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畢業(yè)設(shè)計(論文)
題 目:
月餅?zāi)W⑺苣>咴O(shè)計
月餅?zāi)W⑺苣>咴O(shè)計
摘 要
本次設(shè)計主要研究的是月餅?zāi)W⑺苣TO(shè)計。首先對月餅?zāi)5墓に囆赃M(jìn)行分析,其中包括材料的選定和性能、脫模斜度的設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性等,接著運(yùn)用CAD、UG兩種軟件介紹了月餅?zāi)W⑺苣>咝颓坏臄?shù)目及分布、分型面的選擇。之后是通過對型芯、型腔的尺寸計算,而推算出A/B板的尺寸,并結(jié)合型腔的分布方式確定合理出模架的類型及方案。最后文章介紹的是如何結(jié)合模架的類型對澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。
關(guān)鍵詞:月餅?zāi)?;注塑模;分析型面;澆注系統(tǒng)
Ⅰ
目 錄
前言 1
1塑件的成型工藝性分析 2
1.1 塑件分析 2
1.1.1 塑件幾何形狀 2
1.1.2 塑料的選擇和工藝特性 2
1.2塑料制作的結(jié)構(gòu)工藝性 3
1.2.1 脫模斜度的設(shè)計 3
1.2.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3
1.2.3塑件的表面質(zhì)量分析 4
2 模具結(jié)構(gòu)方案與計算 5
2.1 型體的數(shù)目及分布 5
2.2 分型面的選擇 5
2.3 型芯、型腔的尺寸計算 6
2.3.1型腔尺寸計算 6
2.3.2型芯尺寸計算 6
2.4 A∕B板各尺寸的確定 7
2.5 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 8
3澆注系統(tǒng)的確定 10
3.1澆口設(shè)計 10
3.2主流道設(shè)計 11
3.3分流道設(shè)計 12
3.3.1分流道形式及截面形狀的選定 12
3.3.2分流道尺寸和長度 13
3.4注塑系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的選用 13
3.4.1澆口套的選用 13
3.4.2定位圈的選用 14
3.5運(yùn)用Moldfolw對注塑系統(tǒng)成型分析 15
4 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
4.1脫模系統(tǒng)設(shè)計 17
4.1.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 17
4.1.2推桿的設(shè)計 17
4.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 18
總結(jié) 20
致謝 21
附錄 22
參考文獻(xiàn) 23
前言
環(huán)顧我們周圍日常所需的產(chǎn)品,塑料制品的數(shù)量不在少數(shù),有些甚至成為我們?nèi)粘I畹谋仨毱罚驗樗芰现破肪哂休p便、實用、價格優(yōu)惠、功能繁多等優(yōu)點(diǎn),并且有些塑料還可以回收在次利用,這極大的符合了我們現(xiàn)在所提出的節(jié)能環(huán)保的理念。那么這些塑料制品都是如何制作出來的呢?絕大部分的塑料制品都是通過塑料模具制造出來的。塑料模具可以滿足我們的消費(fèi)需求,做到高效、快速、大批量的生產(chǎn)。
由于塑料的種類繁多,加工的方式和塑料成品的要求也各有不同,所以塑料模具的類型和功能也各有千秋。依據(jù)塑料制品成型加工方式差異 ,通常將塑料模分成6大類:注塑模、壓注模、傳遞模、擠出模、空中吹塑模、熱成形模具,此中注塑模已成為制造塑料產(chǎn)品的重要工具之一。因此注塑模作為模具的一種就具有很大的市場前景。因此我選用月餅?zāi)W⑺苣TO(shè)計作為我畢業(yè)設(shè)計的研究項目。
1塑件的成型工藝性分析
1.1 塑件分析
1.1.1 塑件幾何形狀
本次塑件屬于圓柱類零件,形狀對稱,內(nèi)有凹腔,壁厚約為1.5mm,如圖1-1-
圖1-1月餅?zāi)2輬D
表1-1月餅?zāi)?shù)
名稱
材料
生產(chǎn)批量
尺寸公差
未注倒角
月餅?zāi)?
