调料盒注塑成型工艺与模具设计与仿真建模模板.docx

本科毕业设计题 目：2009055调料盒塑料成型工艺和模具设计 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 论文提交日期： 5月 28日论文答辩日期： 6 月 6 日摘要此次设计关键研究是调料盒，在调料盒塑料成型工艺跟模具方面进行设计。首先对塑件材料ABS，塑料件尺寸精度，使用性能，表面质量，结构进行分析，然后利用CAD和PROE等软件对塑件体积，重量，模具所需塑料溶体注射量，锁模力等进行正确计算，随即能够暂定模具生产所需要设备选择，制订塑料成型工艺卡。关键在于注射模设计，首先分析可注塑性，对塑件表面质量不可忽略，表面不许可出现显著接痕，和气泡伤疤，能够利用软件对注塑件可能出现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，模具关键结构，在模具关键结构设计中包含型腔布局，浇口选择，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，随即能够确定模具关键结构。然后选择模架，校准开模行程，计算推出距离，确定推出方法，设计侧抽芯机构，冷却系统，随之能够确定模具总体结构。分析模具结构功效，其中包含型腔结构，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，包含型芯尺寸，型腔尺寸。最终是模具安装和试模，利用CAD绘制模具安装结构图。模具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部分后移，首先由橡胶、尼龙拉模扣作用在水口板和定模板之间移动一段距离，把浇口里面凝料拉断，拉杆端部和动模座板接触，在带动水口板移动，把主流道里面凝料拉出来，然后在定模部分辅助分型面之间自行脱落或由人工取出，完成第一次分型。动模部分一起后移同时斜滑块在弹簧给弹力作用下带动侧型芯开始侧抽芯，动模继续后离，斜滑块也继续在弹簧作用下完成侧抽芯，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，注塑机推杆在推出机构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，模具在注射机推杆作用下，由推杆推进推板在推进复位杆进行复位和导柱导套定向作用，同时斜滑块在斜楔作用下向里运动，压缩弹簧，完成合模过程。随即能够进行模具安装试模，试模前需要部分检验模具闭合高度等准备工作，然后能够进行模具安装调试，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使用率，设计模具长寿命，合理性，模具成本缩减就显得尤为关键，此次设计中就针对这几点进行了关键设计并取得了理想预期效果，这次设计使我对现在中国模具发展生产情况有了一定了解，在模具合理设计方面有了一定经验。关键词： 注塑模； 调料盒； 长寿命AbstractThe design of the main research is the condiment box,in the box of plastic molding process and mold design. First plastic material of ABS, the dimensional precision of plastic parts, performance, surface quality, structure analysis, and use CAD 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 manufacturability, 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 bucklebetween 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 products are precision machinery, it mainly consists of mechanical parts and bodies，such as forming working parts, parts orientation, positioning parts, supporting parts, positioning components and feed mechanism, core-pulling mechanism, introduced institutions. Mold and the corresponding forming equipment (such as punching, plastic injection machine, die-casting machine, etc. ) supporting the use of, may directly alter the shape of metal or non-metallic materials, size, relative position and performance, shaping the work piece for qualified. 