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1、lw 沧州职业技术学院毕业设计 塑料盆的塑料成型与模具设计塑料盆的塑料成型与模具设计 2013 届 机械工程系 专 业 模具设计与制造 学 号 3 学生姓名 指导教师 完成日期 2013 年 1 月 8 日 lw 摘摘 要要 塑料盆的形状较为简单 在模具设计中要考虑的因素有很多 除考虑它的出模 分型面 还需考虑它成型的质量 表面光洁度等 更重要的是考虑它的制造难度和 成本 所以我们设计应认真分析塑料制品的结构 寻求最佳的设计方案 分型面的 选择也很重要 分型面的选择既要考虑不影响制件表面的美观 又要达到结构要求 由于制品体积比较大 所以浇注系统的设计也很重要 在此次设计中我选点浇口 推板推出机
2、构 这就解决了制品出模的问题 并详细叙述了通过 PRO E 对模具成型 零件的设计流程 设置收缩率 创建毛坯工件 设计分型面 创建模具体积块 创建 模具元件 流道及浇口的设计 创建铸模 开模仿真 及用 EMX 来装配模架的流程 关键词 关键词 分型面 模架 凸模 凹模 塑料盆 lw 目 录 第 1 章 绪 论 1 1 1 塑料及塑料工业的发展 1 1 2 我国塑料模具工业现状 2 第 2 章 制品结构特征及成型工艺性分析 3 2 1 塑件材料分析 3 2 2 材料性能 4 2 3 塑件尺寸和精度分析 4 2 4 收缩率 4 2 5 塑件形状分析 5 2 5 1 塑件厚度 5 2 5 2 脱模斜
3、度 5 2 6 塑件圆角 5 2 7 零件体积及质量估算 6 第 3 章 模具方案分析 7 3 1 分型面的确定 7 3 2 型腔数目的确定 7 3 3 浇注系统的设计 8 3 4 推出机构设计 9 3 5 冷却系统设计 10 3 6 确定标准模架尺寸 11 第 4 章 注塑机的设备选择 13 4 1 注塑机的分类 13 4 2 注塑机的主要参数 13 4 3 选择注塑机 13 4 4 注塑机的校核 14 第 5 章 成型零件设计与计算 16 5 1 成型零件工作尺寸计算 16 5 2 成型零件的设计 16 5 2 1 设置收缩率 18 5 2 2 创建毛坯工件 18 5 2 3 设计分型面
4、18 5 2 4 创建模具体积块 19 5 2 5 创建模具元件 19 5 2 6 流道与浇口设计 19 5 2 7 创建铸模 20 5 2 8 开模仿真 20 第 6 章 导向机构设计 22 6 1 导向机构设计的原则 22 lw 6 2 导柱 导套的结构设计 22 6 2 1 导柱的结构设计 22 6 2 2 导套的结构设计 23 第 7 章 排气系统的设计 24 第 8 章 模架及其它模具零件设计 25 8 1 模架尺寸的计算 25 8 2 装配模架 25 8 2 1 新建组件项目 26 8 2 2 载入模具装配元件 26 8 2 3 定义模具模架 26 8 2 4 添加设备 27 8
5、2 5 加入复位销 28 8 2 6 在模座中挖出放置型腔的凹槽 28 8 2 7 设计冷却系统 39 8 2 8 加载所有组件 31 总 结 32 致 谢 33 参考资料 34 附 录 35 lw 第第 1 章绪章绪 论论 1 1 塑料及塑料工业的发展 一提起塑料 留在很多人记忆中的 是孩提时代吃的糖果的包装纸 那些粗糙 但花花绿绿的塑料糖果包装纸 成为孩子们难得的珍藏 甜蜜的回忆 在解放前 中国人吃的糖果绝大部分是用纸包装的 因为即使到了解放初期 我国还没有塑料 其研究和生产也一片空白 塑料工业是跟随着共和国的成长 共 同成长起来的 它经历了从无到有 从小到大 从弱到强的几十年发展历程 取
6、得 了辉煌的成就 目前 我国已跨入世界塑料生产先进大国的行列 塑料工业是一门飞速发展的新兴工业 是随着石油工业的发展应运而生的 世 界塑料工业的历史仅有 90 年 而我国塑料工业起步于 20 世纪 50 年代 只有短短 50 年的历史 但塑料工业的发展速度是惊人的 1954 年 出于国家经济和国防的需要 当时的沈阳化工研究院开始了聚氯乙烯 树脂的初步研究 1958 年我国自行研究设计的第一套聚氯乙烯年产 3 千吨的生产装 置 在锦西化工厂建成投产 当时的装置生产条件十分简陋恶劣 生产过程全部采 用手工操作 现场工人几乎没有多少安全卫生保护措施 初期生产很不正常 产品 品质也很低劣 生产效率十分
