毕业设计调味壶注射模具设计.doc
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毕业设计调味壶注射模具设计.doc
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大学之江学院毕业设计(论文)中文摘要
Xx科技大学
调味壶身注塑模具设计
院系
专业
年级、班级
姓名
指导教师
毕业设计日期
Xx科技大学教务处印制
调味壶身注塑模具设计
【摘要】本次毕业设计的题目是:
调味壶身的塑件注射模。
本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。
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、型腔数目、浇口形式、位置大小;其中最重要的是确定型芯和型腔的结构,例如是采用整体式还是镶拼式,以及它们的定位和固紧方式。
此外还分析了模具受力,脱模机构的设计,合模导向机构的设计,冷却系统的设计等。
最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。
【关键词】调味壶身,注塑机,分型面,浇注系统
IV
浙江工业大学之江学院毕业设计(论文)英文摘要
Seasoningpotinjectionmolddesign
【Abstract】Thegraduationdesigntopicis:
seasoningpotbodyoftheinjectionmouldforplasticparts.Thedesignismainlythroughtheplasticpartsoftheshape,sizeandaccuracyrequirementsforinjectionmoldingtechnologyfeasibilityanalysis.Plasticmoldingtechnologymainlyincludestheplasticpartsofthewallthickness,slopeandroundedandtheavailabilityofcorepullingmechanism.Throughtheaboveanalysistodeterminethemoldpartingsurface,thenumberofcavity,thesprueform,positionandsize;oneofthemostimportantistheidentificationofthecoreandcavitystructure,forexampleistheuseofthewholethetypeoftypestill,andtheirfixedpositionandlockingmeans.Inadditiontothediestressanalysis,demouldingmechanismdesign,moldclosingmechanismdesign,coolingsystemdesign.Thefinaldrawingdieassemblyassemblydrawingandthemaindiepartsofsoilandpreparingmoldedpartsmanufacturingmachiningprocesscard.
【KeyWords】Seasoningpotbody,injectionmoldingmachine,thepartingsurface,gatingsystem
浙江工业大学之江学院毕业设计(论文)目录
目录
1绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2注塑模具工业发展的概况及应用现状 1
1.3注塑模在国内外的研究现状和发展趋势 1
1.4本设计的主要任务 2
2注塑工艺分析[12][13] 3
2.1塑件工艺分析 3
2.2化学和物理特性 4
2.3注塑模工艺 6
3注射机的选择与校核 7
3.1注射机型号初选 7
3.2注射机参数的校核 7
4型腔布局与分型面的设计 9
4.1型腔数目及布局的确定 9
4.2分型面的设计 9
5浇注系统的设计 10
5.1浇注系统设计的基本要点 10
5.2主流道的设计 11
5.3分流道的设计 13
5.4浇口的设计 17
5.5冷料穴的设计 23
5.6排气的设计 24
6成型零件的设计 25
6.1成型零件的结构设计 25
6.2成型零件工作尺寸计算 25
6.3型腔壁厚与支撑板厚度的计算 29
7冷却装置设计 31
7.1冷却计算 31
8合模导向机构的设计 34
9脱模机构的设计 36
10模架的选择 39
11总装图说明 41
结论 42
参考文献 43
致谢 44
浙江工业大学之江学院毕业设计(论文)
1绪论
1.1课题的背景及意义
注塑模具设计是注塑生产准备工作的基础,是注塑生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。
注塑设计水平标志着注塑生产工艺的先进性、合理性以及生产成本的经济性,它在很大程度上反映了生产技术水平。
