塑料香炉模具大学本科方案设计书.docx

1、塑料香炉模具大学本科方案设计书塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书模具是一种技术密集，资金密集型产品，在我国国民经济中的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在”十五”中列为重点扶持产业。由于新技术，新材料，新工艺的不断发展，促使模具技术不断提高。塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计，模具结构设计，模具加工制造和塑件生产等几个重要方面。他需要产品设计师，模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成。它是一个设计，修改，不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难满足市场激烈的竞争需要，主要表现在以下几个方面：(1)制品的设计： 基于特征的三维造型软件为设

2、计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量，体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了很好的基础。(2)分析：利用有限分析软件可以对制品的强度， 应力等进行分析， 改善制品的结构设。(3)结构设计：根据塑料制品的形状 ,大小 ,精度 ,工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤，参数选择，计算公式以及标准模架等，最后给出全套模具结构设计图。大专三年学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。聚乙烯（ PE）香炉注塑模设计1塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书【摘要】本文对香炉的技术要求和工艺结构进行了分析，确定了工艺方案及模具形式。

3、而且对香炉进行了相关数据的分析与计算 , 根据分析结果选注塑机和注塑工艺，从而确定聚乙烯香炉设计思路及方案，最后在设计过程中运用 Pro/E 、Auto CAD、UG软件进行注塑模结构设计与计算并绘制出模具总装图以及部分非标准图形。从而得出完整的理论设计结果 , 为今后工程设计打下了基础。关键词： 聚乙烯香炉，注塑模，设计 , 型芯 , 型腔2塑料成型工艺及模具设计毕业设计说明书前言摘要第 1 章 编制塑件成型工艺卡5第 2 章 塑件成型工艺分析 .62.1基本特点 .62.2塑件材料成型性能 .62.3零件的工艺性分析 .62.4塑件成型工艺参数的确定 .6第 3 章 成型设备的选择及校核

4、.63.1注射机的初选 .63.1.1计算塑件的体积 . .63.1.2计算塑件的质量 . .73.1.3选用注射机 . .73.2 注射机的终选 .73.2.1模具注射量的校核 . .73.2.2模具注射压力的校核 . .73.2.3锁模力的校核 . .73.2.4开模行程的校核 . .83.2.5型腔数目的确定 . .8第 4章 分型面选择及浇注系统的设计.94.1 分型面的选择 .94.2 浇注系统的设计 .94.2.1主流道的设计 . .94.2.2浇口的设计 . .10第 5章 导向机构的设计 .105.1动定模之间的导向机构设计 .105.2推出机构的导向机构设计 .11第 6章

5、冷却和排气系统的设计 .116.1冷却系统的设计 .116.2排气系统的设计 .12第 7章 成型零件的设计 .137.1型芯和型腔的结构和固定方式.137.2成型零件工作尺寸计算 .137.3模具型腔壁厚的确定 .147.4标准模架的确定 .147.5模具闭合高度的确定 .147.6模具闭合高度的校核 .147.7模具安装部分的校核 .153塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书第 8 章 模具工作过程 15结 束 语 17参考文献 18第 1 章 编制塑件成型工艺卡4塑料成型工艺及模具设计毕业设计说明书1.编制塑件成型工艺卡塑件名称香炉塑件草图材料牌号PE-HD单件重量33.216g成型设

6、备型号S-ZY-300每模件数1成型工艺参数干燥设备名称烘箱温度 /7080时间 /h12材模具温度 /3060料保压1530干/s燥冷却1530/s保压5080/MPa后 温度 /处 时间 /min理编 日期 审 日期制 核2012.12.8 2012.12.8第 2 章 塑件成型工艺分析5塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书2.1 基本特点 3PE-HD( 高密度聚乙烯 )的特点(1)化学和物理特性PE-HD 的高结晶度导致了它的高密度， 抗张力强度， 高温扭曲温度， 粘性以及化学稳定性。 PE-HD比 PE-LD 有更强的抗渗透性。 PE-HD 的抗冲击强度较低。 PH-HD 的特性主

