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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題目 塑料水杯的模具設(shè)計(jì)與加工 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 0923241 學(xué)生姓名 王 兵 指導(dǎo)教師 王士同 職稱 教授 職稱 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 誠(chéng) 信 承 諾 書 本人鄭重聲明 所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 塑料杯子的模具設(shè)計(jì) 與加工 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果 其內(nèi)容除 了在畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 中特別加以標(biāo)注引用 表示致謝的內(nèi)容外 本畢 業(yè)設(shè)計(jì) 論文 不包含任何其他個(gè)人 集體已發(fā)表或撰寫的成果作品 班 級(jí) 機(jī)械 95 學(xué) 號(hào) 0923241 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一 題目及專題 1 題目 機(jī)械設(shè)備模具的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與加工 2 專題 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 二 課題來(lái)源及選題依據(jù) 本課題自選題目 近幾年 我國(guó)塑料模具工業(yè)有了很大的發(fā)展 塑料制品在我們的日常生 活中扮演著越來(lái)越重要的角色 其種類也越來(lái)越多 制造加工也越來(lái)越精致 美觀 在未來(lái)的模具市場(chǎng)中 塑料模具的發(fā)展速度將高于其他模具 在模具 行業(yè)中的比例也逐步提高 并且隨著注塑模具技術(shù)的發(fā)展 在工程機(jī)械和工 業(yè)機(jī)械 電子 汽車 加點(diǎn) 玩具等產(chǎn)品中 60 以上的零部件 可以依靠 模具成型 水杯是我們生活中一件必不可少的生活用品 塑料杯雖然看似簡(jiǎn) 單 但是其注塑模具的設(shè)計(jì)制作所涉及的知識(shí)面與知識(shí)點(diǎn)較多 能比較全面 的反應(yīng)一些注塑模具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 本體應(yīng)用性強(qiáng) 知識(shí)面覆蓋較廣 并且來(lái) 自生活 所以容易激發(fā)我學(xué)習(xí)研究興趣 所以選擇了這個(gè)課題 三 本設(shè)計(jì) 論文或其他 應(yīng)達(dá)到的要求 完成杯子的開(kāi)模 并繪制開(kāi)模圖 繪制出裝配零件圖 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份 有分析比較和必要的計(jì)算 I 四 接受任務(wù)學(xué)生 機(jī)械 95 班 姓名 王 兵 五 開(kāi)始及完成日期 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六 設(shè)計(jì) 論文 指導(dǎo) 或顧問(wèn) 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 本文介紹了塑料水杯蓋的成型工藝 及模具成型結(jié)構(gòu)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 澆注系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 頂出系統(tǒng) 模具成型部分和總裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)模具結(jié)構(gòu)方案 模具工作過(guò)程 以及加工注意事項(xiàng)的詳細(xì)分析與論述 近年來(lái) CAD CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟 的共性技術(shù) 模具 CAD CAM 技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的 程度 塑料制件及模具的 3D 設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的 3D 分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越 重要的作用 我感覺(jué) UG 開(kāi)模相對(duì)于 CAD 開(kāi)模有相對(duì)簡(jiǎn)單 2D 圖采用 CAD 制圖 開(kāi)模 采用 UG 制圖 在設(shè)計(jì)中對(duì)模具的整體結(jié)構(gòu)及模具非標(biāo)準(zhǔn)的零件經(jīng)過(guò)分析 對(duì)其各種參數(shù)進(jìn)行了校核 且繪制了圖紙 設(shè)計(jì)過(guò)程中 重點(diǎn)突出了造型設(shè)計(jì) 成型零件設(shè)計(jì) 模架設(shè)計(jì)三個(gè)重要工作 在設(shè) 計(jì)中用到了分流道側(cè)澆口澆注系統(tǒng) 在其中造型分模中遇到一定的困難 但是通過(guò)努力最終得以解決 這次設(shè)計(jì)是對(duì)塑件及模具 CAD CAM UG 的一次大膽嘗試 相信對(duì)實(shí)際生產(chǎn)會(huì)有一定的 指導(dǎo)意義 另外 本次杯子我選擇了增大杯子的內(nèi)徑 上下上下兩個(gè)杯蓋 下杯蓋與杯底留有一 定的空間 可成放茶葉 咖啡 方便人們生活 大的杯徑可讓杯子多盛放東西 需要時(shí)還 可以用做飯盒 兩個(gè)不同的杯蓋還可以交換使用 本次設(shè)計(jì)以有內(nèi)螺紋的杯蓋為主 杯體 為輔 關(guān)鍵詞 塑料水杯 塑料杯蓋 注塑模設(shè)計(jì) CAD CAM III Abstract This paper introduces the forming process of plastic cups influence and mold structure on the quality of plastic parts the design of gating system the ejector design system molding part and final assembly structure the die structure scheme Detailed analysis and discusses the working process of the mould and processing notices try hard to let readers know the design process of injection mold In recent years CAD CAM technology has developed into a relatively mature technologies the technology of mould CAD CAM hardware and software the price has been reduced to small and medium sized enterprises generally acceptable degree 3D analysis of 3D design and molding process of plastic parts and mold is playing a more and more important role in the plastic mold industry But I feel UG mold mold is relatively simple compared to CAD 2D map using CAD drawing mold using UG mapping In the design of the overall structure of die and die on the non standard parts according to the analysis the various parameters of the check and the mapping of the drawings In the design process focused on the design the design of molding parts mold design are three important work the shunt side gate system used in the design of There are some difficulties in the other part but through hard work finally settled The design of plastic parts and mold CAD CAM UG is a bold attempt I believe there will be some