塑料油壶盖的设计.docx
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塑料油壶盖的设计
塑料油壶盖的设计
成绩
华北科技学院环境工程学院
材料科学与工程专业课程设计报告
设计题目模具设计课程设计
学生姓名王俊杰
学号201101064112
专业班级材科B111班
指导老师任学军
教师评语
设计时间:
2014年12月21日至2015年1月5日
目录
第一章总论
第一节设计任务和内容.........................................
第二节基本资料..................................................
第二章塑料成型的工艺方案论证
第一节塑料制品的工艺分析....................................
第二节成型工艺参数的确定.......................................
第三章模具结构设计
第一节塑料制品的工艺分析.....................................
第二节成型零部件的设计与计算.....................................
第三节脱模结构的设计...........................................
第四节合模导向机构的设计........................................
第五节支承与连接零件的设计与计算.........................
设计小结,体会、建议........................
塑件的尺寸精度分析
如图1-1为油壶盖的二维工程图,单位mm。
图1-1塑件图
该塑件尺寸精度无特殊要求,所有尺寸均为自由尺寸,可按MT7查取公差,其主要尺寸公差要求如表1-1所示。
表1-1塑件上主要尺寸按MT7级精度的公差要求(单位mm)
塑件标注尺寸
塑件尺寸公差(按MT7级精度)
外
形
尺
寸
48
42
内
形
尺
寸
=36mm
=33.73mm
=32.21mm
32
(2)塑件表面质量分析
该塑件表面没有提出特殊,通常,一般情况下外表面要求光洁,表面粗糙度可以取到Ra=0.8μm,没有特殊要求塑件内部表面粗糙度可取Ra=3.2μm。
(3)塑件的结构工艺性分析
从图纸上分析,该塑件的外形基本上为回转体,圆周均匀分布12个R3的半圆柱凸起旋钮花纹,该处设计脱模容易,且飞边去除容易,设计合理;壁厚相对均匀,且符合最小壁厚的要求;在塑件内壁有M36×3.5螺纹孔,查表可知螺纹牙形强度足够,在推荐选用的范围内,LDPE塑料为软塑料,螺纹可强制脱模成型,但要注意为了防止螺孔的最外圈的螺纹崩裂或变形,螺纹始末端应有0.2~0.8的台阶,始末的螺纹应渐渐开始结束,有l=8的过渡长度,如图1-3所示。
该塑件端部已开有3mm的台阶,但顶部台阶未有留出,在做型芯设计时应注意该处的结构设计。
图1-3螺纹孔的设计
综合来看,该塑件结构简单,无特殊的结构要求和精度要求。
在注射成型生产时,只要工艺参数控制得当,该塑件是比较容易成型的。
3.塑件的生产批量
该塑件的生产类型是大批量生产,因此,在模具设计中,要提高塑件的生产效率,倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具,以便降低生产成本。
第二节成型工艺参数的确定
塑件材料物理性能:
密度:
收缩率:
熔点:
热变形温度:
塑件质量:
该产品材料为低密度聚乙烯,由上得知其密度为
收缩率为
,计算出硬聚聚乙烯平均密度为
。
通过计算得:
塑件的体积
塑件的重量
式中:
——塑料密度
塑件要求:
型腔的脱模斜度为2°,型芯的脱模斜度为
1°,外表面粗糙度Ra﹤1.6,无缺陷,内表面无特殊要求,所有过度处有R0.2圆角。
确定注射成型的工艺参数
根据选用塑料(LDPE)的特性和本设计中塑件的自身成型特点,查有关资料,确定注射成型工艺参数,如表1-3所示。
表1-3塑件的注射成型工艺参数
工艺参数
规格
工艺参数
规格
注射压力:
保压压力:
成型时间/s
注射时间
0~5
保压时间
15~60
料筒温度
t/℃
后段
中段
前段
140~160
—
170~200
冷却时间
15~60
总周期
40~140
塑化形式:
喷嘴形式:
柱塞式
通用式
喷嘴温度
t/℃
150~170
后处理
方法
温度
t/℃
时间r/h
退火处理
循环烘箱(10~20)
8~12h
模具温度
t/℃
30~45
注射压力
p/MPa
60~100
虽然塑件体积、壁厚不大,但该塑件生产类型为大批量,加上LDPE塑料比热容大,冷却速度慢,成型时必须充分冷却,模具设计时要求有冷却系统,所以该模具应采用冷却水强制冷却,冷却要均匀,以缩短成形周期,提高生产率。
