楓葉形塑料果盤的注塑模具設(shè)計(jì)-注射模1模2腔含8張CAD圖-獨(dú)家.zip,楓葉,塑料,果盤,注塑,模具設(shè)計(jì),注射,CAD,獨(dú)家
楓葉形塑料果盤的注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
對塑料果盤的注射模結(jié)構(gòu)采用側(cè)澆口的進(jìn)料，一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)。材料采用性能良好的聚乙烯(PE)。依據(jù)給定的塑件資料和圖片，通過對注射模具的型芯上端面加工工藝路線設(shè)計(jì)，計(jì)算夾具夾緊力及切削力，工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)、完成注射模具。最后，在CAD中，繪制注射模具型芯的夾具圖。
關(guān)鍵字：塑料果盤；注射模；側(cè)澆口；一模兩腔
I
Abstract
The injection mold structure of the plastic fruit tray adopts the mould with side gate feed and a mold with two chambers. The material is polyethylene (PE) with good properties. According to the given materials and pictures of plastic parts, the clamping force and cutting force of the clamp are calculated by designing the processing route of the upper end face of the core of the injection mold, and the special clamp for the working procedure is designed and the injection mold is completed. Finally, in the CAD, draw the injection mold core fixture diagram.
Key words: plastic fruit tray; injection mold; side gate; one mold two cavity.
II
前 言
注塑成型所用的模具即為注塑模（也稱為注射模），注塑成型的原理（以螺桿式注射機(jī)為例）。首先將顆?；蚍蹱畹乃芰霞尤肓隙?，然后輸送到外側(cè)裝有電加熱的料筒中塑化。螺桿在料筒前端原地轉(zhuǎn)動(dòng)，使被加熱預(yù)塑的塑料在螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下通過螺旋槽輸送至料筒前端的噴嘴附近。螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使塑料進(jìn)一步塑化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進(jìn)一步提高并得以均勻化。當(dāng)料筒前端堆積的熔體對螺桿產(chǎn)生一定的壓力時(shí)（稱為螺桿的背壓），螺桿將轉(zhuǎn)動(dòng)后退，直至與調(diào)整好的行程開關(guān)接觸，從而使螺母與螺桿鎖緊。具有模具一次注射量的塑料預(yù)塑和儲(chǔ)料過程結(jié)束[7]。
成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。
利用UG CAD模塊生成的產(chǎn)品三維造型包含了數(shù)控編程所需要的完整的產(chǎn)品表面幾何信息，軟件可以針對這些信息進(jìn)行數(shù)控加工刀位的自動(dòng)計(jì)算。整個(gè)過程都以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了信息集成和數(shù)據(jù)共享，不僅能夠快速提高加工效率，而且能夠保證質(zhì)量，降低成本。
雖然UG CAM模塊能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)控編程，但是數(shù)控編程之前的加工工藝的分析和規(guī)劃必須由用戶自行完成。加工工藝制定的好壞從根本上決定了數(shù)控程序的優(yōu)劣。加工工藝分析和規(guī)劃的主要內(nèi)容包括：毛坯工件的選擇、加工區(qū)域的確定、工藝路線的擬定、加工刀具的選擇、走刀路線和切削用量的確定等內(nèi)容。
CAD/CAM的發(fā)展趨勢：
標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、微型化、智能化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢。
（1） 標(biāo)準(zhǔn)化 CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展很快，如果不受規(guī)范制約，則必將發(fā)展成為一個(gè)個(gè)自動(dòng)化孤島，給各應(yīng)用企業(yè)帶來很大的問題【3】。
