肥皂盒注塑模設(shè)計(jì),肥皂盒,注塑,設(shè)計(jì)
肥皂盒注塑模設(shè)計(jì)
摘 要
近幾年國家振興機(jī)械行業(yè)，與機(jī)械相關(guān)的各個(gè)行業(yè)都越來越重視CAD/CAM技術(shù)，不僅是因?yàn)镃AD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，同時(shí)還因?yàn)樗芰现破吩O(shè)計(jì)與在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。本模具設(shè)計(jì)的課題是肥皂盒，針對(duì)肥皂盒進(jìn)行了相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。首先對(duì)塑件材料ABS，塑料件的尺寸精度，使用性能，表面質(zhì)量，結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，初步選取注射機(jī)，本模具利用CAD軟件對(duì)模具進(jìn)行計(jì)算分析。重點(diǎn)在于注射模設(shè)計(jì)，首先分析可注塑性，對(duì)塑件表面質(zhì)量不可忽視，表面不允許出現(xiàn)明顯的接痕，和氣泡傷疤，可以利用軟件對(duì)注塑件可能出現(xiàn)的接痕和氣泡進(jìn)行分析。然后是可制造性，確定型腔數(shù)目，模具類型，模具主要結(jié)構(gòu)，在模具主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包括型腔布局，澆口的選擇，型面設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，限位拉桿設(shè)計(jì)，隨后可以確定模具的主要結(jié)構(gòu)。然后選擇模架，校準(zhǔn)開模行程，計(jì)算推出距離，確定推出方式，設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)，隨之可以確定模具的總體結(jié)構(gòu)。分析模具結(jié)構(gòu)功能，其中包括型腔結(jié)構(gòu)，型芯結(jié)構(gòu)，型芯鑲件結(jié)構(gòu)，模具導(dǎo)向復(fù)位結(jié)構(gòu)。計(jì)算成型零件工作尺寸，包括型芯尺寸，型腔尺寸。最后是模具的安裝與試模，繪制模具安裝結(jié)構(gòu)圖。
關(guān)鍵詞：殼體；注塑模；實(shí)體造型；模具；模架
Abstract
In recent years, the national revitalization of the machinery industry, the machinery related industries have paid more and more attention to CAD/CAM technology, not only because CAD/CAM technology has developed into a relatively mature common technology, but also because the design of plastic products and the plastic mold industry plays a more and more important role. The subject of this mold design is soap box, and the relevant process design and mold design for soap box are carried out. First, the size accuracy, the performance, the surface quality and the structure of the plastic parts ABS, the plastic parts are analyzed. The injection machine is selected preliminarily. The mold is calculated and analyzed with the CAD software. The emphasis is on the design of injection mold. First, the injection molding is analyzed. The surface quality of the plastic parts can not be ignored. The surface is not allowed to appear clearly, and the bubble scars can be used to analyze the possible cracks and bubbles that may appear in the injection molding. Then it is manufacturability, determine the number of cavity, mold type, mold main structure, in the main structure of the mold design including the cavity layout, gate selection, surface design, gating system design, exhaust system design, guide mechanism design, limit rod design, and then determine the main structure of the die. Then select the mold frame, calibrate the opening stroke, calculate the launch distance, determine the way to launch, design the side core pulling mechanism, the cooling system, and then determine the overall structure of the die. Analysis of mold structure functions, including cavity structure, core structure, core insert structure, mold guide reset structure. Calculate the working dimensions of molding parts, including core size and cavity size. Finally, the mold is installed and tested, drawing the mold installation structure.
Key words: shell; injection mould; solid modeling; mould; mould frame.
