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礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 礦泉水瓶蓋注塑模設計 院 系 機電工程學院 學生姓名 專業(yè)班級 08 模具二班 學 號 指導教師 2011 年 5 月 27 日 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 1 目錄 摘要 4 Abstract 5 第一章 引言 6 第二章 塑件成型工藝分析 8 2 1 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 8 2 2 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設計 8 2 3 制品材料選擇 10 2 3 1 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三元共聚物 ABS 10 2 3 2 聚苯乙烯 PS 11 2 3 3 雙酚 A 型 聚碳酸酯 PC 12 2 4 注射工藝選擇 14 2 4 1 ABS 塑料的干燥 14 2 4 2 注射壓力 15 2 4 3 注射速度 15 2 4 4 模具溫度 15 2 4 5 料量控制 15 第三章 模具與注射機的關系 16 3 1 塑件的體積計算 16 3 2 注射機的選擇 16 第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設計 18 4 1 分型面的選擇 18 4 2 確定型腔的數(shù)量及排列方式 19 第五章 澆注系統(tǒng)的設計 21 5 1 主流道設計 21 5 3 澆口設計 22 第七章 成型零件的設計 25 7 1 型腔徑向尺寸計算 25 7 2 型芯外徑尺寸計算 26 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 2 7 3 型腔深度尺寸計算 26 7 4 型芯高度尺寸計算 26 7 5 兩成型桿的中心距計算 26 第八章 脫模推出機構(gòu)的設計與模架的選用 28 8 1 脫模推出機構(gòu)的設計 28 8 2 模架的 選用 29 第九章 注射機工藝參數(shù)校核 30 9 1 注射壓力的校核 30 9 2 鎖模力的校核 30 9 3 模具厚度的校核 31 9 4 開模行程的校核 31 第十章 模具冷卻系統(tǒng) 32 第十一章 草圖 33 第十二章 試模及模具維修 35 12 1 模具的安裝 35 12 2 試模 35 12 3 模具的維修 36 第十三章 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻 39 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 3 摘要 近年來 我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè) 尤其是塑料模具提出了越來越高 的要求 2004 年 塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到 30 左右 據(jù)有關專 家預測 在未來幾年中 中國塑料模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度達到 10 以上 的較高速度的發(fā)展 國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大 其中發(fā)展重點為工程 塑料模具 注射成型是塑料成型的一種重要方法 它主要適用于熱塑性塑料的成型 可以一次成 型形狀復雜的精密塑件 本課題就是將礦泉水瓶蓋為設計模型 將注射模具的相關知 識作為依據(jù) 闡述塑料注射模具的設計過程 本設計對礦泉水瓶蓋進行注塑模設計 利用 UG4 0 軟件對塑件進行了實體造型 對塑 件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析 明確了設計思路 確定了注射成型工藝過程并對各個具體部 分進行了詳細的計算和校核 如此設計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠 保證了與 其他部件的配合 最后用 autoCAD 繪制了一套模具裝配圖和零件圖 本課題通過對礦泉水瓶蓋的注射模具設計 鞏固和深化了所學知識 取得了比較滿意 的效果 達到了預期的設計意圖 關鍵詞 塑料模具 注射成型 模具設計 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 4 Abstract In recent years the mould industry correctly of high speed development of our national electric industry the especially plastic mould has put forward higher and higher requirement 2004 plastic mould proportion rise to 30 about already among whole mould trade according to the estimation by relevant experts during the following several years Chinese plastic mould industry will also keep the average annual growth rate being up to more than 10 of the development at a high speed continuously Our country plastic mould market in order to mould plastics mould to be demand most heavy develop focal point the engineering plastics mould among them Inject an important method that shaping is plastic shaping