（2） 集成化 集成化就是向企業(yè)提供一體化的解決方案。并行工程是一種集成，企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM)也是一種集成。通過集成能最大限度地實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息共享，建立新的企業(yè)運(yùn)行方式，提高生產(chǎn)效率【3】。
III
（3）單機(jī)功能上將達(dá)到小型機(jī)和中型機(jī)的水平，多CPU并行處理時(shí)的功能將達(dá)到大型機(jī)的水平。以超級微型為基礎(chǔ)的CAD/CAM系統(tǒng)不斷增多，功能也在不斷擴(kuò)大【3】。
（4）智能化 傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)雖然在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算與繪圖等方面發(fā)揮了重要的作用，但并不適合產(chǎn)品設(shè)計(jì)整個(gè)生命周期，特別在產(chǎn)品 的概念設(shè)計(jì)階段，由于從抽象到具體的實(shí)現(xiàn)極為困難，需要根據(jù)專家豐富的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)作出合理的判斷與決策【3】。
IV
目 錄
摘 要 I
Abstract II
前 言 III
1. 緒論 1
2. 塑料成型的工藝性分析 1
2.1塑性的分析 1
2.2 PE塑料的性能分析 2
2.3 PE的注射成型過程及工藝參數(shù) 2
3. 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和選取注射機(jī) 3
3.1分型面位置的確定 3
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確立 4
3.3 注射機(jī)型號的確定 4
4. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
4.1 主流道的設(shè)計(jì) 6
4.2 分流道的設(shè)計(jì) 7
4.3 澆口的設(shè)計(jì) 8
4.4 校核主流道的剪切速率 9
4.5 冷料穴設(shè)計(jì)及計(jì)算 9
5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 9
5.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
5.2 成型部件鋼材選用 10
5.3 成型部件工作尺寸計(jì)算 10
5.4 計(jì)算成型零件尺寸及動(dòng)模墊板的厚度 12
6.脫模推出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
6.1 計(jì)算脫模力 13
6.2 確定推出方式 13
7. 模架的確立 14
8. 排氣槽設(shè)計(jì) 14
9. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
9.1冷卻介質(zhì) 15
9.2 冷卻系統(tǒng)簡單計(jì)算 15
10. 定位和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
11.夾具設(shè)計(jì) 16
結(jié)束語 18
致 謝 19
參考文獻(xiàn) 20
VI
1. 緒論
熱塑性塑料注射模是塑料原材料的特性所決定的，最的有兩點(diǎn)：一是注射時(shí)熔體的充模流動(dòng)特性，是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這點(diǎn)決定了注塑模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。
合理地選擇模具結(jié)構(gòu)：根據(jù)的圖紙及技術(shù)要求，研究和選擇的成型方法與設(shè)備，結(jié)合工廠的加工能力，提出模具結(jié)構(gòu)方案，充分征求方面的意見，進(jìn)行分析討論，使設(shè)計(jì)出的模具結(jié)構(gòu)合理，，操作方便。正確地確定模具成型零件的：成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素。成型零件尺寸時(shí)，一般可采用平均收縮率法。對精度較高并需控制修模的制件，可按公差帶法計(jì)算。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便：設(shè)計(jì)模具時(shí)，做到設(shè)計(jì)的模具制造容易，造價(jià)便宜。充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后：盡量用模具成型出塑件設(shè)計(jì)特點(diǎn)的制件，包括孔、模等部份，減少澆口、的尺寸，避免不必要的的后加工。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠：這一涉及到模具設(shè)計(jì)的許多方面。模具零件應(yīng)耐磨耐用。
2. 塑料成型的工藝性分析
2.1塑性的分析
