飲料瓶托成型形方案擬定及模具設(shè)計(jì)與制造

1、課 程 設(shè) 計(jì)題 目 飲料瓶托 成型（形）方案擬定及模具設(shè)計(jì)與制造系 機(jī) 電 工 程 系 專(zhuān) 業(yè) 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 學(xué)生姓名 班級(jí) 模具092 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 教授 完成日期 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 閱 書(shū)學(xué)生姓名 班 級(jí) 模具092 題 目 飲料瓶托 成型（形）方案擬定及模具設(shè)計(jì)與制造指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 教授 1、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 明 細(xì) 表計(jì)：封 面 張說(shuō) 明 書(shū) 頁(yè) 表 格 張 插 圖 幅附 設(shè) 計(jì) 圖 張完成日期 年 月 目 錄一、塑件成型的工藝分析3 1)、塑件的原材料分析3 2)、塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面質(zhì)量分析二、注射成型機(jī)的

2、選擇三、注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）、分型面的選擇 2）、確定型腔的排列方式四、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1）、主流道設(shè)計(jì) 2）、分流道的設(shè)計(jì) 3）、澆口套的設(shè)計(jì)4）、冷料穴的設(shè)計(jì)五、成型零件的設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)按照?qǐng)D1的要求，進(jìn)行飲料瓶托塑件造型及注射模具行腔 型芯零件設(shè)計(jì)。材料：abs，收縮率0.5% 精度：mt7 表面粗糙度ra1.6一、 塑件成型工藝分析1) 塑件的原材料分析(1) 使用性能該產(chǎn)品用的abs料,屬于熱塑性塑料.它是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品,是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體組成的共聚物, 其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為： ( ch2 ch )x ( c2h3 c2h3 )y ( ch2 ch )z n cn

3、 它綜合了三種成分的特性,具有良好的綜合性能.其中丙烯腈使abs具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性, 丁二烯使abs堅(jiān)韌,苯乙烯使abs具有優(yōu)良的成型加工性和著色性能.加上abs原料易得,價(jià)格低廉,因此abs是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料.abs是不透明非結(jié)晶型聚合物,無(wú)毒、無(wú)味,密度為1.021.05g/cm,供給原料為微黃色或白色不透明粒料,可燃燒,但燃燒緩慢且伴有特殊味道.abs具有突出的力學(xué)性能,堅(jiān)固、堅(jiān)韌、堅(jiān)硬; 具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能; 具有較好的尺寸穩(wěn)定性,易于成型和機(jī)械加工;成型表面有較好的光澤,經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色,表面可鍍鉻.其缺點(diǎn)是耐熱性不高,連

4、續(xù)工作溫度為70左右,熱變形溫度約為93左右,但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍都高;耐氣候性差,在紫外線作用下易變硬發(fā)脆.(2) 成型性能 可采用注射、擠出、壓延、吹塑、真空、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工. 易吸水,成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理,表面光澤要求高的塑件應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥. 流動(dòng)性中等,溢邊值為0.04左右. 壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率極小,塑件尺寸精度高. 比熱容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短. 表觀黏度對(duì)剪切速率的依賴(lài)性很強(qiáng),因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式. 頂出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面會(huì)留下白色痕跡,脫模斜度宜取2°以上. 易產(chǎn)生熔接痕,模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注

5、意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力. 宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力成型.在要求塑件精度高時(shí),模具溫度可控制在5060;而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱進(jìn),模具溫度應(yīng)控制在6080.2) 塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面質(zhì)量分析1. 結(jié)構(gòu)分析從零件圖上分析，該塑件總體形狀為長(zhǎng)方形蓋體，形狀對(duì)稱(chēng)，壁厚均勻。圓角過(guò)渡，沒(méi)有尖角，可避免因尖角引起的應(yīng)力集中，提高 塑件的強(qiáng)度，減少轉(zhuǎn)折處對(duì)塑料流動(dòng)的阻力，改善熔體在型腔中的流動(dòng)狀況，有利于充滿(mǎn)型腔，便于脫模。2. 尺寸精度分析零件尺寸按mt7選取外形尺寸： 內(nèi)形尺寸： 從塑件壁厚來(lái)看，壁厚均為5mm，有利于零件的成型。3. 表面質(zhì)量分析該零件表面質(zhì)量沒(méi)特殊要求，精度要求

