圆盒塑料模具设计

 PP吸塑盒     |      2019-05-15 07:36

  1.1塑料模具现状及发展趋势 1.1.1塑料模具材料的现状及其发展 1.1.2塑料模具制造技术的现状和发展趋势 1.2UG 软件概述 第二章塑件的结构分析与成型工艺设计 2.1塑件的结构分析 2.1.1塑件的外型分析 2.1.2塑件材料分析 第三章塑料注射模具的结构设计 3.1注射模结构选取 3.1.1分型面设计 3.1.2型腔数目的确定 3.2浇注系统的设计 3.3主流道的设计 3.4侧向分型机构的设计 3.5成型零件的设计 103.5.1 型腔结构设计 103.5.2 型芯结构设计 113.5.3 螺纹型环的结构设计 123.6 成型零部件的计算 143.6.1 成型零件的结构尺寸计算 173.7 推出机构设计 203.8 排气系统的设计 203.7 导柱导向机构的设计 203.8 模架的选择 213.9 模具冷却系统的设计 21第四章 注塑机选择及其它设计 254.1 注射机的选择及校核 254.1.1 最大注射压力的校核 264.1.2 最大注射量的校核 264.1.3 分型面上的投影面积及锁模力的校核 274.1.4 模具与注塑机部分安装相关尺寸校核 284.1.5 开模行程校核 284.1.6 脱模力的计算 284.2 模具工作原理说明 294.3 UG 建模环境下的模具三维图 32参考文献 摘要本次设计综合讲述了当今社会塑料模具的现状及发展趋势。基于UG 软件平台对带 外螺纹圆盒进行三维造型并进行模具设计。讲述了当今比较热门的模具CAD/CAM/CAE 软件UG(Unigraphics)的使用方法及塑料模具的设计流程。计算并校核了相关尺寸, 设计结果可行、可靠。 关键词:塑料模具;UG;侧向分型;模具设计 ABSTRACT II ABSTRACT designintegrated tells presentsituation developmenttrend plasticmold. molddesign plasticpart based UGsoftware platform. Tells plasticmold design process todayspopular mold CAD/CAM/CAE software UG. Calculate relevantsizes, designresult reliableKeywords: plastic mould; UG; undercut; mold design 1.1塑料模具现状及发展趋势 塑料制品在日常生活中及工业生产领域中应用日益广泛。目前,塑料制品已深入到 人们生活的方方面面,特别是办公用品、汽车、照相器●材、机械、仪器仪表航空、通信、 建材产品、交通、家电行业的零件以及轻工日用品。 塑料制品成型方法主要有模塑成型、压延成型、层压成型等,塑料工业的飞速发展 带来了模具工业的迅速发展。 近年来,塑料模具发展迅速,模具产品越来越精密和复杂,模具已进入标准化、专 业★▽…◇化阶段。事实上,随着人们生活水平◆◁•的提高,对产品的要求越来越高,这就要求模具 更加精密和复杂。 下面从塑料模具材料和模具制造技术两个方面阐述当今世界塑料模具发展的现状和趋 1.1.1塑料模具材料的现状及其发展 塑料模具材料的现状: 塑料模具材料主要是模具钢,但也有一部分用合金材料制作。 