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: plastic injection mould; the condiment box; long life 目 录引言1第一章塑件材料选择性能 31.1 ABS材料分析 31.2 塑料成型工艺性能分析 31.2.1 收缩性 31.2.2 流动性 41.2.3 热敏感性 4第二章塑料件结构工艺 62.1 塑料件尺寸精度分析 62.2 塑料件表面质量分析 62.3 塑料件结构分析6第三章成型设备选择和成型工艺制订 83.1 成型参数确实定 83.2 塑件体积和重量计算 83.2.1 利用PRO/E进行体积计算 83.2.2 四组调料盒重量计算 83.3 模具所需塑料熔体注射量 93.4 锁模力计算 9第四章注射模设计 114.1 可行性分析 114.1.1 可注塑性分析114.1.2 可制造性分析 124.1.3 型腔数目标确定 124.2 确定模具类型 134.3 确定模具关键结构 134.3.1 模具型腔布局、浇口选择 134.3.2 分型面设计154.3.3 浇注系统设计 154.4 排气系统 184.5 导向机构设计184.5.1 导向机构功用 184.5.2 导向机构设计 184.5.3 设计导套和导柱须注意事项194.6 限位拉杆设计194.7 确定模具关键结构 204.8 模架选择 214.9 开模行程校核和推出矩离 224.10 推出方法确实定224.11 侧抽芯机构设计 234.11.1 抽芯距 S抽 234.11.2 滑块和导滑槽设计 244.12 冷却系统设计254.13 模具总体结构254.14 模具结构功效 264.14.1 型腔结构 264.14.2 型芯及型芯镶件结构 274.15 计算成型零件工作尺寸 274.15.1 型腔尺寸274.15.2 型芯尺寸28第五章安装和试模 305.1 模具安装结构图305.2 模具工作过程 315.3 模具安装试模 315.3.1 试模前准备315.3.2 模具安装及调试 325.3.3 试模 325.3.4 检验 33结论 34参考文件 35致谢 36附录 37引言在开展模具具体设计之前，先对塑料模具工业进行详尽了解，这也就使我对自己课题意义有所了解。首先要对模含有一个整体认识。模具作为工业基础，模具质量、精度、寿命对其它工业发展起着十分关键作用，在国际上也占有着关键地位，对经济发展起着不能够忽略作用。模具工业是制造业中一项基础产业，是技术结果转化基础，塑料模具工业是随塑料工业发展而发展。现现在，世界塑料产量已超出有色金属产量总和。塑料模具就是利用特定形状去成型含有一定形状和尺寸塑料制品工艺基础装备。用塑料模具生产关键优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品尺寸规格一致。中国，大家已经认识到模具在制造中关键基础地位，成为衡量一个国家制造业水平高低关键标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品开发能力。中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提升。中国模具工业起步晚，和工业发达国家相比有很大差距，但在国家产业政策和和之配套一系列国家经济政策支持和引导下，中国模具工业发展快速。从总体上看，自产自用占主导地位,中国模具生产仍供不应求，尤其是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍关键依靠进口。所以，多年来中国模具发展关键放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜成绩，模具进口逐步下降，模具技术和水平也有长足进步。中国模具年生产总量即使已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后很多，纵观发达国家对模具工业认识和重视，我们感受到制造理念陈旧则是中国模具工业发展滞后直接原因。模具技术水平高低，决定着产品质量、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关键标志。所以，模具是国家关键激励和支持发展技术和产品。提升模具标准化水平和模具标准件使用率。模具标准件是模具基础，所以我们要尤其重视对知识更新和学习，实现产、学、研相结合，培养更多模具人才，搞好技术创新，提升模具设计制造水平。在信息社会和经济全球化不停发展进程中，模具行业发展趋势关键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，技术含量不停提升，CAD是现代计算机应用一个关键领域，广泛应用于图纸绘画设计和模型建立。第一章塑件材料选择性能1.1 ABS材料分析 ABS材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。丙烯晴使ABS有良好耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好加工性和染色性。 ABS属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状,呈微黄色,不透明但成型塑件含有很好光泽。ABS无毒，无味。密度1.021.05g/cm3成型温度范围（180-240）,成型时有很好流动性。ABS材料含有较高抗冲击强度，抗寒性；有良好机械强度和一定耐磨性，耐油性，化学稳定性和电气性能。ABS有一定硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。ABS几乎不受酸、碱、盐、及水和无机化盐影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部份醇类及烃类溶剂，但和烃长久接触会软化溶胀。