ABS
大批量生產(chǎn)
MT3
C3
1.1.2 塑料的選擇和工藝特性
因為本次塑件為月餅?zāi)?,用于食品加工,故需選用食品級安全材料。
查資料得:“ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)屬于非結(jié)晶類型,但卻不透明。材質(zhì)屬于食品級安全材料,可以使模具表面潔凈平滑有光澤,符合塑件工藝需求?!彼晕覀冏罱K選定ABS為本次塑件的材料。
查資料得ABS的具體工藝性如下:
(1)“ABS屬于熱塑性樹脂、流動性中等、線膨脹系數(shù):6.0~9.3、成型收縮率(%):0.4~0.9、密度ρ=1.05 g/3cm?!?
(2)“材料ABS既能吸收濕氣,表面又易沾附水分。所以在成型加工前一定要進(jìn)行干燥處理,不然不僅給成型帶來困難,而且還會制品的外觀質(zhì)量和機(jī)械強(qiáng)度顯著下降?!?
(3)ABS成型塑件的主要缺點(diǎn)以及消除方法:
主要缺點(diǎn):易產(chǎn)生溢料、飛邊、氣泡孔、光澤不均勻。
消除方法:提高模具溫度、增加排氣槽。
1.2塑料制作的結(jié)構(gòu)工藝性
1.2.1 脫模斜度的設(shè)計
注塑模常采用的脫模斜度為30′~1°30′,而根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu),塑料的選用,脫模斜度的選取也各有不同,具體選取時應(yīng)主要考慮的因素如下:
(1) 材質(zhì)硬脆的塑料,其脫模斜度比其性能柔韌性大。
(2) 形狀復(fù)雜或者壁厚較大的產(chǎn)品,其脫模時表面的吸附力和收縮率較大,所以表面的收縮率要比外表面大。
(3) 增強(qiáng)塑料的收縮率雖然小于普通塑料,但縮緊力比較大,脫模時容易擦傷模具型芯、型腔面,所以脫模斜度應(yīng)往大取。
(4) 塑件上數(shù)值大的深度和高度,為防止脫模斜度導(dǎo)致一端的面超過公差范圍。
查資料可得ABS的脫模斜度為:型腔(35′~1°30)、型芯(30′~40′)。故脫模斜度取值為:型腔(35′)、型芯(40′)。
圖1-2塑件斜度
1.2.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
本次塑件的結(jié)構(gòu)對稱,外形對稱。外殼為簡單的圓柱形,內(nèi)型為對稱六邊花型。
本次塑件的內(nèi)外表面折彎處,均采取圓角過渡的方法,這樣既可以減少應(yīng)力集中,使塑件的強(qiáng)度大幅度提高,又避免了因壁厚不均勻,而產(chǎn)生的氣泡、縮孔、凹陷等缺陷,從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
圖1-3三維塑件圖
1.2.3塑件的表面質(zhì)量分析
本次塑件表面要求:沒有毛刺、飛邊、裂痕,不需較高的技術(shù)要求,所以適合大批量生產(chǎn)。
圖1-4三維塑件外表面
2 模具結(jié)構(gòu)方案與計算
2.1型體的數(shù)目及分布
對于大型塑件或者尺寸要求精度高的塑件一般采用一模一腔的布置。但本次塑件結(jié)構(gòu)簡單對稱,尺寸精度要求不高,市場需求量中等,為提高生產(chǎn)效率,故選用“一模兩腔”的形式。
本套注塑模采取“一模兩腔”型體平衡分布的結(jié)構(gòu)。采用平衡結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn):分流道的長度、截面形狀與尺寸、澆口的位置與尺寸都相同,所以可以實現(xiàn)各型腔同時進(jìn)料并同時充滿型腔的目的。
圖2-1三維型體分布
2.2分型面的選擇
分型面的選擇是否合理決定著塑件能否成型,分型面的選定一般從以下幾個方面進(jìn)行分析:
(1) 符合脫模條件,塑件能從模具中取出,分型面位置應(yīng)選在塑件脫模方向最大投影邊緣位置。
(2) 確保塑件留在定模上,利于頂針的頂出,且頂針痕跡不留在外觀面。
