注塑模具毕业设计论文

洛阳理工学院毕业设计(论文)1前前言言塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。此次毕业设计的题目是塑料成型模具的设计。塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。除少数塑料制品外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。模具的制造精度越高，制造成本越高，因此应延长模具的使用寿命，尽量缩短模具的制造周期，来降低生产成本。塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢”的趋势。塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。本次设计的模具用于有机玻璃制品的生产制造。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,俗称有机玻璃，属于热塑性刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐寒性和耐气候性，表面硬度不够，容易擦伤，易溶于有机溶剂，又可以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。洛阳理工学院毕业设计(论文)2第一章塑件成型工艺分析第1.1节塑件分析1.1.1塑件二维工作图如图1-1所示图1-11.1.2塑件1.塑件材料名称有机玻璃（PMMA）；2.色调无色透明；3.生产纲领大批量；4.塑件结构该塑件外形为长方体类零件，但内有凹腔和凸台，塑件壁厚均约为2mm，其脱模斜度为30/～1°30/（取1°），采用一般精度等级MT5级。第1.2节塑件原料（PPMA）的工艺性能1.2.1支架底托的原料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）1.物料性能聚甲基丙烯酸甲酯是刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及洛阳理工学院毕业设计(论文)3电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐寒性和耐气候性，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易擦伤。2.成型性能(1)无定形料，吸湿大，需干燥，不易分解；(2)流动性中等，易发生填料不良，粘模，收缩，熔接痕等；(3)宜高压注射，在不出现缺陷的条件下取高料温、高模温，已增加流动性；(4)模具浇注系统应光洁，脱模斜度大，顶出均匀，防止产生气泡；(5)注意控制成型温度，以降低内应力，改善透明性和强度；(6)塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中；1.2.2、PPMA塑料的主要技术指标密度(g.cm3)20.1~16.1比体积dm-3.kg-189.0~86.0吸水性%4.0.0~2.0收缩率%0.2~6.1折射率1.49比热cal/g/C0.35延展率%7抗拉强度Kg/cm2670抗压强度Kg/cm21100抗弯强度Kg/cm21000弯曲弹性模量Kg/cm24101.3洛氏硬度HRC90表面电阻系数Ω＞1016体积电阻系数Ωcm＞1015击穿强度Kv.cm-115.7～17.71.2.3（PMMA）的注射成型工艺参数(1)注射机类型螺杆式；(2)加料段温度℃180～190；(3)热风循环干燥温度℃70～80；洛阳理工学院毕业设计(论文)4时间h3～5；(4)喷嘴温度℃180～200；(5)模具温度℃40～90；(6)注射压力MPa70～150；保压压力MPa40～60；背压压力MPa14.5～40；(7)成型时间S注射时间1～5；高压时间5～10；冷却时间15～30；总周期20～45；(8)螺杆转速r/min20～40；第二章注塑设备选择第2.1节估算塑件体积该产品大批量生产故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用侧浇口自动脱模结构。由于塑件中等大小，所以模具采用一模二腔结构，浇口形式采用侧浇口。2.1.1计算塑件体积由第一章可知塑件材料PMMA的密度为1.16～1.20g.com3，收缩率为1.6%～2.0%，计算出其平均密度为1.18g.com3，平均收缩率为1.8%。经测绘初步估算得塑件体积V塑=2×135×17×2+2×24×17×2+2×117×16×2+2×10×16×2=18.940cm3；（按长方体估算）取塑件体积V塑=20cm3塑件质量M塑=V塑ρ=20cm3×1.18g.com3=23.6g；2.1.2浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍估算，由于该模具采用一模二腔。洛阳理工学院毕业设计(论文)51.所以浇注系统凝料体积为V2=2V塑×0.6=2×20×0.6=24cm3；2.该模具一次注塑所需塑料的体积为V0=2V塑+V2=2×20+24=64cm3;第2.2节注塑机型号的选定根据塑料制品的体积与质量，以及成型工艺参数初步选定注塑机的型号为SZ—250/1500型卧式螺杆注塑机2.2.1注塑机的主要技术参数如表2.1所示表2.1理论注射容积255cm3开模行程430mm注射压力178MPa最大模具厚度350mm注射速率165g/s最小模具厚度220mm塑化能力35g/s锁模形式双曲肘螺杆转速10～390r/min模具定位孔直径125mm螺杆直径42mm喷嘴球头直径12mm锁模力1500kN喷嘴口直径4mm拉杆内间距460×400顶出行程90mm注：该注塑机由宁波市金星塑料机械有限公司生产2.2.2型腔数量的校核1.由注塑机料筒塑化速率校核型腔数目n≤123600mmKMt；上式右边≈52≥2，符合要求。式中K——注塑机最大注塑量的利用系数，取0.8；M——注塑机的额定塑化量(g/h或cm3/h),该注塑机为35g/s；t——成型周期，因塑件较小，壁厚不大，取45s；m1——单个塑件质量23.6g；m2——浇注系统所需塑料质量28.32g；洛阳理工学院毕业设计(论文)62.按注射机的最大注射量校核型腔数目n≤21mmKmn；上式右边≈6.32≥2符合要求；式中mn——注射机允许的最大注射量(g或cm3)255cm3；3.