ABS塑料表面不可接触受冰醋酸，植物油等化学药品，不然会引发应力开裂。另外，ABS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,使用温度范围为-40100，而且ABS耐气候性也差，紫外线作用下轻易氧化降解，从而会造成制件变硬发脆。1.2 塑料成型工艺性能分析塑料成型工艺特征是塑料在成型加工过程中会有一定特有性质，下面，对注塑材料ABS工艺特征进行分析：1.2.1 收缩性通常对于大型模具收缩率计算，我们采取实际收缩率进行计算：SS=a-b/b100%，对我所设计零件属于小型模具，所以采取SJ=c-b/b% 因为此次毕业设条件原因，没有措施自己去测量出：c b值。于是我们经过查找资料塑料成型工艺和模具设计附录B 常见塑料收缩率，可得：ABS塑料成型收缩率为：0.003-0.008，因为塑件结构，模具结构，成型工艺条件等全部会影响塑料收缩率改变。我们取一个相对平均值：0.005。1.2.2 流动性塑料流动性差，就不轻易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺点。但流动性太好，又会在成型时主生严重飞边。ABS材料属于热塑性塑料，分子成线型，含有良好流动性。其次：料温，压力，模具结构全部会影响塑料流动及充模能力。1.2.3 热敏感性热敏性塑料在成型过程中很轻易在不太高温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件性能，色泽和表面质量等，而且，塑料熔体发生热分解或热降解时，释放挥发性气体，这些气体通常含有腐蚀性，或有毒，对人，还是模具全部会造成一定影响。ABS塑料成型温度为210-250，经查中国人力资源教授网提供材料编经验值得，抵达260变色，于料温达成280时，塑料出现分解。于是注塑成型是，通常取210-250。总而言之：ABS收缩比较大，成型收缩后，对型芯含有比较大包裹力，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 表1-1 ABS材料性能、工艺参数表密度1.05拉伸强度33-49收缩率熔点热变形温度（45N/cm2）模具温度喷嘴温度中段温度后段温度干燥温度注射压力塑化形式干燥时间背压压力注射时间0.003-0.008130-16065-9825-70180-190210-230200-22080-9070-100Mpa螺杆式柱塞式2H3-20Mpa3-5s拉伸弹性模量弯曲强度弯曲弹性模量压缩强度缺口冲击强度硬度外观吸水率特点保压压力比重保压时间1.8801.418-3911-20R62-86微黄色或白色不透明0.05-0.5耐热、表面硬度高，尺寸稳定、耐化学、易成型加工、可渡烙30-80Mpa1.0510-30sABS溶融时含有良好流动性；较低热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型是需要控制好，成型温度，压力，注射前干燥处理等。第二章塑料件结构工艺2.1 塑料件尺寸精度分析按塑件尺寸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）选择通常精度要求MT3。其关键尺寸公差以下（单位均为mm）塑料零件外形尺寸:185.4+0-0.92 ，200+0-0.92 ，90+0-0.38 ，47+0-0.36 , 55+0-0.40 ,8+0-0.16 ,4+0-0.14 ,1.5+0-0.12 ,44.18+0-0.36 ,45.68+0-0.36 ,48.5+0-0.32 ,40+0-0.36 ，5+0-0.14 ,1.8+0-0.12 ,R7.5+0-0.16 ，R1+0-0.12 ，R10+0-0.16 ，R5+0-0.14 ，R13.5+0-0.18 ，95，15成型零件外形尺寸:70+0.92-0 ，45.68+0.36-0 ，48.5+0.36-0 ，R12+0.18-0 ，R6+0.14-0 ，R7+0.16-0塑料零件卡位孔尺寸:4.2+0.14-02.2 塑料件表面质量分析该塑件要求外形美观，内、外表面表面光滑，没有斑点及熔接痕现象，内、外表面粗糙度均可取Ra0.4m。塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺点，边缘面要求平整。2.3 塑料件结构分析 塑件形状比较复杂，前、后面全部用圆弧过分，后面有两个卡位孔，两侧全部有加强筋。内部有三块隔板。 塑件整体结构较大，平均壁厚为1.5mm，壁厚检测分析图2-1所表示，超出ABS 塑料最小成型壁厚。可注塑成型。 图 2-1 厚度检验分析总而言之，从精度上看，ABS注塑可满足尺寸要求，表面粗糙度要求（ABS Ra可达成0.0251.6/m）。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。从塑件表面质量要求看，浇口选择在塑件底部，提升它们力学性能。因为塑件整体结构较大，但生产批量大等。能够考虑使用一模多腔注塑成型，提升生产效率。第三章成型设备选择和成型工艺制订3.1 成型参数确实定查塑料成型工艺和模具设计得ABS塑料相关注塑成型参数：密 度 ：1.011.05g/mm收 缩 率 ：0.0050.008预热温度 ：8090，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35s，保压时间1030s，冷却时间1530s.