漱口杯塑料模具设计CAD图纸全套注塑模具毕业资料
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塑料刷牙杯模具设计
前言
近年来,中国塑料模具制造水平已有较大提高。目前,塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%,在模具进出口中的比重高达50~70%。目前,带嵌件模具发展也是相当的快。现在最常见带嵌件模具是带金属嵌件的模具以及带树脂嵌件的模具。结合Pro/E、Moldex3D等CAE分析软件一起对带嵌件模具进行模拟分析,从而来指导带嵌件模具设计及其工艺方案的优化,已经成为了当今社会的一个的重要研究手段。但是总体说来,对带嵌件的模具设计仍然还不成熟。
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、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面,它需要产品设计师、模具设计师、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、再设计的反复迭代,不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。
1 塑件工艺性分析
1.1 塑件的原材料分析
产品名称: 塑料刷牙杯
型腔数:一模四腔
生产类型:大批量
材料: PP
图 1-1
(1) 塑件材料性能分析 PP塑料,化学名称:聚丙烯
英文名称:Polypropylene(简称PP)
比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收缩率:1.0-2.5%
成型温度:160-220℃ 。
成分结构
PP为结晶型高聚物,常用塑料中PP最轻,密度仅为0.91g/cm3(比水小)。通用塑料中,PP的耐热性最好,其热变形温度为80-100℃,能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性,有很高的弯曲疲劳寿命,俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点:尺寸精度低、刚性不足、耐候性差,它具有后收缩现象,脱模后,易老化、变脆、易变形。
成型特性
1)结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。
2)流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形。
3)冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形
4)塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。
PP与其它几种主要的通用塑料的性能比较
表1-1 材料性能表
材料性能、种类 PP PE PVC PS ABS
密度 最小 小于水 较大 略高于水 略高于水
刚性 较好 差 好 好 好
收缩率 差 一般 好 好 好
韧性 低温下差 好 差 差 好
强度 较高 低 较高 高 高
耐热性 好 一般 差 较差 较差
化学稳定性 好 好 好 好 好 耐候性 差 差 一般 一般 较差
毒性 无毒 无毒 可以无毒 无毒 无毒
粘合剂粘合 差 差 好 一般 一般
热合性 一般 好 一般 一般 一般
成型加工性 好 好 不易 好 好
(2) 成型工艺性分析
PP在熔融温度下有较好的流动性,成型性能好,PP在加工上有两个特点:其一:PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降(受温度影响较小);其二:分子取向程度高而呈现较大的收缩率。
PP的加工温度在200-300℃左右较好,它有良好的热稳定性(分解温度为310℃),但高温下(270-300℃),长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低,所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性,改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50℃范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中,要吸收大量的熔解热(比热较大),产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥,PP的收缩率和结晶度比PE低。
1.2 塑件结构分析
塑件的具体结构如图所示。其中塑件外形结构大致圆柱形,带有拔模角度,注塑重点在于,注塑时不能出现浇不足,收缩均匀。同时外观要求不能有熔接痕、脱模痕, 不能有划伤、变形、飞边,必须符合GB/T 2828.1、QC/T 32-2006和GB/T 3730.1-2001。
制品尺寸精度分析。该塑件尺寸无特殊要求,尺寸精度按MT5查取公差。该塑件内外尺寸均受到模具活动的影响,故为B类尺寸。据国家标准塑件尺寸公差(GB/T144486-1993)查得,该零件主要尺寸如下所示:
表1-2
塑件标注尺寸 尺寸公差(MT5) 塑件标注尺寸 尺寸公差(MT5)
尺寸 18 18±0.3
尺寸 1 1±0.3
20 20±0.3 32 32±0.3
23 23±0.3 33 33±0.3 25 25±0.3