it is mainly suitable for the shaping of the hot plasticity plastics the precision of all right shaping with complicated form moulds one This subject is to regard the storage bucket cup of the juice extractor of the small electrical home appliances as the design model regard it as the basis to inject the relevant knowledge of the mould explain the plastics inject the design process of the mould Originally design and mould and design the note that feed cup for juice extractor carries on utilize UG4 0 software to carry on entity s model in moulding one have carried on craft analysis to a structure of moulding Have define the mentality of designing has confirmed that injects the craft course of shaping and carries on detailed calculation and check to each concrete part The structure designed so can guarantee it is reliable that the mould works and uses has guaranteed to cooperate with other parts one Drew a set of moulds installation diagram and part picture with autoCAD finally This subject passes the injection mold design of feed cup for juice extractor has consolidated and deepened a knowledge of studying have make more satisfactory result has reached the nticipated design intention Keyword Plastic mould Inject shaping Mold design 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 5 第一章 引言 畢業(yè)設計 論文 是大學生在學校學習的最后一個重要環(huán)節(jié) 既是對學生學習 實踐 與研究的全面總結(jié) 又是對學生素質(zhì)與能力的一次綜合檢驗 還是學生畢業(yè)資格 其 目的有以下幾方面 1 培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論 專業(yè)知識和基本技能進行分析與解決實 際問題的能力 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神 2 培養(yǎng)學生收集 整理和分析各種資料的能力 全面提高學生分析和解決實際 問題的能力 3 提高學生設計 計算和繪圖的能力 提高學生實驗研究和數(shù)據(jù)處理的能力 4 全面提高學生綜合分析 總結(jié)提高 編制設計說明書及撰寫科技論文的能力 5 提高學生外語 計算機應用能力 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備 它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品 模具成型已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段 成為多種成型工藝中最具潛力的發(fā)展方向 尤其是塑料模具 在所有模具的總產(chǎn)量中所占的比例越來越大 對經(jīng)濟的發(fā)展起著十 分重要的作用 近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速 在工業(yè)生產(chǎn)中對塑料模具的要 求是 能高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品 它包括三個方面的內(nèi)容 第一 制品方面要求精度高 外觀美 性能好 第二 制造方面要求結(jié)構(gòu)合理 容易 制造 而且成本要低 第三 使用方面要求操作簡單方便 效率高 容易實現(xiàn)自動化 還有維護保養(yǎng)方便 隨著模具設計與制造技術的迅猛發(fā)展 塑料成型模具將趨向于高 效率 自動化 大型 精密 長壽命的方向發(fā)展 本次設計的題目是 礦泉水瓶蓋模具設計 其內(nèi)容為 1 學會觀察制品 判斷制件是否符合塑料件的成形條件 比如注意拔模斜度 還特別要留意制件影響開模的細部特征 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 6 2 研究制件的排位方式和進澆方式 畫草圖確定模具的整體結(jié)構(gòu) 保證結(jié)構(gòu) 能循環(huán)工作 穩(wěn)定可靠 3 在深入研究制件的基礎上確定開模的分型面 以及確定各鑲塊或滑塊 斜 頂?shù)姆指蠲娼M或體積塊 4 用 UG4 0 按照上步的結(jié)果把模具核心的部分 凸凹模分割出來 接著分出各鑲塊 滑塊和斜頂 5 進一步完善凸凹模和各細微結(jié)構(gòu) 6 調(diào)用 EMX 中適合的模架完成模架設計 7 在 UG4 0 中出模具轉(zhuǎn)配圖和模仁圖 以及對模架板塊需要再加工的各組件 出工程圖 8 把 UG4 0 工程圖轉(zhuǎn)入 AUTOCAD 中進行完善 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 