成型周期 ：4070S3.2 塑件体积和重量计算3.2.1 利用PRO/E进行体积计算 依据产品图纸，将四组调料盒按1:1尺寸百分比在PROE里完成三维构图。利用PROE分析指令对调料盒进行体积计算。体积=4.7173376e+04mm4其中e=1 03=10000调料盒体积 V=10001.82mm33.2.2 四组调料盒重量计算依据分析ABS材料=1.05g/cm3 W=V =1.0510001.8210-3 =10.5019g 3.3 模具所需塑料熔体注射量 依据生产批量为大批量生产，因为注塑件尺寸比较大，初步选择采取一模二腔，按塑料模具设计指导有以下模具所需塑料熔休注射量计算公式：M = N M1+ M2式中，M 副模具所需塑料质量或体积（g或cm3） N 初步选定型腔数量 M1 单个塑件质量或体积（g或cm3） M2 浇注系统质量或体积（g或cm3）据注塑厂统计资料，M2 取15%-20%。在这里我们选择M2 =0.6N M1则有：M=1.6NM1 =1.6210.5019 =33.60608cm33.4 锁模力计算 FM=（NA1 +A2 ）P型式中，FM 模具所需要锁模力（N） N 初步选定型腔数量 A1 单个塑件在分型面上投影面积（mm2） A2 流道凝料在分型面上投影面积（mm2） P 型 塑料熔体对型腔平均压力(MPa)其中，A2 按分型面上投影面积A1 0.20.5倍。取中间值0.3，利用Pro/E进行注塑件投影面积分析，A1 投影面积为：40880.0mm2。依据资料塑料模具设计指导P7常见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塑件，P型 取35, FM =（NA1+A2）P型 =（220440+0.3220602）35 =（40880+12264)35=1860040Mpa 3.5 设备选择依据塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考塑料成型工艺设计和模具设计P105表4.2 常见国产注塑机规格和性能。初步选择采取注射机型号：G54-S200/400 G54-S200/400，其相关参数为： 额定注射量 200400cm 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 290mm368mm 第四章注射模设计4.1可行性分析4.1.1 可注塑性分析 最小壁厚要求依据图纸，调料盒壁厚为1.5mm。塑料模具设计和制造实训教程P18（表1-3）常见塑料壁厚选择范围中，ABS材料壁厚范围为1.25-1.6mm。调料盒壁厚中型塑件，需进行最小壁厚校核。壁厚（S）和步骤（L）关系式：ABS流动性为中等。S=（L90+0.8）0.7 =（15090+0.8）0.7=1.73mm 1.5mm 调料盒平均尺寸大于ABS材料实际最小注塑尺寸,可注塑成型。 表面质量要求因为塑件表面不许可出现显著接痕，和气泡伤疤。为避免这类缺点出现，在结构设计，分型面设计，浇注系统设计，排气系统设计前进行使用PLASTTC ADVISER7.0进行注塑件可能产生接痕和气泡分析图4-1所表示。 图4-1 接痕和气泡图中，红色为缩痕区，蓝绿色小点为气泡。由图可知，缩痕多出现在相交结构上，通常由塑件结构确定接痕分析为红色，说明接痕缺点不显著，塑件结构达成表面表质量要求。蓝绿色点不多，多集中在边缘上，可考虑将分型面设计在此处，合理利用合模间隙，可达成良好排气效果，可避免气泡引发缺点。4.1.2 可制造性分析 模具精度校核依据塑件精度要求塑件外表面Ra=0.8m按经验公式可得型腔表面要求Ra=0.27m 由精铣研磨达成精度要求。 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，图4-2 （a）所表示，需要用到线切割和数控铣加工，模具加工费较贵，且小角槽轻易磨损，一但磨损过量，则整个型腔需要更换，浪费大量费用，从模具加工性、经济角度出发考虑，所以型芯机构设计成拼块组合式，图4-2 （b）所表示，有利于加工，便于更换，即可节省模具成本费。型芯设计成组合镶嵌式能够用铣工单独加工完成。 （a） 整体式 （b） 拼块组合式图 4-2 型芯形式（a） 整体式 （b） 拼块组合式图 4-2 型芯形式塑件在两侧分别有一个卡位孔，卡位孔直径：4.2mm、长：8mm，卡位孔结构不利于和主分型面一起分型，所以必需利用侧向抽芯分型才能够分型。总而言之：四组调料盒塑件，满足最小注射壁厚，注射没有显著缩痕现象，注射型成气泡少，且可利用合理合模间隙排气。模具可加工简单，结构合理。4.1.3 型腔数目标确定模具生产批量为大批量生产，一模多腔能提升生产效率。依据一模两腔塑件体积V=40880.0mm2，塑件体积比较大，按初步选择注射机G54-S200/400额定注射量为200400 mm3，可成型一模具多腔。但伴随模具型腔数目标增加，塑件精度降低，模具结构复杂，制造成本提升，注塑质量差。综合考虑，调料盒模具设计采取一模二腔结构。4.2 确定模具类型 塑料采取注射成形法生产。为确保塑料表面质量，使用点浇口成形，因为塑件较大，所以一个塑件采取四个点浇口，所以模具应为双分型面注射模。 模具采取一模二腔，模具规模较大，为了降低加工难度，模具采取组合镶嵌式。 从塑件卡位孔结构角度考虑，制件卡位孔结构较小，所需抽芯力不大，所以能够利用斜滑块侧向分型。4.3 确定模具关键结构4.3.1 模具型腔布局、浇口选择 模具型腔布局选择合理型腔布局有，能简化模具结构，提升生质量。下图4-3中a、b为调料盒模具设计中四种模具型腔部署方法。 （a） 矩形横向对排