果凍盒注塑模設計（全套含CAD圖紙）

果凍盒注塑模設計（全套含CAD圖紙）,果凍,注塑,設計,全套,cad,圖紙 包含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 摘 要 本篇運用CAD和UG軟件對塑料果凍盒進行了設計。塑料果凍盒是我們日常生活中常見的物品，它的材料是PS。在了解果凍盒的結構特征后，我們采用注射成型加工工藝。在設計過程中我們采用的點澆口澆注方式，其他關于模架的選用、鑲件的大小都進行相關資料的查詢并計算得出。 關鍵詞：果凍盒；PS塑料；注射成型；點澆口 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1塑件的成型工藝分析 2 1.1 塑件的工藝性分析和表面質量分析 2 1.1.1 塑件的工藝性分析 2 1.1.2 塑件的表面質量分析 2 1.2 塑件的材料分析 3 1.2.1 材料的性質和應用 3 1.2.2材料的性能 3 2 成型設備選擇與注塑工藝參數(shù)的編制 4 2.1 塑件的計算 4 2.2 注射成型工藝 5 2.2.1 注射成型工藝過程 5 2.2.2 注射成形的工藝參數(shù) 6 3 模具結構方案的確定 8 3.1 分型面的位置確定 8 3.2 型腔布局設計 8 3.2.1 型腔數(shù)量的確定 8 3.2.2 型腔排列方式的確定 9 3.3 澆注系統(tǒng)設計 9 3.3.1 澆口設計 9 3.3.2 分流道設計 10 3.3.3 主流道設計 10 3.4 頂出機構設計 11 3.5 冷卻系統(tǒng)設計 12 4 標準模架的選擇 14 4.1模架的設計 14 4.1.1 模架設計思路 14 4.1.2 模架選用的基本原則 14 4.2 成型鑲件大小和模架A/B/C板的尺寸計算 14 4.2.1 鑲件大小的選擇 14 4.2.2 A/B板尺寸的確定 14 4.2.3 C板尺寸的確定 15 5 模具繪圖 16 總 結 17 致 謝 18 附 錄 19 參考文獻 20 前 言 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷擴大，塑料制品所占的比例也在變大，大規(guī)模的模具生產使我國的模具質量、模具的制造水平得到很大的改善［10］。 塑料模具，簡單來說就是加工完整構造和精確尺寸塑料的工具。由于塑料品種和加工方式的繁多，塑料模具的種類和結構也很多。按照塑料制品成型加工方法的不同，我們通常將塑料模具分為六大類型：注塑模、壓注模、傳遞模、擠出模、中空吹塑模、熱成形模具。 其實在我們日常生活中有很多是通過注塑模加工成型的，如碗裝泡面盒、快餐盒、飲料瓶、家用開關蓋、肥皂盒等等。由此說明，模具在我們生活中是必不可少的，塑料模具更為重要。為了讓大家了解塑料模具，我選擇了在日常生活中不引人注意的果凍盒來做一次設計。 本篇文章主要是對我們日常生活中常見的零食包裝——塑料果凍盒的設計。在沒有接觸模具設計這方面的知識時，我們只知道果凍盒是用模具做出來的，不同的形狀用不同的模具?？墒牵瑢τ诰唧w的加工方式并不了解。為此我利用自己學習到的知識點，針對圓形的果凍盒進行了一次設計。在模具設計前，我們首先需要的是要了解產品所采用的是何種材料，其次了解這種材料的各項性能和加工時需要的工藝參數(shù)。接下來我們需要利用測量工具得到零件的尺寸并用UG軟件建模。并用分析軟件（如Mold-flow）對產品進行分析，知道最佳注射點。分析之后我們需要對模具結構進行選擇。對于這個產品我們選用了注塑加工成型方法，也就是用注塑模。對于模架的選擇和鑲件的確定，需要我們通過查閱資料中的經(jīng)驗值并計算得出合理的數(shù)據(jù)；并選用合理的澆注系統(tǒng)、頂出機構和冷卻系統(tǒng)。這些在說明書中都有詳細的設計計算過程。 由于本人的水平有限，設計中存在需要改進和提高的地方。我十分希望老師能提出寶貴的意見，讓我可以做出一份較好的設計說明書，以便自身能力今后不斷提高。 1塑件的成型工藝分析 1.1 塑件的工藝性分析和表面質量分析 1.1.1 塑件的工藝性分析 該塑件是我們日常生活中常見的果凍盒。