guiding significance for practical production In addition the cup I chose the diameter of the cup up and down two cup cover a cup cover and a cup bottom have a certain space can be put in the tea coffee convenient for people living large cup size can let the cup to hold things when required can be used as a lunch box two different cup cover can also be used This design mainly with the internal thread of the cup cover Key words Plastic cup Plastic cup cover Injection mold design CAD CAM IV 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 1 1 1 選題依據(jù)及意義 1 1 2 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1 1 2 1 中國(guó)模具工業(yè)概況 1 1 2 2 存在問(wèn)題和主要差距 3 2 塑件的分析 4 2 1 塑件技術(shù)要求分析 4 2 1 1 塑件的幾何形狀 4 2 1 2 塑件的工藝結(jié)構(gòu) 5 2 2 1 注塑成型工藝參數(shù) 5 2 2 2 注塑成型特點(diǎn) 8 2 3 HDPE 注射成型條件 8 3 模具型腔的設(shè)計(jì) 9 3 1 型腔數(shù)目的確定 9 3 2 注射機(jī)的選擇 9 3 2 1 額定注射量 9 3 2 2 鎖定鎖模力 10 3 2 3 額定注射壓力 10 3 2 4 G54 S200 400 型注射機(jī)與模具關(guān)系 10 3 2 5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3 3 分型面的選擇 11 3 4 脫模斜度 12 3 5 成型零件的設(shè)計(jì) 12 3 6 型腔及型芯尺寸計(jì)算 12 3 6 1 型腔的尺寸計(jì)算 13 3 6 2 型芯尺寸的計(jì)算 15 3 7 排氣槽的設(shè)計(jì) 16 3 8 型腔的強(qiáng)度校核 16 3 8 1 材料選擇 16 3 8 2 強(qiáng)度校核 16 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 4 1 澆注系統(tǒng)的分析 18 4 2 主澆道的設(shè)計(jì) 18 V 4 3 分流道的設(shè)計(jì) 18 4 4 澆口的設(shè)計(jì) 19 5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 5 1 脫內(nèi)螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 5 2 頂桿位置 21 5 3 頂桿的強(qiáng)度計(jì)算 22 6 模具結(jié)構(gòu)的零件設(shè)計(jì) 23 6 1 零件尺寸設(shè)計(jì)要求 23 6 2 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 23 6 3 定位圈與澆口套 23 6 4 推桿 24 6 5 限位釘 24 6 6 復(fù)位桿 24 6 7 螺釘及銷 24 7 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 7 1 型腔上的冷卻系統(tǒng)裝置 25 7 2 根據(jù)已布好的水道計(jì)算水量 25 8 總結(jié)與展望 28 8 1 總結(jié) 28 8 2 不足之處及未來(lái)展望 28 致謝 29 參考文獻(xiàn) 30 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 0 1 緒論 1 1 選題依據(jù)及意義 在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間 通過(guò)觀察 詢問(wèn)及老師的指導(dǎo)對(duì)注塑模有了近一步的了解 鑒于 此 以塑料水杯為塑件 進(jìn)行注塑模設(shè)計(jì) 一個(gè)國(guó)家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱 水平的高低 直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品的 開(kāi)發(fā)和舊產(chǎn)品的更新?lián)Q代 影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高 采用模具生產(chǎn)制件具有 生產(chǎn)效益高 質(zhì)量好 切削少 節(jié)約能源和原材料 成本低等一系列優(yōu)點(diǎn) 模具成型已 成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段 成為多種成型工藝中最有潛力的發(fā)展方向 而注塑模又 是模具生產(chǎn)中采用最普遍的方法 世界塑料成型模具中 約 60 為注塑模 在國(guó)民經(jīng)濟(jì) 中 模具工業(yè)已成為五大支柱產(chǎn)業(yè) 機(jī)械 電子 汽車 石油化工和建筑的基礎(chǔ) 隨著 社會(huì)的發(fā)展 它將發(fā)揮更加重要的作用 1 2 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 因 為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和開(kāi)發(fā)能力 隨著我國(guó)加入 WTO 我國(guó)模 具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展 日益受到人們的重視和關(guān)注 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝 備 也已經(jīng)取得了共識(shí) 在電子 汽車 電機(jī) 電器 儀表 家電和通信等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 形 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度 高復(fù)雜程 度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗 是其它加工制造方法所不能比擬的 模具又是 效益 放大器 用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值 往往是模具自身價(jià)值的幾十倍 上百倍 目前 全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元 日 美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床 工業(yè) 我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的重視程度也提上日程 1998 年 3 月 國(guó)務(wù)院頒發(fā)的 關(guān)于當(dāng)前 工業(yè)技術(shù)改造政策重要的決定 中 模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 生產(chǎn) 和基本建設(shè)序列的第二位 隨后的 1999 年和 2002 年 在國(guó)家計(jì)委和科技部發(fā)布的 當(dāng) 前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品和技術(shù)目錄 當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先鼓勵(lì)發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)品 產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)指南 目錄 及 當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄 中 模具都被列入其中 這些都說(shuō)明了模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位 1 2 1 中國(guó)模具工業(yè)概況 中國(guó)雖然在很早以前就制造和使用模具 但一直未形成產(chǎn)業(yè) 由于長(zhǎng)期以來(lái)模具制 造一直作為保證企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的手段被視為生產(chǎn)后方 因此一直發(fā)展緩慢 1984 年成立 了這個(gè)模具工業(yè)協(xié)會(huì) 1987 年模具首次被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄 