调料盒塑料成型工艺与模具设计毕业设计论文.doc

摘 要 本次毕业设计所做的课题是调料盒模具设计，针对调料盒进行了相关的工艺设计 。本模具在节约成本、缩短生产周期和提高模具寿命方面取得了较大的成就。 首先针对塑料件的材料ABS，塑料件的尺寸精度，使用性能，表面质量，结构先进行了分析，然后利用CAD与PROE等软件对塑件的体积，重量，模具所需的塑料溶体注射量，锁模力等进行精确计算，随后可以暂定模具生产所需设备的选择，并制定塑料成型工艺卡。此次设计的重点在于注射模设计，首先分析可注塑性，对塑件表面质量不可忽视，表面不允许出现明显的接痕，和气泡伤疤，可以利用软件对注塑件可能出现的接痕和气泡进行分析。然后是可制造性，确定型腔数目，模具类型，模具主要结构，在模具主要结构设计中包括型腔布局，浇口的选择，型面设计，浇注系统设计，排气系统设计，导向机构设计，限位拉杆设计，随后可以确定模具的主要结构。然后选择模架，校准开模行程，计算推出距离，确定推出方式，设计侧抽芯机构，冷却系统，随之可以确定模具的总体结构。分析模具结构功能，其中包括型腔结构，型芯结构，型芯镶件结构，模具导向复位结构。计算成型零件工作尺寸，包括型芯尺寸，型腔尺寸。最后是模具的安装与试模，利用CAD绘制模具安装结构图。模具的具体工作过程是开模时，注塑机开、合模系统带动定模座板以后的部分后移，首先由橡胶、尼龙拉模扣的作用在水口板与定模板之间移动一段距离，把浇口里面的凝料拉断，拉杆端部的与动模座板接触，在带动水口板移动，把主流道里面的凝料拉出来，然后在定模部分的辅助分型面之间自行脱落或由人工取出，完成第一次分型。动模部分一起后移的同时斜滑块在弹簧给的弹力作用下带动侧型芯开始侧抽芯，动模继续后移一定距离，斜滑块也继续在弹簧的作用下完成侧抽芯，主分型面分型。因塑件包紧在型芯镶件上，随动模部分继续后移直至推出机构开始工作，注塑机的推杆在推出机构的作用下将塑件从型芯上推出，塑件在动模分型面之间自行脱落，完成第二次分型，即开模过程。合模时，模具在注射机推杆的作用下，由推杆推动推板在推动复位杆进行复位和导柱导套的定向作用，同时斜滑块在斜楔的作用下向里运动，压缩弹簧，完成合模过程。随后可以进行模具的安装试模，试模前需要一些检验模具闭合高度等的准备工作，然后可以进行模具安装调试，试模，检验完成整个模具设计。因为模具在现代生活中越来越高的使用率，设计模具的长寿命，合理性，模具成本的缩减就显得尤为重要，本次设计中就针对这几点进行了主要设计并取得了理想的预期效果，这次设计使我对现在国内模具发展生产状况有了一定的了解，在模具的合理设计方面有了一定的经验。 关键词: 注塑模; 调料盒; 合理性AbstractThis mold designs topic is four group of seasoning boxes, according to the related seasoning box，I did the associated process design and die design. In this design，I used CAD software and the PROE to do calculation and analysis for mold, to improve the mold designs rationality. The mold have made great achievements in saving mould cost, shorten the production cycle and improve dies life.First plastic material of ABS, the dimensional precision of plastic parts, performance, surface quality, structure analysis, and use CAD software and PROE software on the plastic parts of the volume, weight, plastic mold with the required solution injection quantity, clamping force etc. for accurate calculation, then can temporarily fixing mold production equipment and the development of plastic injection molding process card. Focusing on the design of the injection mold. Firstly, it analyzes the injection molding, and surface quality of plastic parts can not be ignored, the surface does not allow appear obvious marks, and the bubble scar, you can use the software of injection molded parts may occur after mark and bubbles were analyzed. The main structure and manufacture ability, determine the number of cavity, the types of mold, die structure and in the design of the main structure of the mold including cavity layout, the choice of gate, surface design, gating system design, exhaust system design, the design of steering mechanism, limiting pull rod design, then you can determine the mold. Then select the mold base, calibration mould opening stroke