塑料垃圾桶注塑模畢業(yè)設(shè)計(jì)

塑料垃圾桶注塑模畢業(yè)設(shè)計(jì)本文介紹了塑料垃圾桶的注塑模設(shè)計(jì)。通過對(duì)實(shí)體模型的測(cè)量，建立模型，并對(duì)塑件的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括塑件成品的設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的分析與計(jì)算、工作部分的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工方案的制定。在此過程中，重點(diǎn)介紹了分型面的設(shè)計(jì)與模架的設(shè)計(jì)與計(jì)算。本文主要采用了Pro/ENGINEER及其EMX4.1模塊來(lái)完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。通過這個(gè)項(xiàng)目，我們學(xué)習(xí)到了許多模具設(shè)計(jì)的知識(shí)，并深化了在校所學(xué)的知識(shí)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化，有利于提高模具的生產(chǎn)效率和節(jié)約了生產(chǎn)成本，并大大縮短了生產(chǎn)的周期。關(guān)鍵詞：Pro/E、注射模、塑料垃圾桶、澆注系統(tǒng)、分型面。1.1發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具制造業(yè)也在迅速發(fā)展。模具已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要成型工具，幾乎所有的產(chǎn)品都需要模具成型。因此，各個(gè)國(guó)家都非常重視模具品種的開發(fā)、質(zhì)量的改進(jìn)、加工精度的提高和制造周期的縮短。模具行業(yè)是技術(shù)和資金密集型的行業(yè)，作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)，直接服務(wù)于各行各業(yè)，同時(shí)也為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供支持。因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。1.2模具技術(shù)的發(fā)展模具技術(shù)是上世紀(jì)下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之一。模具的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，目前采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的CAD支撐軟件，在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用并行工程原理，實(shí)現(xiàn)模具管理、工藝分析與設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一體化是一種較有代表性也很有應(yīng)用前景的模具CAD系統(tǒng)開發(fā)方法。CAD/CAM技術(shù)的推廣已由“甩圖板”階段跨入到了深化應(yīng)用階段。CAPP技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高企業(yè)工藝編制的效率和準(zhǔn)確性；PDM系統(tǒng)的應(yīng)用可以對(duì)產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理；MIS/ERP系統(tǒng)的應(yīng)用可以從根本上降低企業(yè)的成本，提高生產(chǎn)和管理效率。這些系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息的集成和功能上的配合，并逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全面信息化，已成為CAD/CAM技術(shù)深化應(yīng)用的主題，是模具發(fā)展的第二次變革。1.3模具的發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面：1.加深理論研究：隨著模具設(shè)計(jì)的深入研究，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)發(fā)展，這使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到了很大的提高。2.