當(dāng)時(shí)全國(guó)共有生產(chǎn)模具的 廠點(diǎn) 6000 家 總產(chǎn)值約為 30 億元 隨著中國(guó)改革開(kāi)放的日益深入 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加 快 模具及其標(biāo)準(zhǔn)件 配套件作為產(chǎn)品 制造生產(chǎn)的企業(yè)大量出現(xiàn) 模具工業(yè)得到快速 發(fā)展 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中 企業(yè)的模具生產(chǎn)技術(shù)提高很快 規(guī)模不斷發(fā)展 提高很快 1988 年至 1992 年 國(guó)家委托中國(guó)模協(xié)和機(jī)械院在全國(guó)范圍內(nèi)組織了上百個(gè)模具企業(yè) 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 1 和有關(guān)科研單位 大專院校 共同對(duì)模具關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān) 取得了豐碩成果 這些成 果主要有 沖壓模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 料模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 鑄壓模具的設(shè)計(jì)制造技 術(shù) 鑄造模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 模具表面處理技術(shù)模具材料 模具加工關(guān)鍵設(shè)備 模具 壽命研究等方面 由于這些成果的取得及推廣應(yīng)用 使中國(guó)模具技術(shù)前進(jìn)了一大步 七五 后期和 八五 期間 國(guó)家為模具工業(yè)加大了投入 分批分期改造了一批具有特 色專長(zhǎng)的專業(yè)模具廠和模具標(biāo)準(zhǔn)件廠 引進(jìn)了一大批模具加工關(guān)鍵設(shè)備及精密塑料模 級(jí)進(jìn)模 精沖模等設(shè)計(jì)制造技術(shù) 這對(duì)提高中國(guó)模具技術(shù)及生產(chǎn)水平越到了推動(dòng)作用 同時(shí) 許多大專院校開(kāi)始設(shè)計(jì)模具專業(yè) 由前聯(lián)邦德國(guó)和日本援建及中國(guó)自己投資興辦 的模具技術(shù)培訓(xùn)中心 也陸續(xù)建立模具技術(shù)發(fā)展及技術(shù)工人的培養(yǎng)開(kāi)始步入軌道 1 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) 中國(guó)在汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用 CAD CAM 技術(shù) 國(guó)家科委 863 計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為 CIMS 應(yīng)用示范點(diǎn) 由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托 單位 開(kāi)發(fā)了汽車車身與覆蓋件模具 CAD CAM 軟件系統(tǒng) 在模具和設(shè)計(jì)制造中得到了 實(shí)際應(yīng)用 取得了效益 現(xiàn)在 吉林大學(xué)和湖南大學(xué)也成功地開(kāi)發(fā)出了汽車覆蓋件模具 的 CAD CAM 系統(tǒng) 并達(dá)到了較高水平 在生產(chǎn)中得到應(yīng)用 收到良好效果 1994 年 國(guó)家在上海交通大學(xué)建立了模具 CAD 國(guó)家開(kāi)發(fā)研究中心 在鄭州工學(xué)院建 立了橡塑模具國(guó)家工程研究中心 使中國(guó)模具 CAD CAE CAM 研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作得到 了進(jìn)一步發(fā)展 新的成果不斷出現(xiàn) 由于 CAD CAE CAM 的應(yīng)用 特別是 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始中國(guó)許多模具制造廠從國(guó)外引 進(jìn)了許多軟件 包括沖壓模 級(jí)進(jìn)模 塑料模 壓鑄模 橡膠模 玻璃模 擠壓模等相 應(yīng)軟件 使中國(guó)模具設(shè)計(jì)制造水平有很大提高 也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會(huì)效益 但由于人才缺乏和基礎(chǔ)工作較差 引進(jìn)的軟件未能很好應(yīng)用及發(fā)揮其應(yīng)有的效益現(xiàn)象普 遍存在 這是今后應(yīng)十分重視和有待解決的問(wèn)題 中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除要繼續(xù)發(fā)展生產(chǎn)能力外 更重要的是今后要重在行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào) 整及技術(shù)的發(fā)展方向上下更大的功夫 結(jié)構(gòu)調(diào)整方向 主要是指企業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)向?qū)?業(yè)化方向發(fā)展 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中高檔模具發(fā)展 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)向增加出口減少進(jìn)口的方向發(fā)展 技術(shù)發(fā)展主要是精密塑料模 成型工業(yè)與模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 中高檔汽車覆蓋件模具成型 分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn) 多功能附和模具 符合加工 激光技術(shù) 高速切削 超精度加工及拋 光技術(shù) 快速成型及快速經(jīng)濟(jì)模具在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用 總體來(lái)看 中國(guó)模具工業(yè) 將向數(shù)字化 信息化方向發(fā)展 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)現(xiàn)在是亞洲協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì) FADMA 和國(guó)際模辦 ISTA 成員單位 負(fù) 責(zé)中國(guó)模具行業(yè)與國(guó)際同行的交流合作 該協(xié)會(huì)在中國(guó)沒(méi)成功地舉辦了許多次模具技術(shù) 國(guó)際會(huì)議 也多次成功地組織了國(guó)內(nèi)模具界人士達(dá)到國(guó)外參加模具技術(shù)國(guó)際會(huì)議 近年 來(lái) 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)基本上每年都組織國(guó)內(nèi)主要模具生產(chǎn)企業(yè)的廠長(zhǎng) 經(jīng)理 總工程 師和技術(shù)人員參與國(guó)際模具經(jīng)貿(mào)等技術(shù)交流 參加國(guó)外的國(guó)際模具展覽會(huì) 這些國(guó)際交 往都促進(jìn)了中國(guó)模具技術(shù)水平的提高和模具工業(yè)的發(fā)展 收到了很好的效果 由中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)和上海貿(mào)易促會(huì)共同主辦的中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì) 每逢 雙年 5 月 至 2004 年已成功舉辦了十屆 由于他的展覽規(guī)模 展品水平 展覽效果一屆 好于一屆 因此經(jīng)國(guó)際展覽聯(lián)盟 UFI 考察和研究決定 自 1996 年第六屆開(kāi)始 該展 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 覽會(huì)已正式成為 UFI 成員 自此以后 展覽會(huì)發(fā)展情況更好 現(xiàn)在已成為國(guó)際模具技術(shù) 和經(jīng)貿(mào)交流的盛會(huì) 促進(jìn)了中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展 現(xiàn)在 中國(guó)已能生產(chǎn)精度達(dá) 2 m 的多工位級(jí)進(jìn)模 壽命可達(dá) 2 億沖次以上 在大型 塑料模具方面 中國(guó)已能生產(chǎn) 34 英寸大屏幕彩電和 65 英寸背投影式電視的塑殼模具 10kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具及汽車保險(xiǎn)杠 