7 第二章 塑件成型工藝分析 2 1 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 最大幾何尺寸 52X52X8 3mm 環(huán)境 室內(nèi) 使用溫度范圍 5 40 無化學品接觸 抗沖擊要求 限定量從 1 5m 高度 0 下摔下外殼不出現(xiàn)裂縫或者開裂特征 剛性要求 在 4Kg 負荷下無變形 電氣性能 電絕緣性好 外觀要求 部件美觀 外部光潔性一般 使用壽命 5 年以上 根據(jù)上述使用要求可歸納產(chǎn)品設計要求為制品材料需要具有一定的抗沖擊性并且 由于是礦泉水瓶蓋必須有良好的電絕緣性 隨著風扇產(chǎn)品的大量普及價格也不斷下跌 要求生產(chǎn)自動化程度高 成型周期短 生產(chǎn)自動化程度高 成型周期短 有較好電絕緣性 2 2 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設計 用 UG4 0 軟件進行礦泉水瓶蓋的三維建模 三維實體模型更加直觀的表現(xiàn)了產(chǎn)品 造型 可以從各個角度對模型進行觀察 軟件可以測量并且還可以根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)使 用 UG4 0 的 CAE 分析模塊 塑性顧問進行熔體的充模仿真 可以驗證模具結(jié)構(gòu)的正確 性 制品如圖 2 2 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 8 圖 2 2 礦泉水瓶蓋 用 UG4 0 設計完成的制品圖 2 3 制品材料選擇 通用塑料如聚丙烯 PP 聚乙烯 PE 聚氯乙烯 PVC 具有應用范圍廣 加工性能良 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 9 好 價格低廉的優(yōu)點 但由于其力學性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的 制品故不選用 以下拿三種常用典型材料比較選取 2 3 1 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三元共聚物 ABS ABS 外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂 不透明 密度與聚苯乙烯基本相同 ABS 具有良 好的綜合物理力學性能 耐熱 耐腐 耐油 耐磨 尺寸穩(wěn)定 加工性能優(yōu)良 它具 有三種單體所賦予的優(yōu)點 其中丙烯腈賦予材料良好的剛性 硬度 耐油耐腐 良好 的著色性和電鍍性 丁二烯賦予材料良好的韌性 耐寒性 苯乙烯賦予材料剛性 硬 度 光澤性和良好的加工流動性 改變?nèi)M分的比例 可以調(diào)節(jié)材料性能 ABS 為無定形聚合物 無明顯熔點 熔融流動溫度不太高 隨所含三種單體比例不 同 在 160 190 范圍即具有充分的流動性 且熱穩(wěn)定性較好 在約高于 285 時才出 現(xiàn)分解現(xiàn)象 因此加工溫度范圍較寬 ABS 熔體具有明顯的非牛頓性 提高成型壓力可 以使熔體粘度明顯減小 粘度隨溫度升高也會明顯下降 ABS 吸濕性稍大于聚苯乙烯 吸水率約在 0 2 0 45 之間 但由于熔體粘度不太高 故對于要求不高的制品 可以 不經(jīng)干燥 但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量 在 80 90 下干燥 2 3h 可以滿足各種成型要求 ABS 具有較小的成型收縮率 收縮率變化最大范圍約為 0 3 0 8 在多數(shù)情況下 其變化小于該范圍 注塑是 ABS 塑料最重要的成型方法 可以采用柱塞式注塑機 但更長采用螺桿式注塑機 后者更適于形狀復雜制品 大型 制品成型 5 2 3 2 聚苯乙烯 PS 聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體 制品擲地時有金屬般響鳴 聚苯乙烯透光 率不低于 80 霧度約為 3 折射率較大 在 1 59 1 60 之間 具有特殊光亮性 但儲 存時易泛黃 泛黃原因之一是單體純度不夠 特別是在含有微量元素時 二是聚合物 在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃 聚苯乙烯較輕 密度在 1 04 1 065 之間 力學性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料 拉伸 彎曲等 常規(guī)力學性能皆高于聚烯烴 拉伸時無屈服現(xiàn)象 熱學性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈 但由于是無定形結(jié)構(gòu) 超過玻璃化 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 10 溫度即開始軟化 軟化點僅 95 左右 許多力學性能都受到溫度升高的明顯影響 最 高連續(xù)使用溫度僅 60 80 120 開始成為熔體 180 后開始具有流動性 其熱穩(wěn)定 性較好 超過 300 才開始分解 因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間 電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物 具有頗為優(yōu)異的介電 電絕緣性能 由 于吸濕性很小 電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響 加工工藝性 吸濕性很小 加工前一般不需要專門的干燥工序 成型溫度范圍較寬 收縮率及其變化范圍都很小 一般在 0 2 0 8 有利于成型出尺寸精度較高 和尺寸較穩(wěn)定的制品 5 聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應力 并且在空氣中會緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合 選用 2 3 3 雙酚 A 型聚碳酸酯 PC 雙酚 A 型聚碳酸酯是無色或者微黃色透明的剛硬 堅韌固體 力學性能 雙酚 A 型聚碳酸酯是典型的硬而韌聚合物 具有良好的綜合力學性能 拉伸 壓 