高效率、自動(dòng)化：模具結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地采用各種高效率和自動(dòng)化技術(shù)。先進(jìn)的模具與高速自動(dòng)化的成型機(jī)械相結(jié)合，可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和降低成本。3.大型、超小型及高精度：由于產(chǎn)品應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具。為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。4.革新模具制造工藝：為了縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，模具加工工藝作了很大的改進(jìn)。特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。1.3寧波模具的發(fā)展前景1.發(fā)展?jié)摿θ匀缓艽螅号c全國(guó)塑料加工業(yè)區(qū)域分布相類似，珠三角、長(zhǎng)三角的塑料制品加工業(yè)位居前列，浙江、江蘇和廣東的塑料模具產(chǎn)值在全國(guó)模具總產(chǎn)值中占比例近70%。近年來(lái)，中國(guó)塑料模具發(fā)展速度相當(dāng)快，目前在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著中國(guó)汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來(lái)模具市場(chǎng)中，塑料模具占比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。2.汽車工業(yè)的潛在市場(chǎng)巨大：隨著汽車產(chǎn)銷量的高速增長(zhǎng)，汽車模具的潛在市場(chǎng)十分巨大。在生產(chǎn)汽車時(shí)，各種功能性零部件都需要模具成型。僅制造一款普通轎車，就需要200多件內(nèi)飾件模具。而制造保險(xiǎn)杠、儀表盤、油箱、方向盤等所需的大中型塑料模具，從模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率僅約50%。3.建筑領(lǐng)域的需求增加：塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料也是大勢(shì)所趨。預(yù)計(jì)到2010年，全國(guó)塑料門窗和塑管的普及率將達(dá)到30%~50%，塑料排水管市場(chǎng)占有率將超過50%，這將大大增加對(duì)模具的需求量。4.大型、精密、設(shè)計(jì)合理的注塑模具將受到市場(chǎng)普遍歡迎，塑料模具的應(yīng)用潛力不可低估。設(shè)備待提高：雖然塑料模具是當(dāng)前最吸引人的領(lǐng)域，但是它也存在一些挑戰(zhàn)。由于塑料零部件形狀復(fù)雜、設(shè)計(jì)靈活，對(duì)模具材料、設(shè)計(jì)水平及加工設(shè)備都有較高的要求，因此并非人人都能輕松涉足。專家認(rèn)為，目前中國(guó)與國(guó)外在模具制造方面的水平還存在較大差距。為了促進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們需要盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸：一是加大塑料材料與注塑工藝的研發(fā)力度；二是塑模企業(yè)應(yīng)向園區(qū)發(fā)展，加快資源整合；三是模具試模結(jié)果檢驗(yàn)等工裝水平必須盡快跟上，否則塑料模具發(fā)展將受到制約。1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的意義：通過不斷的學(xué)習(xí)和此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我意識(shí)到模具技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊。模具設(shè)計(jì)與制造成為一個(gè)行業(yè)，越來(lái)越引起人們的重視，因?yàn)槟＞呒夹g(shù)的迅速發(fā)展對(duì)社會(huì)的快速發(fā)展有著積極重要的意義。我國(guó)模具工業(yè)歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)的起步和飛躍發(fā)展，近幾年來(lái)，模具技術(shù)有了很大的提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命的模具又上了新臺(tái)階。