整體儀表板等塑料模具 在精密塑料 模具方面 中國(guó)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具多行腔小模數(shù)齒輪模具及精度達(dá) 5 m 的 2560 腔塑封模具等 在大型精密復(fù)雜鑄模方面 國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模和汽 車后橋齒輪箱壓鑄模及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的鑄造模具 在汽車覆蓋件模具方面 國(guó)內(nèi)已能 生產(chǎn)中高檔新型轎車的部分覆蓋件模具 子午線輪胎活絡(luò)模具 鋁合金和塑料門窗異材 擠出成型模 精鑄或樹(shù)脂快速成型拉延模等 也已達(dá)到相當(dāng)高水平 可與進(jìn)口模具媲美 近年來(lái) 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快了主要表現(xiàn)為 大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命 中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 塑料模和壓鑄模比例增 大 專業(yè)模具廠數(shù)量及其能力增加較快 三資 及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速 股份制改造步伐加 快等 從地區(qū)分布來(lái)說(shuō) 以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中 西部地區(qū) 南方快于北方 目前 發(fā)展最快 模具生產(chǎn)最為集中的省份上廣大和浙江 江蘇 上海 安徽 山東等地區(qū)進(jìn)年來(lái)發(fā)展也很快 1 2 2 存在問(wèn)題和主要差距 目前 我國(guó)模具總量雖然已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)囊?guī)模 模具水平也有了很大提高 但設(shè) 計(jì)制造水平在總體上要比德 美 日 法 意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多 也要比加拿大 英國(guó) 西班牙 葡萄牙 韓國(guó) 新加坡等國(guó)家落后 存在的問(wèn)題和差距主要表現(xiàn)為以下 四方面 總量供不應(yīng)求 國(guó)內(nèi)的模具自己率只有 70 左右 其中 中低檔模具供過(guò)于求 中高檔模具自己率僅 50 企業(yè)組織結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)不合理 國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)廠中自 產(chǎn)自己率達(dá) 60 而國(guó)外 70 以上為商品模具 屬大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽模具的比例 不足 30 而國(guó)外大 50 以上 進(jìn)出口之比 2004 年為 3 7 1 實(shí)進(jìn)口達(dá) 13 2 億美元 為 凈進(jìn)口量最大的國(guó)家 模具產(chǎn)品水平要比國(guó)際水平低很多 而許多模具的生產(chǎn)周期卻比國(guó)際水平長(zhǎng) 開(kāi)發(fā)能力較差 經(jīng)濟(jì)效益欠佳 國(guó)內(nèi) 每個(gè)職工平均每年制造 1 萬(wàn)美元左右 而 國(guó)外每個(gè)職工每創(chuàng)造 15 20 甚至 25 30 萬(wàn)美元 與國(guó)際水平相比 模具企業(yè)的管理落 后更甚于技術(shù)落后 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 3 2 塑件的分析 2 1 塑件技術(shù)要求分析 塑件的技術(shù)要求包括幾何形狀 壁厚的均勻程度 工藝圓角 脫模斜度等 而這些 塑件上的要求是否能符合塑件工藝的要求就要重新分析 如果不符合塑件工藝要求的 就必須在不影響制品使用的前提下采取修改 2 2 1 1 塑件的幾何形狀 圖 2 1 塑件圖 圖 2 2 塑件圖 參照塑件 為整個(gè)保溫杯的蓋子和杯身 從中可以看出杯蓋為圓筒形帶內(nèi)螺紋 螺紋 用于配合擰緊 杯身為長(zhǎng)圓筒形帶外螺紋 由于杯蓋內(nèi)螺紋需要用到齒輪脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu) 杯身我們將設(shè)計(jì)成帶側(cè)抽結(jié)構(gòu) 兩樣零件結(jié)構(gòu)上不合適放在一套模里做出產(chǎn)品來(lái) 所以 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 在這里我們采用上下兩蓋脫內(nèi)螺紋為一套模具 杯身為另外一套 脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)比較復(fù) 雜 在這里我們以本套模具為主要論述點(diǎn) 詳細(xì)論述脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計(jì) 所有尺 寸是按塑件公差等級(jí) 5 級(jí)控制的 即在模具制造中采用公差 IT5 級(jí)精度 還有其他一些尺 寸均不影響配合尺寸 也按 SJ 1732 T8 中的 7 級(jí)精度控制 1 2 1 2 塑件的工藝結(jié)構(gòu) 從制品中測(cè)得壁厚約為 5 10mm 從圖中可以看出塑件上最小的圓角為 R5 而在 HDPE 中的塑件工藝圓角是 內(nèi)圓角為 0 5T 外圓角為 1 5T 因此只要制件上的圓角于 此基準(zhǔn)均可滿足要求 故選擇時(shí)可按其美觀去考慮選擇其相應(yīng)的圓角尺寸 該制品的塑件材料為 HDPE 根據(jù)該材料的最小脫模斜度 10 以上 因?yàn)閷?shí)際中還要 考慮其外觀線條及形狀的美觀可根據(jù)實(shí)際確定其脫模斜度只要小于最小脫模斜度就能滿 足塑件的制造工藝特性及技術(shù)要求 1 2 2 塑料成型特性 塑件材料為高密度聚乙烯 High Density Polyethylene 簡(jiǎn)稱為 HDPE 是一種結(jié)晶 度高 非極性的熱塑性樹(shù)脂 原態(tài) HDPE 的外表呈乳白色 在微薄截面呈一定程度的半 透明狀 PE 具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性 某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生 化學(xué)腐蝕 例如腐蝕性氧化劑 濃硝酸 芳香烴 二甲苯 和鹵化烴 四氯化碳 該 聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性 可用于包裝用途 HDPE 具有很好的電性能 特別 是絕緣介電強(qiáng)度高 使其很適用于電線電纜 中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性 在常溫甚至在 40F 低溫度下均如此 HDPE 是一種結(jié)晶度高 非極性的熱塑性樹(shù)脂 高密度聚乙烯為無(wú)毒 無(wú)味 無(wú)臭的 白色顆粒 熔點(diǎn)約為 130 相對(duì)密度為 0 941 0 960 它具有良好的耐熱性和耐寒性 化 學(xué)穩(wěn)定性好 還具有較高的剛性和韌性 機(jī)械強(qiáng)度好 介電性能 耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性亦 較好 熔化溫度 220 260 對(duì)于分子較大的材料 建議熔化溫度范圍在 200 250 之間 高密度聚乙烯是種白色粉末顆粒狀產(chǎn)品 無(wú)毒 無(wú)味 結(jié)晶度為 80 90 軟化點(diǎn)為 125 135 使用溫度可達(dá) 100 硬度 拉伸強(qiáng)度和蠕變性優(yōu)于低密度聚乙烯 耐磨性 電絕緣性 韌性及耐寒性均較好 但與低密度絕緣性比較略差些 化學(xué)穩(wěn)定性好 在室 溫條件下 不溶于任何有機(jī)溶劑 耐酸 堿和各種鹽類的腐蝕 薄膜對(duì)水蒸氣和空氣的 滲透性小 吸水性低 耐老化性能差 耐環(huán)境開(kāi)裂性不如低密度聚乙烯 特別是熱氧化 作用會(huì)使其性能下降 所以 樹(shù)脂需加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來(lái)提高改善這方面的 不足 高密度聚乙烯薄膜在受力情況下的熱變形溫度較低 這一點(diǎn)應(yīng)用時(shí)要注意 2 2 1 注塑成型工藝參數(shù) 1 溫度 在注塑成型時(shí)需控制的溫度有料筒溫度 噴嘴溫度 模具溫度等 1 料筒溫度 料筒溫度應(yīng)控制在塑料的粘流溫度 Tf 對(duì)結(jié)晶型塑料為熔點(diǎn) Tm 和熱分解溫度 Td 之間 料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過(guò)程和塑件的質(zhì)量 料筒溫度高 有利于注射壓 力向模具型腔內(nèi)傳遞 另外 使熔體粘度降低 