它簡單對稱，結構性能很好；材料為PS塑料，壁厚2mm，適合大批量生產。圖1-1為塑件二維圖。 圖1-1 塑件二維圖 PS塑料是無定型塑料，它的成型收縮率為0.3％～0.8％，因此要有脫模斜度（要進行拔模）。 1.1.2 塑件的表面質量分析 果凍盒為獨立性產品，不需要與其它零件配合使用。所以對尺寸精度和表面質量要求不是很高。只要保證表面沒有刮痕、摸起來光滑即可。在選擇澆口位置時要考慮是否對表面質量有影響，盡量不要影響使用。 1.2 塑件的材料分析 1.2.1 材料的性質和應用 PS是聚苯乙烯系塑料的簡稱，是大分子鏈中包括苯乙烯基的一種塑料；其英文名為general purpose polystyrene。PS主要分為普通聚苯乙烯(GPPS)、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)、可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)和茂金屬聚苯乙烯(SPS)等。其中通用級聚苯乙烯是一種熱塑性樹脂，為有光澤的、透明的珠狀或粒狀的固體。它的密度為1.04～1.09 g·cm3,透明度為88%～92%,折射率為1.59%～1.60%。 其實在我們日常生活中有很多都是PS塑料，像碗裝泡面盒、快餐盒、礦泉水瓶、食品包裝盒、塑料吸盤等。 1.2.2材料的性能 a. 機械性能：強度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也小(高溫條件下也極少有變化)； b. 耐熱老化性：增強后的UL溫度指數(shù)達120℃～140℃(戶外長期老化性也很好)； c. 耐溶劑性：無應力開裂； d. 對水穩(wěn)定性：遇水易分解(高溫、高濕環(huán)境下謹慎使用)； e. 成型加工性：普通設備注塑或擠塑。由于結晶速度快，流動性好，模具溫度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件時，僅需幾秒鐘，對大部件也只需要40s～60s。 anonymity 百度百科 PS塑料 2 成型設備選擇與注塑工藝參數(shù)的編制 2.1 塑件的計算 圖2-1果凍盒是根據(jù)實際尺寸，用UG三維軟件做出的果凍盒三維圖。 圖2-1果凍盒 三維建模后，通過UG軟件中的分析我們可以直接得出塑件的體積（圖2-2）、質量（圖2-3）和重量（圖2-4）。 圖2-2體積 圖2-3質量 圖2-4重量 通過設計手冊查的PS材料密度為ρ≈1.04～1.09g·cm3。因此塑件的質量G=V·ρ≈11.0939～11.35859g,故取11g塑件的質量。 2.2 注射成型工藝 2.2.1 注射成型工藝過程 注射成型是熱塑性塑料的主要成型方法。注射成型工藝過程包括：成形前的準備、注射成型過程及塑件的后處理三個階段［10］。 注射裝置準備注射 預塑化 裝入料斗 塑料原料 清理模具、加熱 注 射 閉 模 放入嵌件 裝注料射預裝塑置 注射模具、加熱涂脫模劑 保壓（硬化） 排 氣 脫 模 塑 件 噴嘴后退 圖2-5工藝過程 2.2.2 注射成形的工藝參數(shù) 正確的注射成形工藝可以保證原材料良好塑化，順利充模、冷卻、定型，從而生產出合格的塑料制品。 PS注射成型時一般直接使用。有的時候為了提高塑件的質量,可以在55℃～70℃下的鼓風烘箱預干燥1h～2h。關于這次注塑果凍殼所用的PS塑料具體的加工條件我們可以從表2-1常見的熱塑性塑料注塑成形的工藝參數(shù)得出： 1）溫度：料筒溫度為140℃～190℃,模具溫度為20℃～60℃； 2）壓力：注塑壓力為60MPa～100MPa,保護壓力為30MPa～40MPa； 3）時間：成形周期為40～90s。 由于這次做的果凍盒壁厚2mm較薄，所以保壓時間要短些（塑件收縮率最小為保壓時間最佳值），此外成形過程中盡量縮短開模、脫模等時間，提高生產效率。 