27 27±0.3
图1-2 水杯三维图
2 拟定模具结构形式
2.1 分型面位置确定
在模具设计初期阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理,对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此,分型面的选择是在注射模设计中的一个关键因素。
分型面的选择主要应遵循以下原则:
(1) 分型面应选在塑件外形最大截面处。
(2) 便于塑件顺利脱模,尽可能使塑件留在动模一侧。
(3) 有利于保证塑件的精度要求。
(4) 满足塑件的外观质量要求。
(5) 有利于简化模具结构。
(6) 尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。
(7) 有利于排气。
综合上述的各原则,分型面可取在制件的最大投影面积处。
图 2-1 分型面
2.2 型腔数量及排列方式确定
该塑件三维是ø54上×ø40下×66高mm,为中小型尺寸工件,采用一模四腔,大批量生产。排列如图所示。
图 2-2 型腔排列
2.3 注塑机选择和参数校核
2.3.1 注射量计算
模具所需塑料熔体注射量m = nm1 + m2 (3-1)
式中: m— 一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)
其中m2是个未知值(注塑厂的统计资料),在做设计时以0.6nm1来估算,即 m = 1.6n m1 (3-2)
经proe分析,塑件质量m1= 5.9480.91=5.412g,所以注射量m=1.6nm1=1.645.4=34.56g
2.3.2 投影面积及锁模力的计算
塑件和流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积及所需锁模力为:
A = nA1+A2 (3-3)
Fm=(nA1+A2)P型 (3-4)
式中: A —塑件及流道凝料在分型面上的投影面积(mm2);
A1—单个塑件在分型面上的投影面积(mm2);
A2—流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积(mm2);
Fm —模具所需的锁模力(N);
P型—塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)。
表5-1 常用塑料注射成型时型腔平均压力 单位:MPa
塑件特点 P型 举例
容易成型塑件 25 PE、PP、PS等壁厚均匀的日用品,
一般塑件 30 容器类
中等黏度塑件及有精度要求塑件 35 在模温较高的情况下,成型薄壁容器类
高黏度塑料及高精度、难充模塑料 40 ABS、POM等有精度要求的零件,如壳类等高精度的机械零件,如齿轮、凸轮等
流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A2,在模具设计前是个未知值,根据多型腔模的统计分析,A2是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍到0.5倍,因此可用0.45nA1来估算,另外部分塑料注射压力P可查相关数据。经过moldex 3D 的计算,总投影面积为:9156mm2。
所以:A=4(3.14*27*27)=9156mm2
Fm =AP型=9156×40=366.24kN
2.3.3 选择注射机
根据上面计算得到的m和Fm值来选择一种注射机,注射机的最大注射量(额定注射量G)和额定锁模力F满足 G≥ m/α (3-5)
式中α—注射系数,无定型塑料取0.85,结晶型塑料取0.75。
F>Fm (3-6)
则:G≥m/α→G≥34.56g/0.85=40.66g
生产原料密度为1.76g/cm3 注射容量为23.1 cm3
一般注塑机浇注塑料原料时, 其每次注射量仅达标准注射量的75 %。为了提高制件质量及尺寸稳定, 表面光泽、色调的均匀, 要求注射量为标定注射量的50 %为宜,即46.2cm3。
根据注射机的注射容量需大于46.2cm3、锁模力需大于366.24kN,
又由于《模具设计与制造简明手册》表2-40选择注射机XS-ZY-1000螺杆式注射机,其参数如下:
额定注射量:10003cm
螺杆直径:85mm
注射压力:178Mpa
锁模力:4500KN
模板行程:700-mm
模具最大厚度:700mm
模具最小厚度:300mm
模板尺寸:700×850mm
拉杆空间:650×550mm
定位孔直径:150mm
合模方式:液压—机械
2.3.4 注射机有关参数的校核
(1) 最大注塑量校核
模具成型塑料制品和流道凝料总质量应小于注塑机的额定注塑量的80%,所以额定注塑量M≥138.24g÷80%=172.8g,选定的注塑机额定注塑量为1000cm3×1.76g/cm3=1760g,注塑量校核合格。
(2) 锁模力校核
F≥kAp型=1.2*366.24KN =439.482KN,所选注塑机的锁模力为4500KN,锁模力校核合格。
(3) 注射压力的校核
注射机的最大压力应大于塑件成型所需的压力,即
ZahPP (3-7)
式中:ZP——注射机最大注射压力(Mpa);
ahP——塑件成型所需的注射压力(Mpa);
采用柱塞式注塑机PPA注射压力为140~180MPa,螺杆式注塑机则取120~140MPa为宜,因此选定的注塑机的注射压力:178 Mpa,满足要求。
3 成型零件有关尺寸的计算
(1)型芯设计
图3-1 型芯