塑料涂料桶盖设计毕业设计论文(编辑修改稿)

塑料涂料桶盖设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

总 结 ................................................................................................................................30 参考文献 .........................................................................................................................32 致 谢 ................................................................................................................................33 7 一、绪 论 工业工程作为一门正式学科的出现应追溯到 19 世纪末。 它起源于美国 ， 其理论体系伴随着工业化进程逐渐完善。 我国的工业工程严格地讲是从 20 世纪 60 年代到80 年代才有了一定水平的应用案例 [1]， 从 80 年代开始随着外资企业的进入使工业工程在一定范围内得到推广。 经过 20 多年的发展 ， 取得了较大的成就。 研究目的与意义 塑料模具工业在国民经济中的重要地位 模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是用不衰忙的行业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力 [2]。 塑料是 20 世纪才发展起来的新材料，目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。 我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已深入到国民经济的各个部门。 塑料模具是随着塑料工业的发展而发展的。 近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。 塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。 汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行、发展迅速，塑料模具业快速发展 [3]。 塑料模具的研究意 义 我国模具行业近年来发展很快 ,据不完全统计，目前模具生产厂点共有 2万多家 ,从业人员约 50 万人 ,全年模具产值约 360 亿元 ,总量供不应求 ,出口约 2亿美元 ,进口约 10 亿美元 [4]。 我国模具总量虽然已位居世界第三 ,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家 ,模具商品化和标准化程度也低于国际水平。 我国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在 六 个方面的问题： （ 1） 发展不平衡，产品总体水平较低； （ 2） 工艺装备落后，组织协调能力差； （ 3） 大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足； （ 4） 供需矛盾一时还难以解决； （ 5） 体制和人才问题的解决尚待时日； （ 6） 近年来，原材料、能源、人工等成本继续上升，而模具价格却持续下降，因此模具企业的总体利润率不断下滑。 所以对我国塑料模具工业技术现状和发展趋势的研究有重大意义。 国内外研究现状 国外塑料模具现状与发展 国外的注塑模具中 ,多型腔 、 多层 、 大型精密模具已占 50%,不仅提高了生产效 8 率 ,而且节省了大量塑料原料 [5]。 而且 在注塑模具设计中 ,已开始普及应用计算机辅助工程分析软件 ,对塑料的流动 、 填充 、 冷却情况及模具的浇口配置 、 浇道大小 、 冷却加热系统和模具的刚度 、 强度等进行科学的分析和计算 ,从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。 塑料 模具标准化程度日益提高 ,模具标准模架及模具标准件的应用日益普及 ,已实现商品化 [6]。 而且塑料 模具结构更多地采用新技术 ,如注塑模具的热流道技术等。 针对不同 塑料 制品的要求 ,开发出适用于各种不同模具的专用模具 材料 ,并实现商品化。 国内塑料模具现状与发展 我国塑料模具工业从起步到现在经历了半个多世纪 , 无论是在数量上 ,还是在质量、技术和能力等方面有了很大的发展。 大型塑料模具方面：能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、单套重量达 到50t 以上的注塑模、 kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具 [7]。 精密塑料模具方面：精密塑料模具的精度已达到 2μm，能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。 高速塑料模具方面：能生产挤出速度达 6m/min 以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。 成型工艺方面：能生产多材质塑料成型模、高效多色注射模。 镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。 气体辅助注射成型技术的使用 更趋成熟 ,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术 ,一些厂家还使用了 CMOLD 气辅软件 ,取得较好的效果 [8]。 