縮 彎曲強度均相當于聚酰胺 6 聚酰胺 66 沖擊強度高于所有脂肪族聚酰胺和大多 數(shù)工程塑料 抗蠕變性也明顯優(yōu)于聚酰胺 聚甲醛 力學性能方面缺點是耐疲勞性較 差 缺口敏感性較明顯 熱性能 有良好的耐熱性 玻璃化溫度較高 高于所有的脂肪族聚酰胺 熔融溫度略高于聚酰 胺 6 但低于聚酰胺 66 熱變形溫度和最高連續(xù)使用溫度均高于絕大多數(shù)脂肪族聚酰胺 也高于幾乎所有的熱塑性通用塑料 在工程塑料中 他的耐熱性優(yōu)于聚甲醛 脂肪族 聚酰胺和 PBT 與 PET 相當 但遜于其他工程塑料 聚碳酸酯具有良好的耐熱性 脆化 溫度為 100 電性能 雙酚 A 型聚碳酸酯是弱極性聚合物 極性的存在對電性能有一定不利影響 在標 準條件下電性能雖不如聚烯烴 聚苯乙烯等 但也不失為是電性能較優(yōu)的絕緣材料 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 11 特別是因其耐熱性優(yōu)于聚烯烴 可在較寬溫度范圍保持良好的電性能 由于吸濕性較 小 環(huán)境溫度對電性能無明顯影響 其他性能 在干燥的氣候條件下物理力學性能基本不變 但在潮濕環(huán)境及強烈日照條件下 會產(chǎn)生表面裂紋并發(fā)暗 在火焰中可緩慢燃燒 離火源后可自熄 5 PC 剪切黏度高 充模阻力大 并且由于其在力學性能方面的缺點也不選用 表 2 1 三種材料性能參數(shù)表 ABS PS PC 密 度 1 05 1 04 1 06 1 18 1 20 收 縮 率 0 3 0 8 0 2 0 8 0 5 0 7 熔 點 130 160 131 165 220 240 熱變形溫度 45N cm 65 98 65 90 132 138 模具溫度 60 80 40 60 85 120 噴嘴溫度 180 190 160 170 250 300 中段溫度 180 230 170 190 270 320 后段溫度 150 170 140 160 250 270 注射壓力 60 100 60 100 50 110 塑化形式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 拉伸強度 33 49 35 63 60 66 拉伸彈性模量 1 8 2 8 3 5 2 3 彎曲強度 80 61 98 105 113 彎曲彈性模量 1 4 1 54 壓縮強度 18 39 80 112 85 缺口沖擊強度 11 20 0 25 0 40 不斷 硬 度 R62 86 洛氏 M65 80 11 7HB 體積電阻率 1016 1017 1019 1015 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 12 介電常數(shù) 60Hz2 4 5 0 106 Hz 2 7 60Hz3 0 擊穿電壓 19 27 20 30 外 觀 淺象牙色或白色不 透明 無色透明 摔打 音清脆 透明微黃 特 點 耐熱 表面硬度高 尺寸穩(wěn)定 耐化 學及電性能好 易 成型加工 可鍍鉻 耐水 耐化學品 絕緣性好 不耐沖 擊不耐溫 透明度高 硬而韌 高抗沖 尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣性和耐 熱性好 耐開裂耐藥品性差 材料最終選定為ABS 其綜合性能優(yōu)異 具有較高的力學性能 流動性好 易于成型 成型收縮率小 理論計算收縮率為0 5 溢料值為 0 04 mm 比熱容較低 在模 具中凝固較快 模塑周期短 制件尺寸穩(wěn)定 表面光亮 2 4 注射工藝選擇 2 4 1 ABS 塑料的干燥 ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大 在加工前進行充分的干燥和預熱 不單 能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶 銀絲 而且還有助于塑料的塑化 減少制件 表面色斑和云紋 ABS原料需要控制水分在0 3 以下 5 注塑前的干燥條件是 干冬季節(jié)在75 80 以下 干燥2 3h 夏季雨水天在 80 90 下 干燥4 8h 干燥達8 16h可避免因微量水汽的存在導致制件表面霧斑 在此 由于礦泉水瓶蓋外殼屬批量件要求自動化程度高實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗 并裝備熱風料斗干燥器 以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮 表2 4 ABS工藝參數(shù)表 工藝參數(shù) 通用型 ABS 料桶后部溫度 180 200 料桶中部溫度 210 230 料桶前部溫度 200 210 噴嘴溫度 180 190 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 13 模具溫度 50 70 ABS塑料非牛頓性較強 在熔化過程溫度升高時 其熔融降低很小 但一旦達到塑 化溫度 適宜加工的溫度范圍 如220 250 如果繼續(xù)盲目升溫 必將導致耐熱性 不太高的ABS的熱降解反而使熔融粘度增大 注塑更困難 制件的機械性能也下降 2 4 2 注射壓力 ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高 在注射時要采用較高的注射壓力 但并非所 有ABS制件都要施用高壓 考慮到本制件小型 構(gòu)造不算非常復雜 厚度中等可以用較低的注射壓 力 注制過程中 澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度 壓 力過小 塑料收縮大 與型腔表面脫離接觸的機會大 制件表面容易霧化 壓力過大 塑料與型腔 表面摩擦作用強烈 容易造成粘模 6 2 4 3 注射速度 ABS塑料采用中等注射速度效果較好 當注射速度過快時 塑料易燒焦或分解析 出氣化物 從而在制件上出現(xiàn)熔接痕 光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷 2 4 4 模具溫度 ABS的成型溫度相對較高 模具溫度也相對較高 一般調(diào)節(jié)模溫為75 85 當 生產(chǎn)具有較大投影面積制件時 定模溫度要求70 80 動模溫度要求50 60 臺 燈固定夾屬中小型制件 形狀也不算復雜不用考慮專門對模具加熱 2 