表2-1熱塑性塑料注塑成形的工藝參數(shù) 塑料 項目 乙丙共聚PP 聚丙烯 PP ABS 軟聚氯乙烯PVC 硬聚氯乙烯PVC 聚苯乙烯 PS HIPS 注射機類型 柱塞式 螺桿式 螺桿式 柱塞式 螺桿式 柱塞式 螺桿式 螺桿轉速（r/min） ― 30～60 30～60 ― 30～60 ― 30～60 噴 嘴 形式 直通式 直通式 直通式 直通式 直通式 直通式 直通式 溫度/℃ 170～190 170～190 180～190 140～150 150～170 160～170 160～170 料筒溫度/℃ 前段 180～200 180～200 200～210 160～190 170～190 170～190 170～190 中段 190～220 200～220 210～230 ― 165～180 ― 170～190 后段 150～170 150～170 150～170 150～170 150～170 150～170 150～170 模具溫度/℃ 50～70 40～80 50～70 30～40 30～60 20～60 20～50 注射壓力/MPa 70～100 70～120 70～90 40～80 80～130 60～100 60～100 保壓壓力/MPa 40～50 50～60 50～70 20～30 40～60 30～40 30～40 注射時間/s 0～5 0～5 3～5 0～8 2～5 0～3 0～3 保壓時間/s 15～60 20～60 15～40 15～40 15～40 15～40 15～40 冷卻時間/s 15～50 15～50 15～30 15～40 15～30 15～30 10～40 成形周期/S 40～120 40～120 40～70 40～80 40～90 40～90 40～90 3 模具結構方案的確定 3.1 分型面的位置確定 為使產品順利從模具中取出，模具分成動模和定模，此分界面為分型面。單分型面注塑模是我們通常所說的二板模，結構簡單只有一個分型面，一般用于側澆口的澆注系統(tǒng)。雙分型面注塑模是我們通常所說的三板模，有兩個分型面，一般用于點澆口澆注系統(tǒng)。分型面的不同，工作原理也不同。 選擇分型面要注意：①不能影響產品外觀；②盡可能把產品留在動模一側，方便取出；③選擇產品最大截面，利于排氣。 綜合以上要點，選擇出合適的分型面，分型面的位置如圖3-1分型面中A-A處所示。 圖3-1分型面 3.2 型腔布局設計 3.2.1 型腔數(shù)量的確定 影響型腔數(shù)量的主要因素有以下幾種： ①產品重量與注塑機的額定注塑量：各腔塑料制品總重+澆注系統(tǒng)凝料≤注塑機額度注塑量×80％（用于校對）； ②注塑機的額定鎖模； ③產品的生產批量：生產批量決定型腔的個數(shù)； ④經(jīng)濟效益：型腔數(shù)量越多，制造費用和制造難度也越大，模具質量也會下降； ⑤保養(yǎng)與維修：型腔數(shù)量越多，故障發(fā)生率也越高。 3.2.2 型腔排列方式的確定 型腔排列的原則 ①要保證模具壓力和溫度平衡，可以采用對稱排位或對角排位。 A 對稱排位：一模多件，制品相同，腔數(shù)為雙數(shù)； B 對角排位：一模兩件，制品相同，但制品不對稱，叫鴛鴦模。 ②澆口位置要統(tǒng)一：相同制品要從相同的位置進膠。 ③進料平衡：熔料要同時充滿各型腔。 ④分流道盡量取最短：減少熔體在分流道內的壓力和溫度損失。 綜合以上原則和產品本身的結構特點，如圖3-2所示型腔數(shù)量為二，排列方式為對稱排列較好。 圖3-2型腔布局 3.3 澆注系統(tǒng)設計 型腔澆注系統(tǒng)設計包括主流道的選擇、分流道截面形狀及尺寸的確定、澆口的位置選擇、澆口形式及澆口截面尺寸的確定。根據(jù)產品的結構、大小、形狀以及制品批量大小，首先確定采用冷流道澆注系統(tǒng)還是熱流道澆注系統(tǒng)。本產品要求：結構簡單、形狀似圓桶狀、大批量生產，所以我們采用冷流道澆注系統(tǒng)。 3.3.1 澆口設計 澆口設計原則： ①澆口數(shù)量在滿足注塑要求下越少越好； ②澆口位置盡量選在分型面上，要保證到型腔各個部位距離盡量相等，還要利于排氣，最重要的是不能影響制品外觀。 本產品要求：表面光潔無毛刺、無縮痕，所以采用點澆口，根據(jù)型腔的數(shù)量選用兩個點澆口（如圖3-3所示）。 