茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì)
茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì),茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì),茶杯,塑料,注塑,模具設(shè)計(jì)
任務(wù)書(shū)
學(xué)? 院 （系）：
專(zhuān) 業(yè)： 材料成型及控制工程
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
設(shè)計(jì)（論文）題目： 茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期：
指 導(dǎo) 教 師：
教研室主任：
發(fā)任務(wù)書(shū)日期： 年 月 日
任 務(wù) 書(shū)
1. 設(shè)計(jì)的背景：
注射成型具有成型周期短、能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬嵌件或非金屬嵌件的塑料制件，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中有32%的塑料制品都是利用注射機(jī)注射成型的。我國(guó)的注塑模具起步比較晚，與國(guó)外相比有相當(dāng)?shù)牟罹唷，F(xiàn)階段，注塑模的設(shè)計(jì)制造與以往有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，學(xué)好三維軟件能夠使企業(yè)跟上國(guó)外注塑模具的發(fā)展。
2. 設(shè)計(jì) 內(nèi)容和要求：
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：
分析塑件制品的工藝性，選擇注射機(jī)并校核，確定分型面及型腔數(shù)目，設(shè)計(jì)型腔型芯的形狀并計(jì)算模板的厚度，設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)模具的冷卻系統(tǒng)，選擇模架、模具零件的制造。
設(shè)計(jì)的要求：
1.與課題有關(guān)的外文文獻(xiàn)翻譯不少于5000漢字；
2.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的字?jǐn)?shù)不少于20000字，圖紙總量不少于3張A0圖紙
3.主要參考文獻(xiàn)不少于15篇（包括2篇以上外文文獻(xiàn)）
3.主要參考文獻(xiàn)：
[1]夏江梅主編.塑料成型模具與設(shè)備.機(jī)械工業(yè)出版社,2005.
[2]張維合主編.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,2011.
[3]張孝民主編.塑料模具技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
[4]付偉主編.注塑模具設(shè)計(jì)原則、要點(diǎn)及實(shí)例解析.機(jī)械工業(yè)出版社，2010.
[5]葉久新，王群主編. 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
4. 設(shè)計(jì) 進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位)：
第1、2周 調(diào)研實(shí)習(xí)，查閱文獻(xiàn)，整理收集資料。明確課題任務(wù)，完成開(kāi)題報(bào)告和外文翻譯
第3、4周 對(duì)塑件進(jìn)行工藝性分析、選擇注射機(jī)、理解注射工藝參數(shù)，確定分型面、型腔的數(shù)目、型腔型芯的確定，選擇合適的模架、設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，確定脫模方式，確定冷卻系統(tǒng)
第5-10周 繪制裝配圖和零件圖
第11、12周 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第13周 整理設(shè)計(jì)資料，完善并提交設(shè)計(jì)成果，準(zhǔn)備答辯。
教研室審查意見(jiàn)：
通過(guò)
室主任簽名：
2018 年 3 月 6 日
學(xué)院審查意見(jiàn)：
教學(xué)院長(zhǎng)簽名：
年 月 日
開(kāi)題報(bào)告
課 題 名 稱(chēng)： 茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號(hào)：
指 導(dǎo) 教 師： 職稱(chēng)：
所 在 學(xué) 院：
專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)：
年 月 日
課題
名稱(chēng)
茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
B.社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐
課題類(lèi)型
工程設(shè)計(jì)類(lèi)
選題的背景及意義
注射成型具有成型周期短、能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬嵌件或非金屬嵌件的塑料制件，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中有32%的塑料制品都是利用注射機(jī)注射成型的。我國(guó)的注塑模具起步比較晚，與國(guó)外相比有相當(dāng)?shù)牟罹唷，F(xiàn)階段，注塑模的設(shè)計(jì)制造與以往有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，學(xué)好三維軟件能夠使企業(yè)跟上國(guó)外注塑模具的發(fā)展。我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。