注塑件的质量、生产效率以及生产成本等,与注塑模具设计和制造有直接关系[1]。
调味壶身注塑模具设计,课题来源于生产实际。
选择这个课题,希望运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识,正确地解决注塑模具设计中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、模具结构设计和零件设计等问题,提高结构设计的能力。
1.2注塑模具工业发展的概况及应用现状
塑料模具工业近20年来发展十分迅速,早在10年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和,塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用[2]。
塑料制品成型方法虽然很多,但最主要的方法是注塑成型,世界塑料模具市场中塑料成型模具产量中约半数以上是注塑模具[3]。
1.3注塑模在国内外的研究现状和发展趋势
我国模具近年来发展很快。
2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三[4]。
除了国有专业模具厂外,广东的中外合资和外商独资模具企业现有几千家,乡镇企业也快速崛起;江苏昆山建成了模具工业群;浙江黄岩被誉为“模具之乡”。
中国模具的“珠江三角洲、长江三角洲、以成都和重庆为代表的西部模具”三足鼎立局面已经基本形成。
自产自用模具不再占主导地位,商品化模具已经达到50%左右,国内生产的低档模具供大于求,而精密、大型、复杂、长寿命的模具,依赖进口的状况也得到改善,中高档模具的国内市场占有率已经达到约60%。
目前,就整个模具市场来看,进口模具约占市场总量的20%左右,中高档模具进口比例为40%[5]。
目前,国内模具市场不断扩大,国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具国际采购的趋向十分明显。
展望未来,国际、国内模具市场总体发展前景美好。
我国模具工业将会有一个继续高速发展的机遇期[6]。
近年来,中国模具工业的现状大致可以从以下两个方面来讲:
(1)模具的产值与出口量增长明显。
从整体情况来看,我国已经步入模具工业大国之列,但是距模具强国还有相当差距。
(2)模具制造水平不断提高。
近几年,以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的、技术含量较高的中高档模具的比重进一步提高,现在中高档模具所占比重已经达到35%以上[7]。
高新技术在欧美模具企业得到广泛的应用,欧美许多模具企业的生产技术水平,在国际上是一溜的.将高新技术水平应用与模具的设计与制造,已成为快速制造优质模具的有力保证[8]。
国外先进工业国家在模具生产中均采用了可靠性设计以及CAD/CAM技术,开发新品速度快、精度高,质量较有保证。
[9]大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点,在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金等材料,进一步提高了模具的性能。
一些工业发达国家的模具企业应用CAD技术已从二维设计发展到三维设计,而且三维设计已达70%以上[10]。
总观世界模具的发展情况,模具工业越来越走向成熟,但科技创新的脚步依然大步前进,依靠科学技术的力量模具发展还有很大的空间。
模具技术未来发展趋势主要是向信息化~高速化生产与高精度化发展。
因此从设计技术来说,发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用。
并持续提高效率,特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。
模具CAD/CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展。
并提高模具CAD/CAM系统专用化程度[11]。
1.4本设计的主要任务
根据注射成型工艺、注塑模具设计、模具制造等理论知识及要求,结合生产实习的综合性知识,参考现有的注塑模具设计资料,结合工艺特点及功能、技术要求完成杯盖注塑模具的设计。
即通过系统的设计计算确定模具的分型面、型腔布局、浇注系统及加热与冷却系统等,并完成总装配图及零件图的设计。
利用Autocad画出模具的二维零件图、总装配图,再利用proe软件画出模具的三维零件图、三维总装配图。
2注塑工艺分析[12][13]
2.1塑件工艺分析
(1)塑件结构尺寸分析
图2.1为调味壶身的三维图,图2.2为调味壶身的二维图。
按调味壶产品的使用要求,应选用聚苯乙烯PS材料。
该材料具有良好的成型性、耐水性、化学稳定性用较好的机械强度和刚度。
对塑件的基本要求:
1.制件外形圆整光滑,不允许有却料、冷夹、裂纹、夹边等缺陷。
2.壶身壁厚分布均匀。
3.各交接处圆弧过渡,未注圆角为R2—R5.