提高流動(dòng)性 從而改善成型性能 提高 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 5 生產(chǎn)率 降低制品表面粗糙度 但料筒溫度過(guò)高 時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí) 塑料的熱降解量增大 塑 件的質(zhì)量會(huì)受到很大影響 2 噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時(shí) 考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經(jīng) 過(guò)噴嘴后出現(xiàn)很高的溫升 為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的 流涎現(xiàn)象 通常噴嘴溫 度略低于料筒的最高溫度 但對(duì)于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度 這樣一方面使其自身具有良好的流動(dòng)性 另一方面又能接近硬化溫度的臨界值 即保證 了注射成型 又有利于硬化定型 3 模具溫度 模具溫度主要影響塑料在型腔內(nèi)的流動(dòng)和冷卻 它的高低決定于塑 料的結(jié)晶性 塑件的尺寸與結(jié)構(gòu) 性能要求以及其他工藝條件 熔料溫度 注射壓力及 注射速度 成型周期等 如對(duì)于熔體粘度高的非結(jié)晶型塑料應(yīng)采用較高的模溫 塑件壁 厚大時(shí)模溫一般要高 以減小內(nèi)應(yīng)力和防止塑件出現(xiàn)凹陷等缺陷 對(duì)于熱固性塑料模具 溫度一般較高 通?？刂圃?150 220 度范圍 另外動(dòng)模溫度有時(shí)還需要比定模高出 10 15 這樣會(huì)更有利于塑件硬化定型 模具溫度根據(jù)不同塑料的成型條件 通過(guò)模具的冷卻 或加熱 系統(tǒng)控制 對(duì)于要求模具溫度較低的塑料 如聚乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯 ABS 塑料 聚氯乙 烯等應(yīng)在模具上設(shè)冷卻裝置 對(duì)模具溫度要求較高的塑料 如聚碳酸脂 聚砜 聚甲醛 聚苯醚等應(yīng)在模具上設(shè)加熱系統(tǒng) 2 壓力 注塑成型過(guò)程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種 1 塑化壓力 塑化壓力又稱背壓 是注塑機(jī)螺桿頂部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)受到 的壓力 增加塑化壓力能提高熔體溫度 并使溫度分布均勻 但增加塑化壓力會(huì)降低塑 化速率 延長(zhǎng)成型周期 甚至可能導(dǎo)致塑料的降解 一般操作中 塑化壓力應(yīng)在保證塑 件質(zhì)量的前提下越低越好 具體數(shù)值隨所選用的塑料品種而變化 通常很少超過(guò) 6 MPa 如聚酰胺塑化壓力必須較低 否則塑化速率將很快降低 注射熱固性塑料時(shí)一般塑化壓 力都比熱塑性塑料取的小 約為 3 4 5 2 MPa 并在螺桿啟動(dòng)時(shí)可以接近于零 但要注意 的是 背壓力如果過(guò)小 物料易充入空氣 使計(jì)量不準(zhǔn)確 塑化不均勻 2 注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時(shí)對(duì)塑料熔體所施加的壓力 它 的作用 一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時(shí)的阻力 保證一定的充模速率 二是對(duì)塑 料熔體進(jìn)行壓實(shí) 注射壓力的大小 取決于塑料品種 注射機(jī)類型 模具澆注系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu) 尺寸與表面粗糙度 模具溫度 塑件的壁厚及流程大小等多種因素 近年來(lái) 采用 注塑流動(dòng)模擬的計(jì)算機(jī)分析軟件 可對(duì)注射壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 總的來(lái)說(shuō) 確定注射壓 力的原則是 對(duì)于熱塑性塑料 注射壓力一般在 40 130 MPa 之間 熔體粘度高 冷卻速度快 的塑料以及成型薄壁和長(zhǎng)流程的塑件 采用高壓注射有利于充滿型腔 成型玻璃纖維增 強(qiáng)塑料時(shí)采用高壓注射有利于塑件表面光潔 其他均應(yīng)選用低壓慢速注射為宜 但要提 醒的是 注射壓力過(guò)高 塑件易產(chǎn)生飛邊使脫模困難 另外使塑件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力 甚至成為廢品 注射壓力過(guò)低則易產(chǎn)生物料充不滿型腔 甚至根本不能成型等現(xiàn)象 對(duì)于熱固性塑料 由于熔料中填料較多 粘度較大 且在注射過(guò)程中對(duì)熔體有溫 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 升要求 注射壓力一般要選擇大一些 常用范圍約為 100 170 MPa 在其他條件相同的情況下 柱塞式注塑機(jī)作用的注塑壓力應(yīng)比螺桿式的大 因?yàn)?塑料在柱塞式注塑機(jī)料筒內(nèi)的壓力損失比螺桿式的大 為了保證塑件的質(zhì)量 對(duì)注射速度 熔融塑料在噴嘴處的噴出速度 常有一定的要 求 一般高壓注射時(shí)注射速度高 低壓注射時(shí)速度低 塑件的壁厚對(duì)注射速度取值的影 響很大 一般厚壁塑件采用較低的注射速度 反之則相反 型腔充滿后 注射壓力的作用在于對(duì)模內(nèi)熔料的壓實(shí) 在生產(chǎn)中 壓實(shí)時(shí)的壓力等 于或小于注射時(shí)所用的注射壓力 如果注射和壓實(shí)的壓力相等 往往可使塑件的收縮率 減小 尺寸波動(dòng)較小 但會(huì)造成脫模時(shí)的殘余應(yīng)力較大 成型周期過(guò)長(zhǎng) 對(duì)結(jié)晶型塑料 如聚甲醛 壓實(shí)壓力大可以提高塑料的熔點(diǎn) 使脫模提前進(jìn)行 因而成型周期不一定增 長(zhǎng) 如壓實(shí)壓力小于注射壓力 則塑件的性能及脫模與上述情況相反 3 時(shí)間 成型周期 完成一次注塑過(guò)程所需的時(shí)間稱為注塑成型周期 它包括以下幾部分 1 注射時(shí)間 注射時(shí)間包括充模時(shí)間 保壓時(shí)間和合模冷卻時(shí)間 其中保壓時(shí)間 和冷卻時(shí)間合計(jì)為總的冷卻時(shí)間 充模時(shí)間直接反比于充模速率 生產(chǎn)中約為 3 5s 保 壓時(shí)間就是對(duì)塑料的壓實(shí)時(shí)間 在整個(gè)注射時(shí)間中所占比例較大 約為 20 120 s 冷卻時(shí) 間以保證塑件脫模時(shí)不引起變形為原則 一般約為 30 120 s 生產(chǎn)中注射時(shí)間一般在 0 5 2min 厚大件可達(dá) 5 10 min 2 其他時(shí)間 輔助時(shí)間 包括開(kāi)模 脫模 涂脫模劑 安放嵌件 合模等時(shí)間 成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備的利用率 因此 在生產(chǎn)中 在保證塑件質(zhì)量 的前提下 應(yīng)盡量縮短成型周期中各階段的時(shí)間 其中 注射時(shí)間和冷卻時(shí)間對(duì)塑件質(zhì) 量起著決定性的作用 要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇 3 常用塑料的注塑成型工藝參數(shù)見(jiàn)表 2 1 表 2 1 常用塑料的注塑工藝條件 塑 料 品 種 注射溫度 注射壓力 MP 成形收縮率 聚乙烯 180 280 49 98 1 1 5 3 5 硬聚氯乙烯 150 200 78 5 196 1 0 1 0 5 聚丙烯 200 260 68 7 117 7 1 0 2 0 聚苯乙烯 160 215 49 0 98 1 0 4 0 7 聚甲醛 180 250 58 8 137 3 1 5 3 5 聚酰胺 尼龍 66 240 350 68 7 117 7 1 5 2 2 ABS 236 260 54 9 172 6 0 3 0 8 聚碳酸酯 250 300 78 5 137 3 0 5 0 8 2 2 2 注塑成型特點(diǎn) 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 7 注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法 生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用 它具有以下幾方面的 特點(diǎn) 1 成型周期短 能一次成型外形復(fù)雜 尺寸精確 帶有金屬或非金屬嵌件的塑件 2 對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng) 目前 除氟塑料外 幾乎所有的熱塑性塑料都可用 此種方法成型 某些熱固性塑料也可采用注塑成型 3 生產(chǎn)效率高 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 