4 5 料量控制 注塑機注塑ABS塑料時 其每次注射量僅達標準注射量的75 為了提高制件質(zhì)量 及尺寸穩(wěn)定 表面光澤 色調(diào)的均勻 注射量選為標定注射量的50 6 通常要確保注塑機生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個很寬的范圍 使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要 求包含于這范圍內(nèi) 并且在調(diào)整確定這范圍的過程時盡量按常規(guī)的工藝流程 這種生 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 14 產(chǎn)條件范圍愈大 生產(chǎn)過程愈穩(wěn)定 使注塑產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生 明顯的質(zhì)量降低 第三章 模具與注射機的關系 模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切相關 設計模具時 應保證注 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 15 射模內(nèi)所需熔體總量在注射機實際的最大注射的范圍內(nèi) 3 1 塑件的體積計算 由于塑件上存在一個凸臺 兩個鉤形體和一些曲面 形狀復雜 所以只能近似的 計算其體積 在 UG4 0ngineer 軟件上可算出塑件的總體積 V 3357mm 3 3 2 注射機的選擇 塑件的體積應該小于或者等于注射機的注射量 其關系式為 V 件 0 8V 注 V 注 注射機的注射量 所以 V 注 V 件 0 8 4196 25mm 3 4 2cm3 由于模具是一模一腔 所以模具塑件的總體積 V 總 4 2cm3 估算澆注系統(tǒng)的凝料體積 V 凝料 0 5 V 總 0 5 4 2 cm3 2 1cm3 所以估算的總體積為 V 4 2 2 1 cm3 6 3cm3 由 塑料模具設計手冊 表 2 40 熱塑性塑料注射機型號與主要技術規(guī)格中 根據(jù) 以上所得出的體積結(jié)果 初步選 XS ZY 500 立式 注射機 其主要技術規(guī)格如表 5 表 5 XS ZY 500 立式 注射機主要技術規(guī)格 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 16 螺桿直徑 mm 65 鎖模力 kN 3500 注射容量 cm 3 500 最大注射面積 cm 2 1000 注射壓力 MPa 145 模板行程 mm 120 最大 450 球半徑 12 模具厚 度 mm 最小 300 噴嘴 mm 孔直徑 4 5 定位孔直徑 mm 100 0 0 06 中心孔徑 mm 30 第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設計 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 17 注射模的結(jié)構(gòu)設計包括 分型面的選擇 模具型腔數(shù)目的確定及型腔排列方式和 冷卻水道布局以及澆口位置的設置 模具工件零件的結(jié)構(gòu)設計 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 的設計等內(nèi)容 4 1 分型面的選擇 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復雜 由于分型面受到塑件在模具中的成 型位置 澆注系統(tǒng)設計 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度 嵌件位置形狀以及推出方法 模 具的制造 排氣 操作工藝等多種因素的影響 因此在選擇分型面時應綜合分析比較 從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案 選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則 1 盡量避免側(cè)凹或內(nèi)凸 盡量選用平面垂直分型面 2 盡量采用簡單分型面 3 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 4 便于塑件順利脫模 盡量使塑件開模時留在動模一邊 有利于設推出機構(gòu) 5 保證塑件的精度要求 6 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 7 便于模具加工制造 8 把抽芯或分型距離長的置于開模方向上 9 對成型面積的影響 10 對排氣效果的影響 11 分型面設在臺階或轉(zhuǎn)角處 以免顯現(xiàn)分型痕跡 12 對側(cè)向抽芯的影響 根據(jù)以上原則和結(jié)合實際情況下 本設計選用如圖1所示分型面 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 18 紅 線 處 為 階梯 分 型 面綠 線 處 為 所 設 的隱 藏 式 的 澆 口 圖1 分型面位置 4 2 確定型腔的數(shù)量及排列方式 該塑件采用一模二穴成型 排列方式如圖 2 所示 圖 2 圖2 第五章 澆注系統(tǒng)的設計 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 19 5 1 主流道設計 主流道與注射機噴嘴接觸處多做成半球形的凹坑 兩者應嚴密的配合 避免高壓 塑料熔體溢出 凹坑球半徑R 2應比噴嘴球頭半徑R 1大1 2mm 主流道小端直徑應比注 射機噴嘴孔直徑大0 5 1mm 大端直徑應比分流道深度大1 5mm以上 其錐角不宜太大 一般取2 0 60 當主流道貫穿幾塊模板時 必須采用主流道襯套 以避免在模板間的拼 縫處溢料 以致主流道凝料無法脫出 主流道尺寸如圖3所示 圖 3 主流道設計尺寸 根據(jù)設計手冊查得SYS 10型注射機噴嘴的有關尺寸 噴嘴前端球面孔徑 d 1 2 5mm 噴嘴前端球面半徑 SR 1 12mm SR2 SR1 1 2 mm d d1 0 5 1 mm 取主流道球面半徑 SR 2 13mm 取主流道的小端直徑 d 3mm 定位環(huán)直徑為100mm 定位環(huán)埋入5mm 