畢業(yè)設(shè)計 旅行餐碗注塑模設(shè)計.doc

鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書10引言隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍不斷地擴大，如:家用電器、儀器儀表、建筑材料、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅速猛增加。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且運用于多種原料，能夠成批，連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，高速化，因此，具有得極高的經(jīng)濟效益。模具是指一種專用工具，用于裝在各種壓力機上，通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需另件的形狀制品，這種專用工具即統(tǒng)稱模具。模具已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中使用的極為廣泛的主要工藝裝備，是最重要的工業(yè)生產(chǎn)手段及工藝發(fā)展方向.一個國家工業(yè)水平的高低,在很大生活方式上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平，是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。與其它機械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個特點：第一，模具不能像其它機械那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。這是因為每副模具都是針對特定塑料制品的規(guī)格而生產(chǎn)的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也是大相徑庭，所以模具制造不可能形成批量生產(chǎn)。換句話說，模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，重復(fù)加工的可能性越小。因此，模具的制造成本較高。第二，因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價格等因素之外，很重要的一點就是需盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊訂制的模具來說，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項技術(shù)性很強的工作，其加工過程集中了機械制造中先進技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對于企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”（既多面手），使其適應(yīng)多工種的要求，這種技術(shù)工人對模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述,模具制造業(yè)存在成本高,要求制造周期短,技術(shù)性強等特點,目前,隨旅行餐碗注塑模設(shè)計2著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機的應(yīng)用,這些問題得到了很大的改善。由于有了計算機輔助設(shè)計和計算機輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所需要的精度與質(zhì)量。預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的應(yīng)用，大大的方便了加工及熱處理。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)件和以標(biāo)準(zhǔn)件為基體的特殊定制零件的普及，明顯的縮短了模具制造周期。我國模具工業(yè)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀可分為：1.八十年代以前的模具工業(yè)發(fā)展：在大中型國有企業(yè)，模具車間或稱工具車間，作為配套部門,專業(yè)化生產(chǎn)模具的廠家少，模具的種類是沖壓模，鍛造模。2.八十年代隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是工程塑料的推廣及應(yīng)用，推動模具工業(yè)的快速發(fā)展，主要表現(xiàn)在塑料模的快速發(fā)展。1987年在全國工科院校試點開設(shè)模具專業(yè)，模具工業(yè)的國際行標(biāo)的制訂與完善，壓鑄模，鉆合金擠壓模，銅墻鐵壁型材模的開發(fā)和生產(chǎn)。3.九十年代后期，模具的生產(chǎn)向?qū)I(yè)化，精密化發(fā)展，模具設(shè)計與制造的科技含量與技術(shù)含量越來越高。特別是CAD/CAM的高新軟件的出現(xiàn)，象AutoCAD、pro/g,MasterCAM、UG、Cimatron等，用于產(chǎn)品設(shè)計和模具設(shè)計和模具設(shè)計，加快了模開發(fā)的速度，又保證了模具的質(zhì)量、而數(shù)控加工技術(shù)的出現(xiàn)使復(fù)雜模具的加工成為可能,實現(xiàn)設(shè)計與制造的體化流程，加快了模具開發(fā)的建設(shè)，提高了模具制造的質(zhì)量。