毕业设计(论文)-香皂盒塑件注射成型工艺及模具设计.doc
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1、毕业设计(论文) 题 目: 香皂盒塑件注射成型 工艺及模具设计 学 生: x x x 指导老师: x x x 系 别: 材料科学与工程系 专 业: 材料成型及控制工程 班 级: 材料 0401 学 号: xxxxxxxxxxx 2008 年 6 月 I 目 录 摘 要 .1 ABSTRACT .2 1 选题背景 .3 1.1 塑料模具的发展状况及地位3 1.2 选题依据和意义3 1.3 模具设计概要 .3 1.3.1 设计内容 3 1.3.2 设计步骤 4 1.4 设计的重点、难点4 2 塑件成型工艺分析 .5 2.1 塑件二维工程图和三维立体图5 2.2 塑件的材料分析5 2.3 塑件的结构
2、和尺寸精度表面质量分析7 2.4 计算塑件的体积、质量和表面积8 3 注射机的选用 .9 4 塑件成型方案设计 10 4.1 分型面选择.10 4.2 型腔数的确定.11 4.3 型腔布局.11 4.4 浇注系统的类型和位置的选择.12 4.5 成型零件结构设计.12 4.5.1 型腔设计 .12 4.5.2 型芯设计 .13 4.6 脱模结构设计.14 4.7 导向与定位机构设计.15 4.8 顺序分型机构设计.17 4.9 排气及引气系统的设计.19 4.10 模温调节系统的设计19 4.11 模架选用19 5 模具设计 20 5.1 模具成型零件尺寸计算.20 5.2 模具强度与刚度校核
3、.21 5.3 脱模力的计算.23 5.4 浇注系统的设计.24 5.4.1 主流道的设计 .24 5.4.2 分主流道的设计 .25 5.4.3 浇口的设计 .26 5.4.4 拉料杆的设计 .26 II 5.4.5 冷料井的设计 .27 5.5 模具冷却系统的设计.27 5.5.1 制品所需冷却时间的计算 .27 5.5.2 冷却介质一边所需传热面积的设计计算 .27 6 注射机的选用及相关参数的校核 29 6.1 相关参数 29 6.2 最大注塑量校核.29 6.3 锁模力校核 29 6.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核.30 6.5 开模行程校核 30 7 模具结构总图绘制 31
4、8 成型零件的加工工艺 32 结 语 34 致 谢 35 参考文献 36 1 香皂盒塑件注射成型工艺及模具设计 摘 要 此课题是由马立安老师亲自指导,设计一副塑料注射模,经过几个星期的努力,基本完成此次 设计的任务。此设计的主要内容是根据对香皂盒塑件的形状、尺寸及其精度要求来进行注射成型工 艺的可行性分析,并设计模具。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚,斜度和圆角以及是否有抽 芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数、浇注系统形式、成型零件结构;其中最重要 的是浇注系统和成型零件结构的设计,例如采用什么样的浇口,采用整体式还是镶拼式型腔等。此 外还分析了模具受力,脱模机构的设计,合模导向
5、机构的设计,冷却系统的设计等。最后绘制完整 的模具装配图和主要的模具零件图及编制成型零件的制造加工工艺卡片。 关键词:注射成型工艺;模具设计;制造加工工艺 2 The Injection molding process and design for Soap Box Abstract The topic is by Mr. Ma Lian teacher the personal guidance, designs a plastic injection mold .After several weeks endeavors, complete this design basically th
6、e duty. This designs primary coverage is according to models a shape, the size and the accuracy requirement to the scented soap box carries on the injection molding craft the feasibility analysis, and designs the mold. Process plastic parts of the main wall thickness plastic parts, and the gradient
7、fillet and whether to have pulls out the core organization. Through the above analysis determined that the mold divides the profile, the die space number, the gating system form, the formation components structure ;And most importantly the gating system and does the formation components structures d
8、esign, what runner for example use, uses the integral type to inlay puts together the type die space and so on In addition has also analyzed the mold stress, the mold emptier design, the matched molds guide mechanism design, cooling systems design and so on. Finally plan complete mold assembly drawi