III
目 錄
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
前 言 1
第一章 肥皂盒設(shè)計(jì)及其成型工藝的分析 2
1.1 塑件分析 2
1.2 塑料的選材及性能分析 2
1.3 ABS塑料的注射過程及工藝 3
1.4 ABS的主要缺陷及消除措施 4
第二章 肥皂盒模具設(shè)計(jì)方案 6
2.1 分型面方案的優(yōu)化確定 6
2.2 型腔數(shù)量以及排列方式的確定 7
第三章 模具設(shè)計(jì)與對(duì)比創(chuàng)新 8
3.1 注塑機(jī)選型 8
3.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì) 10
3.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 12
3.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 14
3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 16
3.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
3.7 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
3.8 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 19
第四章 模具裝配 22
4.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 22
4.2 塑料模具裝配過程 22
4.3 模具工作過程 23
總 結(jié) 25
致 謝 26
參考文獻(xiàn) 27
前 言
總的來說，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、慎密、繁雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量求過與共的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻生產(chǎn)過剩，市場(chǎng)競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有生產(chǎn)過剩的趨勢(shì)。
模具制造是我國發(fā)展中的一種重要產(chǎn)業(yè)，提升和發(fā)展我們國家的模具制造產(chǎn)業(yè)，越來越受到人們的重視加關(guān)注。“模具制造是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝”也已成為了很多業(yè)內(nèi)人士的共同知識(shí)。很多方面的一些機(jī)器的組成部分都是要靠著模具成型的。用到模具生產(chǎn)的所具備的高精度、高的復(fù)雜程度、高的一致性、高生產(chǎn)率和很低的耗費(fèi)，是別的加工制造的方法不可能比較的。模具制造又是一個(gè)效益放大器，用模具制造生產(chǎn)的完整產(chǎn)品的價(jià)值，一般都是模具本身價(jià)值的幾倍、幾十倍甚至是上百倍。所以模具制造工業(yè)也是制造產(chǎn)業(yè)中的一種基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)，同時(shí)也是 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
加入WTO給塑料模具行業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，帶來了更多的機(jī)遇。由于中國的塑料模具主要是中低檔產(chǎn)品，產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。他們中的一些甚至只占外國產(chǎn)品價(jià)格的1/5到1/3。加入WTO后，國外同類產(chǎn)品對(duì)國內(nèi)產(chǎn)品的影響不大，但中國中低檔出口增加。加入WTO后，不僅給高精度產(chǎn)品的進(jìn)口帶來了更多的便利，而且促進(jìn)了中國外資的建設(shè)，引進(jìn)了國外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，在專業(yè)培訓(xùn)中發(fā)揮了重要作用。
進(jìn)口的塑料模具中，最多的是為汽車配套的各種裝飾件模具、為家電配套的各種塑殼模具、為通信及辦公設(shè)備配套的各種注塑模具、為建材配套的擠塑模具以及為電子工業(yè)配套的各種塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于中國塑料模具價(jià)格較低，在國際市場(chǎng)中有較強(qiáng)的競爭力，所以進(jìn)一步擴(kuò)大出口的前景很好，近幾年出口年均增長50%以上就是一個(gè)很好的證明。
雖然近年來模具出口增長大于進(jìn)口，但增長的絕對(duì)數(shù)量仍大于出口，這導(dǎo)致了模具年度貿(mào)易逆差的增加。自2007年以來，這種情況有所改善，赤字也有所減少。模具貿(mào)易逆差增加，主要有兩個(gè)原因:一是國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，特別是隨著汽車工業(yè)需求的快速發(fā)展，國內(nèi)一些高檔模具的生產(chǎn)而不是真實(shí)的，必須進(jìn)口;然而，一些模具可以在中國生產(chǎn)或進(jìn)口。這與中國現(xiàn)行的關(guān)稅政策和項(xiàng)目審批制度有關(guān)。第二，模具出口不夠好。和其他機(jī)電產(chǎn)品一樣，模具現(xiàn)在只出口13%，而不是17%。
從市場(chǎng)情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、慎密、繁雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以逆料，中國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長率仍將保持20%左右的水平。
2
第一章 肥皂盒設(shè)計(jì)及其成型工藝的分析
1.1 塑件分析
圖1.1 肥皂盒
圖1.1
圖1.1是肥皂盒參考零件
1.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下
塑料零件外殼，表面光滑，模具設(shè)計(jì)和制造工藝精良，確保成型零件具有一定的清潔度。
1.1.2 成型工藝分析
采用一般精度等級(jí)5級(jí)，大量生產(chǎn)。
該塑料零件盒壁厚度為2mm左右，殼體部分比較淺，脫模斜度為1度。
1.2 塑料的選材及性能分析
該殼用于起支撐作用的支座， 具有良好的抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性和綜合力學(xué)性能。具有以上所述條件的塑料首選：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，簡稱：ABS）。
1.2.1 使用特點(diǎn)：
1）綜合力學(xué)性能較好,有較高沖擊強(qiáng)度,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好。
2）與372有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。
3）有高抗沖擊、耐高溫、防燃、增強(qiáng)、通明等級(jí)別。