常用塑料模具用模具刚如下表所示: 钢种牌号举例 碳素钢 45、50、55、T8、T10 渗碳型塑料模具钢 20Cr、20CrM◆■oTi、20Cr2Ni4、12Cr2Ni4 预硬型塑料模具钢 3cr2Mo、3cr2MIlNiMo、5CrNiMo、5CrMnMo、8Cr2MnWMoV5、 5CrNiMnMoVSCa 时效硬化型塑料模具钢 25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni6CrMoVTiAl 耐腐蚀型塑料模具钢 4Crl3、9Crl8、Crl4Mo、Crl8MoV、1Crl7Ni2 整体淬硬型塑料模具钢 9Mn2V、9CrWMn、CrWMn、Crl2MoV、Crl2MolVl、4Cr5MnSiVl 湖南理工学院毕业设计 合金材料主要有铜合金(如ZCuBe2、ZCuBe2.4)、铝合金(如ZL101、ZL201、ZL302)、锌合金(如Zn-4Al-3Cu •☆■▲共晶型合金)、钢结硬质合金(如GT35、Tl、R5、TLMW50、 Dl、GW50)、低熔点合金(如WSn=42%的、Bi=58%铋锡合金)。 塑料模具材料的发展: 随着模具工业的发展,对模具的加工精度和使用寿命等提出了更高的要求。模具材 料性能的▲★-●好坏,直接影响模具加工出的产品的质量▼▲和生产要求。所以不断的有新型模具 材料面世。 现今研制出的新的塑料模具钢,其主要成分如下表所示: 图表 钢种LJ SM1 SM2 PMS PCR T23152 0.080.55~0.7 0.3 0.05~0.2 0.07 0.65~0.75 Mn 0.20~0.30 1.0~1.5 1.5 0.5~2 14.5~16.5Ni 0.30~0.70 1.2~2.0 Cr3.60~4.20 1.0~1.5 152.00~2.50 Si 4.20

  10 16 击穿电压(千伏/毫米) 19.7~27.5 第三章塑料注射模具的结构设计 3.1 注射模结构选取 塑件的外形并不复杂,是一般的圆盒型制件,只是口部带有外螺纹,而塑件的用途 又决定了此处外螺纹的要求较高,故此处设计有弯销侧向分型机构。因塑件较薄,为了 不顶坏塑件,将型芯做成镶嵌结构,成型制件底部的部分同时做成脱模板。 故本设计采用: 带有活动镶件(弯销滑块)侧向分型的注射模。 3.1.1 分型面设计 分型面的选择与塑件的几何形状及尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模具类型、 排气条件、嵌件位置、浇口形式有关。 运用UG 的自动分型功能进行分型,得到的分型面如图3.1 所示: 图3.1 3.1.2型腔数目的确定 该制件为一般的圆盒类制件,口部有外螺纹,由于制件是化学容器,对口部密封性 能有较高的要求,此处使用斜导柱侧向分型机构脱螺纹。制件尺寸较大,又有侧向分型 机构,为了不使模具结构过于复杂,增加模具制造的成本,此处使用一模一腔的模具结 3.2浇注系统的设计 湖南理工学院毕业设计 注射模浇注系统是指模具中由注射机喷嘴开始到型腔之间的进料通道。由于制件的使用对外观没有太大要求,且为一模一腔,故设计为普通浇注系统,浇 口为直浇口。 3.3 主流道的设计 主流道的横截面采用圆形。为了流道凝料的脱出,主流道设计成圆锥形,锥度为取 主流道的尺寸计算:主流道小端直径d=3.2mm 浇口套图3.2 浇口套 浇口形式如下图3.3图3.3 直接浇口 3.4 侧向分型机构的设计 本模具采用弯销侧向分型机构,其工作原理和斜导柱侧向分型机构相似,不同的是 在机构上以矩形截面的弯销代替了斜导柱。 (一)其结构特点如下 (1)较大的抽芯距,一般情况下,弯销的倾斜角度a可在小于30内合理选取。 所以在开模距相同的情况下可获得较大的抽芯距。 (2)可以延时抽芯。弯销的工作面于侧型芯滑块的斜面可设计成离开一段距离L, 这样根据需要,在开模分型时,弯销可暂不工作,直至接触滑块,侧抽芯开始。 (二)弯销的结构 弯销的三维造型如图3.4 湖南理工学院毕业设计 10 图3.4 3.5成型零件的设计 3.5.1 型腔结构设计 为简化复杂型腔的加工工艺,减少▪▲□◁热处理变形,有利于排气,便于模▷•●具维修,节省 贵重的模具钢,本设计选择整体嵌入式型腔。 