(3) 分型后留下的痕跡不影響塑件的外觀要求。
(4) 確保塑件的質(zhì)量。
(5) 分型面應(yīng)盡量避免側(cè)孔、側(cè)凹、不平的表面。
(6) 滿足模具的縮緊要求。
依據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和輪廓使用要求,故選用雙分型面,具體如圖2-2:
圖2-2雙分型面詳圖
2.3 型芯、型腔的尺寸計算
2.3.1型腔尺寸計算
公式如下:
L=[L(1+k)-(3/4)△]
式中 L ——塑件輪廓公稱尺寸 長45mm 寬30mm
k ——塑件的平均收縮率 取0.6%
△ ——塑件的尺寸公差 取MT3級
徑向方向 L1=210mm
L2=125mm
深度方向 H=[H(1+k)-(2/3)△]
H1 =50mm
H2 =30mm
2.3.2型芯尺寸計算
徑向方向公式如下:
L=l(1+k)+(3/4)△]
L1= 210mm
L2= 125mm
高度尺寸計算如下:
h=[h (1+k)+(2/3)△]
h =30mm
2.4 A∕B板各尺寸的確定
圖2-3A∕B板草圖
A∕B板徑向尺寸計算:
D1=W1+2T1
D2=W2+2T2
A∕B板厚度尺寸計算:
H1=V1+N1
H2=V2+N2
注: D1:A∕B板寬度尺寸
D2:A∕B板長度尺寸
H1:A板厚度尺寸
H2:B板厚度尺寸
W1:內(nèi)模的寬度尺寸
W2:內(nèi)模的長度尺寸
T1min:模架寬向最小壁厚
T2min:模架長向最小壁厚
V1:定模板的開框深度尺寸
V2:動模板的開框深度尺寸
N1min:A板開框深度方向最小壁厚
N2min:B板開框深度方向最小壁厚
A∕B板各尺寸的經(jīng)驗參考值如表2-1:
表2-1 經(jīng)驗參考值表
W1
T1min
W2
T2min
V1
N1min
V2
N2min
<150
40
<200
50
<30
20
<30
30
150~250
50
200~300
60
30~40
35
30~40
40
>250
65
>300
70
>40
40
>40
50
(未注單位為毫米mm)
因:本次塑件W1=125mm W2=210mm V1=50mmV2=30
故:T1min=40mmT2min=60mmN1min=50mm N2min=40mm
得:A∕B板徑向尺寸
D1=W1+2TI=205mm
D2=W2+2T2=330mm
A板深度尺寸
H1=V1+N1=90mm
B板深度尺寸
H2=V2+N2=70mm
由計算得:A/B板的長寬為350mm×350mm,A板厚度為90mm,B板厚度為70mm。
2.5選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
本次探討的是注塑成型的月餅?zāi)?,故選用注塑模?!耙荒汕弧钡姆植紝崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)。又因塑件的結(jié)構(gòu)和外形要求,故采用點(diǎn)澆口形式。最終確定了模架為三板式注塑模。
由上文計算出A/B板的尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架類型,最終選定350mm×350mm的工字模。
調(diào)用UG里龍記,輸入A/B板數(shù)據(jù)可得:
定模座尺寸:400×350×45
動模座尺寸:400×350×30
推板:220×350×20
推板固定板:220×350×25
墊塊:63×350×100
(未注單位為毫米mm)
圖2-4模架
3澆注系統(tǒng)的確定
3.1澆口設(shè)計
澆口是連通主流道和腔體的溶體通道。澆口的選定,直接決定了塑件的質(zhì)量與精度。
按澆口的結(jié)構(gòu)形式一般分以下幾類:
(1) 點(diǎn)澆口
(2) 潛伏式澆口
(3) 護(hù)耳式澆口
(4) 搭接式澆口
(5) 直接澆口