6、不高，故比較容易實(shí)現(xiàn)。4. 生產(chǎn)批量該零件生產(chǎn)批量大，可采用一模兩件，提高塑件的生產(chǎn)效率，降低成本。由上分析可見(jiàn)，該零件的尺寸精度不高，對(duì)應(yīng)的模具零件的尺加工容易保證。注射時(shí)，在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。二、 注射成型機(jī)的選擇1) 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了援用注射機(jī)及確定型腔數(shù)量。經(jīng)計(jì)算，塑件的體積v=49045abs密度為1.02-1.16，選1.04塑件的質(zhì)量ww=v=49.05×1.04=51.012g該模具幾何形狀簡(jiǎn)單，尺寸精度和表面質(zhì)量都不很高，且abs這種材料中壓力對(duì)流動(dòng)性的影響較敏感，宜采用高壓成型。所以考慮采用一模兩腔，型

7、腔平均分布在型腔板兩側(cè)，保證模具的平衡。初步選用注射機(jī)為一、 塑件的注射工藝參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)并參考abs的特性和成型特點(diǎn)，查閱資料，可確定abs工藝參數(shù)。三、 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素,它受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響,因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以幾項(xiàng)基本原則:(1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處.(2) 為了便于脫模,分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè).(3) 應(yīng)保證塑件的精度要求.(4) 應(yīng)滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求.(5) 應(yīng)便于模具的加工制造.(6

8、) 應(yīng)有利于排氣.該塑件，表面沒(méi)有特殊要求，形狀對(duì)稱(chēng)垂直于軸線的截面形狀比較簡(jiǎn)單和規(guī)整，可采用水平分型的方法，可降低降低模具的復(fù)雜程度，減少模具的加工難度，便于成型后脫模，所以采用如圖1（b）所示的分型方式較為合理。圖12) 確定型腔的排列方式型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨時(shí)間、注射能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮。根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力f的要求來(lái)確定綜上最終采用一模兩腔，型腔的排列方式如圖2：圖2四、 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成?？紤]到塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕，以及一模兩腔的布置、abs對(duì)剪切速率較為

9、敏感等因素，澆口采用方便加工整理、凝料去除容易且不會(huì)在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面的兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。1） 主流道設(shè)計(jì)主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此必須是熔體的溫度降低和壓力損失最小。主流道通常設(shè)計(jì)在模具的澆口套中，為了能讓主流道凝料能順利地從澆口套中拔出，主流道應(yīng)設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為2°6°，小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.51mm。查閱資料可得型注射機(jī)與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑s=12mm噴嘴直徑=4mm定位圈直徑為120mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系得

10、到：sr= s+（12） =12+（12）=14mm主流道進(jìn)口端孔直徑：d=+0.5=4+0.5=4.5mm為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，斜度取4°，同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=5mm的圓訃度過(guò)渡，主流道襯套用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀尺寸設(shè)計(jì)采用推薦尺寸的常用澆口套，為了能與注射機(jī)的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)方式，這樣不僅減少了澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。2） 分流道的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)對(duì)于多型腔或多澆口單型腔的澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置分流道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均勻分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)分流道時(shí)應(yīng)盡

11、量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量損失和壓力的損失。分流道開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積（流道表面積之比）小，在溫度較高的塑料熔體和穩(wěn)定較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量的損失。該塑件的體積比較小，形狀比較簡(jiǎn)單，壁厚均勻，且塑料的流動(dòng)性好，可以采用單點(diǎn)進(jìn)料的方式。為便于加工，采用最常用的u形的截面分流道。這種分流道的流動(dòng)效率為0.186d，流動(dòng)阻力小，脫模效果好，加工性好。查閱資料，取分流道截面半徑r=3mm，深度h=3.75mm，分流道截面形狀及尺寸如下圖所示：3） 澆口套的設(shè)計(jì)澆口的作用是使從分流道來(lái)的熔體產(chǎn)生加速，以快速充滿(mǎn)型腔。注射模具的澆口形式較多，應(yīng)根據(jù)