球面配合高度 h 3 5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出 將主流道設計成圓錐形 其斜度為3 0 經(jīng)換算 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 20 得 主流大端直徑 D 12mm 主流道長度 L 72mm 5 3 澆口設計 澆口直接與塑件相連 把塑料熔體引入型腔 澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部位 澆口 的形狀和尺寸對塑件質(zhì)量影響很大 澆口在大多數(shù)情況下是整個流道中斷面尺寸最小 的部分 對充模流動起著控制作用 成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口處分離 因此其尺 寸又影響著后加工工作量的大小和塑件的外觀 本設計根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式 選用側(cè)澆口較為理想 這類澆口 加工容易 修整方便 并可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置 從塑件一側(cè) 進料 有利于保證塑件的外觀 塑料的流動性也能得到保證 澆口的斷面形狀常用圓形和矩形 本設計采用斷面形狀為圓形的澆口 其直徑 D 1mm 澆口的長度 L 盡量短 對減小塑料熔體流動阻力和增加流速均勻有利 通 常取 L 0 5 2mm 初選 L 1mm 紅 線 處 為 階梯 分 型 面綠 線 處 為 所 設 的隱 藏 式 的 澆 口 如圖 4 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 21 頂針設計的理由 在塑件中有需要司筒成型的部位 但由于該部位的尺寸太小 所以改為了普通的 頂針 利用脫模是塑件的重力來進行分離 其他的部位使用了直徑為 6 的普通頂針和 斜頂來完成推出 第七章 成型零件的設計 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 22 常用型腔成型尺寸的計算方法主要有兩種 平均收縮率法和公差帶法 兩種計算 方法的區(qū)別在于平均收縮率法計算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺 寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎上 當塑件的尺寸精度要求較 高或塑件尺寸比較大時 這種誤差有可能會顯著增加 這時一些模具設計單位就采用 公差帶法來進行尺寸計算 平均收縮率法計算簡單無需驗算而公差帶法計算復雜需要 經(jīng)過多次初算驗算 且考慮因素較多 9 考慮到礦泉水瓶蓋模具較簡單制造成本低 設 計時間短故按平均收縮率法計算成型尺寸比較簡單易行 11 采用 Z C取固定值的平均收縮率法 Lm 型腔的徑向工作尺寸 Lm Ls Ls Scp 3 4 Ls 塑件的徑向圖樣尺寸 Scp 收縮率的平均值 查表得 ABS 收縮率范圍是 0 03 0 08 塑件尺寸公差 Z 型腔制造公差 C 型腔最大許用磨損量 C 取為塑件尺寸公差 的三分之一 表 3 4 公式表 Z C取固定值的平均收縮率法 型腔內(nèi)徑尺寸 型芯外徑尺寸 型腔深度尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 查手冊得 ABS 塑料收縮率波動為 0 3 0 8 7 1 型腔徑向尺寸計算 此題公差為自己標注 以最大徑向尺寸計算 測量得 Ls 為 52mm 塑件精度選為 MT2 對應的型腔加工精度為 IT9 以該精度查型腔的尺寸公差表 按照 A 類受模具活動部分影響的尺寸公差查表得 0 42mm C 3 0 14mm 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 23 Lm 52 52 0 003 0 008 2 3 4 0 42 51 97 0 042 7 2 型芯外徑尺寸計算 以型芯最大徑向尺寸計算 測量得 Ls 為 52 mm 塑件精度選為 MT2 對應的型腔加 工精度為 IT9 以該精度查型腔的尺寸公差表 按照 A 類受模具活動部分影響的尺寸 公差查表得 0 42mm C 3 0 14mm Lm 52 52 0 003 0 008 2 3 4 0 42 52 60 0 420 7 3 型腔深度尺寸計算 由 UG4 0 測量得型腔深度為 7mm 以 IT9 精度等級制造型腔查手冊 按 B 類不受模具 活動部分影響的尺寸公差值查表得 0 32mm C 0 1mm Lm 7 7 0 003 0 008 2 3 4 0 32 0 0 32 6 800 0 32 7 4 型芯高度尺寸計算 UG4 0 測量得塑件高度尺寸為 8mm 以 IT9 精度等級制造查手冊得 按 A 類不受模具 活動部分影響的尺寸公差值查表得 0 20 Z 0 067mm hm 8 8 0 003 0 008 2 2 3 0 20 0 0 067 8 28 0 0 067mm 7 5 兩成型桿的中心距計算 Cs 132 3mm 以 IT9 精度等級制造查手冊 按 B 類受模具活動部分影響的尺寸公差值 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 24 查表得 0 30mm Z 0 11mm Cm 132 3 132 3 0 003 0 008 2 0 055 133 028 0 055mm 第八章 脫模推出機構(gòu)的設計與模架的選用 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 25 8 1 脫模推出機構(gòu)的設計 制件推出 頂出 是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié) 推出質(zhì)量的好壞將最后決 定制品的質(zhì)量 因此 制品的推出是不可忽視的 在設計推出脫模機構(gòu)時應遵循下列 原則 1 推出機構(gòu)應盡量設置在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模 機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的 