4.勾形柄部和壶嘴与壶身的连接应牢固。
图2.1三维制件图
图2.2二维图
(2)塑件的表面质量
塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度,其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。
该制件为外观件,要求外表美观无斑点、无熔接痕,表面粗糙度可取Ra1.6。
模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。
(3)脱模斜度
该塑件的壁厚约为1.0mm。
脱模斜度的大小主要取决于塑件的收缩率,塑件的形状、壁厚及塑件的部位等因素。
查表可知PS的脱模斜度:
型芯最小脱模斜度取50´,型腔最小脱模斜度取1°,塑件上的加强筋单边应有4°的斜度。
2.2化学和物理特性
1.材料性能
PS一般为头尾结构,主链为饱和碳链,侧基为共轭苯环,使分子结构不规整,增大了分子的刚性,使PS成为非结晶性的线型聚合物。
由于苯环存在,PS具有较高的Tg(80~82℃),所以在室温下是透明而坚硬的,由于分子链的刚性,易引起应力开裂。
聚苯乙烯无色透明,能自由着色,相对密度也仅次于PP、PE,具有优异的电性能,特别是高频特性好,次于F-4、PPO。
另外,在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂,但抗放射线能力是所有塑料中最强的。
聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好,所以易成型加工,特别是注射成型容易,适合大量生产。
成型收缩率小,成型品尺寸稳定性也好。
机械性能
PS的分子量过高,加工困难,所以通常聚苯乙烯的分子量为5~20万。
PS的机械性能,随温度升高,刚性(弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降,而断裂伸长率较大。
PS的透明性好,透光率达88~92%,仅次于丙烯酸类聚合物,折射率为1.59~1.60。
故可用作光学零件,但它受阳光作用后,易出现发黄和混浊。
PS有主要缺点是性脆和耐热性低。
对PS进行改性,如橡胶改性的高抗冲PS(HIPS);MMA-丁二烯-苯乙烯(MBS);A(丙烯腈)B(丁二烯)S,在工业上应用最广泛的是ABS塑料。
优异、持久的隔热保温性:
挤塑板,导热系数为0.028w/mk,具有高热阻、低线性膨胀率的特性。
其导热系数远远低于其它的保温材料如:
EPS板、发泡聚氨酯、保温砂浆、水泥珍珠岩等。
同时由于本材料具有稳定的化学结构和物理结构,确保本材料保温性能的持久和稳定。
优越的抗水、防潮性
挤塑板具有紧密的闭孔结构。
聚苯乙烯分子结构本身不吸水,板材的正反面又都没有缝隙,因此,吸水率极低,防潮和防渗透性能极佳。
高强度抗压性:
挤塑板由于发泡结构紧密相连且壁间无缝隙,所以其抗压强度极高,即使长时间水泡仍维持不变。
因此用作泊车平台、机场跑道、高速公路等领域能受到良好的抗冲击性。
防腐蚀、经久耐用性:
一般的硬质发泡保温材料使用几年后易产生老化,随之导致吸水造成性能下降。
而挤塑板因具有优异的防腐蚀、防老化性、保温性,在高水蒸汽压力下,仍能保持其优异性能,使用寿命可达到30-40年。
轻质、高硬度
挤塑板完全的闭孔发泡结构形成轻质,而均匀的蜂窝结构造成高硬质,但又不像聚氨酯发泡、酚醛发泡那样发脆,因此不易破损,不仅搬运、安装轻便,切割容易,用作屋顶保温时不会影响结构的承受能力。
高品质环保型:
挤塑板不会发生分解和霉变,不会有有害物质挥发,化学性质稳定。
同时在生产过程中,利用环保型原料,不产生有害气体,没有废水产生,所形成的固体下脚料,可回收处理再利用,是高品质环保型产品。
应用
聚苯乙烯的经常被用来制作泡沫塑料制品。
聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各种不同力学性能的产品。
日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具,透明CD盒等等。
