塑料水杯的加工方法设计

1毕业论文（2013届）题目：姓名：学号：08070****系部：数控技术系班级：08高职数控*班指导教师：2013年4月2塑料水杯的加工方法摘要：此次毕业设计塑料水杯过程中分析了塑料水杯零件的塑料工艺，介绍了塑料PP的成形工艺特点，采取了最佳的成型方案，同时，详细地分析了模具结构与计算。最后还对模具的成型零件进行了加工工艺的分析和设备的校核.着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道选择和浇口位置的确定，模具工作零件的结构设计，推出机构的设计，温度调节系统的设计,模架的选用,模具的装配等。关键词：塑料水杯PP注射模模具结构一、塑件品种的选择及其性能1.零件图，如图1所示：图12.材料的选用及性能分析经过对水杯的用性能进行分析，最终选定PP作为制件的材料。PP是一种由丙烯聚合而制得的热塑性树脂，是一种半结晶性材料。它比3PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。性质极轻之塑料，密度仅为0.9g/cm3，加工性质毋须预热干燥。PC优点1、易染色2、耐湿性佳3、耐化性佳4、高铰链特性5、耐冲击性。PC缺点1、复杂之异形押出不易2、易被紫外线分解3、不易接合4、易氧化。3.材料的工艺性分析(1)、收缩性塑件从模具中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。收缩性的计算公式为：S实=a-b/b，S计=c-b/c。（S实：实际收缩率S计：计算收缩率a：塑件在成型温度时的单向尺寸b：塑件在室温下的单向尺寸c：塑件在室温下的单向尺寸），经查PP的相关性可知，PP在其厚度为2mm时其收缩率为1.5-2%(0.15-0.20),为避免其它因素对收缩率的影响，我们选取一个相对平均值0.018作为制件的计算收缩率。(2)、流动性塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。流动性能较好，溢边值为0.03mm左右.(3)、吸湿性吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。PP不吸水也不易粘附水分,但均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性(4)、结晶性所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。PP为半结晶性的材料，模具的温度也会对其结晶性产生影响。(5)、热敏性对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。4另外，塑料熔体发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影响。PP对温度敏感。(6)、腐蚀性均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗酸碱腐蚀性。如表1PP的加工工艺表干燥温度：80-100℃干燥时间：1-1.5小时模具温度：40-80℃成型温度：170-280℃注塑压力：70-120MPa保压压力：30-60MPa背压压力：3-10MPa注塑时间：0-5S保压时间：10-40S收缩率：1-2.5%比重：0.91表1二、分析塑件的结构工艺性1．塑料件的尺寸精度分析按塑件的尺寸MT精度要求,未标注公差为自由，按PP材料模塑件公差等级（GB/T14486-1993）选取一般精度要求MT5。其主要尺寸公差如下:（单位均为mm）5成型零件的外形尺寸：10002.1204.05044.08802.134000,3104.09002.160084.0成型零件的内型尺寸：5064.005774.008600.102.塑料件的使用性能分析塑件的外表面光亮耐磨，平整，需要有良好的力学性能,要有适合的配合精度、强度和弹性，不容易产生的变形，整体无变形即可。3.塑料件的表面质量分析该塑件结构简单，要求外型美观，表面光滑，没有斑点及熔接痕现象，塑件完成后内外表面没有可见缺陷。4.塑料件的结构分析该制件结构简单，壁厚为2mm，杯底的总厚度为4mm，中心部分比四周薄，厚为2mm，这种结构有利于杯子摆放的稳定性。杯子四周杯壁为圆弧过度。三、成型设备的型号与规格1.成型条件的确定PP的成型条件查塑料模具设计手册如下：密度：0.9-0.91g/mm³预热温度：80-90℃预热时间：1-2h料筒温度：后段160-180中段180-200前段200-220模具温度：80-90℃注射时间：20-60s高压时间：0-3s冷却时间：20-90s总周期：50-160s2.塑件的重量计数(1)、对制件的体积进行计算在P/roe中完成三维图，利用P/roe对制件的本积进行计算，计算所为:V=5.8677565e+04mm3,其中e=104=10000所以水杯的体积为:V=10058.68mm³6（2）、对制的重量计算由公式W=ρV可计算出制件的重量,V=1005.87mm³ρ=0.9-0.91g/mm³取0.9g/mm³W=ρV=0.9×103×10058.68=9.05g（3）、锁模力的计算FM=（NA1+A2）P型式中，FM——模具所需要的锁模力（N）N——初步选定的型腔数量A1——单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）A2——流道凝料在分型面上的投影面积（mm2）P型——塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)其中，A2按分型面上投影面积A1的0.2～0.5倍。