calculation launch distance to determine the launch mode, design of side core pulling mechanism, cooling system, with the attendant can determine the overall structure of the mold. Analysis of mold structure function, including the cavity structure, core structure, core insert structure, mold guide reset structure. Calculate the working dimensions of the molding parts, including the core size, the size of the cavity. Finally, the mold installation and test mode, the use of CAD drawing die installation structure. Specific working process of mold is a mold, injection molding machine, synthetic simulation system drives the fixed mould seat plate part after the shift, first by the die of rubber and nylon buckle between the nozzle plate and the fixed template moving at a distance, to pull off the gate inside the aggregates, tie rod end with a movable mould seat plate contact, in driving the movement of the nozzle plate, the main channel inside the condensate is expected to pull out, and then the fixed mould part assisted by surface between off on their own or by manual removal, completed the first time typing. Moving mould part together after the shift and angle slide block in the spring to the action of the elastic force of the drive side core began to side core pulling and moving die continues after moving a certain distance, slanting slide also continue to under the action of the spring to complete side core pulling, the main sub surface type. According to the plastic package tightly on the core insert. With the moving mould part to shift until launch mechanism began to work, the push rod of the injection molding machine in the agency launched the plastic parts from the core launch, plastic parts in the moving mold surface between off on their own, to complete the second type, namely the opening process. When the mold, mold in injection molding machines of the push rod, by the push rod, the push board in promoting the reset rod directional function of reset and guide pin guide sleeve, also slanting slide in under the action of the wedge to move, compression spring, to complete the mold process. Then can carry on the mold installation test mold, before the test mold needs some to test the mold closing height and so on the preparation work, then may carry on the mold installation debugging, the test mold, the test completes the entire mold design. Mold manufacturing mold design is the basis for rational design of the right mold to ensure correct; mold manufacturing technology to improve the mold quality, service life, accuracy and shorten the manufacturing cycle is of great significance mold; mold quality, service life, manufacturing precision