4 注塑成型所需設(shè)備昂貴 模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 制造成本高 所以注塑成型特別適 合大批量生產(chǎn) 2 2 3 注塑成型設(shè)備 注塑機(jī)是利用塑料成型模具將熱塑性塑料或熱固性塑料原料制成塑料制件的注射成 型設(shè)備 也是應(yīng)用最廣的塑料成型設(shè)備 2 2 4 注塑機(jī)結(jié)構(gòu)組成 注射成型機(jī)通常由注射裝置 合模裝置 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 電器控制系統(tǒng)等組成 注 射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài) 并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進(jìn)模 具型腔 合模裝置也稱鎖模裝置 保證注射模具可靠地閉合 實(shí)現(xiàn)模具開(kāi) 合動(dòng)作以及 頂出制件 液壓和電器控制系統(tǒng)保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過(guò)程的要求 如壓力 溫度 速 度和時(shí)間 和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作 2 3 HDPE 注射成型條件 注射機(jī)類型 螺桿式 比重 克 厘米 2 1 03 1 07 計(jì)算收縮率 0 3 0 8 預(yù)熱溫度 80 85 時(shí)間 小時(shí) 2 3 料筒溫度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 200 噴嘴溫度 170 180 模具溫度 50 80 注射壓力 公斤 厘米 2 600 1000 公斤 厘米 2 成形時(shí)間 秒 注射時(shí)間 29 90 秒 高壓時(shí)間 0 5 秒 冷卻時(shí)間 20 120 秒 總周期 50 220 秒 螺桿轉(zhuǎn)速 30r min 適用注射類型 螺桿式 柱塞式 后處理 方法 紅外線燈 烘箱 溫度 70 時(shí)間 2 4 小時(shí) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 3 模具型腔的設(shè)計(jì) 3 1 型腔數(shù)目的確定 本套模具做上下兩個(gè)外蓋 需要脫內(nèi)螺紋 綜合考慮生產(chǎn)效率和產(chǎn)品布局 采用兩 模一腔 圖 3 1 杯蓋型腔 3 2 注射機(jī)的選擇 為了保證正常的生產(chǎn)和獲得良好的塑件 在模具設(shè)計(jì)中要選擇合適的注射機(jī) 為此 必須了解注射機(jī)的性能與安裝模具關(guān)系 3 2 1 額定注射量 由公式校核 0 8C G 其中 C 為注射機(jī)最大注射量 G 為塑件和澆注系統(tǒng)的總重量 由 UG 測(cè)兩塑件體積基本一樣為 V 塑 124 0cm3 M 塑 117 8g 澆注系統(tǒng)體積 V 澆 2 3cm3 M 澆 2 2g 可以得到 G 124 2 2 2 250 2g 從而求得注射機(jī)的最大注射量為 17 6g 而根據(jù)此值可以選擇注射量與此相近的 但必須大于此值的注射機(jī) 故選用 G54 S200 400 型注射機(jī) G54 S200 400 型注射機(jī)規(guī)范及特性 3 螺桿直徑 55mm 最大理論注射容量 200 400cm3 注射壓力 109MPa 鎖模力 2 5t 最大注射面積 645cm 3 最大模具厚度 H 406 mm 最小模具厚度 H1 206 mm 模板最大距離 L0 600 mm 噴嘴球面半徑 R 18 mm 噴嘴孔徑 d 4 mm 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 9 噴嘴移動(dòng)距離 210 mm 3 2 2 鎖定鎖模力 由鎖模力與成型面積的關(guān)系確定 4 平 均額 NFPK 3 1 其中 合模部分的鎖模力 N 額 K 安全系數(shù) 約為 1 1 2 F 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 mm 2 型腔的平均壓力 35Mpa平P 塑件與澆注系統(tǒng)的投影面積有 UG 計(jì)算約為 S 2 92cm 2 安全系數(shù)取 1 2 從上面可 得 噸額 13 09 235 1 P 額 注 射 機(jī)額 所以注射機(jī)的合模壓力足夠 3 2 3 額定注射壓力 如果只考慮注射機(jī)的最大注射量 最大成型面積和鎖模力來(lái)確定注射機(jī)是不夠的 有些塑件由于形狀及塑料的因素需要足夠的注射壓力 才能順利成型 為此 選用注射 機(jī)注射壓力必須大于成型所需的注射壓力即 成注 P 式中 P 注 由選得的注射機(jī)型號(hào)相關(guān)資料為 146Mpa 而 由塑料的成型條件可知為成P 146Mpa 由塑件的成型條件可知注射成型壓力 70 100Mpa 即 146Mpa 大于成 70 100Mpa 因此注射機(jī)能滿足成形條件要求 3 2 4 G54 S200 400 型注射機(jī)與模具關(guān)系 G54 S200 400 型注射機(jī)的閉合高度與模具關(guān)系 模具厚度與注射機(jī)閉合高度必須 滿足 從注射機(jī)規(guī)范及特性中可知模具厚度 700mm 不在 165 406mm 之間 大小 H 注射機(jī)的開(kāi)模行程與模具的關(guān)系 這是考慮到模具在脫模時(shí)所需要的行程是否在 注射機(jī)的開(kāi)模行程之間 確保塑件能順利取下 注射機(jī)的最大限度開(kāi)模行程為 260mm 當(dāng)模具開(kāi)模頂出塑件的余量 5 10mm 即開(kāi)模行程為 S H H 5 10 mm 才 能保證模具符合生產(chǎn)要求 注射機(jī)的拉桿間距與模具的關(guān)系 在考慮之前 應(yīng)以最輕松的方法裝模 即保 8 證模具的縱橫兩向尺寸 每個(gè)尺寸都在拉桿間距之內(nèi) 但在設(shè)計(jì)時(shí)其縱橫尺寸都大于拉 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 桿間距 有兩種方法解決 一是臥放進(jìn)再裝 二是拆掉水管后再放 但臥放的尺寸不能 大于拉桿的間距 定位孔的直徑 在模具上的定位圈尺寸應(yīng)與注射機(jī)上的定位孔相配合 由注射機(jī) 的規(guī)范和特性得知定位孔徑為 所以在模具上應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的定位圈與之配合 54 01 推出桿孔的位置 注射機(jī)中推桿為 22 孔距為 230mm 為兩側(cè)頂出 由此在模 具的動(dòng)模板中應(yīng)有相應(yīng)的孔徑 23 25 的孔和孔距 230mm 相對(duì)應(yīng) 噴嘴孔徑與球面半徑 為保證噴嘴與澆口套很好接觸不溢料 孔徑為 4mm 澆 口套的孔應(yīng)大 0 5 1 球面半徑 R12 在澆口套中相應(yīng)為 R13 R14 安裝螺孔的位置及孔徑 模具直接采用螺釘固定 或螺釘和壓板一起固定 但模 具中的安裝螺釘尺寸 應(yīng)與注射機(jī)的螺孔相對(duì)應(yīng) 通過(guò)以上校合可知 G54 S200 400 不滿足要求 我們需要選更大一型號(hào)的注塑機(jī) XS ZY 1000 最大裝模高度可達(dá) 700mm 可知滿足要求 3 2 5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng) 定 模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向 錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng) 定模之間的精密對(duì) 中定位 導(dǎo)柱 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式 分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱 大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱 應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽 內(nèi)存潤(rùn)滑劑 以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦 若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量 特別 對(duì)于大型 精密的模具 導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核 15 導(dǎo)套 導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套 直導(dǎo)套裝入模板后 應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu) 帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有 1 合理布置導(dǎo)柱的位置 