现在 ,热流道模具已逐渐开始推广 ,有的厂采用率达 20%以上 ,一般采用内热式或外热式热流道装置 ,以及具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置 ,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。 9 二 、 塑件的工艺分析和 Moldflow分析 塑料制件主要根据使用要求进行设计。 要想获得合格的塑料制件，除考虑充分 发挥所用塑料的性能特点外，还应考虑塑件的结构工艺性，在满足使用要求的前提下，塑件的结构、形状应尽可能做到简化模具结构，且符合成型工艺特点，从而降低成本，提高生产效率 [9]。 塑件：如图。 工艺分析： （ 1）制品采用低密度聚乙烯材料，收缩率为 %~%； （ 2）该塑件尺寸较小，塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可采用 5级公差，为降低成本，采用一模两腔，并不对制品进行后续加工； （ 3）制品表面光洁度没有特殊要求，为提高成型效率采用点交口浇口； （ 4）为了方 便加工、热处理和降低成本，型腔与型芯采用拼合结构。 10 Moldflow 对塑件分析 模型转换及有限元网格的划分 首先将产品模型转换为 STL 格式的模型，然后导入 Moldflow/MPI 软件中，并采用 Fusion 网格对产品进行网格划分 [10]。 由于 Moldflow/MPI 软件自动生成的网格随着产品的复杂程度存在或多或少的缺陷，因此，为了保证分析结果尽量准确，分析之前要对网格状态进行统计，再根据统计的结果对所得网格进行修改和优化，保证各项网格指标合理。 浇口位置分析 采用 Moldflow 软件来确定传动连接件注塑时的浇口位置。 设置成型工艺参数为 :熔体温度为 240℃ ,模具表面温度为 60℃，其余工艺参数选择系统默认值。 利用Moldflow 初步分析计算 ,得出最佳浇口位置图 22所示。 图 22 最佳浇口位置 填充分析 评估充填质量的标准主要有两个 :一是流动是否平衡 ,二是各个参数是否超过材料的许可值 [11]。 从充填模拟的结果中 ,可以发现在设置的注塑条件下可能造成塑料产品的缺陷 ,从而找到比较合理的注塑参数 ,作为实际生产的依据。 由于塑料熔体的非牛顿特性及注射成型充填流动过程的非 稳态、非等温性 ,充模过程十分复杂。 在充模时 ,塑化的高温熔体从注射装置的喷嘴流出并且经由主流道、分流道和浇口而注入模具型腔中 [9]。 填充模拟如图 33 所示，从图中可知，填充时间分配均匀，填充效果较好。 11 图 23 填充时间 冷却水路的布置 利用 Moldflow/MPI 软件分析得到的的水路布置图如下图所示。 12 图 24 冷去水路布置分析图 熔接痕分析 熔接痕是塑料制品常见缺陷之一 ,它不仅影响制品外观质量 ,使塑件后续 涂装 、电镀工序产生色差 ,严重时还对制品强度产生影 响 ,损害制品力学性能 ,给制品的正常使用带来漏水、漏气或受载后断裂等安全隐患 [11]。 对熔接痕模拟分析结果如下图。 图 25 熔接痕模拟分析结果 14 三、 拟定模具结构形式 分型面的确定 在塑件设计阶段，应考虑成型时分型面的形状和位置，然后在选择模具的结构，分型面的选择应根据以下原则： A、有利于保证塑件的外观量。 B、分型面选择在塑件的最大截面处。 C、尽可能使塑件留在动模一侧。 D、尽可能满足塑件的使用要求。 E、有利于型腔内的气体的排出。 F、有利简化模具的结 构。 根据以上原则分型面的位置确定在塑件底面的最大截面处。 确定型腔数目和排列方式 1）、 .该塑件对外观要求不高，尺寸精度一般，且为中批量生产可采用一模多腔，考虑制品的尺寸较小，模具的制造费用高等，初定为一模两腔。 2）、型腔排列形式的确定 该塑件为圆形件，型腔排列采用以下 图 21的形式。 图 31 15 单个塑件体积 V≈ 塑件总体积 V≈ 81cm3 查表得塑件的密度为 ～ 单件塑料件重量 m=Vⅹ ≈ 塑件和 流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 a、塑件在分型面上的投影面积： A≈ 6035mm2 b、锁模力等于型腔内工作压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之积： 因为是一般塑件，所以平均压力 q=65%ⅹ 100=65MPa F=Aⅹ q＝ 392KN 初选注射机 根据上述分析、计算，查表初选注射机型号为 SZ125/630 卧式注射机的有关参数如下： 理论注射容积 140cm3 注射压力 126MPa 模具最大行程 270mm 模具最大厚度： 300mm 模具最小厚度： 150mm 喷嘴圆弧半径： SR15mm 喷嘴口径 : 4mm 定位圈直径 125mm 16 四、 浇注系统的设计 主流道设计 a、主流道尺寸 根据所选注射机，则主流道小端的尺寸为 D=注射机喷嘴尺寸 +（ ～ 1）＝４ +１＝５ mm 主流道球面半径 SR=喷嘴球面半径 +（ 1～ 2） =15+2=17mm b、主流道衬套形式 为了便于加工所以将衬套和定位圈分开设 计，衬套如图 31 所示，材料采用 T10A，热处理淬火后 表面硬度为 40～ 45HRC。 图 41 17 分流道设计 （ 1）、分流道布置形式 塑件的体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，且塑料流动性好，可以采用单点进料的方式。 （ 2）、分流道形状、截面尺寸： a、形状及截面尺寸为了便于加工及凝料的脱模，采用加工工艺性较好的 U形截面。 b、直径一般为 ~,取直径为φ 8mm。 c、 U形截面高度 H==5mm。 浇口的设计 （ 1）、由于该塑件外观质量要求较高，所以浇口的位置和大小应以 不影响塑件外观质量为前提。 同时，也应尽量使模具结构简单。 （ 2） 、根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。 （ 3） 、查表得 L1=1mm。