7、要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的 PE-HD 分子量分布很窄。密度为 0.91- 0.925g/cm3 ，该材料的流动特性很好， MFR为 0.1 到 28 之间。分子量越高， PH-LD 的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。 PE-LD 是半结晶材料，成型后收缩率较高，在 1.5%到 4%之间。 PE-HD 很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力，从而减轻开裂现象。 PE-HD 当温度高于 60时很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比 PE-LD 还要好一些。(2)典型应用范围电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。2.2 塑件材料成型性能

8、3结晶料、吸湿性小，流动性极好，溢边值 0.02mm 左右，流动性对压力变化敏感，可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触可发生开裂。 收缩率范围大，收缩值大、方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀。2.3 零件的工艺性分析制件的最大尺寸为 160mm ，属于中小型制件，比较适合采用一模一腔的模具结构。由于制件外观制造要求，浇口应该选取在香炉的底部。为了保证香炉的壁厚一致，模具设计成 4 根导柱的形式；并且还要对顶出板和顶杆固定板进行导向。22.4 塑件成型工艺参数的确定表 6-5塑件成型工艺参数。密度0.91-0.96g cm3模具温度90-110 收

9、缩率0.15 %-0.35%注射压力110-140Mpa溢边值0.02mm注射时间0-5s注射压力85-120/Mpa保压时间20-80s喷嘴温度190-200 冷却时间20-50s料筒温度前段 200-220 、中段 220-240 、后段 190-200 第 3 章 成型设备的选择及校核3.1 注射机的初选3.1.1 计算塑件的体积 1根据制件的三维模型， 利用三维软件 (CAD ）直接求得塑件的体积为 V1=34.6 cm3 ,其中浇注系统凝料体积为 V 2=2308mm 3 故一次注射所需的塑件的总体积为 V=67.816 3cm3 。 3.1.2 计算塑件的质量 3取 PE 的平均密

10、度为 :=0.935g/cm 3,则塑件的质量为 :6塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书M1 = v1 =0.935X34.6 32.351(g)浇注系统凝料质量为 :M2 = v2 =0.935X2.3 2.15 (g)塑件和浇注系统凝料总质量为 :M=M 1 +M2 =32.351+2.15=34.501(g)33.1.3 选用注射机根据总体积即初步选取 SZY-300型螺杆式注射机。表 6-24 注射机的主要参数理论注射量320cm 3注射压力77.5Mpa注射行程150mm锁模力1500KN最大成型面积90mm最大开模行程340mm喷嘴圆弧球半径12mm模具最小厚度285mm模具最

11、大厚度355cm 3动，定模固定板尺寸620mmX520mm3.2 注射机的终选3.2.1 模具注射量的校核 3注射量的校核公式是： nm+m 1 Kmp式中： n-型腔数目mp- 注射机允许的最大注射量 g 或 cm 3 m-单个塑件的质量或体积 g 或 cm 3 m1 -浇注系统凝料及飞边质量或体积 g 或 cm3k-注射机最大注射量利用系数，一般 K=0.8如上所述，塑件及浇注的总体积 V=67.815cm 3（飞边体积相对特小，可忽略不计） 。Km p=0.8 332.16=265.73cm3nm+m 1 =67.815 265.73即 nm+m 1Kmp 满足条件3.2.2 模具注射

12、压力的校核 3注射压力校核公式： P maxPPmax- 为注射机最大注射压力 (MPa) P max=119MPa P-为塑件成型时所需注射压力 (MPa)，一般取 P=40-120MPa如上所述： PmaxP 满足要求33.2.3 锁模力的校核锁模力的校核公式： F s=P(nA+A1)FpFs-高压塑料熔体产生的胀模力（ N）Fp-注射机的公称锁模力（ N）n-模具型腔数目7塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书A-单个塑件在分型面上的投影面积 mm 2A1-浇注系统在分型面上的投影面积 mm2 P-型腔内熔体压力取 P=40MP分别计算 A 和 A1 的数值：222A=r =3.148