外形尺寸：該塑件的壁厚為1mm，塑件的高度為20mm，塑件形狀為楓葉形。塑料熔體流程較短，成型前可不進(jìn)行預(yù)熱。
精度等級：本次設(shè)計(jì)涉及到的公差一律取為MT5
脫模斜度：初步擬定此次設(shè)計(jì)的脫模斜度為1°。
PE材料成型效率不高，收縮大，易變形，需設(shè)冷卻系統(tǒng)。
圖2 楓葉形果盤平面圖
2.2 PE塑料的性能分析
基本特性： 聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70～-100℃)，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。
成型特點(diǎn)：成型前可不預(yù)熱；收縮大，易變形；冷卻時(shí)間長，需設(shè)冷卻系統(tǒng)，成型效率不高；塑件有淺側(cè)凹可強(qiáng)制脫膜；澆注系統(tǒng)應(yīng)盡快保證充型。
主要用途：廣泛應(yīng)用于薄膜、管件、繩、容器、電器絕緣零件及日用品等加工行業(yè)。
2.3 PE的注射成型過程及工藝參數(shù)
注射成型的過程：
1）塑件成型前的準(zhǔn)備工作：對PE各項(xiàng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，PE成型前可不進(jìn)行預(yù)熱。
表1 PE的性能指標(biāo)
性能指標(biāo) 高密度 低密度
密度（ρ/kg/dm3 ） 0.94～0.97 0.91～0.93
比體積(v/( dm3 \kg)) 1.03～1.06 1.08～1.10
吸水率 (24h/﹪) <0.01 <0.01
收縮率 (s/﹪) 1.5～3.0 /
熔點(diǎn) (t/°C) 105～137 105～125
熱變形溫度(t/°C) 48 /
抗拉屈服強(qiáng)度 （σ1/MPa） 22～39 7～19
拉伸彈性模量 （E1/MPa) 0.84～0.95×103 /
抗彎強(qiáng)度（σ1/MPa） 20.8～40 25
沖擊韌度(ɑk/(kJ/m2)) 不斷 不斷
硬度（HB） 2.07邵D60～70 邵D41～46
體積電阻系數(shù)(ρv（Ω.cm）) 1015～1016 >1016
2）注射過程。塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化過程達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)之后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔進(jìn)行成型，其過程可分為充型、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻的五個(gè)階段。
3. 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和選取注射機(jī)
3.1分型面位置的確定
通過對塑件結(jié)構(gòu)形式和外形的分析，分型面應(yīng)選在盒蓋截面積最大且利于開模的方向取塑件的底平面上,其位置如圖 所示。
圖3 分型面的選擇
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確立
1） 型腔數(shù)量的確立：對于該塑件精度要求不是很高，形狀也較為簡單，又是大批量生產(chǎn)。考慮到塑件尺寸、模具尺寸及生產(chǎn)成本的費(fèi)用問題等，本設(shè)計(jì)中的型腔數(shù)量為一模兩腔。
2） 型腔排列形式的確立：模具型腔數(shù)量確定為一模兩腔，因此流道采一字形對稱排列，使進(jìn)料平衡均勻。
3.3 注射機(jī)型號的確定
1）注射量計(jì)算
塑件的體積 =29.44cm3
塑件的質(zhì)量
=V=0.9*29.44=26.5g （1）
2)澆注系統(tǒng)凝料體積初步估算
按經(jīng)驗(yàn)取塑料體積的.2倍，因此，一次注入模具型腔的塑料熔體的體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個(gè)塑件體積之和）為
=1.2*2*V=1.2*2*29.44=80.66cm3 (2)
3）選取注射機(jī)
根據(jù)上述計(jì)算知一次注射注入模具型腔的體積總共為80.66cm3,根據(jù)參考文獻(xiàn)得式V公=V總/0.8=80.66/0.8=100.83。因此根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，初步選擇注射機(jī)型號為XS-ZY-125，其主要參數(shù)見下表2
表2 注射機(jī)的主要參數(shù)
項(xiàng)目 XS-ZY-125
理論注射容積/cm3 125
螺桿直徑/mm 42
注射壓力/MPa 150
注射行程/mm 160
注射時(shí)間/s 1.8
塑化能力/（g/s) 16.8
注射方式 螺桿式
合模力/N 9×105
最大成型面積/cm2 360
移模行程/mm 300
最大模具厚度/mm 200
模板尺寸/mm
拉桿空間/mm 260×360
合模方式 液壓-機(jī)械
推出形式/mm 中心推出
電動(dòng)機(jī)功率/KW 11
噴嘴球半徑/mm 12
噴嘴口直徑/mm 4
定位孔直徑/mm 100
4）注射機(jī)主要參數(shù)校核