4）流動(dòng)性比高抗沖聚苯乙烯差一點(diǎn)，比丙烯酸塑料、聚碳酸酯等好，柔韌性好。
1.2.2 成型特性：
1）無定形料,流動(dòng)性平平,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須一段時(shí)間預(yù)熱干燥80-90度,3小時(shí)。
2）宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取 50-60度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度。
3）如果需要解決夾水波紋，其需要提升材料的流動(dòng)性能，采用高料溫、高模溫，或者改變進(jìn)水位等方法。
4）如成形耐熱級(jí)或防燃級(jí)材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會(huì)剩余塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)光，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行整理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置[1]。
1.2.3 ABS的主要性能指標(biāo)
表1.1 ABS的技術(shù)指標(biāo)
密度
1.04～1.06
收縮率
0.4～0.7
吸水率
0.2～0.45
硬度HRC
62～118
熔點(diǎn)
170
彎曲強(qiáng)度
60～80
抗拉強(qiáng)度
35～50
體積電阻率
1.3 ABS塑料的注射過程及工藝
1.3.1 注射成型過程
1）準(zhǔn)備成型和ABS干燥。ABS塑料,吸收,24小時(shí)在室溫下可以吸收水分0.2% - 0.2%,和水不構(gòu)成對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響,但當(dāng)我們做注射如果濕度超過0.2%,就會(huì)有很大的影響在塑料表面,因此,ABS的過程中,首先必須干燥,干燥含水率應(yīng)小于0.2%
ABS干燥方法:常壓熱空氣干燥，80-85,2-4小時(shí)。真空熱風(fēng)干燥80℃1 - 2小時(shí)。
2）注射過程.塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻5個(gè)階段。
1.3.2 ABS的注射工藝參數(shù)
1）螺桿類別：標(biāo)準(zhǔn)螺桿（直通式噴嘴）
2）注射機(jī)料筒溫度: 前段 180～200℃
中段 165～180℃
后段 150～170℃
3）噴嘴 ：170～180℃。
4）模具 ：70～80℃。
5）注射壓力:70～100Mpa。
6）注射速度、注射壓力:
一般ABS成品采用高速及多級(jí)注射，但是對(duì)于防燃等級(jí)，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱ABS也要快速注射(可減少內(nèi)部應(yīng)力)，注射壓力在75MPa左右，保壓時(shí)可低些。
7）熔膠溫度: 190℃
8）成型時(shí)間(s)： 注射時(shí)間:20～90
保壓時(shí)間:0～5
冷卻時(shí)間:20～120
總周期:50～220
在265℃溫度下，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間最多不能超過5-6分鐘，若溫度為280℃，則物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間就不能超過2-3分鐘。
9）后處理:把塑件放在紅外線或者烘箱下,溫度設(shè)為70度烘干2～4小時(shí)[1]。
1.4 ABS的主要缺陷及消除措施
1.4.1 殘余應(yīng)力引起的龜裂
殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況，即充填多余、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面下手。
1）由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點(diǎn)分布點(diǎn)澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。
2）在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動(dòng)性，同時(shí)也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。
3）一般情況下，模溫較低時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。但當(dāng)注射速度較高時(shí)，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。
4）注射和保壓時(shí)間過長也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)收縮或進(jìn)行多次保壓切換效果較好。
1.4.2 熔接痕
熔接痕是塑料表面的一種線狀陳跡，是由注射或擠出中若干股流料在模具中分流融合，熔料在界面處未完全熔合，彼此不能熔接為一體，造成熔合痕跡，影響塑件的外型質(zhì)量及力學(xué)性能。熔接痕是由于來自不同方向的熔融樹脂前端部分被冷卻、在結(jié)合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對(duì)涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴(yán)重時(shí)，對(duì)制品強(qiáng)度產(chǎn)生影響?？蓞⒖家韵聨醉?xiàng)予以改善：
l）調(diào)整成型條件，提高流動(dòng)性。如提高樹脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓力及速度等。
2）增設(shè)排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設(shè)置排氣槽有利于排氣。
3）盡量減少脫模劑的使用。
4）設(shè)置工藝溢料在熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以割斷去除。
5）若僅影響外型，可將熔接痕產(chǎn)生的部位處理為暗光芒面等，予以修飾。
1.4.3 銀線 zg4?" L ?
1=&BM`h# 銀線主要是由于材料的吸濕性引起的。因此，一般應(yīng)在比樹脂熱變形溫度低10～15℃的 x;xuYn50 3sF%*\c,r 條件下烘干。特別是在使用自動(dòng)烘干料斗時(shí)，需要根據(jù)成型周期（成型量）及干燥時(shí)間選用合理的容量，還應(yīng)在注射開始前數(shù)小時(shí)進(jìn)行開機(jī)烘料。 ^ w0h}>e 1I[60- wH5 另外，材料料筒內(nèi)材料停留時(shí)間較長也會(huì)產(chǎn)生銀線。不同種類的材料混合時(shí)，例如聚苯乙烯 { O[f7-]I @:5*W6/xG7 和 ABS樹脂、 AS樹脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不混合。 ^IGShs9_x0007_ ?
1.4.4 白化 2
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