13、0 =20096mm主流道截面直径取 D1 =5mm， D2=7mm所以主流道在分型面上的投影面积 A2 = (D 22)2=3.1422 3.5 =38.465mm。一般主流道长度 L 不超过 60mm。因为采用点浇口，且没有分流道，所以浇注系统在分型面上的投影面积2A1=A2=38.465mm代入以上数据得： Fs=P(nA+A1)=40 20096+38.465=80544N 805KN1500KN即： Fs= P(nA+A1)10h 。浇口长 l=(0.5-2)mm 。第 5 章 导向机构的设计5.1 动定模之间的导向机构设计 2香炉模具必须要保证其位置精度高，只有这样才可以生产出壁厚

14、均匀的香炉。所以要采用 4 根导柱导向。由于该模具采用两次分模，所以要在导柱上设置限位孔。同时导套的相应位置也应设置小孔。具体模具结构如图 4 所示。图 4 动定模之间的导向机构5.2 推出机构的导向机构设计 2为了确保香炉底部的壁厚均匀，使顶杆的顶出过程平稳，顶杆不至于弯曲或卡死，应用导向机构，具体形式如图 5 所示。这种导向机构是采用两根导柱的，安装在中心线上，并对动定模其支承作用。第 6 章 冷却和排气系统的设计6.1 冷却系统的设计311塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书香炉是一种较大的中小型塑料制件。该制件的壁厚较小，并且分布均匀，对该塑件的冷却造成了不便。仅仅通过定模板上的冷却

15、水管，不能使制件均匀冷却，并且冷却速度较慢。可以在动模板上的型芯中做香炉的内部冷却系统，来改善其冷却系统的不足。图 5 推出机构的导向机构为了使模具冷却更快，且制件的不同部位冷却速度相等，必须采用较为复杂的冷却系统。该冷却系统可以分成两部分。一部分是凹模型腔板上的冷却系统。该部分是环绕凹模型腔一周的一个正方形的教浇道，具体如图 6 所示。另一部分是动模板和型芯上的冷却系统，是由动模板的两条与分型面平行的水道、与上述平面上的水道垂直相交的两条短水道和型芯上的环形凹槽以及橡胶垫片等组成。水道的直径都是 10mm ，水道的外端口上都有螺纹，螺纹大径为 12mm ，螺纹深 30mm ，并且安装有水嘴、

16、水管和水塞。水嘴规格为M12 。6.2 排气系统的设计 3型腔内气体的来源，除了型腔内原有的气体外还有因塑料受热或凝固而产生的低分子12塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书挥发气体，塑件熔体向注射模型腔填充过程中，尤其是高速注射成型和和热固性塑料注射成型时，必须把这些气体顺序推出，排气槽一般设在型腔最后被充满的地方。由于塑件的布局和设计是型腔由动、定模两部分组成，且采用点浇口，则排气槽开设在分型面上，由于分型面上因排气槽而产生的飞边，易随塑件脱出，而且还方便设计与加工，降低了设计与加工要求（此排气槽深度为0.03mm ）。图 6 冷却系统第 7 章 成型零件的设计7.1 型芯和型腔的结构和固定方式 3型芯采用镶块式结构，其优点为： 有利于温度控制，冷却充分； 零件更换方便；缩短模具制造周期。型腔和型芯固定方式：采用台肩固定，其优点为：加工方便；减少安装过程中出现的偏差3 27.2 成型零件工作尺寸计算13塑料成型工艺及模具设计 毕业设计说明书因为 PE 得收缩率为 0.91%-0.96% ，所以平均收缩率为：Scp= （ 0.91-0.96 ） 2=0.935%=0.00935根据塑件尺寸公差的要求：模具的制造公差去 z=3成型零件尺寸的计算如表 7 所示表 7 成型零件尺寸的计算塑件尺寸 计算公式 型芯或型腔的工作尺寸1600LM=LS (1Scp)3 / 4z0. 14