(6) 側(cè)澆口
對于本次設(shè)計的澆口形式,暫選定側(cè)澆口和點(diǎn)澆口這兩種方案,具體方案選定如下:
方案1.側(cè)澆口:澆口位置處于塑件側(cè)面,距離塑件底部5mm的位置,具體如圖3-1:
圖3-1Moldflow側(cè)澆點(diǎn)位置
借助軟件Moldflow分析得:由于塑件側(cè)面壁厚不均勻,故選用側(cè)澆口不利于塑件快速成型且熔料不易同時充滿型腔,并且不滿足塑件表面光滑的要求。
圖3-2Moldflow點(diǎn)澆口分析
方案2.點(diǎn)澆口:澆口位于塑件頂面圓心位置,具體如圖3-2:
軟件Moldflow分析得:選用點(diǎn)澆口,當(dāng)澆口位于塑件頂面圓心時,可以達(dá)到溶液快速,同時充滿型腔的效果;并且可以很好的隱藏澆注點(diǎn)。
對比兩次分析結(jié)果得:本次設(shè)計選用點(diǎn)澆口的形式,且澆注口位于頂面圓心。
3.2主流道設(shè)計
主流道形狀一般為圓錐形,三板模主流道錐度一般取5°~10,主流道的小端面直徑一般取3~6mm,長度由注塑模定模座厚度決定,L一般不超過60mm。
根據(jù)定模座和推板的厚度為80mm,得主流道長度選定為75mm;又因本次塑件投影面積不大,選定的是“一模兩腔”的形式,故主流道的小端面直徑取φ3.6mm。
本次注塑模主流道,具體設(shè)計如圖3-3:
圖3-3 主流道尺寸示意圖
3.3分流道設(shè)計
3.3.1分流道形式及截面形狀的選定
本次設(shè)計選用的是 “一模兩腔”的形式,故選用平衡式分流道。即保證每個澆口位置相同,分流道長短相同。
分流道的截面形狀有梯形、圓形、U形等,其中圓形需要在動定模上同時開設(shè)槽,U形、矩形等只需要在動模或定模一面上開設(shè)槽。從塑料的流動性考慮,選擇圓形較好。從加工方面考慮選擇U形、梯形等較容易。
因本次塑件材料為ABS的流動性中等,為了加工方便,故選用U形道。
圖3-4三維U形流道
3.3.2分流道尺寸和長度
流道截面積大小因塑件的大小、材料流動性、產(chǎn)品的壁厚、流道長度等因素決定的。對于流動性很好的材料如:PE、PA等,流道截面直徑取2mm左右,對于流動性不好的塑料如:PC、PSU等流道截面直徑可達(dá)12mm。大部分塑件流道截面直徑在4.8mm~8mm間選取。
本次塑件材料為ABS的流動性中等,故分流道截面直徑取8mm。
分流道長度由注塑模總體型腔分布和澆口位置決定,為減少溶液熱量和壓力的損失,所以分流道的長度應(yīng)取最小值。
本次塑件選用點(diǎn)澆口的形式,澆口位于塑件頂端圓心,故:流道長度選定為108.5mm。
圖3-5流道尺寸示意圖
3.4注塑系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的選用
3.4.1澆口套的選用
因為本次注塑模為三板模,澆口間距離為85mm,所以澆口套大,主流道比較短。澆口套與流道推板配合角度為90°。具體尺寸如圖3-6:
圖3-6澆口套尺寸示意圖
3.4.2定位圈的選用
定位圈常用規(guī)格有100mm,120mm,150mm規(guī)格,本次塑件尺寸較大且澆注點(diǎn)選在塑件頂面中心,故定位圈選用135mm。具體尺寸如圖3-7:
圖3-7定位環(huán)尺寸示意圖
3.5運(yùn)用Moldfolw對注塑系統(tǒng)成型分析
圖3-8填充時間示意圖
圖3-9壓力值示意圖
圖3-10總體溫度變化示意圖
圖3-11鎖模力示意圖
4成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1脫模系統(tǒng)設(shè)計
4.1.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計原則
在塑膠模具中,為了使塑件、廢料從模具中順利脫出,保證生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行所設(shè)置的相關(guān)機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)設(shè)計要求:
