200×90×55调料盒塑料成型工艺与模具设计学士学位论文.doc

摘要本次设计主要研究的是调料盒，在调料盒的塑料成型工艺跟模具方面进行设计。首先对塑件材料ABS，塑料件的尺寸精度，使用性能，表面质量，结构进行分析，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要的设备的选择，制定塑料成型工艺卡。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； 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第二章塑料件的结构工艺 62.1 塑料件的尺寸精度分析 62.2 塑料件的表面质量分析 62.3 塑料件的结构分析6第三章成型设备的选择和成型工艺的制定 83.1 成型参数的确定 83.2 塑件的体积和重量的计算 83.2.1 利用PRO/E进行体积的计算 83.2.2 四组调料盒重量的计算 83.3 模具所需塑料熔体注射量 93.4 锁模力的计算 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 型腔数目的确定 124.2 确定模具的类型 134.3 确定模具的主要结构 134.3.1 模具型腔布局、浇口的选择 134.3.2 分型面的设计154.3.3 浇注系统的设计 154.4 排气系统 184.5 导向机构的设计184.5.1 导向机构的功用 184.5.2 导向机构的设计 184.5.3 设计导套和导柱须注意的事项194.6 限位拉杆的设计194.7 确定模具的主要结构 204.8 模架的选择 214.9 开模行程的校核与推出矩离 224.10 推出方式的确定224.11 侧抽芯机构的设计 234.11.1 抽芯距 S抽 234.11.2 滑块与导滑槽的设计 244.12 冷却系统的设计254.13 模具的总体结构254.14 模具结构功能 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第五章安装与试模 305.1 模具的安装结构图305.2 模具工作过程 315.3 模具的安装试模 315.3.1 试模前的准备315.3.2 模具的安装及调试 325.3.3 试模 325.3.4 检验 33结论 34参考文献 35致谢 36附录 371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的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具作为工业基础，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，在国际上也占有着重要的地位，对经济发展起着不可以忽视的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。现如今，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致。我国，很多人已经认识到模具在制造中的重要基础地位，成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我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高。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,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。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有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。 ABS属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状,呈微黄色,不透明但成型的塑件具有较好的光泽。ABS无毒，无味。密度1.021.05g/cm3成型温度范围（180-240）,成型时有较好的流动性。ABS材料具有较高的抗冲击强度，抗寒性；有良好的的机械强度和一定的耐磨性，耐油性，化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，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。1.2 塑料成型工艺性能分析塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中会有一定的特有性质，下面，对注塑材料ABS工艺特性进行分析：1.2.1 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：SS=a-b/b100%，对我所设计的零件属于小型的模具，所以采用SJ=c-b/b% 由于本次毕业设条件的原因，没有办法自己去测量出：c b值。于是我们通过查找资料塑料成型工艺与模具设计附录B 常用塑料的收缩率，可得：ABS塑料成型收缩率为：0.003-0.008，由于塑件的结构，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。1.2.2 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。但流动性太好，又会在成型时主生严重的飞边。ABS材料属于热塑性塑料，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。1.2.3 热敏感性热敏性塑料在成型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，而且，塑料熔体发生热分解或热降解时，释放的挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，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 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溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型是需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。4第二章塑料件的结构工艺2.1 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: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成型零件的外形尺寸: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塑料零件的卡位孔尺寸:4.2+0.14-02.2 塑料件的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陷，边缘面要求平整。2.3 塑料件的结构分析 塑件形状比较复杂，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。 塑件整体结构较大，平均壁厚为1.5mm，壁厚检测分析如图2-1所示，超过ABS 塑料的最小成型壁厚。可注塑成型。 图 2-1 厚度检查分析综上所述，从精度上看，ABS注塑可满足尺寸要求，表面粗糙度要求（ABS Ra可达到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。可以考虑使用一模多腔的注塑成型，提高生产效率。36第三章成型设备的选择和成型工艺的制定3.1 成型参数的确定查塑料成型工艺与模具设计得ABS塑料的有关注塑成型参数：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 塑件的体积和重量的计算3.2.1 利用PRO/E进行体积的计算 根据产品图纸，将四组调料盒按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 四组调料盒重量的计算根据分析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 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有如下模具所需塑料熔休注射量的计算公式：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）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 =1.6210.5019 =33.60608cm33.4 锁模力的计算 FM=（NA1 +A2 ）P型式中，FM 模具所需要的锁模力（N） N 初步选定的型腔数量 A1 单个塑件在分型面上的投影面积（mm2） A2 流道凝料在分型面上的投影面积（mm2） P 型 塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)其中，A2 按分型面上投影面积A1 的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。根据资料塑料模具设计指导P7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, FM =（NA1+A2）P型 =（220440+0.3220602）35 =（40880+12264)35=1860040Mpa 3.5 设备选择根据塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考塑料成型工艺设计与模具设计P105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-S200/400 G54-S200/400，其有关的参数为： 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P18（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。调料盒的壁厚中型塑件，需进行最小壁厚校核。壁厚（S）与流程（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材料的实际最小注塑尺寸,可注塑成型。 表面质量要求由于塑件表面不允许出现明显的接痕，和气泡伤疤。为避免此类缺陷的出现，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的接痕和气泡分析如图4-1所示。 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，一般由塑件的结构确定接痕的分析为红色，说明接痕缺陷不明显，塑件的结构达到表面表质量的要求。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，可达到良好的排气效果，可避免气泡引起的缺陷。4.1.2 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4-2 （a）所示，需要用到线切割和数控铣加工，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4-2 （b）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 4-2 型芯的形式（a） 整体式 （b） 拼块组合式图 4-2 型芯的形式塑件在两侧分别有一个卡位孔，卡位孔的直径：4.2mm、长：8mm，卡位孔结构不利于与主分型面一起分型，所以必须运用侧向抽芯分型才可以分型。综上所述：四组调料盒塑件，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。4.1.3 型腔数目的确定模具的生产批量为大批量生产，一模多腔能提高生产效率。根据一模两腔塑件的体积V=40880.0mm2，塑件体积比较大，按初步选择的注射机G54-S200/400额定的注射量为200400 mm3，可成型一模具多腔。但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。4.2 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，因此模具应为双分型面注射模。 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。4.3 确定模具的主要结构4.3.1 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4-3中a、b为调料盒模具设计中的四种模具型腔的布置方式。 （a） 矩形横向对排（b） 矩形纵向对排卡位孔在内侧