从塑件的结构考虑,因为型腔为对称◇=△▲规则的圆筒形,对圆盒将采用整体嵌入式组合 型腔,它适用于大型和形状复杂的型腔。 型腔结构如下图3.5 11 图3.5 型腔结构图 3.5.2 型芯结构设计 因脱模的需要,本设计采用镶嵌式型芯 型芯结构如图3.6 所示: 湖南理工学院毕业设计 12 图3.6 3.5.3螺纹型环的结构设计 本制件的螺纹型环是由两半瓣拼合而成,两半瓣中间用导向销定位。成型后用弯销 连接,用来控制其分开和复合。这种组合式型环,卸螺纹块而省力。因为是左右对称结 构,下图只画出左侧型芯图3.7 图3.6 螺纹型环镶块 13 侧向分型与抽芯机构的设计: 本设计中由两块侧向滑块拼接而成,抽芯距S 由下式计算: S=S+2~3 (3.1) +2~3=32mm R:制品最大半径; r:制品最小半径; 弯销尺寸的确定: H:侧向分型机构的厚度(这里取30mm);B:弯销断面宽度(取20mm); 弯销斜角取30;依上面图中的公式解得: L=20.77mm; =21.35mm;湖南理工学院毕业设计 14 :弯销与孔的配合间隙(一般取1mm)。3.6 成型零部件的计算 (一)型腔和型芯的工作尺寸主要根据塑件尺寸和塑料收缩率计算而得有关内容如下: (1)型腔径向尺寸—用来成型塑件上的被包容部分尺寸(外形尺寸) (3.2)(2)型芯径向尺寸—用来成型塑件上的包容尺寸(即内形尺寸) (3.3)(3)型芯深度尺寸和型芯高度尺寸 (3.5)取修正系数χ =1/2~1/3 (4)中心距尺寸—塑件上凸抬之间、凹槽之◇…=▲间、和凸台导凹槽的中心线)上面式中 —型腔尺寸;15 —型芯或型腔制造公差;(二)螺纹型环和螺纹型芯工作尺寸的计算公式 (1)螺纹型环的工作尺寸 (3.7)2)螺纹型环中径 (3.8)3)螺纹型环小径 (3.9)湖南理工学院毕业设计 16 上面各式中: (3.10)2)螺纹芯环中径 (3.11)3)螺纹型芯小径 (3.12)上面各式中 —螺纹型芯中径;17 —螺纹型环或螺纹型芯螺距制造公差,配合公差H8/f7。3.6.1 成型零件的结构尺寸计算 塑料的平均收缩率 minmax (3.14)以上各公式中:A、B、C——塑件上各部•●分的基本尺寸; ——模具成型尺寸;湖南理工学院毕业设计 18 ——模具的制造公差,等于塑件工差的1/3;X——磨损◇•■★▼系数,径向尺寸X ——塑料的平均收缩率0.007。查设计手册得螺纹直径的公差,及塑料制件公差数值塑件尺寸公差。型腔的尺寸计 算如表3.1 表3.1 型腔尺寸 (mm)max 0.0070.56 0.18 0.55 117.54 18 Dmin0.007 0.56 0.18 0.55 109.68 18 Hm0.007 0.56 0.18 0.55 117.45 18 R50.007 0.56 0.18 0.55 5.035 型芯的尺寸计算如表3.2 表3.2 型芯尺寸 (mm)max 0.0070.56 0.18 0.55 115.20 0.0070.56 0.18 0.55 105.75 0.0070.56 0.18 0.55 129.20 R30.007 0.56 0.18 0.55 2.98 螺纹型环尺寸的计算如表3.3 表3.3 螺纹型环尺寸 (mm)md 0.0070.56 0.18 0.07 120.28 08 0.0070.56 0.18 0.07 119.23 07 0.0070.56 0.18 0.07 118.27 08 螺纹型芯尺寸的计算如表3.4表3.4 螺纹型芯尺寸 0.0070.56 0.18 0.07 118.98 0.0070.56 0.18 0.07 119.58 0.0070.56 0.18 0.07 120.62 0.05=(1.5+0.007X1.5)0.05=1.51 0.05(3.15) 备注:模具零件的公差约为塑件公差的1/3。 