所以一般情況下 推出機構(gòu)設在動模一側(cè) 正因如此 在分 型面設計時應盡量注意 開模后使塑件能留在動模一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形 不損壞 設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小 合理的選擇推出方式及推出 位置 推力點應該作用在制品剛性好的部位 如筋部 凸緣 殼體形制品的壁緣處 盡量避免推力點作用在制品的薄平面上 防止制件破裂 穿孔 如殼體形制件及筒形 制件多采用推板推出 從而使塑件受力均勻 不變形 不損壞 3 機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應使推出動作可靠 靈活 制造方便 機構(gòu)本身 要有足夠的強度 剛度和硬度 以承受推出過程中的各種力的作用 確保塑件順利脫 模 4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設在塑件內(nèi)部 或隱蔽面和非裝飾面 對于透明塑件 尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇 以免推出痕跡影響塑件的外 觀質(zhì)量 5 合模時的正確復位 設計推出機構(gòu)時 還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復位 并 保證不會與其他模具零件相干涉 推出機構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出 機動 推出 液壓氣動推出機構(gòu) 本設計由于塑件一般大小 而且有側(cè)向抽芯 經(jīng)過綜合地考慮 方案1 要設計推 出機構(gòu)只能采用頂針推出 方案2 直接采用手動脫模 但時間會加長要增加勞動力 所以 從經(jīng)濟上和時間上考慮決定采用方案1 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 26 8 2 模架的選用 本設計采用大水口CI 3540 A60 B90 C90的標準模架 此模架設計采用自動脫模 所以 適合標準模架 如圖 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 27 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 28 第九章 注射機工藝參數(shù)校核 9 1 注射壓力的校核 塑件成型所需要的注射壓力應小于或等于注射機的額定注射壓力 其關系按下式 校核 P 成 P 注 式中 P 成 塑件成型所需的注射壓力 MPa P 注 所選注射機的額定注射壓力 MPa 本塑件成型材料為 ABS P 成 110 140MPa 對于 XS ZY 500 立式 型注射機 P 注 145MPa 因此 P 成 P 注 所以注射壓力滿足要求 9 2 鎖模力的校核 模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定鎖模力 其關系按下式校核 P 腔 F P 鎖 150kN 式中 P 腔 模具的型腔壓力 F 塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 mm 2 P 鎖 注射機的額定鎖模力 N P 腔 k P 成 k 損耗系數(shù) 這里取 1 3 P 成 塑件成型所需的注射壓力 MPa P 成 110 140MPa 這里 P 成 取 140MPa P 腔 k P 成 1 3 140MPa 46 67MPa 由 UG4 0 分析測量 估算塑件的表面積 A 7348 8mm 2 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 29 注射機噴嘴球半徑 12mm 孔直徑 2 5mm 根據(jù)成型塑料 取主流道直徑 D1 3mm 分流道直徑 d 6mm 分流道長度 L 26mm 故澆注系統(tǒng)在分型面上的投影 面積 A1 3 26 2 6 2 2 184 26mm2 所以 F A A1 7348 8mm2 115 07mm2 7463 87mm2 P 腔 F 46 67MPa 7463 87mm2 34 4 103N P 模 34 4 103N 故 P 腔 F P 鎖 即所選注射機的鎖模力能符合要求 9 3 模具厚度的校核 模具閉合高度 H 30 20 60 70 70 25 275mm 對于注射機 Hmax 450mm Hmin 300mm 于是 Hmin H Hmax 所以 模具的閉合高度滿足 9 4 開模行程的校核 塑件加主流道的高度H 2 108mm 塑件頂出距離H 1 30mm 所需的開模行程為 S H 2 H1 5 10 133 5 128mm 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 30 第十章 模具冷卻系統(tǒng) 注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大 一般 注入模具的塑料熔體的溫度為 200 300 而塑件固化后從模具中取出的溫度為 60 80 以下 視塑料的品種不同有很大差異 為了調(diào)節(jié)型腔的溫度 需在模具內(nèi) 開設冷卻水通道 通過模具調(diào)節(jié)機調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度 模具冷卻系統(tǒng)的設計原則 冷卻水通道的設置 動定模和型腔的四周應均勻地布置冷卻水道 不可只布置 在模具的動模和定模邊 否則開模后的制品一側(cè)溫度高一側(cè)溫度低 在進一步冷卻時 會發(fā)生翹曲變形 冷卻水孔的布置 理想情況下 管壁間距離不得超過水孔直徑的 5 倍 水管壁 離型腔表面不得太近也不能太遠 一般不超過管徑的 3 倍 降低入水與出水溫度差 如果出入水溫度相差過大 會使模具溫度分布不均勻 本次設計的塑件為一般大小 所以在本設計中應該用階梯式水路冷卻如圖 14 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 31 第十一章 草圖 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 32 側(cè)視圖 