发泡聚苯乙烯(保丽龙)于建筑材料使用上,自2003年广泛使用于中空楼板隔音隔热材。
成型特点:
最高工作温度为60~80℃。
当加热至Tg以上,PS转变为高弹态,且保持这种状态在较宽的范围内,这就使其热成型提供方便。
PS的热变形温度为70~80℃,脆化温度为-30℃,PS在高真空和330~380℃下剧烈降解。
2.3注塑模工艺
PS的注射工艺参数
注射类型
柱塞式
螺杆转速(r/min)
——
喷嘴形式
直通式
温度(℃)
160~170
机筒温度
前段(℃)
170~190
中段 (℃)
——
后段 (℃)
140~160
模具温度(℃)
20~60
注射压力(MPa)
60~100
保压力(MPa)
30~40
注射时间(S)
0~3
保压时间(S)
15~40
冷却时间(S)
15~30
成型周期(S)
40~90
3注射机的选择与校核
3.1注射机型号初选
利用三维模型,经proe软件分析得:
塑件体积:
V塑≈15.405cm
塑件质量:
m塑=ρV塑=1.05×15.405g≈16.175g
塑件密度ρ=1.05g/cm
制品的正面投影面积:
S≈43.175cm2
根据以上分析,初步定注射机为上海第一塑料机厂XS-ZY-125型注塑机,注射容量为125,注射压力为147MPa,合模力为800KN,注射方式为螺杆式,喷嘴球半径R为16mm,喷嘴口直径为4mm。
3.2注射机参数的校核
(1)注射量的校核
注射模内的塑件及浇注系统凝料的总熔量应在注射机额定注射量的80%以内,即
(3.1)
式中:
——单个塑件的容积()或质量();
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n——模具的型腔数目。
则0.8×10690×(43.175+1.84)×=0.405×106(N),符合要求。
(3)注射压力的校核
注射机最大压力应大于塑件成型所需的压力,即
(3.3)
式中——注射机最大注射压力(Mp);
——塑件成型所需的压力(Mp),PS塑料注射压力查表得60~100Mp。
则147100(Mp),符合要求。
4型腔布局与分型面的设计
4.1型腔数目及布局的确定
型腔数目的确定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。
根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n,即
n(4.1)
式中F——注射机额定锁模力(N);
P——型腔内塑料熔体的平均压力(MPa);
A1、A2——分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积(mm2)。
则根据上述公式估算,,根据零件的复杂程度和结构,在这里我们采用一模一腔。
4.2分型面的设计
分型面位置选择的总体原则,是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构,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具体可以从以下方面进行选择:
(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
(2)便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边。
(3)保证塑件的精度要求。
(4)满足塑件的外观质量要求。
(5)便于模具加工制造。
(6)对成型面积、排气效果的影响。
5浇注系统的设计
5.1浇注系统设计的基本要点
浇注系统的设计包括主流道的选择,分流道截面形状和尺寸的确定,浇口位置的选择,浇口形式及浇口截面尺寸的确定。
当采用点浇口时,为了确保分流道的脱落,还应注意脱浇口装置的设计。
在设计浇注系统时,首先是选择浇口的位置,浇口位置选择的适当与否,将直接关系到制品的成型质量及注射过程是否能顺利进行。
浇口位置的选择应遵循以下原则:
1.设计浇注系统时,流道应尽量减少弯折,表面粗糙度为Ra1.6~Ra0.8mm.