(1) 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動作可靠。
(2) 推出時不應(yīng)有變形或損壞。
(3) 不損壞塑件的外形和質(zhì)量。
(4) 合模時推出機(jī)構(gòu)要正確復(fù)位。
模具的推出方向可以分成:定模、動模、動定模同時推出三種推出方式。由于動模推出,模具結(jié)構(gòu)相對定模推出簡單,所以本次模具選用動模推出,且采取的推出方式是推件板推出,由于本次塑件分型面簡單,結(jié)構(gòu)對稱,使用推板式推出可以簡化模具結(jié)構(gòu),便于模具的保養(yǎng)和維修。
4.1.2推桿的設(shè)計
推桿按照截面形狀分:圓形、方形、橢圓形等。根據(jù)推出部位形狀而定。本次塑件外形為圓形,表面平整,沒有凸臺,而圓形頂針又為最簡單最普遍的頂出裝置,并已被作為標(biāo)準(zhǔn)件廣泛使用。為了便于安裝,故選用圓形推桿。
(1)推桿的尺寸計算:
d=k×
式中:d——推桿直徑;
n ——推桿的數(shù)量,根據(jù)模具結(jié)構(gòu)取12;
L——推桿長度(參考模架尺寸,故取L=140);
E——推桿材料的彈性模量,該模具中的推桿材料為T8A鋼,該材料的彈性模量為E=2.1×105MPa。
K——安全系數(shù),取K=1.5;
F脫——總的脫模力;
得:d =φ3mm
(2)推桿的固定形式及位置的選擇:
本次模具采用的是推板固定在推件板的形式。
推桿應(yīng)選定在脫模阻力最大,且能使塑件同時均勻被推出的位置。由于本次塑件內(nèi)表面精度比外表面高,且形狀對稱,故推出位置在塑件的下方,6個推桿均勻分布在圓環(huán)內(nèi)側(cè)。具體如圖4-1和4-2:
圖4-1 頂針位置草圖
圖4-2頂針尺寸示意圖
4.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計
冷卻水回路的布置原則
(1)水道數(shù)量應(yīng)盡量多,截面積尺寸應(yīng)取大;
(2)水道應(yīng)沿著塑件的收縮方向安放;
(3)水孔排列與型腔形狀吻合;
(4)動、定模需分開冷卻,保證冷卻均勻;
(5)澆口附近與壁厚處加強(qiáng)冷卻;
(6)進(jìn)、出口的水溫不易過大小于5°。
本次注塑模水路的具體分布如圖4-3和4-4:
圖4-3 冷卻系統(tǒng)
圖4-4 三維冷卻系統(tǒng)
總結(jié)
這次設(shè)計讓我對《塑料模具設(shè)計基礎(chǔ)及項目實踐》這門課的知識點(diǎn)有了系統(tǒng)的回顧和進(jìn)一步的了解,也讓我對UG和CAD這兩個軟件的操作變得更加熟練。同時這個反復(fù)計算,查閱資料,不斷修改的過程,更是一個讓我學(xué)會科學(xué)的設(shè)計思路和解決方式方法的過程。
這次的設(shè)計我遇到了很多專業(yè)性的問題,比如:如何選擇分型面,如何選擇推出機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)等等,查閱了很多的資料,費(fèi)勁了很多的周折。在制圖方面,我又遇到了標(biāo)注不規(guī)范,結(jié)構(gòu)表示不全面等問題,但這一切全在老師的教導(dǎo),同學(xué)的協(xié)助,和自己長時間的思考下解決。
致謝
附錄
序號
名稱
圖紙代號
01
注塑模裝配圖
ZHUSUMU-001
02
月餅?zāi)A慵D
ZHUSUMU-002
03
型腔圖
ZHUSUMU-003
04
型芯圖
ZHUSUMU-004
(具體圖紙見論文最后。)
參考文獻(xiàn)
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