and the passing rate depends largely on the manufacture of mold materials and heat treatment; mold costs directly related to the work piece, the cost and economic efficiency of enterprises mold; determine the accuracy of the die components parts precision; dies life expectancy and the mold materials and heat treatment, mold structure and the production of materials processing, and many other factors; and mold die design and manufacturing and use of mold performance and safety; and mold die design and manufacturing standards are the basis of the same, large scale, specialized production mold is a very important role in standardization of the level of mold is a sign of mold level of industrial development. The use of caxa for design and drawing, caxa tool for computer aided drawing, is a professional mechanical surface mapping software, has a strong image processing functions.Because the mold in the modern life more and more high using rate, long life of the mold design, rationality, tooling cost reduction is particularly important, this design is aiming at these points were mainly design and achieved the desired results, this design makes me now die in the domestic development situation of production have a certain understanding, in the rational design of the mold with some experience.Key words: injection mold; seasoning box; rationality 目 录 第一章前言 1 第二章塑件材料选择性能 2 2.1 ABS材料分析 2 2.2 塑料成型工艺性能分析 2 第三章塑料件的结构工艺 3 3.1 塑料件的尺寸精度分析 4 3.2 塑料件的使用性能分析 4 3.3 塑料件的表面质量分析 4 3.4 塑料件的结构分析 4 第四章成型设备的选择和成型工艺的制定 6 4.1 成型参数的确定 6 4.2 塑件的体积和重量的计算 6 4.2.1 利用PRO/E进行体积的计算 6 4.2.2 调料盒重量的计算 6 4.3 模具所需塑料熔体注射量 7 4.4 锁模力的计算 7 4.5 设备选择 8 4.6 塑料成型工艺卡 9 第五章注射模设计 10 5.1 可行性分析 10 5.1.1 可注塑性分析 10 5.1.2 可制造性分析 10 5.1.3 型腔数目的确定 11 5.2 确定模具的类型 11 5.3 确定模具的主要结构 11 5.3.1 模具型腔布局、浇口的选择 11 5.3.2 分型面的设计 13 5.3.3 浇注系统的设计 14 5.3.4 排气系统 16 5.3.5 导向机构的设计 17 5.3.6 限位拉杆的设计 18 5.3.7 确定模具的主要结构 19 5.3.8 模架的选择 20 5.3.9 开模行程的校核与推出距离 21 5.3.10 推出方式的确定 22 5.3.11 侧抽芯机构的设计 22 5.3.12 冷却系统的设计 25 5.3.13 模具的总体结构 26 5.3.14 模具结构功能 28 5.3.15计算成型零件工作尺寸 28 第六章安装与试模 32 6.1 模具的安装示意图 32 6.2 模具工作过程 33 6.3 模具的安装试模 33 6.3.1 试模前的准备 33 6.3.2 模具的安装及调试 34 6.3.3 试模 34 6.3.4 检验 35 结论36 参考文献37 致谢38 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言第一章 前 言调料盒是用于烹饪装调料的工具，其市场需求量巨大，外形美观，具有重量轻、易清洁、耐磨、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长、制作方便、价格低廉等特点。该调料盒的外观形状比较复杂，选择用的材料是热塑性较好的ABS材料，采用一模两腔的注射成型技术。其工作原理前期是将料筒加热之后，把塑料熔化，通过注射机将熔融的塑料经过主流道衬套然后进入分流道，再进入浇口，最后到达所要注射的型腔之内，从而达到成型目的。该工艺具有成型周期较短，能够一次完成形状复杂、尺寸精度的塑料制品我国模具工业起步晚，与工业发达国家相比有很大的差距，但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。从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。