導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度 導(dǎo)柱 不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上 通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的 1 3 處最為安全 導(dǎo)柱布 置方式常采用等徑不對(duì)稱布置 或不等直徑對(duì)稱布置 2 導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出 6 8 mm 以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用 3 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7 f7 低精度時(shí)可采取更低的配合要求 導(dǎo)柱固 定部分配合精度采用 H7 k6 導(dǎo)套外徑的配合精度采取 H7 m6 配合長(zhǎng)度通常取配合直徑 的 1 5 2 倍 其余部分可以擴(kuò)孔 以減小摩擦 降低加工難度 4 導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞 設(shè)在定模一 邊有利于塑件脫模 3 3 分型面的選擇 分型面的位置直接影響模具使用制造及塑件質(zhì)量 故必須合理選擇分型面 從以下 幾方面考慮 此模具分型面應(yīng)使塑件開(kāi)模時(shí) 留在型芯機(jī)構(gòu)的那部分 而脫模機(jī)構(gòu)在動(dòng) 模部分 所以分型面是設(shè)在動(dòng)模和定模分界面上 這樣的分型面有利于排氣 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 11 圖 3 2 分型面 3 4 脫模斜度 由于注射制品在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生收縮 因此它在脫模前會(huì)緊緊地包住型芯或型腔 中的其它凸起部分 為了便于脫模 防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面 困此要脫模方向 平行的制品內(nèi)外表面具有一定的脫模斜度 HDPE 材料的脫模斜度的選擇型腔為 1 20 型芯選 1 這值為最小值 有些地方為達(dá)到質(zhì)量的美觀可以增大斜度值 3 5 成型零件的設(shè)計(jì) 塑件的成型零件 分型芯 型腔 其中型芯的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 型芯是成型整個(gè)大內(nèi) 表面的 而在型芯里還有好幾個(gè)小型芯 用以成型內(nèi)表面的細(xì)小結(jié)構(gòu) 由塑件分析可知 塑件外表面光潔度 Ra 為 0 2mm 要求較高 對(duì)加工精度提出較高要求 型芯的結(jié)構(gòu)形式 模具是采用兩模一腔的形式布置 為了加工內(nèi)部的螺紋 型芯 采用頭部帶螺紋 下部帶齒輪的整體圓柱型芯 型腔結(jié)構(gòu)形式 為了便于加工采用整體鑲?cè)胧?3 6 型腔及型芯尺寸計(jì)算 型腔的尺寸計(jì)算包括 型腔 型芯的長(zhǎng)度 徑向 高度尺寸 中心距等 對(duì)配合部 分精度 相對(duì)要求高 成型零件工作尺寸的計(jì)算方法有兩種 一種平均法 一種為制品 公差法 由于兩種方法計(jì)算的結(jié)果非常接近 一般要求都采用平均法計(jì)算 以下計(jì)算尺 寸只是各成型零件的主要尺寸 其余尺寸不做詳細(xì)計(jì)算 未注尺寸公差按 SJ1372 78 查 得 其余尺寸計(jì)算方法可參考計(jì)算的過(guò)程 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 3 6 1 型腔的尺寸計(jì)算 圖 3 3 型腔 計(jì)算型腔徑向尺寸必須以塑件的公稱尺寸到最大尺寸 而公差則為負(fù)偏差 如果塑 件上的尺寸不符合這一要求 則可以換算后再進(jìn)行計(jì)算 6 HDPE 的平均收縮率 00 minax 2 412 S 3 2 凹模徑向尺寸的計(jì)算 3 3 9 40 17 043261 7 1mLSzscpm 式中 凹模徑向尺寸 1mL 塑件外形公稱尺寸 s 塑件的公差值 塑件尺寸公差根據(jù) 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 中表 2 40 GB T14486 1993 模塑件尺 寸公差表取 MT2 B 級(jí) 由尺寸段決定值的大小 HDPE 的平均收縮率 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 13 0 max6 241in S 3 4 凹模徑向尺寸的計(jì)算 3 5 8 34 12 0430261 1mLSzscpm 式中 凹模徑向尺寸 1mL 塑件外形公稱尺寸 S 塑件的公差值 塑件尺寸公差根據(jù) 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 中表 2 40 GB T14486 1993 模塑件尺 寸公差表取 MT2 B 級(jí) 由尺寸段決定值的大小 制造公差 z z 3 塑件的平均收縮率 cpS 06 2 cpS 凹模深度尺寸的計(jì)算 3 6 15 40 3026 3 13 mLzscpm 式中 凹模的徑向尺寸 2L 塑件外形公稱尺寸 s 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 3 6 2 型芯尺寸的計(jì)算 圖 3 4 型芯 HDPE 的收縮率為 1 2 4 0minax6 2 S L1 38 s 0 18 L2 34 75 s 0 18 06 3 sX制 01 01 118 2 s 制制 Xsm 3 7 127 038 s 制 X 3 8 03 03 2513 0 26 4 制 mL 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 15 3 6 3 型芯高度的計(jì)算 h1 13 5 s 0 12 04 3 12 s 制 X 01 1 65 制s 3 7 排氣槽的設(shè)計(jì) 注射機(jī)是先閉模后進(jìn)料的 再充模過(guò)程中 必須把型腔內(nèi)的空氣完全的排除 才能 使其充模完全 如若某一局部排氣不良 則該部分的空氣被壓縮而升溫導(dǎo)致熔體熱分解 變色 色澤變焦黃 如果滯留在型腔內(nèi)的氣體過(guò)多 還會(huì)形成空洞和充填不足的缺陷 所以應(yīng)該設(shè)計(jì)出排氣槽 另外排氣槽的位置也要適當(dāng) 本副模具根據(jù)結(jié)構(gòu)及制品形狀 將排氣槽設(shè)置在分型面上的流料終端 同時(shí)還可通過(guò)頂桿與型芯的配合間隙來(lái)排氣的結(jié) 構(gòu)如圖 3 4 所示 考慮排氣的同時(shí)還應(yīng)考慮溢流 由于熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)路徑往往足夠 出現(xiàn)匯流現(xiàn)象 匯流時(shí)流體前面的溫度下降 粘度增大 往往不能很好的融合 造成分 離影響塑件的強(qiáng)度及外觀現(xiàn)象為避免這樣弊端 可在料流匯合處設(shè)置溢流槽排氣槽寬度 b 3 5mm 深度 h 小于 0 05 長(zhǎng)度 l 0 7 1 0mm 此后可加深到 0 8 1 5mm 此副模具與排 氣槽不單獨(dú)設(shè)置 3 8 型腔的強(qiáng)度校核 3 8 1 材料選擇 在校核形腔強(qiáng)度之前先選擇型腔 型芯的材料 在模具用料中先要考慮模具的使用 壽命 塑件的尺寸精度 塑件的復(fù)雜程度及制度的外觀要求來(lái)考慮 模具對(duì)使用壽命跟塑件的生產(chǎn)批量有關(guān) 對(duì)于大批量選用優(yōu)質(zhì)鋼 對(duì)于小批量要 求可以低些 此塑件批量為小批量生產(chǎn) 塑件尺寸精度在模具中 如果塑件精度高 其相應(yīng)尺寸精度也高 而高精度產(chǎn)品 塑件尺寸極易受模具磨損的影響 為了模具的耐磨 就應(yīng)提高對(duì)鋼材的要求 精度可以 低些 此塑件的精度較低 塑件的復(fù)雜程度 制件越復(fù)雜加工就越繁 為了有利于切削 最好是選用易切鋼 且在尺寸數(shù)目多時(shí)宜變形 此塑件并不復(fù)雜 制件的體積大小 制件 體積越大 切削量越大 體積小時(shí) 受到刀具的影響就 越大 宜選用質(zhì)量均勻的鋼材 此塑件體積不大 制件的外觀要求 塑件的外表面要求表面粗糙度值為 Ra0 2 對(duì)鋼材提出了拋光 要求相對(duì)應(yīng)該選用好的鋼材 從以上的五點(diǎn)分析中的前四點(diǎn)可知 可以選用較低的 45 號(hào)鋼材 但是從第五點(diǎn)中可 以看出 45 號(hào)鋼材的拋光性只能在表面粗糙度為 Ra0 4 故不符合要求 所以要放棄 45 號(hào)鋼 材 選用 40Cr 作模具鋼用 型芯 型腔均要采用 40Cr 8 3 8 2 強(qiáng)度校核 型腔是采用整體式鑲?cè)胄凸潭ò逯械?