本次畢業(yè)設(shè)計,我的設(shè)計課題為旅行餐碗的模具設(shè)計。在這次設(shè)計中，我選擇了注射模具的設(shè)計。我首先搜集了大量和資料，并對其進行了分析研究，而且吸取了國內(nèi)外的有關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上我還到模具廠參觀實習(xí)，獲取了一定的感性認識，為我的模具設(shè)計打下了基礎(chǔ)。由于我對注塑模也是剛剛接觸，缺乏經(jīng)驗，所設(shè)計的模具難免存在很多問題與不足，在此希望老師能給予指正。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書31制件的結(jié)構(gòu)工藝要想獲得良好的塑件,必須仔細而又慎重地設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)(如壁厚的均勻度,圓角的大小,支承位置的選擇等)。倘若稍有疏忽，就會給制件帶來難以彌補的缺陷，如氣泡、縮孔、開裂等不良現(xiàn)象。在設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)的同時還要考慮塑件的結(jié)構(gòu)是否符合模具分型面的要求，開模頂出的要求，模具制造的要求?？傊?，在充分分析研究塑件結(jié)構(gòu)的同時，還必須考慮到模具的要求，使兩者經(jīng)濟的合理性互相協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。塑料制件主要是根據(jù)要求進行設(shè)計，由于塑料有其特殊的物理機械性能，因此設(shè)計塑件是必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，避免和補償其缺點，在滿足使用要求的前提下，塑件應(yīng)盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝特點。在設(shè)計塑件是必須考慮以下幾個方面的因素：1塑件的物理機械性能，如強度、剛性、韌性、彈性、吸水性以及對應(yīng)力的敏感性。2塑件的成型工藝性，如流動性。3塑件形狀應(yīng)有利于充模流動，排氣，補孔，同時能適應(yīng)高效冷卻硬化（熱塑性制品）或快速受熱固化（熱固性塑料制品）。4塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異。5模具的總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度。6模具零件的形狀及其制造工藝。以上前四條主要是指塑料性能特點，后兩條主要是考慮模具結(jié)構(gòu)特點，塑件設(shè)計的主要內(nèi)容包括塑件的形狀、尺寸、精度、表面粗糙度、壁厚、斜度以及塑件上加強筋支承面、孔、圓角、螺紋、鑲件等的設(shè)置。1.1塑件的壁厚根據(jù)使用條件，各種塑件都應(yīng)有一定的厚度，以保證其應(yīng)有的機械強度。壁太厚，則浪費原料，增加塑件的成本，更重要的是延長塑件在模內(nèi)冷卻或固化的時間，也容易產(chǎn)生凹陷、縮孔、夾心等質(zhì)量上的缺陷；塑件的壁厚也不能太薄，特別是在注射成型中，因為壁越薄，熔融塑料在模腔內(nèi)的流動阻力就越大，在大型塑件的情況下，有時會造成成型困難。另外，還必須指出壁厚與流程有密切關(guān)系。所謂流程是指塑料從進料口起向型腔各處的距離。經(jīng)試驗證明各種塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小與壁厚成比例關(guān)系（S=（L/100+0.5）0.6）。因此，對于塑件壁厚的設(shè)計應(yīng)盡量是均勻的，壁與壁連接處的厚薄應(yīng)相差不大，并且應(yīng)盡量用圓弧過度；否則在連接處會由于冷卻收縮的不均，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而使塑件開裂。在本次設(shè)計中，由于其為熱塑性材料（聚乙烯），根據(jù)資料及國家標(biāo)準(zhǔn)，取其壁厚為L=3mm。旅行餐碗注塑模設(shè)計41.2脫模斜度由于塑料冷卻時的收縮，會使塑件緊包在成型芯上，為了使制品在成型過程中能夠順利地從型芯中被頂出，與脫模方向平行的塑件表面必須設(shè)有脫模斜度。其脫模斜度的大小隨制品表面粗糙度、形狀以及尺寸精度的不同而不同，但通常最小不能低于0.5，在具體選擇脫模斜度時還應(yīng)注意以下幾點：1凡塑件精度要求高的，應(yīng)采用較小的脫模斜度。2凡較高、較大的尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度。3塑件形狀復(fù)雜的，不易脫模的應(yīng)選用較大的脫模斜度。4塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的脫模斜度值。5塑件壁厚較厚時，會成型收縮增大，脫模斜度應(yīng)采用較大的數(shù)值。6如果要求脫模后塑件保持在型芯的一，那么塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面的??；反之，要求脫模后塑件留在型腔內(nèi)，則塑件表面的脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面。但是，當(dāng)內(nèi)外表面要求脫模斜度不一致時，往往不能保證壁厚的均勻。7增強塑料宜取大，含自潤滑劑等易脫模塑料可取小。8取斜度的方向，一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖紙，斜度有擴大方向取得，外形一大端為準(zhǔn)，符合圖紙，斜度由縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度又不包括在塑件公差范圍內(nèi)。