第三章模具结构设计
第一节浇注系统的设计包(塑件成型位置,分型面的选择,主流道、分流道、浇口、冷料井、排气槽的形式、部位及尺寸);
分型面的选择
该塑件为油壶盖,外形表面质量要求较高。
在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量,便于清除毛刺及飞边,有利于排除模具型腔内的气体,分模后塑件留在动模一侧,便于取出塑件等因素,分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处,如图1-4所示。
图1-4分型面的选择
如果按图1-4(a)所示的分型面分型,则塑件分别是由两个模板成型,由于合模误差的存在,会使塑件产生一定的同轴度误差,且飞边不易清除;而按照图1-4(b)所示的分型面分型,则塑件整体由一个模板成型,消除了由于合模误差使塑件产生同轴度误差的可能。
因此,决定采用图1-4(b)所示的分型面。
另外,为了提高自动化程度和生产效率,减少LDPE的取向变形,以及保证塑件表面质量,决定采用点浇口,而模具采用了双分型面结构。
一个分型面用于成型塑件,另一个分型面用于取出浇注系统凝料。
型腔的布局
因为塑件的外形是圆形的,各方向尺寸一致;另外,塑件结构简单,不需要侧向分型,所以型腔的排列方式只有一种。
即左右对称分布在模板两侧,如图1-7所示。
图1-7型腔的排列方式
浇注系统的设计
(1)主流道设计
根椐设计的浇注系统可计算出浇注系统的总体积为:
因为模具设计为一模二腔,且一个塑件的体积为:
所以一次性注入的塑料的体积为:
根据计算的数据塑查[22]表8选定注塑机型号为:
根据相关资料,查得SZ125/630型注射机
注塑机的参数如下:
注塑机最大注塑量:
喷嘴球面半径:
注塑机拉杆的间距:
锁模力:
注塑压力:
最小模厚:
模板最大距离:
模板行程:
喷嘴前端孔径:
喷嘴前端球面半径R0=15mm。
根据模具主流道与喷嘴的关系得到:
主流道进口端球面半径R=R0+(1~2)mm=15+(1~2)mm,取R=17mm;
主流道进口端孔直径d=d0+(0.5~1)mm=4+(0.5~1)mm,取d=4.5mm。
为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度取4°,同时为了使熔料顺利进入分流道,在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。
主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套,浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套;为了能与注塑机的定位圈相配合,采用外加定位环的方式,这样不仅减小了浇口套的总体尺寸,还避免了浇口套在使用中的磨损。
(2)分流道的设计
该塑件的体积比较小,形状比较简单,壁厚均匀,且塑料的流动性好,可以采用单点进料的方式。
为便于加工,采用最为常用的截面形状为U形的分流道。
查分流道横截面及其尺寸的有关资料,取U形分流道截面半径R=3mm,h=3.75mm。
分流道截面形状及尺寸,如图1-5所示。
图1-5分流道截面形状及尺寸
(3)点浇口设计
由于该塑件外观质量要求较高,浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。
同时,也应尽量使模具结构更简单。
根据对该塑件结构的分析,并结合已确定的分型面位置,选择如图1-6所示的点浇口进料方式。
根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式,进料位置设计在塑件顶部。
点浇口的直径尺寸可以根据不同塑料按塑件平均厚度查表确定。
图1-6浇口的结构、位置及尺寸
(4)冷料穴设计
由于LDPE质软高弹的特点,采用带球头形拉料杆的冷料井,定模底板的分流道尽头钻小斜孔,一次分型时斜孔内凝料使点浇口与塑件分离,同时球头拉料杆将主流道的凝料拔出,而二次分型时凝料被定模板硬刮掉落下来,实现浇注系统与塑件的自动分离与脱出,自动化程度高,劳动强度小。
排气槽设计
模具塑件质量不大,当塑料熔体充填型腔时,可由分型面排气,不需要特意设计排气槽。
第二节成型零部件的设计与计算
型腔尺寸计算
该塑件的材料是一种收缩率范围较大的塑料,因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。
前面已经查得LDPE的收缩率为1.5%~3%,故平均收缩率为
SCP=(1.5%+3%)/2=2.25%
根据尺寸公差的要求。
模具的制造公差取δz=△/3。
型腔尺寸计算如表4-1所示。
塑件尺寸
计算公式
型腔的工作尺寸
型腔的径向尺寸
型腔的轴向尺寸
4-1型腔尺寸计算
型芯的尺寸计算
