毕业设计(论文)-高压瓶盖注射成型工艺分析与模具设计.doc
《毕业设计(论文)-高压瓶盖注射成型工艺分析与模具设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-高压瓶盖注射成型工艺分析与模具设计.doc(47页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、前言高压瓶盖注射成型工艺分析与模具设计1 前言塑料模具是模具行业中十分重要的行业。我国塑料模具行业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大的发展,模具水平有了较大的提高。注射成型是大量生产塑料制品的一种成型方法,二十多年来,国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。在经济全球化趋向日渐加速的情况下,塑料模具行业的发展水平对一个国家的制造业有着巨大的影响。做为二十一世纪的大学生,并且我们又学的是模具制造专业,因此,我们要抓住这次机会,尽可能多的了解和掌握塑料模具设计方面的知识,为中国塑料模具的发展贡献自己的力量。这次毕业设计是我们在修完所有的课程之后,走向社会之前的一次综合性设计。在此次设计中,主要会用
2、到所学的注射模设计,机械制图以及机械设计等方面的知识。通过本次毕业设计,使我对塑料模具有了更深层次的了解,能将自己在课堂上学到的知识运用到实际中。同时,通过这次设计,我也学到了查阅相关资料的方法和实际工作中遇到的问题的解决方法,这为我以后的工作打下了良好的基础。本次毕业设计,我也得到了老师和同学们的帮助,在此表示感谢!由于实践经验的缺乏和水平的限制,且时间仓促,在这次设计过程中出现了一些错误,恳请各位老师批评指正。在写毕业论文的过程中,我参考了塑料膜成型模具设计、中国模具设计大典、简明塑料成型工艺与模具设计手册等有关教材,引用了其中的公式及图表。由于我对塑料模具设计不是很了解,所以在论文中存在
3、一些缺点和错误,希望老师多加指正。2 选题背景2.1 课题来源课题来源于生产/社会实际。2.2 目的模具行业的发展日新月异,塑料模具行业的发展对我国制造业有着重要的影响。作为学习模具设计专业的大学生,为了将来能够更好的从事塑料模具设计这一行业,我们应当能够了解和掌握塑料模具的一般设计步骤。进行此课题,我能够初步地设计一副塑料模具。为了能够更好的掌握注塑模具设计方面的知识,高压瓶盖注射模具作为一个技术含量比较高的课题,值得我们去研究、设计。2.3 意义对本课题进行研究、设计,一方面能够使我们将自己在课堂上学到的知识加以运用,将知识掌握得更加牢靠;另一方面能够让我们对塑料模具有更多的了解。同时,我
4、们还能够从这次设计中学到在实际工作中解决困难的途径,为我们捡来的工作奠定了基础。2.4 国内的现状、存在的主要问题及发展趋势2.4.1 国内的现状80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2002年我国模具总产值约为360亿元,其中塑料模约30%左右1。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模具工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大的发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已经能生产48英寸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
5、以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具2;精密塑料模具方面,已经能生产相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具2。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大的进展;气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50%80%相比,差距较大。在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有
6、北航华正软第 47 页 共 47 页选题背景件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。为了提高模具企业的设计水平和加工能力,中国模具协会向全国模具行业推荐适合模具企业使用的CAD/CAE/CAM系统。对于国内一些大型模具企业,它们的CAD/CAM应用状况多停留在购买国外先进的CAD/CAM系统和设备上,但在其上进行的二次开发较少,资源利用率低。对于国内一些中小型模具企业,则很少应用CAD/CAM,有些仅停留在以计算机代替固板绘图。2.