3.3.2 分流道設計 對于多腔布置，盡量選用平衡式分流道，保證每個澆口位置相同且分流道長短一致。本產品選用了點澆口和兩穴形式，所以選用U型水道較好（如圖3-3所示）。 圖3-3點澆口 3.3.3 主流道設計 主流道形狀由唧咀決定，為了便于脫模，一般主流道采用圓錐形。本產品選用的是點澆口，點澆口適用于三板模，所以主流道錐度可取5°～10°（如圖3-4所示）。 圖3-4主流道 3.4 頂出機構設計 1）頂出方向 模具的頂出方向分為：定模頂出、動模頂出或動、定模同時頂出。根據(jù)本產品的實際情況，我們采用動模頂出。 2）頂出距離 ①一般是頂出的產品距離模具5～10mm； ②一些形狀簡單且脫模角度大的桶形制品頂出成品深度的2/3。 3）頂出方式 頂出裝置一般分為：圓頂桿、扁頂桿、推管、斜頂、氣頂、頂出塊。 4）頂出位置 ①不能太靠邊，要保證1～2mm的料厚； ②在制品包緊力大的位置。 5）標準件的選用 ①頂針固定板按照標準模架選擇； ②圓推桿一般選用4～6mm,制品較大可根據(jù)實際情況選擇。 該產品內部沒有加強筋，壁厚為2mm，分型面最小直徑為Ф32mm，所以選用最普遍最簡單的圓頂桿。通過計算，選用兩根Ф18×193mm的圓頂桿（如圖3-5所示）。 圖3-5頂桿 3.5 冷卻系統(tǒng)設計 型腔冷卻系統(tǒng)有很多形式：普通冷卻、水井冷卻、內模轉模胚冷卻、噴泉式冷卻等。根據(jù)實際情況，當內模鑲件冷卻時，可采用內模轉模胚冷卻法（如圖3-6所示）。 圖3-6水路 1）水孔直徑選用 根據(jù)表3-1水口直徑參照表，產品壁厚2mm選擇合適的水路直徑10mm。 表3-1水口直徑參照表 產品壁厚mm 冷卻水路直徑mm 1.5 5-8 2 8-10 2-4 10-12 2）水孔位置確定 表3-2水孔位置參數(shù)表 示意圖 參數(shù) d=2D～3D(水路孔邊至鑲件邊緣要求大于10mm) P=3D～5D 根據(jù)表3-2，計算得出： d=20～30mm,故取24.5mm。 P=30～50mm,故取50mm。 4 標準模架的選擇 4.1模架的設計 4.1.1 模架設計思路 模架的選用與塑件進澆方式和模具型腔的數(shù)量有關。本產品表面質量較高，應選用的是點澆口；產品尺寸較小，選用模具型腔的數(shù)量是“一模兩腔”。 4.1.2 模架選用的基本原則 1）盡量選擇較小的規(guī)格； 2）一般情況下優(yōu)先選擇工字模架（考慮注塑的容模量）； 3）模架盡量用標準型號。 根據(jù)塑件進澆方式、型腔的數(shù)量和模架選用的基本原則，選用了DCI模架。 4.2 成型鑲件大小和模架A/B/C板的尺寸計算 4.2.1 鑲件大小的選擇 根據(jù)產品的外形尺寸和產品本身結構可以確定好鑲件的外形尺寸。 通過計算得知產品的陰影面積為S=1734.065mm2。參考表4-1鑲件的大小參照表中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，得出A=40mm,B=24mm，C=40mm。 表4-1鑲件的大小參照表 產品投影面S（mm2） A(mm) B(mm) C(mm) 100-900 40 20 30 900-2500 40-45 20-24 30-40 2500-6400 45-50 24-30 40-50 6400-14400 50-55 30-36 50-65 14400-25600 55-65 36-42 65-80 “A”表示塑料制品最大外形邊到模芯邊的距離； “B”表示塑料制品最高點到前模芯底面的距離； “C”表示塑料制品到后模芯底面的距離。 4.2.2 A/B板尺寸的確定 A/B板各種尺寸如圖4-1、圖4-2所示。 圖4-1動模 圖4-2 模架 A/B板各種尺寸，可以通過表4-2經(jīng)驗參考值得出： D1：A/B板寬度尺寸 D1=W1+2T1 =126+2×40=206mm D2：A/B板長度尺寸 D2=W2+2T2 =210+2×60=330mm H1：A板厚度尺寸 H1=V1+N1=65+40=105mm H2：B板厚度尺寸 H2=V2+N2=40+40=80mm 根據(jù)以上計算得出的數(shù)據(jù)，可以選用型號為“3535” 的標準模架。 