9、ng and main mold detail drawing and establishment formation components manufacture processing process chart. Key words: Injection molding craft; Mold design; Manufacture processing craft 3 1 选题背景 1.1塑料模具的发展状况及地位 在讨论注塑模设计之前,先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发 展方向有一个较清晰的了解,这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有 一个整体的认识。模具是机
10、械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之 一。作为工业基础,模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用, 在国际上被称为“工业之母” ,对国民经济发展起着不容质疑的作用。 塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问 世后的几十年以来,由于其原料丰富、制作方便和成本低廉,塑料工业发展很快,它在 某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等, 成为各个工业部门不可缺少的材料。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到很 大的提高,因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大,预计今后随着微型电子计 算机的普及和汽
11、车的微型化,塑料制件的使用范围将会越来越大,塑料工业的生产量也 将迅速增长。目前,世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。 近年来,中国塑料工业年均增长速度达到10%以上,塑料制品年产量位居世界第二。 在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。尤其在国防和尖端科学 技术领域中占有越来越重要的地位。 1.2 选题依据和意义 目前市场上能买的生活用品决大部分是塑料的,香皂盒只是其中一小部分。香皂盒 是生活中经常可接触到的东西,是生活用品很有代表性的典型示例。目前市场上销售的 同类商品琳琅满目,人们对生活用品的要求从经济实用性、可靠性己经提高到对舒适性、 美观性、安全性、实用经济性等品
12、质和外观的方面要求,从而对生活用品也提出了许多 新的要求。对生活用品的这种不断提出的新要求,促使生活用品的在外形不断的改进, 力求标新立异,外形零件的生产技术也不断得到新的发展。为保证制品品质外观的美观, 小浇口的应用在模具产业中占有很大的比重,点浇口就是其中最为典型的浇注系统之一, 因此三板模的结构和特点是非常值得我们了解和掌握的。本课题与日常生活紧密相关, 所以本课题研究的实用性很强,很有意义。 1.3 模具设计概要 1.3.1设计内容 本课题是在给定二维产品图和塑件实样的基础上对塑料件进行注射成形工艺分 析及模具设计。本文将对香皂盒成型的几个关键问题: 香皂盒制品外形的设计与建模、 最佳
13、成型方法的选择、分析最佳成型工艺、模具设计并进行理论研究、模具的制造加工 工艺。 1.3.2 设计步骤 塑料模具设计的主要过程:1)Pro/E 造型;2)成型工艺规程的编制;3)注射机的选 4 用;4)分型面的选择;5)型腔数的确定;6)浇注系统的设计;7)模具结构设计;8)成型 零件的设计;9)其他附加机构设计;10)模温调节系统的设计;11)画模具装配图及零件 图;13)编写模具的制造加工工艺;12)编写设计说明书。 1.4 设计的重点、难点 香皂盒为外观件,不透明,塑件的表面要求表面平整光滑,不能有拼接痕、变形、 缩水、毛刺、油纹等注塑缺陷,浇口痕迹小且应去除干净。塑件为罩型件,每个面之
14、间 都是通过度圆角连接,且壁厚较薄,在脱模后要求塑件不能有翘曲、皱折、裂纹、顶白、 变形等缺陷。且在满足以上要求的前提下,尽可能的简化模具结构,降低模具成本。为 了能满足塑件的技术要求,生产出合格的产品,因此在本设计中模具浇注系统的类型和 位置的选择、成型零件结构设计、脱模机构的设计是重点,也是难点。同时还应该注意 一些附加机构的设计,比如顺序分型机构设计等。 5 2 塑件成型工艺分析 2.1 塑件二维工程图和三维立体图 图 2-1 塑件的二维工程图 图 2-2 塑件三维立体图 2.2 塑件的材料分析 塑件的材料采用苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物即 ABS 。ABS 树脂是目前产量最大, 应用最广泛
15、的聚合物,它将 PS,SAN,BS 的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚 相均衡的优良力学性能。ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A 代表丙烯腈, B 代表丁二烯,S 代表苯乙烯。 6 特点: ABS 属热塑性塑料,外观上是淡黄色非晶态树脂,不透明、无毒、无味,密度与聚 苯乙烯基本相同。ABS 具有良好的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性 能、耐热性、耐磨性、抗化学药品性、染色性,成型加工和机械加工较好。ABS 树脂耐 水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些 氯代烃中。燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊
16、的肉桂 气味,但无熔融滴落现象。 它具有三种单体所赋予的优点:其中丙烯腈赋予材料良好 的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性;丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒 性;苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。改变三组分的比例,可 以调节材料性能,有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 用途:适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。 成型特性: 1) 无定形料,流动性中等,吸湿大,吸水率约在 0.2%0.45%之间,必须充分干 燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 8090 度,2 小时。 2) 无明显熔点,熔融流动温度不太高,且热稳定性较好,宜取高料温,高模温