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 33 后模俯視圖 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 34 第十二章 試模及模具維修 模具制成以后 在交付生產(chǎn)以前 都應進行試模 目的不僅是簡單地檢驗一下 模具是否能用 而且包括對模具設計合理性的評定以及對成型工藝條件的探索 因 此 認真進行試模 作好詳細記錄并積累經(jīng)驗 將有益于模具設計和制造成型工藝 水平的提高 12 1 模具的安裝 模具的安裝包括預檢 裝模 緊固 校正頂桿頂出距離 調(diào)節(jié)閉模松緊速和接通 冷卻水管或模溫控制系統(tǒng) 1 預檢 在模具裝上注射機前 應根據(jù)圖紙對其進行全面仔細檢查 以便及時 發(fā)現(xiàn)問題進行修模 以免裝上機后又拆下來 2 裝模 模具吊裝時必須注意安全 盡量整體安裝 3 緊固 當模具定位圈裝入注射機上固定模板的定位圈孔后 用極慢的速度閉 模 使注射機上的活動模板將模具輕輕壓緊 然后上緊壓板 壓板必須壓得平穩(wěn) 不 允許歪斜 4 調(diào)整頂桿頂出距離 模具壓穩(wěn)后便慢慢開模 直到動模板停止后退 然后調(diào) 整頂桿位置 注射機上頂桿的位置應能夠保證推動模具上的推桿固定板能推出塑件而 又不損壞模具 5 閉模松緊速的調(diào)整 為防止塑件溢邊 又保證型腔適當排氣 因 此閉模松緊度需要調(diào)節(jié) 主要靠目測和經(jīng)驗去調(diào)節(jié) 6 檢查溫控系統(tǒng) 接通冷卻水管 模具溫度控制器 熱流道溫度控制 模具上 的液壓管道等 12 2 試模 1 試模前 必須對設備的油路 水路以及電路等進行檢查 并按照規(guī)定保養(yǎng)設 備 做好開機前的準備 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 35 2 原料應該合格 在噴嘴和主流道脫開的情況下 用較低的注射壓力和較低的 注射速率對空注射 觀察料流是否有硬塊 氣泡 變色等現(xiàn)象 如果沒有 則說明料 筒和噴嘴溫度比較適合 可以開始試模 3 開始試模時 原則上選擇低壓 低溫 中速成型 然后按壓力 速率 溫度 這樣的先后順序變動 12 3 模具的維修 模具在使用過程中 會產(chǎn)生正常的磨損和不正常的損壞 不正常的損壞大多數(shù)是 由于操作不當所致 大致有三種情況 1 型心 導柱 推桿彎曲或損壞 2 型腔局部損壞而大部分讓是好的 3 使用一段時間后分型面不嚴密 制品產(chǎn)生飛邊 在這些情況下 往往不需要將整個模具報廢 而是盡量采取修復 易損件的磨損 和損壞容易更換 而型腔的修復比較困難 可采用堆焊 噴涂 刷涂 鑲嵌或環(huán)氧樹 脂補缺等技術來修補 模具應注意經(jīng)常的檢查維護 不要等到損壞嚴重了才維修 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 36 第十三章 結(jié)論 塑料工業(yè)是當今世界上最快的工業(yè)門類之一 對于我國而言 它在整個國民經(jīng)濟 的各個部門中發(fā)揮了越來越大的作用 我們大學生對于塑料工業(yè)的認識還是很膚淺的 但是通過這次塑料模具畢業(yè)設計 讓我們更多的了解有關塑料模具設計的基本知識 更進一步掌握了一些關于塑料模具設計的步驟和方法 對塑料模有了一個更高的認識 這對我們在今后的生產(chǎn)實踐工作中無疑是個很好的幫助 也間接性的為今后的工作經(jīng) 驗有了一定的積累 塑料制品成型及模具的設計還是個很專業(yè)性 實踐性很強的技術 而它的主要內(nèi) 容都是在今后的生產(chǎn)實踐中逐步積累和豐富起來的 因此 我們要學好這項技術光靠 書本上的點點知識還是不夠的 我們更多的還應該將理論與實際結(jié)合起來 這還需要 我們到工廠里去實踐 我相信在未來的我一定能走到最前頭 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 37 致謝 在自己的努力前提下 以及老師與同學們的熱心幫助下 我的畢業(yè)設計順利地完 成了 這是我們就業(yè)前的一次理論與實踐的熱身訓練 也是對自己在大學三年中所學 知識的一次總的檢驗 通過這次畢業(yè)設計 不但鞏固自己所學的專業(yè)理論知識 加強 了自己對模具設計步驟的認識 豐富了自己在模具設計方面的經(jīng)驗 學會了在遇到困 難時 能夠清醒地分析問題 利用所學知識解決問題 而且為日后的工作打下了堅實 的基礎 本次設計是在閱讀大量技術文獻的基礎上 詳細介紹了模具設計的各個步驟 并 繪制了全部零件圖和裝備圖 從塑件的工藝分析 塑料材料工藝性能分析到模具的具 體結(jié)構(gòu)及其成型零件加工工藝設計的全過程 都作了比較詳細的說明 這也是大學三 年中所學的理論知識的綜合運用過程 在這次設計過程中 本人有幸得到指導老師和同學們的熱心幫助 使自己可以順 利地完成設計任務 在此 向曾志文老師及同學們致以衷心的感謝 同時歡迎老師與 同學們給予指正和幫助 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 38 參考文獻 1 林清安 UG4 0NGINEER2001 模具設計 北京 清華大學出版社 2004 1 2 日 村上宗雄 譯 王旭 最新塑料模具手冊 PDF 版 上海科學技術文獻出版社 3 譚雪松 朱金波 岳貴友 UG4 0NGINEER 中文版 機械設計實戰(zhàn)訓練 北京 人民 郵電出版社 2004 12 4 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2004 6 5 阮鋒 黃珍媛 劉偉強 UG4 0NGINEER2001 模具設計與制造實用教程 北京 機 械工業(yè)出版 2003 3 6 舒飛 UG4 0NGINEER Wildfire 2 0 中文版 模具設計白金手冊 北京 中國電力 出版社 2005 8 7 模具設計要點與圖例 中國模具網(wǎng) 8 塑料模具設計手冊 9 胡荊生 公差配合與技術測量基礎 北京 中國勞動社會保障出版社 2000 6 10 黃毅宏 李明輝 模具制造工藝 北京 機械工業(yè)出版社 1996 6 11 朱冬梅 胥北瀾 畫法幾何及機械制圖 北京 高等教育出版社 2000 12 礦泉水瓶蓋注塑模具設計 論文 39