我国模具年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工业发达国家落后许多，纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，CAD是当代计算机应用的一个重要领域，广泛应用于图纸绘画设计与模型建立。 26沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件材料选择性能第二章 塑件材料选择性能2.1 ABS材料分析ABS材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状,呈微黄色,不透明但成型的塑件具有较好的光泽。ABS的特点无毒，无味且密度为成型温度范围（180240）,成型时有较好的流动性。ABS材料有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。ABS几乎不受酸、碱、盐、及水和无机化盐的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部份醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面不可接触受冰醋酸，植物油等化学药品，否则会引起应力开裂。此外，ABS的缺点是耐热性不高，低介电强度，低拉伸率，热变形温度为93，脆化温度为-27,使用的温度范围为-40100，而且ABS的耐气候性也差，紫外线作用下容易氧化降解，从而会导致制件变硬发脆。2.2 塑料成型工艺性能分析塑料成型工艺特性是塑料在加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对注塑材料ABS工艺特性进行分析： 收缩性 一般对于大型模具的收缩率计算，我们采用实际收缩率进行计算： ,对我所设计的零件属于小型的模具，所以采用 （Sj：为计算收缩率） 由于本次毕业设条件的原因，没有办法自己去测量出c和b的值。于是我们通过查找资料常用塑料的收缩率，可得：ABS塑料成型收缩率为：0.003-0.008，由于模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率变化。我们取一个相对平均值：0.005。 流动性 塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。ABS材料分子成线型，具有良好的流动性。其次：料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动及充模能力。 热敏感性 热敏性材料在加工过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件的性能，色泽和表面质量等，另处，塑料在熔化过程中发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影响。ABS塑料成型温度为210-250，经查中国人力资源专家网提供的材料编经验值得，到达260变色，于料温达到280时，塑料出现分解。于是注塑成型是，一般取210-250。综上所述：ABS收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力，为方便塑件顺利脱模，应将脱模斜度设计为较大值：型腔40140型芯30。ABS溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性。于是在成型是需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 塑料件的结构工艺第三章 塑料件的结构工艺3.1塑料件的尺寸精度分析 按塑件的尺寸MT精度要求,未标注公差为自由，按ABS材料模塑件公差等级（GB/T 14486-1993）选取一般精度要求MT3。其主要尺寸公差如下（单位均为mm）塑料零件的外形尺寸： 、95、15成型零件的外形尺寸： 、塑料零件的卡位孔尺寸: 3.2 塑料件的使用性能分析塑件的外表面平整，抗磨，光滑，卡位孔处需要有良好的力学性能。卡位孔配合精度不高，需要适合的强度和弹性，不容易产生的变形，但要保证整体不发生形变。3.3 塑料件的表面质量分析 内、外表面粗糙度均可取 。塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺陷，边缘面要求平整。3.4 塑料件的结构分析 该塑料件形状比较复杂，前、后面都用圆弧过度，后面有两个卡位孔，两侧均有加强筋。内部有三块隔板。 该塑料件整体结构较大，平均壁厚为2mm，壁厚检测分析如图3-1 所示，超过ABS塑料的最小成型壁厚。 图31 厚度检查分析 综上所述，从精度上看，ABS注塑成型可满足尺寸要求，表面粗糙度要求。从结构上看，可考虑整体边缘为最大分型面，两侧卡位孔结构考虑侧向分型。从塑件的表面质量要求看，浇口选择在塑件的底部，提高它们的力学性能。由于塑件整体结构较大，但生产批量大等。我们可以考虑使用一模多腔的注塑成型，提高生产效率。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 成型设备的选择和成型工艺的制定第四章 成型设备的选择和成型工艺的制定4.1 成型参数的确定 查塑料成型工艺与模具设计1得ABS塑料的有关注塑成型参数： 密 度 ： 1.011.05g/mm收 缩 率 ： 0.0030.008预热温度 ： 7090，预热时间23h料筒温度 ：前段200210,中段210230，后段200220喷嘴温度 ：180190模具温度 ：5070注射压力 ：60100MPa注射时间 ： 注射时间46s，保压时间1140s，冷却时间1530s.成型周期 ：4070S4.2 塑件的体积和重量的计算4.2.1 利用PRO/E进行体积的计算 根据产品图纸，将所注调料盒按1:1的尺寸比例在PROE里完成三维构图。利用PROE分析指令对调料盒进行体积的计算 体积 其中e=1 调料盒体积 4.2.2 调料盒重量的计算 ABS材料的密度 4.3 模具所需塑料熔化注射量根据生产批量为大批量生产，由于注塑件的尺寸比较大，初步选择采用一模二腔，按塑料模具设计指导32.1有如下模具所需塑料熔化注射量的计算公式： M = N M1+ M2式中，M副模具所需塑料的质量或体积（g或cm3） N初步选定的型腔数量 M1单个塑件的质量或体积（g或cm3） M2浇注系统的质量或体积（g或cm3） M2 ：注系统的质量或体积，它与注塑件的质量和流动性能有一定的关系，是一个不定值，但据注塑厂的统计资料，M2 取15%-20%。