17、,但 料温过高易分解(分解温度为270 度)。对精度较高的塑件,模温宜取 5060 度,对高光泽的耐热塑件,模温宜取 6080 度。 3) 如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水 位等方法。 4) 溢料值为 004 mm。 ABS 工程塑料的缺点:热变形温度较低,可燃,耐候性较差。 表 2-1 ABS 塑料的成型条件 塑料名称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名称Acrylonitrile Butadiene Styrene 塑料代号ABS 适用注射机类型螺杆式柱塞式 计算收缩率%0.30.8 密度 3 g/cm1.031.07 时间h23注射前 预热条件温度80
18、85 7 续 表2-1 后部150170 中部165180料筒温度 前部180220 喷嘴温度170180 模具温度5080 注射压力MPa60100 注射s2090 高压s05 冷却s20120 成型时间 总周期s50220 螺杆转速r/min30 时间h2 干燥条件 温度8090 注:此表数据摘至表参考文献1P43 表 8.3-10 2.3 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析 1) 结构分析: 从三维立体图上可以看出,该零件总体形状为双重罩形件,两罩形 开口方向相反,且一个包含在另一个当中,中间有凹槽,还分布有 8 个小孔。 从二维工程图可以看出塑件外形最大尺寸为:L B H=130 88
19、32mm,成对称分布。塑件壁厚均匀 t=2mm,轮廓清晰,过渡圆角均匀,外型美 观。外侧壁设有 3 的脱模斜度,过度圆角处也有拔模,内凹槽壁锥度为 15, 过度圆角无拔模,有利于零件成型。 2) 表面质量分析: 塑件的表面质量包括塑件的表面粗糙度,透明程度等的外观质 量。该塑件为不透明制件,塑件的表面要求不能有拼接痕、变形、缩水、毛刺、 油纹等注塑缺陷,外表面带有细致的火花纹,浇口痕迹小且应去除干净;表面 质量要求较高。一般模具表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度要求低 12 级, ABS 塑件的表面粗糙度一般要求 Ra=0.81.6m。 3) 尺寸精度分析:影响塑件尺寸精度的因素很都,如:模具制造
20、精度及其使用后的 磨损程度,塑料收缩率的波动,成型工艺条件的变化,塑料制品的形状,脱模 8 斜度及成型后制品的尺寸变化等,一般适用低精度。该零件为单一制件,零件 的尺寸精度要求不高,零件尺寸均为未注公差。根据参考文献1第 158 页表 8.5-59 由塑件材料 ABS 的未注公差尺寸得,塑件精度取 MT5。 结论: 综上所述,该塑件采用普通热塑性塑料注射模成型即可;根据参考文献1P162 表 8.5-64 得,塑件精度取 MT5,与之对应的模具精度为 IT11。 2.4 计算塑件的体积、质量和表面积 计算塑件质量是为了选用注射机及确定型腔数。该塑件先用 PRO/E 软件造型,造型 好经软件分析
21、计算可得该塑件的体积:V=,根据参考文献1P43 表 8.3- 3 54531.861mm 10 可查出,ABS 材料的密度 =(1.031.07)。这里取平均值,则 =1.05 3 g/cm 。由 PRO/E 软件分析计算得塑件的质量:G=57.26g;表面积:S=。 3 g/cm 2 54848.407mm 9 3 注射机的选用 由参考文献1P43 表 8.3-10 可查得 ABS 塑料的成型工艺参数可作如下选择: 注射 机采用卧式螺杆式,成型温度为 160220料温,注射压力为 60100Mpa 为宜。不过, 成型模及注射压力的工艺参数在试模时可作适当的调整。 由前列参数查参考文献1P4
22、78 表 9.9-3 部分国产 SZ 系列塑料注射成型机主要技 术参数,初选塑料注射成型设备:上海第一塑料机械厂生产的 SZ-250/1250 注射机。 表 3-1 国产 SZ-200/120 注射机主要技术参数 项目SZ-250/1250 结构型式卧式 理论注射容量为 3 cm270 螺杆直径mm45 注射压力MPa160 注射速率g/s110 塑化能力g/s18.9 螺杆转速r/min10200 锁模力kN1250 拉杆内间距mm415415 移模行程mm360 最大模具高度mm550 最小模具高度mm150 模具定位孔直径mm160 喷嘴球半径mmSR15 喷嘴口孔径mm4 注:此表数据
23、摘至表参考文献1P478 表 9.9-3 10 4 塑件成型方案设计 4.1 分型面选择 模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。如何确定分型面,需要 考虑的因素比较复杂。由于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,从几种方案中优选出较为合理的 方案。为保证制件能顺利地从型腔中脱出且便于模具加工,应根据分型面选择原则和塑 件的成型要求来选择分型面。一般应考虑以下几种因素: 第一,分型面必须开设在制件断面轮廓最大的地方。 第二,分型面处不可避免地
24、会在塑件上留下溢料痕迹,故分型面最好不要选择在制 品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。 第三,从制件的推出装置考虑,分型时要尽可能地使制件留在动模。 第四,为保证制件相关部位的同心度出发,同心度要求高的塑件,取分型面时最好 把要求同心的部分放在分型面的同一侧。 第五,有侧凹或侧孔的制件,当采用自动侧向分型抽芯时,一般将抽芯或分型距离 较长的一边放在动定模开模的方向上。 第六,为了便于模具加工制造,应尽量选择平直且易于加工的分型面,且分型面的 位置要有利于制品排气、脱模。 图 4-1 分型面的选择 如图 4-1 所示,本设计中的塑件为罩型件,塑件的最大轮廓面有 A-A、B-B、C-C; 为了避免
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