M36粗牙螺纹由有关公式可得
=36mm,
=33.73mm,
=32.21mm,螺距Ps=3.5mm,中径公差
=0.31mm,螺纹型芯制造公差
=0.05mm,
=0.04mm,
=0.05mm
型芯尺寸计算如表4-2所示
塑件尺寸
计算公式
型芯的工作尺寸
型芯的径向尺寸
=36mm
=33.73mm
=32.21mm
型芯的轴向尺寸
表4-2
模具型腔壁厚的确定
采用经验数据法,直接查阅设计手册中的有关表格,得该型腔的推荐壁厚为35mm。
模具型腔模板总体尺寸的确定
该模具型腔直径为φ48,根据确定的型腔壁厚尺寸35mm。
综合以上数据,确定型腔模板的总体尺寸为B×L×H,其中B=150mm,L=200mm,H=50mm。
4.标准模架的确定
本塑件采用点浇口注射成型,根据模具结构形式、型腔数目、塑件尺寸、冷却水道的分布等因素,查有关资料,选择1520-50×25×60GB/T12555-2006
型标准模架。
第三节脱模结构的设计
根据塑件的成型特点,确定模具型腔在定模部分。
模具的型心在动模部分。
塑件成型开模后,塑件和型芯一起留在动模一侧。
该塑件有螺纹孔,螺纹部分是由螺纹型心成形的,由于成型塑件的塑料(LDPE)有很好的弹性,可以采用强制脱模的方式,但需要较大的脱模力,故采用推板推出机构。
为了避免推件孔的内表面与型芯的成型面的螺纹相摩擦,造成型芯的迅速擦伤,将推板的内孔与型芯成型面以下的配合段制成单边斜度为5°~10°锥面,该锥面不仅有效的避免了擦伤,且能准确定位推件板,避免了该处的飞边溢料。
推杆与推杆孔配合一般为H8/f8或H9/f9
第四节合模导向机构的设计
该塑件的要求精度不算高,塑件形状,型腔分布对称,无明显单边注射侧向里,可采用最为常见的导柱导向定位机构,在动模板、推件板、定模板间使用4对导柱,导柱的长度要确保推件板推出塑件不脱落,在定模板与定模座板间采用2对导柱,保证了浇注系统凝料方便取出,定位精度高。
导柱与安装孔采用间隙配合H7/f6或H8/f8,配合部分表面粗糙度为Ra=0.8μm,根据选择的模板外形尺寸,确定导柱直径为16mm
第五节支承与连接零件的设计与计算
C板厚度的计算垫块,形成推出机构的移动空间,
厚度=推杆垫板厚度+推杆固定板厚度+塑件推出距离,保证把塑件完全推离型芯。
此模架推杆垫板厚度=15mm,推杆固定板厚度=13mm,塑件推出距离=型芯高度+(5~10)=27+5=35mm,则C板厚度=15+13+35=63,选标准Hc=60mm。
螺钉、销钉等标准件的选择
螺钉M16*1204个
螺钉M6*204个
螺钉M8*164个
吊环螺钉M101个
螺母M124个
结束语
此次课程设计,让我学到了许多知识,包括课本上学不到的知识。
当然,在设计过程中出现的一些难题。
通过我们翻阅相关的书籍,在网络上寻找答案和经过任老师的悉心指教和帮助最终才得以解决。
本次课程设计,也让我学会了齐心协力、共同协作、努力创新,自始至终都抱着一颗坚定的信念,经过了漫长而又短暂的设计工作,我们的作品终于出成效了,指导老师为此也为我们的这次毕业设计做出了很好的评价。
在项目设计过程中用到了很多以前上课时学的知识,尤其是老师上课教给我们的一些分析问题、解决问题的思想在这次项目中都得到了很好的印证,使我在这些方面能够很快的领会。
即将毕业的我,在以后的工作中将面临着许多的问题或麻烦。
我们应该善于采集和利用各种信息资源,扩展知识面和能力;培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗、团体协作的精神;增强环境保护意识,做到清洁生产和文明生产,以最大限度的获得企业效益和社会效益。
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,毕业设计让我明白了“书到用时方恨少”的痛苦,知识是无穷无尽的,在以后的工作中,就需要我更加努力地学习。
因本人学识不深,文字水平有限,设计中必然存在所许多漏洞和不足之处,还望老师给予批评指正,提出改进意见。
参考文献
杨占尧,塑料模具标准件及设计应用手册,北京:
化学工业出版社,2008。
付宏生,模具识图与制图,北京:
化学工业出版社,2006.
杨占尧,塑料注射模结构与设计,北京:
高等教育出版社,2008.
廖月莹,塑料模具设计指导与资料汇编,大连:
大连理工大学出版社,2007.
李学锋,模具设计与制造实训教程,北京:
化学工业出版社,2005.
《塑料模设计手册》编写组,塑料模设计手册,北京:
机械工业出版社,2002.
张维合,塑料模具设计实用手册,北京:
化学工业出版社,2011
张维合,注塑模具设计实用教程,北京:
化学工业出版社,2011
沈言锦,塑料模课程设计与毕业设计指导,湖南:
湖南大学出版社,2008
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