12、塑料的成型特點(diǎn)、制件的幾何形狀、尺寸、生產(chǎn)批量、成型條件、注射機(jī)結(jié)構(gòu)等因素綜合考慮并合理選用。根據(jù)對(duì)該塑件結(jié)構(gòu)的分析，并結(jié)合已確定的分型面的位置，選擇如下圖的側(cè)澆口進(jìn)料方式。從制品的外側(cè)邊緣進(jìn)料，它能方便調(diào)整充模的時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間，適用于一模多件，能大大提高生產(chǎn)率，去除澆口凝料方便，單壓力損失大，保壓補(bǔ)縮作用比直接用澆口小。4） 冷料穴的設(shè)計(jì)采用帶z形拉桿的冷料穴，如圖所示，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，有兼起開(kāi)模分型時(shí)將凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模一側(cè)，稍做側(cè)向移動(dòng)便可取出凝料的作用。五、 成型零件的設(shè)計(jì)1) 型腔設(shè)計(jì)采用整體式型腔，它是直接加工在型腔板上的，有較高的強(qiáng)

13、度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。由于該塑件尺寸較小，且形狀簡(jiǎn)單，型腔加工容易實(shí)現(xiàn)。2) 型芯設(shè)計(jì)整體鑲嵌式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，有較高的強(qiáng)度和剛度，便于機(jī)加工熱處理，修理更換方便，同時(shí)也有利于型芯冷卻和排氣，考慮到型芯加工制造方便和降低模具成本，故采用整體鑲嵌式型芯。3) 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)塑件形狀特點(diǎn)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推件板或推桿推出。其中推件板推出機(jī)構(gòu)可靠，頂力均勻，不影響塑件外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)。4) 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)該塑件精度要求不高，形狀對(duì)稱(chēng)，無(wú)明顯單邊注射側(cè)向力，可

14、擦用最常見(jiàn)的導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。在動(dòng)模板、定模板間使用四根導(dǎo)柱，導(dǎo)柱長(zhǎng)度要確保推桿推出塑件后不脫落。5) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)該塑件采用大批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率，且abs成型時(shí)充分均勻冷卻。采用冷卻水冷卻，型腔冷卻水道采用環(huán)繞型腔布置的兩層式冷卻回路，水道開(kāi)設(shè)時(shí)應(yīng)注意避開(kāi)定模上的型芯。型芯采用管道冷卻。六、 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算1) 成型零件的成型尺寸該塑件的成型零件尺寸按平均值法計(jì)算，查表得abs的收縮率為0.4%0.7%，故平均收縮率s=（0.4+0.7）%/2=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3，成型零件尺寸計(jì)算見(jiàn)表成型零件尺寸計(jì)算mm類(lèi)別塑件尺寸計(jì)算尺寸

15、工作尺寸型芯型腔2) 模具型腔壁厚的確定采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值法，根據(jù)80×35mm查閱資料，得該型腔的推薦壁厚為25mm3) 模具型腔模板總體尺寸的確定該模具型腔為35mm，根據(jù)確定的型腔壁厚尺寸25mm，綜合以上數(shù)據(jù)，查閱資料，確定型腔模板的總體尺寸為260mm×270mm×70mm4) 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布局，側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)型腔的壁厚要求，塑件尺寸大小，冷卻水道的布置等因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表選取標(biāo)準(zhǔn)模板的尺寸為280mm×300mm×70mm，選用a2型模架。七、 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核1) 模具閉合高度的確

16、定組合模具閉合高度的模板及其他零件尺寸有：定模座板=30mm型腔板=35mm型芯固定板=30mm支撐板=30mm墊鐵=60mm動(dòng)模座板=30mm則該模具閉合高度為h=+=200mm2) 模具閉合高度的校核由于szy-300型注射機(jī)所允許的模具最小厚度=135mm，最大模具厚度=355mm，而計(jì)算得模具閉合高度h=200mm，因此模具閉合高度滿(mǎn)足<h<的安裝條件。3) 模具安裝部分的校核szy-300型注射機(jī)最大安裝尺寸為520×620mm，該模具的最大外形尺寸小于520×620mm，故滿(mǎn)足模具安裝的要求。4) 模具開(kāi)模行程的校核開(kāi)模行程也叫合模行程，指模具開(kāi)合過(guò)程中動(dòng)脈壓板的移動(dòng)距離，用符號(hào)s表示，szy-300型注射機(jī)最大開(kāi)模行程=340mm,為了使塑件成型順利脫模，并結(jié)合該模具的特點(diǎn)，確定該模具的形成s應(yīng)滿(mǎn)足:>+a+(510)=