2.设计浇注系统时,应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔,浇注系统应按型腔布局设计,尽量与模具中心线对称。
3.塑胶制品投影面积较大时,在设计浇注系统时,应避免在模具的单面开设浇口,否则会造成注塑时受力不均。
4.设计浇注系统时,应考虑去除浇口方便,修正浇口时在塑胶制品上不留痕迹,以保证塑料制品外观。
5.一模多件时,应防止将大小相差悬殊的塑胶制品放在同一付模具内。
6.在设计主流道时,避免熔融的塑胶直接冲击小直径型芯及嵌件,以免产生弯曲或折断。
7.在满足塑胶成型和排气良好的前提下,要选取最短流程,这样可缩短填充时间。
8.能顺利地引导熔融的塑胶填充各个部位,并在填充过程中不到致产生塑胶涡流、紊乱现象,使型腔内的气体顺利排出模外。
9.在成批塑胶制品生产时,在保证产品质量前提下,要缩短冷却时间及成型周期。
10.因主流道处有收缩现象,若塑料制品在这个部位要求精度较高时,主流道应留有加工余量。
11.浇口的位置应保证塑胶流入型腔时,对着型腔中宽畅、厚壁部位,以便于塑料的流入。
12.尽量避免使制品产生熔接痕,或使其熔接痕产生在制品不重要的部位。
5.2主流道设计
主流道是指连接注塑机喷嘴与分流道的塑胶通道,是溶料注入模具最先经过的一段流道,其形状,大小会直接影响塑胶的流动和注塑时间。
1.垂直式主流道的设计
图
(1)是垂直式主流道的形式及设计参数。
d----主流道小端直径,即主流道与注射机喷嘴接触处的直径。
d=注射机喷嘴孔径+(0.5~1)mm
L----主流道的长度。
根据模具的具体结构,在设计时确定。
A----主流道的锥度。
A一般在2°~4°范围内选取,对粘度大的塑料,A可取3°~6°。
但由于受标准锥度铰刀的限制,应尽量选用标准锥度值,或选用标准浇口套。
(具体尺寸依本公司制定的浇口套零件尺寸及根据塑胶的性能以及胶件的大小,选择合适的规格进行设计,注:
浇口前端最小尺寸d=3.5mm).一般而言,尺寸D比D大10%~20%左右。
2.倾斜式主流道的设计
在设计模具时,往往由于受制品及模具结构的影响,或者由于浇注系统及腔数的限制,使主流产偏离模具中心,有时这一距离很大,造成模具在使用时出现很多问题。
第一:
在顶出制品时,由于顶出不在模具中心,会造成单面披缝过大而产生溢料,上述问题虽然可以采用三板模结构来解决,但这样会使模具成本提高。
所以在上述情况下,采用倾斜式主流道的设计可以避免或改进其不足。
图
(2)是有关倾斜式主流道的设计参数,倾斜角a主要与塑胶性能有关,如PE、PP、PA、POM等塑胶,其倾斜角a最大可达30°;HIPS、ABS、PC等塑胶,倾斜角最大可达20°.SAN、PMMA不能用倾斜式主流道。
倾斜式主流道的其他参数与垂直式主流道的设计相同。
5.3.分流道设计
分流道是塑胶进入型腔前的过渡部分,可通过截面的形状,尺寸大小及方向变化,使塑胶平稳进入型腔,保证成型的最佳效果,常用分流道的形式及尺寸如表
(1).
1)影响分流道设计的因素
①、制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性、内在质量及外观质量要求。
②、塑胶的种类,亦即塑胶的流动性、熔融温度区间、固化温度以及收缩率。
③、注塑机的压力、加热温度及注射速度。
④、主流道及分流道的脱落方式。
⑤、型腔的布置、浇口位置及浇口形式的选择。
2)对分流道的要求
①、塑胶流经分流道时的压力损失及温度损失要小。
②、分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间,以利于压力的传递及保压。
③、保证塑胶的迅速而均匀地进入各个型腔。
平衡式分流道如附图(3)
④、分流道的长度应尽可能短,其容积要小。
⑤、要便于加工及刀具选择。
⑥、每节流道要比下一节流道大10%~20%左右。
如图(3),
D=d*(1+10%~20%)。
4.分流道的截面分析
1)、圆形截面分流道如图(4)A,圆形截面分流道的优点是表面积与体积之比为最小,在容积相同的分流道中,圆形截面分流道的塑胶与模具接触的面积为最小,因此其压力损失及温度损失小,有利于塑胶的流动及压力传递。
其缺点是圆形截面分流道必须在动模及定模上分别加工。
2)、梯形截面分流道如图(4)B,此种截面与圆形截面相比热损失较大,但便于分流道的加工及刀具的选择,因此也是常用的形式。
(常用于三板模)
5.分流道的修正
在同一模具上成型两种大小不同的塑胶制品,为了保证在注塑时,塑胶能同时充满模具上大小不
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