查得鑲拼式型腔的壁厚為 9 10mm 模套 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 壁厚為 22 25mm 在此表中查找時(shí)是按型腔內(nèi)短邊查找的 故模套強(qiáng)度只適用于短邊 而塑件長(zhǎng)邊則按剛度計(jì)算的 由于模具采用兩腔相配 中間部分由于受壓力的作用可以相互抵消 故此處變形可 以忽略不計(jì) 只要留出澆注系統(tǒng)即可 不需要再作計(jì)算 支承板強(qiáng)度校核 其主要是防止型芯從固定板中松出 可以承受一定的成型壓力 由于模腳處于懸空狀態(tài) 由 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 2 5 21 直接查出 可以直接選用 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 17 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 1 澆注系統(tǒng)的分析 塑件外表面不允許有料疤 所以澆口不能設(shè)置在外表面上 由于塑件材料可以看出來(lái) 澆口形式可以設(shè)計(jì)成點(diǎn)澆口的形式 對(duì)塑件連接處可 以自動(dòng)剪斷 這樣對(duì)于塑件的后道工序加工可以節(jié)省工時(shí) 綜合分析 采用側(cè)澆口 分流道設(shè)置在瓣合型腔的分型處 方便拿出流道料 側(cè)澆 口也由底部進(jìn)入型腔 4 2 主澆道的設(shè)計(jì) 主澆道通常位于模具中心塑料熔體入口處 它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體按序順 利地向前流動(dòng) 開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利的拔出 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體 的流動(dòng)速度和充模時(shí)間 甚至塑件的內(nèi)在質(zhì)量 熱塑性塑料的主流道 一般由澆口套構(gòu) 成 如圖所示 4 1 所示 主流道始端直徑 D d 0 5 1 4 0 5 1 5mm 球面凹坑半徑 R2 R1 0 5 1 21mm 半錐角 2 盡可能縮短長(zhǎng)度 L 小于 60mm 為佳 主流道內(nèi)壁 粗糙度應(yīng)在 R20 8 以下 拋光時(shí)應(yīng)沿軸向進(jìn)行拋光 產(chǎn)生側(cè)向凹凸面后 使主流道凝料難 以拔出 圖 4 1 主流道布置 4 3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道主要是將來(lái)自主流道的熔融料以較快的速度送到澆口進(jìn)行充模 同時(shí)在保證 充滿型腔的條件下 要求分流道的截面大小合適選擇澆道的形狀 應(yīng)以能使融料的熱量 損失小 流動(dòng)阻力小 比表面積小等為前提 在圓形 梯形和 V 形截面澆道形狀中 以 圓形為最好 但是加工比較困難點(diǎn) 如圖 4 2 所示 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 4 2 分流道布置 4 4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是分流道連通型腔的門戶 是整個(gè)澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵之所在 在此模具中采用的 是小澆口形式 小澆口可以使?jié)部谇昂髢啥诵纬奢^大的壓力差 增加流速 能使充模容易 得到 外形清晰的制品 由于澆口的作用使得磨擦增大 有利于熔體的溫度有所補(bǔ)償 同時(shí)降低表面粘度 小澆口處熔體冷凝較快 當(dāng)型腔充滿后 澆口因冷凝而封閉 使型腔內(nèi)還處于熔 融狀態(tài)的塑料不能回流 同時(shí)可隔斷注射壓力對(duì)型腔內(nèi)塑料的后續(xù)作用 可使塑料在無(wú) 壓力的狀態(tài)下固化收縮 澆口處的冷凝料與塑件相連 若澆口處小 可快速切除 且留下疤痕小 綜合上述的幾點(diǎn)分析 小澆口是適用的 尤其是采用了側(cè)澆口的澆注系統(tǒng) 有二級(jí)分 流道 對(duì)于溫度補(bǔ)償有著很大的作用 澆口的尺寸如圖 4 2 所示 4 5 冷料井 冷料井位于主流道下面的動(dòng)模板上 如圖 4 3 所示處于分流道未端 其作用是捕集料 流前鋒的 冷料 防止 冷料 進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量 開(kāi)模時(shí)又能將主流道中冷凝料拉 出 冷料井直徑宜稍大于主流道大端直徑 長(zhǎng)度約為主流道大端直徑 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 19 圖 4 3 冷料井 圖 4 4 杯蓋 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 1 脫內(nèi)螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 脫模機(jī)構(gòu)是一次注射完成后 取出鑄件與澆注系統(tǒng)凝料的裝置 包括脫出和取出兩 個(gè)動(dòng)作 及先將塑件與澆注系統(tǒng)凝料等與模具分離 在將塑件和塑料取出 設(shè)計(jì)原則 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)置一般遵循以下原則 1 塑件滯留于動(dòng)模邊 以便借助于開(kāi)模了驅(qū)動(dòng)脫模裝置完成脫模動(dòng)作 2 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯 因此托出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯 同時(shí)推力應(yīng)施于塑 料剛性和強(qiáng)度最大的部分 3 結(jié)合合理可靠 機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確 可靠 靈活 并有足夠的剛度和強(qiáng)度 便與制 造與維護(hù) 4 保證塑件不變形 不損受傷 保證塑件外觀良好 本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的推件板脫模 機(jī)構(gòu)和成型塑件的脫模機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)如圖 5 1 因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單 結(jié)構(gòu)也不復(fù) 雜 給制造和維護(hù)帶來(lái)方便 圖 5 1 脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu) 5 2 頂桿位置 頂桿應(yīng)設(shè)置于有效的位置 盡量靠近側(cè)邊 推桿孔與側(cè)邊距擬用 2mm 從而可 塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工 21 以計(jì)算出澆注系統(tǒng)部分的計(jì)算 推桿采用 2 根 間距由于考慮型芯上設(shè)置冷卻水管將在 冷卻系統(tǒng)中確定推桿 推桿的活動(dòng)行程 推桿的活動(dòng)行程即頂出塑件和澆注系統(tǒng)所用的距離在模具中采 用了點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng) 從前面計(jì)算可得出脫模分流道的行程為 H1 H 16 12 22mm 開(kāi)模行程的計(jì)算 這與注射機(jī)開(kāi)模形成有關(guān) 并已在注射機(jī)與模具關(guān)系中講到 其行程 S H H H 5 10 mm H 12mm H 22mm H 22mm 及12 12 S 12 22 32 16 10 92mm 因此 S 行程是滿足要求的 1 1 5 3 頂桿的強(qiáng)度計(jì)算 從上述脫模力的計(jì)算中可以得知 當(dāng)內(nèi)螺紋全部抽出來(lái)后已經(jīng)全部脫模 所以在這 里我們只需要設(shè)置兩個(gè)小的推桿把塑件輕輕定出一下即可 而在本模具中設(shè)置有 2 根頂 桿 此模具的頂桿的強(qiáng)度就不用再作計(jì)算了 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 6 模具結(jié)構(gòu)的零件設(shè)計(jì) 6 1 零件尺寸設(shè)計(jì)要求 模具中決定幾何形狀和尺寸的零件成為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成行桿和成 形環(huán)等 成型零件工作時(shí) 直接與塑料接觸 塑料熔體的高壓 料留的沖刷 脫模時(shí)還 與塑件發(fā)生摩擦 因此成型零件要有正確的幾何形狀 較高的尺寸精度和較低的表面粗 糙度 此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 有較高的強(qiáng)度 剛度及較好的耐磨性能 設(shè)計(jì)成 型零件時(shí) 應(yīng)根據(jù)塑件的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求 確定型腔的整體結(jié)構(gòu) 選擇分 型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型零件的加工 熱處理 裝 配等成型與要求進(jìn)行成型零件的