7、低下 但这些装置的建成投产 是我国塑料工业发展 的基石 国际食品包装协会常务副会长兼秘书长董金狮说 我国塑料工业经过长期的奋 斗和面向全球的开放 目前已形成门类较齐全的工业体系 成为与钢材 水泥 木 材并驾齐驱的基础材料产业 作为一种新型材料 其使用领域已远远超越上述三种 材料 并广泛应用于经济 文化 军事 生活等各方面 在生活中 塑料早已不只是局限在一个小小的糖果包装纸了 方方面面都离不 开塑料 如在坐的沙发 椅子里 穿的鞋子 衣服里 住的房子门窗 管道中 都 有塑料的成分 此外 近年来 随着食品 饮料 乳品 化妆品 洗涤用品 啤酒 调味品产量的增长 对塑料及塑料复合材料的包装需要越来越大
8、因此 塑料工业 既是消费工业 又是新型材料工业 正逐步成为科技含量高 应用广 市场前景好 的行业 塑料包装材料是塑料制品应用中的最大领域之一 由于塑料的优异性能 改变 了传统纸张 木材 玻璃 金属类包装格局 塑料包装材料已超过包装总量的 1 3 lw 董金狮说 各种薄膜 中空容器 饮料瓶等满足食品 医药和各种日常生活用品包 装的需求 而塑料包装材料本身经过多年的发展 种类不断增加 主要包括塑料软 包装 编织袋 中空容器 周转箱等 产品也由单一材质包装到多层材料复合包装 层数最多可达 9 层 马占峰说 塑料正广泛应用于航空航天 交通 信息 家电 电子和包装等多 个领域 与传统的纸张 木头和钢铁等
9、材料生产相比 塑料生产实现了节约材料 节水节地和节能 塑料还具有耐腐蚀 加工成型容易 可多次循环利用等 正基于 这些优点 塑料应用还将进一步扩大 我们几乎每天都能感觉到新的塑料产品问世 1 2 我国塑料模具工业现状 国内模具工业从起步到发展 历经了半个多世纪 尤其是 20 世纪 90 年代以来 发展得更加迅速 近年我国的模具在国际模具行业美好的发展形势下 模具水平有 了较大提高 大型 精密 复杂 高效和长寿命模具又上了新台阶 从模具发展地 域来看 我国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性 模具生产最集中的地区 在江浙和广东等经济技术高的地区 从模具的需求情况看 汽车工业是模具的最大 用户 汽
10、车产量的增幅虽然有较大回落 但车型开发和新车型的上市速度并未放慢 有的还有所加快 汽车工业对模具需求仍旧十分强劲 电子信息行业 电器和仪器 仪表行业 电机行业 建材行业等 也是大量使用模具的行业 这些都对模具产生 大量的需求 中国经济的高速发展对模具工业提出越来越高的要求 也为其发展提 供了巨大的动力 近年来 我国的模具工业一直以高增长速度快速发展 除了国有 专业模具厂外 其他所有制形式的模具厂家 如集体企业 合资企业和私营企业 都得到了快速发展 其中集体和私营的模具企业发展得最为迅速 各地从事模具制 造的集体企业和私营企业多达数千家 形成了许多国内外知名的 模具之城 和最具 发展活力的组成之
11、一 lw 第第 2 章章 制品结构特征及成型工艺性分析制品结构特征及成型工艺性分析 2 1 塑件材料分析 通常 选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求 以及原 材料厂家提供的材料性能数据 对于常温工作状态下的结构件来说 要考虑的主要 是材料的力学性能 如屈服应力 弹性模量 弯曲强度 表面硬度等 该塑料盆的 形状结构比较简单 深度为 80mm 该制件是日常所用的塑料盆 要求外观质量较 好 有一定的强度且翘曲变形在一个较小的范围内 聚丙烯未着色时呈白色半透明 蜡状 无毒无味 密度为 0 9 0 91g cm3 但低温时变脆 不耐磨易老化 相对分子 质量越大 机械强度越高 聚丙烯具有
