和模具设计,这势必增加生产成本,延长产品开发周期。 目前国际市场上主要流行的,运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利 亚的 MOLDFLOW、美国的 CFLOW、华中科技大学的 H-FLOW 等。其中 MOLDFLOW 软件包括 三个部分:MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS (产品优化顾问,简称 MPA) ,MOLD
17、FLOW PLASTICS INSIGHT (注射成型模拟分析,简称 MPI) ,MOLDFLOW PLASTICS XPERT (注 射成型过程控制专家,简称 MPX) 。 采用 CAE 技术,可以完全代替试模,CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决 方案,在模具制造加工之前,在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析,准确预 测熔体的填充、保压、冷却情况,以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制 品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计, 而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破,而且对 减少甚至避免模具返修报废、提高制品
18、质量和降低成本等,都有着重大的技术经济意 义3。 第二章第二章 塑件材料分析塑件材料分析 2.12.1 塑件材料的基本特性塑件材料的基本特性 ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性,使 ABS 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度, 丁二烯使 ABS 坚韧,苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。ABS 价格便宜原料易得, 是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一,一种良好的热塑性塑料。ABS 无毒, 无气味,呈微黄色,成型的塑料有较好的光泽, 、不透明,密度为 1.02- 1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐
19、磨性,耐寒性,耐油性,耐水性,化 3 cmg 学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎没有影响, ABS 不溶于大部 分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀,在酮,醛,酯,氯代烃中会溶解或 形成乳浊液。ABS 表面受冰醋酸,植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂, ABS 有一定的硬度,他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高,尺寸稳定性较 好,易于成型加工,经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高,连续工作温度为 70左右,热变形温度约为 93耐气候性差,在紫外线作用下 ABS 易变硬发脆。 CC ABS 的性能指标: 密度 1.021.05() ,收缩率 ,熔点,
20、弯曲 3 dmKg%8 . 03 . 0C 160130 强度 80Mpa,拉伸强度 3549Mpa,拉伸弹性模量 1.8Gpa,弯曲弹性模量 1.4Gpa,压 缩强度 1839Mpa,缺口冲击强度 1120,硬度 6286HRC,体积电阻系数 2 mkJ ,收缩率 范围内。ABS 的热变形温度为 93118,制品经退cm 13 10 0 0 0 0 8 . 04 . 0 火处理后还可提高 10左右。ABS 在-40时仍能表现出一定的韧性,可在 - 40100的温度范围内使用。 2.22.2 塑件材料成型性能塑件材料成型性能 ABS 易吸水,使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此,成型加工前
21、应进 行干燥处理; ABS 在升温时黏度增高,黏度对剪切速率的依赖性很强,因此模具设 计中大都采用侧浇口形式,成型压力较高,塑件上的脱模斜度宜稍大;易产生熔接 痕,模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下, 壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑 件精度高时,模具温度可控制 5060 ,要求塑件光泽和耐热时,模具温度应控制在 6080。ABS 比热容低,塑化C 0 C 0 效率高,凝固也快,故成型周期短。 2.32.3 塑件材料塑件材料主要用途主要用途 ABS 在机械工业上用来制造汽车空调转盘、泵业轮、轴承、把手、管道、管连 接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等,汽车工
22、业上用ABS 制造汽车挡泥板、扶 手、热空气调节导管等,还可用 ABS 夹层板制小轿车车身。 ABS 还可用来制造水 表壳,纺织器材,电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器,农药喷 雾器及家具等。 第三章第三章 塑件的工艺分析塑件的工艺分析 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质 量要进行仔细研究和分析,只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精 度。 提式桶盖如图所示,具体结构和尺寸详见图纸,该塑件结构中等复杂程度,生产 量大,要求较低的模具成本,成型容易,精度要求不高。 图图 3.13.1 塑件外形图塑件外形图 3.13.1 塑件的结构设计
23、塑件的结构设计 3.1.13.1.1 脱模斜度脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩,因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或 型腔中突出的部分。为了便于脱模,防止因脱模力过大拉伤制品表面,与脱模方向平 行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩 率有关。斜度过小,不仅会使制品尺寸困难,而且易使制品表面损伤或破裂,斜度过 大时,虽然脱模方便,但会影响制品尺寸精度,并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度 约取 0.51.5 ,根据文献1,塑件材料 ABS 的型腔脱模斜度为 0.35 1 30/,型芯 / 脱模斜度为 30/1 3.1.23.1.2 塑件的壁厚塑件的壁厚
24、塑件的壁厚是最重要的结构要素,是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁 厚对于注射成型生产具有极为重要的影响,它与注射充模时的熔体流动、固化定型时 的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相 关。一般在满足使用要求的前提下,塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原 材料消耗增大,生产成本提高,更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度,使成型周 期延长,另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差,在脱 模、装配、使用中会发生变形,影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力 求塑件各处壁厚尽量均匀,以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般
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