1.3圓角塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外,其于所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可能采用圓弧過度.因制件尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂,甚至在脫模過程中既由于模塑內(nèi)應(yīng)力而開裂,特別是制件的內(nèi)圓角.一般,即使采用R0.5mm的圓角就能使塑件的強度大為增加。理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)有壁厚的1/4以上。同時，圓角可大大地改善塑料的充模特性。塑件設(shè)計成圓角，使模具型腔對應(yīng)部分亦成圓角，這樣增加了模具的堅固性，塑件的外圓對應(yīng)著型腔的內(nèi)圓角，它使模具在淬火或使用時不致贏應(yīng)力集中而開裂。同時，圓角也增加了制件的美觀。但是，在塑件某些部位如分型面，型芯與型腔配合處等不便作為圓角而只能采用尖角，如圖示。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書5圖1-11.4塑件的尺寸精度塑件成型與其它產(chǎn)品制造一樣，也有尺寸精度要求。由于塑件生產(chǎn)的特殊條件，影響塑件尺寸精度的因素很多：1模具制造的精度和模具磨損。2塑料收縮的波動和成型條件引起的收縮變化。3受制模和成型工藝影響的成型條件。4塑件的修整工藝操作。但是，從模具設(shè)計和制造的角度看，應(yīng)著重考慮下列五項影響塑件尺寸精度的因素：1模具成型部件的制造公差。2模具成型部件的表面磨損。3由于塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差。4模具活動成型部件的配合間隙。5模具成型部件的組裝誤差。對于某一塑件來說，塑件的成型誤差應(yīng)為各個因素所引起的尺寸誤差的總和。但，并不是上述五項因素都產(chǎn)生影響，而是不同部位尺寸的影響因素各不相同，塑件尺寸誤差的計算包括下列三項內(nèi)容：1塑件內(nèi)外表面尺寸誤差的計算。2塑件高度誤差的計算。3塑件中的孔、中心距或突起部分中心距誤差的計算。塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，同時還必須考慮塑料本身的性能及成型加工的特點，過高的精度要求是不適合。1.5注塑過程的特點旅行餐碗注塑模設(shè)計6注塑過程具有以下幾個特點。對這些特點的認識和正確運用對合理設(shè)計塑件和取的良好的塑件質(zhì)量有直接的關(guān)系。(1)注塑是在封閉的摸腔中進行的塑件是在封閉的摸腔中成型的,成型時是將一受熱熔化的塑料的熔體在壓力作用下，通過細小的澆道注入已經(jīng)閉合的模具腔體。在封閉模腔中成型塑件。為減小從模腔中脫出時的阻力，要求塑件帶有適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍?，也要求模具兩部分的接觸面(即分型面)應(yīng)相對與所成型的塑件,安排在適當(dāng)?shù)奈恢?在封閉的型腔中成型塑件,要求在模具總體結(jié)構(gòu)中帶有合理的,可保證塑件順利脫出的脫模機構(gòu)或抽芯機構(gòu)等,也要求設(shè)計出可以充分排除型腔內(nèi)原有的空氣和塑件中低分子揮發(fā)物的排氣系統(tǒng).(2)注塑過程受多種工藝參數(shù)的影響從注塑機方面看,有對料桶溫度、注射壓力、注射時間和保壓時間等參數(shù)的控制。螺桿式注塑機又有對螺桿轉(zhuǎn)速和塑化壓力的控制，螺桿結(jié)構(gòu)形式的選用等。無論螺桿式注塑機或柱塞式注塑機都有對注塑量的控制，注塑機合模機構(gòu)一端又有對鎖模力的控制等。從模具方面看，有模具溫度及其分布，澆注系統(tǒng)的參數(shù)，如：澆口的類型，澆口的位置，澆口面積的大小，分流道斷面形狀和大小，排氣槽的開設(shè)情況等，對塑件質(zhì)量都有重大的影響。脫模機構(gòu)和抽芯機構(gòu)的合理性和可靠性也與塑件質(zhì)量密切相關(guān)。另外，塑件本身的機構(gòu)也對塑件質(zhì)量有影響。（3）成型過程有熱交換作用并伴隨著相變和聚集態(tài)變化塑料注塑過程中，塑料在注入模腔前，必須先由顆粒狀或粉末狀的固體態(tài)加熱到熔融的粘流態(tài)，而注入模具后，則是從粘流態(tài)冷卻凝固為具有能保持住模腔形狀的固體態(tài)，因此在進入模腔前后都存在著熱交換作用。熔體冷卻凝固變?yōu)楣腆w狀態(tài)過程中，聚合物從粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)再變?yōu)椴ＡB(tài)，結(jié)晶型塑件從熔融態(tài)結(jié)晶為晶態(tài)。熔體高速進入型腔時受到剪切作用，分子鏈沿流動方向取向。剪切作用停止后，未冷卻凝固的取向分子鏈亦可由于熱運動解取向（松弛）。因此，熔體與模具的熱交換情況，即熔體的冷卻速率，冷卻速率的分布情況對上述聚集態(tài)變化具有決定性影響。冷卻速率緩慢可造成結(jié)晶型塑料充分結(jié)晶，可獲得結(jié)晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度較低的塑件。冷卻速率增快則可獲得結(jié)晶度低、晶粒細小的塑件或保留較高取向度的塑件。兩種情況下所得到的塑件力學(xué)性能、光學(xué)性能、收縮率大小等都會有明顯差別。塑件各不同部位冷卻速率的分布情況對于收