12、优良的绝缘性能 一定的化学稳定性和耐蚀 性 适合于制作日用品 聚丙烯的成型特点是流动性和成型性优良 成品率高 吸湿性小 易发生融体 破裂 长期与热金属接触易分解 因此 成型塑件的壁厚应均匀 脱模斜度不宜过 小 塑件中不宜有镶件 所以制品材料确定为聚丙烯 图 2 1 lw 图 2 2 塑料盆零件图 2 2 材料性能 聚丙烯的聚合物 英文缩写 PP 拉伸强度可达 30MPa 以上 有较高的抗弯曲 疲劳强度 PP 的熔点 165 170 分解温度为 350 晶体密度 0 9 0 91 g cm3 熔融温度 240 吸水率 0 05 通常的聚丙烯为非极性的结晶塑料 聚丙烯耐热 性能良好 可在 100
13、左右使用 同时绝缘性能也比较优越 聚丙烯成型时流动性 较好 质软易脱模 塑件有较浅的侧凹时可以强行脱模 2 3 塑件尺寸和精度分析 1 塑件大小 塑件径向最大尺寸240mm 高度尺寸 80mm 该塑件尺寸比较 大一些 2 塑件尺寸 公差该塑件用于日常生活 故尺寸精度要求较高 由于图中未标 注公差 故根据 SJ T10628 1995 按一般精度要求 聚丙烯公差等级为 MT5 3 塑件表面质量 由于塑件为常用塑料盆 对外表面质量要求高 塑件表面质 量可以稍低 因此塑件外表面粗糙度取1 6 内表0 8 a Rm Ra m 2 4 收缩率 lw 常见塑料的收缩率如下表 2 4 常用塑料的收缩率 塑料
14、名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙 烯 聚苯乙 烯 尼龙ABS 缩写PEPPPVCPSN6ABS 收缩率1 5 3 61 0 2 5 0 6 1 5 0 6 0 8 0 8 2 5 0 3 0 8 对于该塑料盆 材料为聚丙烯 理论收缩率为 1 0 2 5 而实际与理论是有区 别的 设计时常取收缩率为 0 5 2 5 塑件形状分析 该塑件无侧凹和侧孔 故不需侧向抽芯与分型 模具结构简单 塑件形状简单 有利于型腔填充 适合注射成型 2 5 1 塑件厚度 制品应有一定的厚度 这不仅是因为制品在使用中有足够的强度和刚度 而且 也为了塑料在成型时有良好的流动性 有时制品在使用中需要的强度虽然很小 但 是为了使制品便
15、于从模具中顶出以及部件的装配 仍需要有适当的厚度 一般说来 塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求 但是从 塑件的成型过程看来 塑件的壁厚越厚 冷却的时间就越长 整个塑件的成型周期 就要延长 提高了生产的成本 降低了生产的效率 同时 塑件的壁厚越厚 收缩 率就增大 这样使的得产品的尺寸不稳定性增加 降低了产品的质量 因此产品的 厚度必须得适中 根据材料的的特性 一般热塑性塑件的壁厚取 1 该塑件在使用 时对强度和刚度要求稍高 故最大壁厚取 3mm 2 5 2 脱模斜度 拔模斜度是为了便于脱模 防止塑件表面在脱模是划伤 擦毛 在设计塑 件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度 塑件的脱模
16、斜度大小跟塑件的性质 收 缩率 摩擦因素 塑件的壁厚和几何形状有关 为了使制品易于从模具内脱出 设 计时必须保证制品的内外壁厚具有足够斜度 以保证塑件脱模 由于脱模斜度没有 比较精确的计算公式 一般情况下脱模斜度取 0 5 最小取 15 20 本设计选择 的拔模斜度为 20 lw 2 6 塑件圆角 塑料制品除了在使用上要求采用尖角之外 其余所有转角处均应尽可能采用圆 角过度 因为带尖角的塑件 往往会在尖角处产生应力集中 在受力或受冲击振动 时会发生破裂 甚至在脱模过程中由于成型应力而开列 特别是塑件的内角处 塑件上转角处采用圆弧过度 有利于物料充模 同时也有利于融料在模具型腔 内的流动和塑件的脱模 不仅避免了应力集中 而且还使塑件变的美观 有利于塑 料充型的流动 2 7 零件体积及质量估算 图 2 2 体积分析 单个塑件 V 22 2cm3 质量 m 20 0g 图 2 3 体积分析 塑件和浇注系统凝料 总体积 V总 89 8cm3 质量 m 80 8g lw 第第 3 章章 模具方案分析模具方案分析 3 1 分型面的确定 分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面