當(dāng)然，模具的種類在不斷增多，模具的材料要求也在不斷提高，因此我國(guó)模具工業(yè)的前景非常樂觀。為了對(duì)模具有個(gè)初步了解，本設(shè)計(jì)以典型模具結(jié)構(gòu)——注射模為設(shè)計(jì)任務(wù)，通過查詢相關(guān)資料、個(gè)人設(shè)計(jì)和計(jì)算等一系列過程，完成塑料垃圾桶的造型設(shè)計(jì)、工作零件的構(gòu)形設(shè)計(jì)，對(duì)模具其他零件的功用、分型面、澆注系統(tǒng)等設(shè)計(jì)進(jìn)行分析說(shuō)明。第一章塑料制品及工藝分析：一、制件圖圖1-1是塑件圖，該塑件高217.56mm，厚度為2mm。二、塑件的工藝分析：1.塑件的使用性能：該塑件為塑料垃圾桶，主要用于垃圾的盛放。由于該塑件在使用時(shí)有碰撞和潮濕等環(huán)境影響，要求材料具有較好的機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度、抗應(yīng)力開裂性、彈性模量都要求較好，且配合關(guān)系要求高。根據(jù)產(chǎn)品要求，該塑件為小批量生產(chǎn)。2.塑件的尺寸精度：一般精度要求。3.塑件表面質(zhì)量：該塑件表面質(zhì)量要求表面光澤，其表面粗糙度為1.6μm，無(wú)飛邊毛刺、縮孔、流痕等工藝缺陷。4.塑件的結(jié)構(gòu)工藝性：由圖可知，該垃圾桶整體結(jié)構(gòu)為柱體，側(cè)壁壁厚為2mm，帶孔部分較厚，塑件屬于中小件，PP材料能夠滿足充模流動(dòng)要求。考慮制件壁厚不均，為防止變形，應(yīng)強(qiáng)化冷卻，模具溫度取下限值，延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。5.原材料的工藝性見下表：塑料品種使用溫度性能特點(diǎn)PP熱塑性塑料可以在100℃長(zhǎng)期穩(wěn)定使用屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和彈性均優(yōu)異，幾乎不吸水。1.在受氧、熱和光的作用下，該材料容易發(fā)生解聚和老化，因此需要添加防老化劑。2.該材料在超過280℃時(shí)會(huì)發(fā)生降解，因此在成型過程中應(yīng)避免熔料在料筒內(nèi)滯留過長(zhǎng)時(shí)間。3.該材料具有良好的流動(dòng)性，適合成型長(zhǎng)流程的塑件。4.與LDPE相比，該材料的熔點(diǎn)和熔點(diǎn)熱焓量較高，在結(jié)晶和冷卻過程中會(huì)釋放更多的熱量，因此模具成型時(shí)需要具備良好的冷卻系統(tǒng)。5.由于熱收縮和結(jié)晶作用，該材料在成型過程中容積會(huì)發(fā)生較大的變化。6.該材料的熔料在低溫高壓下呈現(xiàn)明顯的取向性，因此需要控制成型溫度。7.該材料的型收縮率較大，在低溫下易變脆，要求壁厚均勻。第二章：確定注塑機(jī)機(jī)型1.注塑機(jī)的初選1.根據(jù)塑件的三維模型和數(shù)據(jù)，估算出塑件的體積為320cm3，因此一次注射所需的塑料總體積為480mm3。2.查閱手冊(cè)得知該材料的密度為0.9g/cm3，因此塑件的質(zhì)量為M1=288g，塑件和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為M=288g。3.根據(jù)總體積V1=480cm3，初步選取螺桿式注塑成型機(jī)海天200T。該注塑成型機(jī)的主要參數(shù)如表2-1所示。表2-1注塑機(jī)參數(shù)-理論注射量：499cm3-注射壓力：141MPa-鎖模力：2000kN-拉桿內(nèi)間距：510mm×510mm-最大模具厚度：510mm-最小模具厚度：200mm-定位孔的直徑：?160-噴嘴端部R：SR10mm-噴嘴口孔徑：?3mm-移模行程：470mm2.注塑機(jī)的終選1.注射量的校核公式為：(0.8-0.85)W公≥W注。其中，W公為注塑機(jī)的公稱注塑量（cm3），W注為每模的塑料體積量，是所有型腔的塑料加上澆注系統(tǒng)塑料的總和（cm3）。由于塑件及澆注系統(tǒng)的總體積為480cm3，小于注塑機(jī)的理論注射量499cm3，因此滿足要求。2.模具閉合高度的校核公式為：Hmin＜H閉＜Hmax。根據(jù)裝配圖，模具的閉合高度H閉=400mm，而注塑成型機(jī)的最大模具厚度Hmax=510mm，最小模具厚度Hmin=200mm，因此滿足安裝要求。3.模具安裝部分的校核：模具的外形尺寸為220mm×200mm，而注塑成型機(jī)拉桿內(nèi)間距為510mm×510mm，因此能夠滿足安裝要求。模具定位圈的直徑?100等于注塑機(jī)定位孔的直徑?100，也滿足安裝要求。澆口套的球面半徑為SR1=SR-2=11，符合要求。