按注射机的额定锁模力校核型腔数目注射机在充模过程中产生的胀模力主要作用在两个位置：在两瓣合模上的作用面积约为A11≈24×135=3240mm2；瓣合模与支撑板的接触处的作用面积A12≈17×135=2295mm2；n≤12APAPF型型上式右边≈4.21≥2符合要求；式中F——注射机的额定锁模力(N)，该注射机为15×105N；A1——2个塑件在模具分型面上的投影面积(mm2),A1=2A11=6480mm2；A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积(mm2),A2=0.35A1=2268mm2；P型——塑料熔体对型腔的成型压(MPa),一般是注射压力的30%～65%，该处取型腔的平均压力为45MPa；第三章拟定模具结构形式第3.1节分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具设计制造都有很大的影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。3.1.1分型面的选择原则1.有利于保证塑件的外观质量；2.分型面应选择在塑件的最大截面处；3.尽可能使塑件在动模一侧；4.有利于保证塑件的尺寸精度；洛阳理工学院毕业设计(论文)75.有利于简化模具结构；6.有利于排气；该塑件在模具设计时已经充分考虑了上述原则，同时根据提供的塑件实体并无侧边凹凸和槽，所以分型时只需轴向抽芯分型。3.1.2分型面的选择及模具结构充分考虑以上条件及有利于工艺操作，将分型面选择在塑件下表面如图3-1所示图3-11.上型芯，2.定模型腔板，3.动模型腔板，4.下型芯。第3.2节确定型腔数目及排列方式当塑件分型面确定之后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对精度要求不高的小型塑件（没有配合要求），形状简单，有是大批量生产时，若采用多型腔模具，就有独特的优越性，使生产效率大为提高。故有此初步拟定采用一模两腔，如图3-2所示。洛阳理工学院毕业设计(论文)8图3-2型腔分布第四章浇注系统形式和浇口设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。第4.1节主流道设计主流道位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出4.1.1主流道尺寸1.主流道小端直径D=4（注射机喷嘴直径）+（0.5～1）取D=5mm；2.主流道球面半径SR0=12(注射机喷嘴球头半径)+（1～2）mm取SR0=13；3.球面配合高度h=3mm～5mm取h=3mm；4.主流道长度由标准模架结合该模具结构5.主流道大端直径D/=D+2tanα≈7.26（取锥角α=3°）D/=7mm；6.浇口套总长L0=56mm；4.1.2主浇道形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件，对材料要求严格，因此选用优质钢进行加工，并进行必要的热处理工艺，其结构如图4-1所示，材料采用45钢，热处理淬火后表面硬度为50HRC～55HRC。洛阳理工学院毕业设计(论文)9图4-1浇口套第4.2节分流道设计4.2.1分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与型腔排列相关，但应遵循两方面的原则：一、排列紧凑，缩小模具板面尺寸；二、流程尽量要短，锁模力力求平衡。该模具的流道位置布置采用平衡对称式，这样弯折少，长度短，无其他最佳方案选择4.2.2分流道的长度梯形分流道的单向长度L1=32mm；总长度L=2L1=64mm。4.2.3分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料的脱模，分流道大多设置在分型面上，工程设计中常采用梯形截面，加工工艺性能好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，因此洛阳理工学院毕业设计(论文)10该模具的分流道也采用梯形，可根据以下经验公式确定其截面的尺寸即：B=0.265441Lm,H=B32;B=0.2654435488.25≈3.28取B=5,H=4.5；式中B——梯形最大底边的宽度；m——塑件的质量（g）23.6g；L1——单向分流道的长度35mm；H——梯形的高度。注：上式的使用范围，即塑件厚度在3mm以下，质量小于200g，且B的计算结果在3.2～9.5mm范围内才合理。第4.3节主流道冷料井设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量。开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料井的直径应稍大于主流道大端的直径，该模具采用底部装有拉料杆的Z字形槽冷料井。拉料杆直径d=7（主流道大端直径）+1=8mm，冷料井深度取11mm。第4.4节浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一般细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形式、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.07~0.09倍，浇口的截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm~2.0mm。浇口的具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。4.4.1浇口的类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供的塑件中可以看出，在中部￠33的圆周上设置侧浇口比较合适。侧浇口开在垂直的分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整冲模时的剪切速率和浇口的封闭时间，因而又称为标准浇口。这种浇口加工容易，修整方便，而洛阳理工学院毕业设计(论文)11且可以根据塑件的形状特征灵活的选择进料位置，因此它是广泛应用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具中。4.4.2浇口结构尺寸的经验计算1.侧浇口深度和