表4-2 A/B板參照表 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 4.2.3 C板尺寸的確定 模腳的高度H必須能順利推出塑件，并使推桿固定板離托板間有10mm左右的間隙。 方鐵高度H=頂針面板厚度+頂針底板厚度+限位釘高度+頂出距離+10～15mm = 20+25+5+45+10 =105mm （頂出距離≥制品需頂出高度+5～10mm）［10］ 5 模具繪圖 模具圖一般分為零件圖和裝配圖，為了讓人看懂，繪制圖紙時一定要特別注意圖紙的使用對象。繪制出的圖紙一定要按國家標準來標注尺寸、公差，還有確保尺寸的完整性，圖紙的整潔性。 1） 零件圖 零件圖主要為了表示所加工零件的結構尺寸（包括尺寸公差、形為公差、粗糙度）及技術要求。 2） 裝配圖 模具裝配圖要清晰完整地表達出該模具的內部構造，零件之間的裝配與連接關系，模具的工作原理及生產該模具的技術要求和檢驗要求。圖5-1為簡易的裝配表達圖。 1.定位環(huán)；2.唧咀；3.工字板；4.推板；5.點澆口；6.A板；7.型芯；8.B板；9.頂針；10.方鐵；11.面針板；12.底針板；13.底板；14.U型道；15.型腔；16.膠塞；17.回針；18.垃圾釘；19.小拉桿 圖5-1裝配簡圖 總 結 本篇文章是對塑料果凍盒注塑模設計。我運用自己平時學習到的關于塑料模具的知識來進行了設計。設計前我先了解了一下果凍盒的原材料—PS塑料；其次通過實體測量用UG軟件三維實體建模，得出產品的體積、質量和重量并計算出該材料產品的質量。在注射機的選用過程中，我發(fā)現(xiàn)有很多名詞是我所不了解的如鎖模力、注射量、注射壓力。通過查詢資料我了解了這些名詞的概念，但對于這些的計算還是存在困難，需要求助老師。 在這次設計過程中，我發(fā)現(xiàn)澆注系統(tǒng)的設計不僅僅是冷流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)的區(qū)別，更多的是澆口、分流道、主流道的設計。頂出機構除了圓頂桿，還有其他的頂出方式斜頂、推管等。冷卻系統(tǒng)也分很多形式，當中還有水孔直徑、水口位置和水路布置。這些設計都需要通過尺寸計算來選擇合適的。總的來說整個模具的設計都是通過查詢相關資料計算選擇的，沒有一個系統(tǒng)是隨意定尺寸的。模具設計好后，進行UG三維建模，然后需要用cad進行導模具繪圖（也就是將三維轉換為二維圖），轉變?yōu)閳D紙形式。在圖形轉換過程中，我發(fā)現(xiàn)修改有些麻煩，對于注塑模的結構表達有些困難。我在表達模具的內部結構上，進行視圖分析時，有些細致的小地方，不能很好的表達出來（像冷卻系統(tǒng)中分流道和水路的表達方式）。 總的來說，這次的設計讓我在模具設計方面學到很多理論性和實踐性的知識，讓我有很大的進步。對于模具設計思路也變得清晰。 致 謝 轉眼間就實習了，在實習前我做了畢業(yè)設計。這次畢業(yè)設計過程中我遇到一些難題，做這份設計并不是很順利。在注射機的選擇過程中，有些計算類的問題我不太懂如何計算。我向我的同學尋求了幫助，我很感謝他們。但我更要感謝的是我的指導老師，在設計過程中他幫我解答難題，并幫我改正了我在設計上犯的一些錯誤。因為我是第一次自己設計塑料模具，所以很多關于注射機的設計中澆注系統(tǒng)、頂出機構、冷卻系統(tǒng)的選用我都無從下手。模具設計并不是抱著隨隨便便的心態(tài)來完成，要精益求精，按照國家標準來選用模架及其模具結構。再次感謝老師對我的指導和幫助。 附 錄 序號 圖名 圖號 1 果凍盒注塑模裝配圖 GDHZS—00 2 果凍盒塑件圖 GDHZS—01 3 型腔 GDHZS—02 4 型芯 GDHZS—03 參考文獻 [1] 張維合. 注塑模具設計實用手冊. 北京：化工工業(yè)出版社，2011. 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