湖南理工学院毕业设计 20 3.7 推出机构设计 本设计的推出机构镶嵌在模具型芯内部,其一部分直接参与成型零部件,这样设计 大大增加了脱模机构与制件的接触面积,大大减少了推出时顶坏或者抱模的可能,节约 了制件的原材料和加工成本,其结构如下图3.7 图3.7 3.8排气系统的设计 因模具结构并不复杂,且最后成型部分在分型面上,故此处可直接利用成型部件间 的配合间隙排气。 3.7 导柱导向机构的设计 导柱的设计: (1)导柱类型的选用 由于本塑件模具结构简单,属于小批量▽•●◆生产,故选用带头导柱。 (2)导柱的配合精度 导柱、导套与模板之间固定部分采用H7/k6 的过渡配合,导柱与导套间的滑动部分 21 采用H7/g6 的间△▪▲□△隙配合。 (3)导柱的数量及布置 本模具属于较小的注射模,故现定导柱的数目为4 (5)材料采用20 钢经渗碳淬火处理或T8A、T10A 钢经淬火处理,本例采▪…□▷▷•用T8A,热处理硬 度为50~55HRC,抗拉强度为1719.2-2074.2Mpa。导柱固定部分表面粗糙度Ra 为0.8μm, 导向部分表面粗糙度Ra 为0.8~0.4μm。 导套的设计: 导套的结构如图所示,材料选与导柱相同的材料,导套固定部分和导滑部分的表 面粗糙度一般为R0.8um。 3.8 模架的选择 根据选择的注射机XS-ZY-500,以及型腔侧壁厚、型腔尺寸及型腔位置尺寸可确定 模架的结构形式和规格 [10] A4-450560-125-Z2GB/T 12556.1-1990 定模板厚度:A=125 动模板厚度:B=32;垫块▼▼▽●▽●厚度:C=100; 模具外形尺寸:450mm560mm440mm; 模具厚度:H 模=183+A+B+C=183+125+32+100=440。 3.9 模具冷却系统的设计 冷却系统的设计应做到能够充分吸收成型塑件所传导的热量,使制件的温度保持 在所需的温度范围之内。 1)传热面积的计算 WQ(3.16) /min);湖南理工学院毕业设计 22 W-单位时间内注入模具内的塑料熔体的质量(kg/h); —单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(KJ/Kg)3600 cmcm (3.17)=149.94kg/h=2.499kg/min :塑料制品在推出时的温度,PS的热变形温度为这里取65~96,故 取60u:结晶型塑料的熔化质量潜热 =1.340X(160-60)=134(KJ/Kg)015946 134499 /min根据冷却水处于湍流状态下的v 与通○▲-•■□道直径d 的关系、冷却水流速与冷却水孔直径 的关系,确定模具冷却水孔的直径d,取d=10mm。 23 2)冷却水孔总传热面积A 由下式计算: W-单位时间内注入模具中塑料的质量(kg/min);W=2.499kg/min —与冷却水温度有关的物理系数,当30 d—冷却管道的直径(m);v—冷却水的流速(m/s), 6001 100022 得h=43489.46故,冷却水孔总传热面积 43489134 499 -冷却水的平衡温度();h-冷却介质在◆●△▼●圆管内呈湍流状态时,冷却管道冷却孔壁与冷却介质间的传热系数 湖南理工学院毕业设计24 为与冷却介质温度有关的物理系数,查设计手册得:在平均水温25.5 冷却管道开设方向上模具长度或宽☆△◆▲■度,这里取模架宽度为450mm所以, 1010 6010 57 1043 1012 1043 1710 57 65860 (3.23)3)冷却水孔总长度计算

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