取中间值0.3，利用Pro/E进行注塑件投影面积分析（一模一腔一起分析），A1投影面积为：6357.217A2取A1的0.3倍,在通用塑料生产中,小型模具通常械腔内塑料压力取20~40MP,在此我们对P的值取30MP。FM=（NA1+A2）P型=(6357.21+0.3×6357.21)×30=247931.19MP=24.793t（4）、注射机的选择1.注射机的选取：V=4×41+4cm3=10058.68cm3Q=0.90*168=152g因此，注射机的额定注射量应152/0.8=190g锁模力的计算：胀型力=制品投影面积A型腔压强P投影面积=3535mm2型腔压强P=15MPa胀型力=150KN锁模力胀型力0.8=187500N所以初步选择：JM100C型注射机8JM100C型注射机的主要参数如表2所示。表2额定锁模力/t机型螺杆型号额定射胶量/g容模尺寸（宽*高*厚）100JM100CB160410*580*(180*400)2.注塑机参数校核（1）影响成型零件尺寸的因素①成型收缩塑件成型后的收缩率与多种因素有关。在计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算：%1002/minmax×)+S=(SS（4-1）式中，S——塑件的平均收缩率；maxS——塑件的最大收缩率；minS——塑件的最小收缩率。②模具成形零件的制造公差它直接影响塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成形零件的制造公差zδ可选塑件公差Δ的1/3—1/14，或选IT7级左右精度，表面粗糙度aR为0.8—0.4μm。（2）塑件制品分析①产品要求：从对本产品进行的工艺分析中可以得知，所设计的塑件材料为PC/ABS，材料收缩率为：0.005，精度要求高，故一次注塑一个。②计算制品的体积重量：材料采用PC/ABS，其密度为1.12，收缩率为0.5%。塑件的体积:35353.3628mmV=塑件的密度:ρ=1.12g/3cm塑件的重量:M=ρV=5.996g3.最大注塑量校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：0.8V机≥V塑＋V浇9式中V机————注塑机的最大注塑量，180cm3V塑————塑件的体积，该产品V塑＝45cm3V浇————浇注系统体积，该产品V浇＝4cm3故V机≥180cm34.锁模力校核F锁pA式中p————熔融型料在型腔内的压力，该产品A————塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=*35*35mm2F锁————注塑机的额定锁模力。故F锁＞pA=20Mpa×*35*35mm3==96N选定的注塑机的压力为100N，故满足要求。5.模具与注塑机安装部分相关尺寸校核该模具的外形尺寸为:400400mmmm,KM100-C型注射机模板最大安装尺寸为410580~（180400）,故能满足模具的安装要求。由于KM100-C型注射机所允许模具的最小厚度为min200Hmm,最大厚度max300Hmm,即模具闭合高度满足minmaxHHH闭的安装条件。所以,KM100-C型注射机满足模具安装要求。6.开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：S机————注塑机最大开模行程，230mm;H1———顶出距离，100mm；H2————包括浇注系统在内的塑件高度，120;S机－(H模－Hmin)H1＋H2＋(5～10)7.型腔壁厚、底板厚度校核由侧壁厚计算公式：[](1)[]2ctrP16068(1)43160250ctmmmm由底板计算公式：23Pr4[]dt10四、塑料模具设计1.模具设计与与制造可行性的分析该塑料制件结构简单，精度要求为自由等级MT5级，最小壁厚为2mm，由于PP的最小成型壁厚，可注塑成型。无侧抽芯机构，本产品的四周为圆弧型，具有一定的斜度，因此在此处不考虑脱模斜度。塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面对于塑件的分型面，通常有以下原则：（1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。（2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。（3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。（4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考虑。考虑到分型面选定的各种原则，该塑料水杯的分型面应选在塑件外形的最大轮廓处，并且应有利于塑件的留模及脱模，所以制件的分型面选定在水杯的顶部，如图2图22.排气糟的设计11塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强