在这里我们选用M2 =0.6N M1 则有： M=1.6NM1 =1.6210.5496 =33.75872 cm34.4 锁模力的计算 式中， 模具所需要的锁模力 N 初步选定的型腔数量 A1 单个塑件面上的投影面积 A2 流道凝料面上的投影面积 P型 塑料熔体对型腔的平均压力 其中，A2 按A1 的0.20.5倍计算。取中间值0.3，利用Pro/E进行注塑件投影面积分析。A1 的投影面积为：40951.0mm2如图4-1所示。 图4-1 投影面积分析 根据资料塑料模具设计指导3常用塑料注射成型时型腔平均压力表2-2中，ABS属于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，P型 取35 =（220475.5+0.3220475.5）35 =（40951+12285.3)35 =1863270.5 Mpa 4.5 设备选择根据塑化塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考塑料成型工艺设计与模具设计1表4-2常用国产注塑机的规格和性能。初步选择采用注射机型号：G54-S200/400G54-S200/400 其有关的参数为：额定注射量 200400cm注射压力 109MPa锁模力 2540KN 最大注射面积 645cm2 最大开合模行程 260mm 最大模具厚度 406mm 最小模具厚度 165mm 喷嘴圆弧半径 18mm 喷嘴孔直径 4mm 动定模板尺寸 532634mm 拉杆间距 290mm368mm4.6 塑料成型工艺卡片根据ABS材料的注射成型工艺分析、调料盒的结构分析及相关资料塑料注塑模结构与设计1编写成型工艺卡片。见附录1.沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 注射模设计第五章 注射模设计5.1 可行性分析5.1.1 可注塑性分析 最小壁厚要求 根据图纸，调料盒壁厚为1.5mm。塑料模具设计与制造实训教程2P18（表1-3）常用塑料壁厚选用范围中，ABS材料壁厚范围为1.25-1.6mm。四组调料盒的壁厚中型塑件，需进行最小壁厚校核。壁厚与流程关系式：ABS流动性为中等。 S=（L100+0.8）0.7 =（150100+0.8）0.7 =1.61mm 1.5mm调料盒平均尺寸大于ABS材料的实际最小注塑尺寸,符合要求。 表面质量要求由于注射模表面质量要求较高，表面不允许出现明显的接痕和气泡伤疤。5.1.2 可制造性分析 模具精度校核根据塑件精度要求塑件外表面Ra=0.8m按经验公式可得型腔的表面要求Ra=0.27m 由精铣研磨达到精度要求。 结构分析 塑件整体结构均匀，卡位孔结构小，内有R3倒角，型芯机构设计成整体式，如图5-1所示，需要用到线切割和数控铣加工，是模具加工费较贵，且小的角槽容易磨损，一但磨损过量，则整个型腔需要更换，浪费大量的费用，从模具的加工性、经济角度出发考虑，所以型芯机构设计成拼块组合式，如图5-1所示，有利于加工，便于更换，即可节省模具的成本费。型芯设计成组合镶嵌式可以用铣工单独加工完成。（a）整体式 （b）拼块组合式图5-1 型芯的形式 综上所述：调料盒塑件，满足最小注射壁厚，注射没有明显的缩痕现象，注射型成气泡少，且可利用合理的合模间隙排气。模具可加工简单，结构合理。5.1.3 型腔数目的确定 根据模具的生产批量为大批量生产，一模多腔能提高生产效率，降低每一件产品的模具费用。随着模具型腔数目的增加，塑件的精度降低，模具结构复杂，制造成本提高，注塑质量差。综合考虑，调料盒的模具设计采用一模二腔结构。5.2 确定模具的类型 塑料采用注射成形法生产，为保证塑料表面质量，使用点浇口成形，由于塑件较大，所以一个塑件采用四个点浇口 。 模具采用一模二腔，模具规模较大，为了降低加工难度，模具采用组合镶嵌式。 从塑件卡位孔结构的角度考虑，制件卡位孔结构较小，所需的抽芯力不大，所以可以利用斜滑块侧向分型。5.3 确定模具的主要结构5.3.1 模具型腔布局、浇口的选择 模具型腔布局的选择 合理的型腔布局有，能简化模具结构，提高生质量。下图5-2中、为四组调料盒模具设计中的四种模具型腔的布置方式。矩形横向对排矩形纵向对排卡位孔在外侧 矩形纵向对排卡位孔在内侧图5-2 模具开腔布局 图5-2为矩形横向对排，卡位孔外侧两个反向，内侧两个相对。浇口选择底部，但由于内侧两个卡位孔相对结构，不便于安装。 图5-2为矩形纵向对排卡位孔在外侧。浇口选择底部，不能提高侧抽芯的力学性能且结构紧凑。在设计侧抽芯机构时，不便于安装，模具成本费较高。 图5-2矩形纵向对排卡位孔在内侧。浇口选择底部，卡位孔的侧抽芯分别在内侧两边，能提高侧抽芯的力学性能且结构紧凑。在设计侧抽芯机构时只需要设计二个即可，便于安装，模具成本费比上种方法低。根据经验，型腔的排列尺寸，即要保证成型时的压边值，又要考虑侧抽芯是否产生干涉，如有干涉则无法合模具。经综合考虑，型腔的横间矩最小处取20mm。综合分析考虑使用图5-2矩形纵向对排卡位孔在内侧，卡位孔纵向对排内侧结构。 模具点浇口的选择模具型腔体积较大，塑件壁厚均匀，经塑料专家分析，注塑件浇口最佳位置主要为两塑件相对的一小部分，如图5-3所示。 图5-3 浇口选择的分析 图中，蓝色表示浇口最佳选择区域，红色表示最不好的选择区域。根据分析报告，为达到好的浇口位置的选择效果，浇口选在绿色区域并在塑件的底部。 5.3.2 分型面的设计 分型面的选择原则：应选在外形最大轮廓处、有利于塑件的顺利脱模、确保塑件的外观质量要求、保证精度要求。根据塑件结构分析，结合缩痕和气泡分析，分型面取塑件底面为主分型面。下图5-4 A、B两种方式。图A 图B图5-4 分型面的设计 图5-4A整体式：结构复杂不利于加工且不可完成侧向分型。只能使模具复杂。图5-4B组合拼块式：结构简单利于加工及顺利完成侧向分型，外表有较高的光洁度要求，浇口不能设计边沿，于是此分型面的方式必需采用点浇口，设计在塑件的底部。 综合分析，采用图B分型设计。5.3.3 浇注系统的设计 主流道设计