（1） 注射壓力的校核：由參考文獻(xiàn)查得，PE的注射壓力一般在60～80MPa之間，取P0=70MPa，注射壓力安全系數(shù)為K1=1.25～1.4，本次取1.3，因此K1×P0=70×1.3=91MPa
1.66m/s,合理 （30）
6） 計(jì)算冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù)
根據(jù)上面計(jì)算可知，平均水溫為23.5℃，查參考文獻(xiàn)知f=6.65,則：
(31)
7) 冷卻水通道導(dǎo)熱總面積的計(jì)算
(32)
8） 模具冷卻水管總長度L計(jì)算
(33)
9） 確定冷卻水路根數(shù)：
設(shè)每條水路的長度為l=300mm，則
x=L/l=153/300=0.51根
因此，經(jīng)過上述計(jì)算可以得出，一條冷卻水道就可以滿足模具的要求。
10. 定位和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模的定位、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)主要用來對澆口套和推出系統(tǒng)進(jìn)行定位和導(dǎo)向，定模和動(dòng)模之間的開合。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位兩種方式。模外定位是通過定位圈與注射機(jī)的配合來實(shí)現(xiàn)，使模具的澆口套與注射機(jī)噴嘴達(dá)到精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則是通過導(dǎo)柱套進(jìn)行合模定位的。
11.夾具設(shè)計(jì)
本次夾具的設(shè)計(jì)主要是用銑床來對型芯的上端面進(jìn)行銑削加工，采用X63臥式銑床。刀具為高速鋼鑲齒三面刃銑刀。
1） 定位基準(zhǔn)的選擇
由工件圖可知，型芯的上端面與下端面應(yīng)有平行度要求，為了使定位誤差減少，采用型芯的下端面為定位基準(zhǔn)
2） 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，Φ225mm，z=20
(34)
CF=650，ap=3.1mm,xF=1.0,fz=0.08mm,yF=0.72,ae=40mm,uF=0.86,d0=225mm,qF=0.86,wF=0,z=20
因此，F(xiàn)=1456（N）
水平分力：FH=1.1F=1601.6（N)
垂直分力：FV=0.3F=436.8(N)
計(jì)算切削力時(shí)，考慮到安全系數(shù)，因此
F安=KFV=1.5×1.1×1.1×1.1×436.8=872(N)
其中，
實(shí)際夾緊力為
，因此
（N) 其中， (35)
3） 定位誤差的分析
夾具的主要定位元件為底板，該定位底板的公差與型芯的公差相同，因此
ΔJB=0.026-（-0.07）=0.033
結(jié)束語
經(jīng)過近一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將告一段落，通過這段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)到基本知識(shí)與技能緊密地聯(lián)系到了一起，讓我們將從課本上學(xué)到的東西真正的有了用武之地，鞏固了我們的專業(yè)知識(shí)。同時(shí)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我們接觸并學(xué)習(xí)到了其他專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，特別是模具設(shè)計(jì)這方面，我學(xué)會(huì)了怎樣使用UG根據(jù)零件來制造一整套模具，這對于我們的學(xué)習(xí)能力又是一個(gè)肯定，對我們即將步入社會(huì)生活，去接觸新的知識(shí)提供了一次非常難得的鍛煉機(jī)會(huì)。同時(shí)，它也對我們創(chuàng)新思維也有很大的幫助。綜觀整次畢業(yè)設(shè)計(jì)，還是有很多的不足之處，例如，怎樣完整地使用CAD表達(dá)夾具裝配圖、零件圖等這方面的知識(shí)，還需繼續(xù)的鞏固和加深這方面的學(xué)習(xí)。
致 謝
在這里首先要非常感謝母校多年對我的培養(yǎng)和教育，讓我渡過了一個(gè)充實(shí)的大學(xué)生涯；同時(shí)還要非常各位老師，悉心的授課和輔導(dǎo)我們，不僅讓我們學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，同時(shí)還學(xué)會(huì)了怎樣為人處事，在此一并感謝。另外還要非常的感謝我的指導(dǎo)老師-陶衛(wèi)民副教授和楊書儀副教授，在他的悉心指導(dǎo)下我才能夠順利地做完畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后也要感謝同窗好友正是他們支持和幫助，讓我的大學(xué)生活更加的豐富多彩。
由于完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間很倉促，其中諸多不足之處，還希望各位專家，教授不吝指出，非常地感謝！
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