7、4.2 存在的主要问题(1)发展不平衡,产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平,但总体来看,模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。(2)工艺装备落后,组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造,工艺装备水平已经比较先进,有些三资企业的装备水平也并不落后于国外,但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是,企业组织协调能力差,难以整合或调动社会资源为我所用,从而就难以承接比较大的项目。(3)大多数企业开发能力弱,创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高,另一方面是科研开发投入少;更重要的是观念落后,对创新和开发不
8、够重视。模具企业不但要重视模具的开发,同时也要重视产品的创新。(4)供需矛盾短期难以缓解。近几年,国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%,其中大型、精密、长寿命模具满足率更低,估计不足60%。同时,工业发达国家的模具正在加速向中国转移,国际采购越来越多,国际市场前景看好。市场需求旺盛,生产发展一时还难以跟上,供不应求的局面还将持续一段时间。(5)体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中,竞争性行业,特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业,国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。2.4.3 发展趋势在信息化带动工业化发
9、展的今天,我们既要看到成绩,又要重视落后,要抓住机遇,采取措施,在经济全球化趋向日渐加速的情况下,尽快提高塑料模具的水平,融入到国际市场中去,以促进中国模具行业的快速发展,我国塑料模具工业和今后的主要发展方向为:(1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。(2)在塑料模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。(3)推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。(4)开发新的成型工艺和快速经济模具,以适应多品种、少批量的生产方式。(5)提高塑料模具标准化水平和标准件的使
10、用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。(6)应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。(7)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。2.5 国外的现状、存在的主要问题及发展趋势注塑成型是大量生产塑料制品的一种成型方法,二十多年来,国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已经开始应用计算机对熔融塑料在圆
11、形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初,成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程,使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验,在模具制造前对设计方案进注射成型工艺规程的编制行评价和修改,以减少试模时间,提高模具质量3。近十年来,注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时,十分注意向实用化阶段发展,一些商品软件逐步推出,并在推广和实际应用中不断改进。国外塑料模具存在的主要问题是;相比较国内塑料模具的价格,国外塑料模具的价格要高上很多,因此生产成本也要高很多。3 注射成型工艺规程的编制3.1 塑件的工艺性分析3.1.1 塑件的原材料分析塑件的材料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(A
12、BS),属热塑性塑料。从使用性能上看,该塑料强度高,耐水、耐油性好,介电性能与温度和频率无关,是理想的绝缘材料4;从成型性能上看,该塑料具有很好的加工性,成型容易,收缩率较小,制件尺寸容易控制,但是其吸水性较大,易使成型后制件上产生气泡,银丝、斑纹等缺陷,因此应注意注塑前对原料的干燥。另外,在成型时应采用较高的成型温度和注射压力,以提高熔料的流动性,减小收缩率。3.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑件图如图1所示:图1 塑件图(1)结构分析。从零件图上分析,该零件总体形状为圆锥形,在顶部两侧壁上有2个小孔,其为通孔。因此,模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。在其内壁上还有2个凸筋,其
13、高度为2.5mm,长度为28.75mm。因此,用推杆或推板不能直接推出塑件,可以采用斜滑块推出机构来推出塑件。该零件属于中等复杂程度零件。(2)尺寸精度分析。该零件各个尺寸均未注明公差,为了提高经济效益,则按未注明公差尺寸来处理,根据课本上的表2-1查得ABS材料的适用未注公差等级为MT5级,对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证。从塑件的壁厚上来看,两侧的壁厚为3.75mm,底部的壁厚为2.5mm,壁厚差为1.25mm,较均匀,有利于零件的成型。(3)表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺,内部不得有导电杂质外,没有特别的表面质量要求,因此表面要求比较容易实现。综上分析可以看出,注射时
14、在工艺参数控制的较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。3.2 计算塑件的体积和重量计算塑件的体积:用Proe软件绘制塑件的三维图形,计算出塑件的体积为126.46cm,浇注系统的体积为4.83cm。计算塑件的质量:根据设计手册可查得ABS的密度为1.02g/cm1.20g/cm,取其平均密度为1.11g/cm。故塑件的质量为:W=V =126.461.11 =140.37 g经计算塑件的体积和质量,根基手册,采用一模一件的模具结构,考虑其外形尺寸,注塑时所需的压力和工厂现有设备等情况,初步选用注塑机为XS-Z-250型。3.3 塑件注射工艺参数的确定查找相关文献资料,ABS塑料的成型工艺参