澆口套小端直徑R1=R-2+1=3+1=4，也符合要求。校核模具開模行程的公式為H模=H1+a≤H注。其中，H模為模具的開模行程（mm），H注為注塑成型機(jī)移模行程（mm），H1為包括流道凝料在內(nèi)的制品的高度（mm），a為安全距離（5-10mm）。代入數(shù)據(jù)后，得到H模=217.56+10=227.56mm，小于H注=470mm，符合要求。鎖模力的校核公式為F≥KAPm，其中F為注射機(jī)的額定壓力（kN），A為制件和流道在分型面上的投影面積之和（cm），Pm為型腔的平均壓力（Mpa），K為安全系數(shù)，通常取1.1-1.2。代入數(shù)據(jù)后，得到KAPm=1.15×25×11.304=324.87KN，F(xiàn)=2000KN>324.87KN，符合要求。注射壓力的校核公式為Pmax≥K'P0，其中Pmax為注射機(jī)的額定注射壓力（Mpa），P0為注射成形時(shí)的所需調(diào)用的注射壓力（Mpa），K'為安全系數(shù)。代入數(shù)據(jù)后，得到K'P0=1.3×90=117MPa≤Pmax=141Mpa，符合要求。綜上所述，選用海天200T螺桿式注塑成型機(jī)符合本模具的使用要求。在確定型腔數(shù)目時(shí)，考慮到小批量生產(chǎn)，采用一模二腔的方式能夠保證產(chǎn)品的精度要求，并且冷卻系統(tǒng)設(shè)置方便，效果也很好。分型面的選擇如圖3-1和圖3-2所示，采用推件板推出制件的方式脫模，能夠保證制件受力均勻，在推出時(shí)不會(huì)產(chǎn)生變形，同時(shí)也不會(huì)影響制件表面質(zhì)量，且無(wú)需設(shè)置復(fù)位桿，使模具結(jié)構(gòu)更加緊湊。澆注系統(tǒng)采用一個(gè)主澆道進(jìn)料的方式，能夠保證端面尺寸的精度，同時(shí)也有利于控制熔體的充模。由于PP熔點(diǎn)和熔點(diǎn)熱焓量比LDPE高，模具需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)。排氣方式可利用分型面間隙及零件配合間隙來(lái)排氣。最后，選擇適合的模架能夠保證模具的穩(wěn)定性和使用壽命。第四章模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)1.澆注系統(tǒng)尺寸的計(jì)算在計(jì)算分流道直徑時(shí)，采用以下經(jīng)驗(yàn)公式：D=0.2654G1/2*L1/4其中，D表示分流道的直徑（mm），G表示制品質(zhì)量（g），L表示分流道的長(zhǎng)度（mm）。代入數(shù)據(jù)得：D=0.2654G1/2*L1/4＝0.2564(66.64)1/2*(4.75)1/4=3.18mm使用公式γ=6q/(Wh2)≥104s-1進(jìn)行校核，其中q表示熔體的充模速度（cm3/s）。由于制件體積為V1=300cm3，充模時(shí)間為2s，因此q=150cm3/s。代入公式中得：γ=6q/(Wh2)=6×150/0.3×0.142=90×104s-1≥104s-1，符合要求。2.模壁厚和墊板厚度、剛度與強(qiáng)度計(jì)算與校核模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力σp（Mpa）可由組合式、低粘度和4級(jí)精度的條件查長(zhǎng)手冊(cè)[1]得：δp=25(0.35r1/5+0.001r)＝25(0.35(81.63)1/5+0.001×81.63)＝0.5mm凹模側(cè)壁強(qiáng)度條件計(jì)算公式為：R=r[(σp/σp-2P)1/2-1](σp>2P)其中，σp=133Mpa，P=25Mpa。代入公式得：R＝64.4mm綜合以上計(jì)算結(jié)果，得到R=85mm。凹模墊板的剛度計(jì)算公式為：t=0.91r(Pr/Eδp)代入數(shù)據(jù)得：t＝34mm凹模墊板的強(qiáng)度計(jì)算公式為：t=1.1r(P/σp)?代入數(shù)據(jù)得：t=21mm綜合以上計(jì)算結(jié)果，得到t=34mm。第五章擬定制品成型工藝1.塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定在PP注射成型工藝中，工藝參數(shù)規(guī)格如下：料筒溫度(℃)：后段160-220，中段180-200，前段160-180螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)：220-310成型時(shí)間(t)：60注射時(shí)間：2保壓時(shí)間：15冷卻時(shí)間：20模具溫度(℃)：20-50注射壓力(MPa)：251.12.填寫模塑成型工藝卡在寧波大紅鷹職業(yè)技術(shù)學(xué)院車間中，塑料紙簍的材料牌號(hào)為PP，定額為440g，單件質(zhì)量