15、数4可作如下选择。试模时,可根据实际情况作适当调整。注射温度:包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度:后段温度t选用200;中段温度t选用220;前段温度t选用240;喷嘴温度:选用200;注射压力:选用100MPa(相当于注射机表压35kgf);注射时间:选用15s;保压压力:选用72MPa(相当于注射机表压25kgf);保压时间:选用10s;冷却时间:选用15s。3.4 塑料成型设备参数根据计算及原材料的注射成型参数确定注塑机为XS-Z-250型5,查资料得知其技术参数如下:螺杆直径: 50mm注射容量: 250cm注射压力: 147MPa锁 模 力: 1800KN注射速率: 114g/s塑化能
16、力: 55kg/h模板行程: 500mm模具厚度: 200350mm喷嘴球半径: 18mm喷嘴孔直径: 4mm定位孔直径: 100mm3.4.1 注射量的校核在一个生产周期内,注射机的最大注射量应大于制品的质量或体积(包括浇道及凝料和飞边),通常注射机的实际注射量最好是注射机最大注射量的80%,所以选用的注射机最大注射量应满足:式中 注射机的注射量(cm),取=250 cm; 塑件的体积(cm),取=126.83 cm; 浇注系统的体积(cm),取=4.83 cm。代入数据,计算得: cm cm200131.66所以注射量符合要求。3.4.2 注射压力的校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力
17、,应该大于注射机注射成型所需调用的注射压力,即注射机的额定注射压力为147Mpa,ABS注射成型所需的注射压力为100 Mpa,所以注射压力符合要求。注射模的结构设计3.4.3 锁模力的校核在注射成型时,为了防止模具分型面被注射压力顶开,必须对模具施加足够的锁模力,否则在分型面处将产生溢料现象,因此注射机的额定锁模力必须大于注射压力,即:式中 注射机的额定锁模力(N),取=1800 N; 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积(cm),取=13523.84mm; 模具型腔内塑料熔体的平均压力(MPa),取=50 Mpa; 安全系数,通常取1.1 1.2。代入数据,计算得: N=777.6210
18、N1800777.6210所以锁模力符合要求。4 注射模的结构设计注射模结构设计主要包括:分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。4.1 分型面的选择模具设计中,分型面的选择很关键,它是决定模具结构形式的重要因素,它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系,并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模,因此,分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。选择模具分型面时,首先应该选择塑件断面轮廓最大的地方做为分型面。此外,还应考虑以下几项基本原则6:(1)尽量使塑件在开模后留在动模
19、;(2)应合理安排塑件在型腔中的方位;(3)应有利于侧面分型和抽芯;(4)尽量保证塑件外观质量要求;(5)应确保塑件的位置及尺寸精度;(6)尽量使成型零件便于加工,且有利于模具制造;(7)应有利于防止溢料并考虑飞边在塑件上的部位;(8)应有利于排气;(9)考虑对塑件造成的脱模阻力大小;(10)考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。该塑件为高压瓶盖,表面质量无特殊要求,其分型面选择如下图所示:图2 方案一如图2所示的方案一,取A-A为分型面,有利于塑件的脱模,由于塑件本身就有一定的斜度,所以脱模斜度对塑件没有影响,并且有利于侧面的分型和抽芯。图3 方案二如图3所示的方案二,取A-A为分型面,则塑件内壁处
20、的凸筋无法抽芯,且浇口的位置很难确定,侧向抽芯机构很复杂,需要很大的抽芯距,增加了模具设计的难度。从以上两个分型面的比较可以看出,方案一比较合理,有利于模具成型。4.2 确定型腔的数目及排列方式注射模的型腔数量与注射机的塑化能力、最大注射量及合模力等参数有关,还受塑件的精度和生产的经济性等因素的影响。由上述参数和因素,可按下列方法确定型腔的数量。4.2.1 按注射机的塑化能力确定型腔的数量 (1)式中 型腔的数量;注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8;注射机的额定塑化量(g/h或cm/h),取=5510g/h;成型周期(s),取=40s;浇注系统和飞边所需的质量或体积(g或cm),取=5.
21、36g单个塑件的质量或体积(g或cm),取=140.37g代入数据,计算得:4.2.2 按注射机的最大注射量确定型腔的数量 (2)式中 型腔的数量; 注射机允许的最大注射量(g或cm),取=250cm;代入数据,计算得:根据以上两种计算方式,可以看出模具型腔的数量必须取,中的较小值,由于型腔的数目只能是整数,所以最终确定型腔的数目为一腔。由于型腔的数目为一腔,所以这里就不需要再确定型腔的排列方式了。4.3 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。浇注系统是注塑模设计的一个重要的环节,它对注塑成型周期和塑件的质量(如外观、物理性能、尺寸精度)都有着直接的影响,设计时必须按如
22、下原则7:(1)型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而造成溢料现象。(2)型腔和浇口的排列要尽可能的减少模具外形尺寸。(3)系统流道应尽可能短,断面尺寸适当(太小则压力及热量损失大,太大则塑料耗费大);尽量减少弯折,表面粗糙度要低,以使热量及压力损失尽可能小。(4)分流道尽可能平衡布置,使塑料熔体能在同一时间内到达型腔的深处及角落。(5)在满足型腔能够充满的前提下,浇注系统的容积尽量小,以减少塑料的耗量。(6)浇口位置要适当,尽量避免冲击型芯,防止型芯变形。浇口的残痕不应影响塑件的外观。4.3.1 主流道的设计主流道的形状如图4所示:图4 主流道XS-ZY-250型注射机喷嘴的有关
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 高压 瓶盖 注射 成型 工艺 分析 模具设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3287009.html