另外中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，具有生產(chǎn)發(fā)展水平較低，勞動(dòng)力資源豐富，生產(chǎn)成本低廉及市場(chǎng)前景廣闊等一般發(fā)展中國(guó)家同樣的一些特點(diǎn)，但中國(guó)人均GDP己超過(guò)2000美元，同時(shí)還具有相當(dāng)雄厚的技術(shù)和工業(yè)基礎(chǔ)，人們聰慧、勤勞、靈巧和改革開(kāi)放良好環(huán)境等一些特殊的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)很適合發(fā)展模具工業(yè)，可以預(yù)設(shè)，不遠(yuǎn)的將來(lái)，我國(guó)將成為世界最大的制造中心，這給我國(guó)的模具行業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。因此，加快高技術(shù)設(shè)備如數(shù)控加工、快速制模特種加工在模具行業(yè)的應(yīng)用，加大新興CAM/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用比例，加速模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、性材料的研究和強(qiáng)化模具高級(jí)技術(shù)人員的培養(yǎng)，已成為我國(guó)模具行業(yè)再上一個(gè)新臺(tái)階的關(guān)鍵。當(dāng)然對(duì)于我本身，選擇注射模具作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，也有很多積極的意義。首先模具設(shè)計(jì)還是屬于機(jī)械學(xué)科領(lǐng)域，完成一整套的注射模具設(shè)計(jì)必然能夠鞏固并且拓展自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。第二的話，對(duì)于熟練應(yīng)用各類(lèi)工程軟件有著莫大的幫助，例如AUTOCAD和PROE等。第三，畢業(yè)設(shè)計(jì)是相對(duì)獨(dú)立的一次任務(wù)，對(duì)于自我各個(gè)方面都會(huì)有所提高。第四，畢業(yè)之際，也就是事業(yè)生涯的開(kāi)始，有利于開(kāi)闊工作視野，了解生產(chǎn)實(shí)情。
研究?jī)?nèi)容擬解決的主要問(wèn)題
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：分析塑件制品的工藝性，選擇注射機(jī)并校核，確定分型面及型腔數(shù)目，設(shè)計(jì)型腔型芯的形狀并計(jì)算模板的厚度，設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)模具的冷卻系統(tǒng)，選擇模架、模具零件的制造。
擬解決的主要問(wèn)題：
1.利用CAD軟件進(jìn)行茶杯形狀設(shè)計(jì)和三維造型設(shè)計(jì)
2.茶杯制造材料的確定
3.利用Pro/E軟件進(jìn)行注塑模具的成型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要是成型零件分型面部分的設(shè)計(jì)。
4.利用Pro/E軟件來(lái)設(shè)計(jì)茶杯注塑的澆注系統(tǒng)。熔融塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)的通道即澆注系統(tǒng)。包括主流道、分流道、澆口及冷料穴四部分的設(shè)計(jì)。
5.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的導(dǎo)柱、導(dǎo)套或內(nèi)外錐面。
6.推出機(jī)構(gòu)。將加工完的塑件推出，完成生產(chǎn)。
7.溫度調(diào)節(jié)和冷卻系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程需要控制溫度滿(mǎn)足注塑工藝對(duì)模具的溫度的要求。茶杯注塑需要設(shè)計(jì)一冷卻水道作為冷卻系統(tǒng)。8.支撐零部件設(shè)計(jì)。用來(lái)組成注塑模的基本骨架。
研究方法技術(shù)路線
1. 明確塑件設(shè)計(jì)要求
仔細(xì)閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
2. 運(yùn)用PROE及CAD軟件完成模具設(shè)計(jì)。
分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求:注塑時(shí)分型面處不可避免地要在塑件上留下溢料或拼合縫的痕跡，因此分型面最好不要選在塑件光亮的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。其中分模是最重要的一環(huán)。
3. 模具總體尺寸的確定，選購(gòu)模架
模架已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊(cè)，選定模架，在以上模具零部件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上初步繪出模具的完整結(jié)構(gòu)圖。
4. 模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制
模具總圖繪制必須符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其畫(huà)法與一般機(jī)械圖畫(huà)法原則上沒(méi)有區(qū)別，只是為了更清楚地表達(dá)模具中成型制品的形狀，澆口位置的設(shè)置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫(huà)動(dòng)模部分的俯視圖。
模具總裝圖應(yīng)該包括必要尺寸，如模具閉合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（與注塑機(jī)配合的定位環(huán)尺寸），裝配尺寸，極限尺寸（活動(dòng)零件移動(dòng)起止點(diǎn)）及技術(shù)條件，編寫(xiě)零件明細(xì)表等。通常主要工作零件加工周期較長(zhǎng)，加工精度較高，因此應(yīng)首先認(rèn)真繪制，而其余零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。
研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃
第1、2周 調(diào)研實(shí)習(xí)，查閱文獻(xiàn)，整理收集資料。明確課題任務(wù)，完成開(kāi)題報(bào)告和外文翻譯；
第3、4周 對(duì)塑件進(jìn)行工藝性分析、選擇注射機(jī)、理解注射工藝參數(shù)，確定分型面、型腔的數(shù)目、型腔型芯的確定，選擇合適的模架、設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，確定脫模方式，確定冷卻系統(tǒng)
第5-10周 繪制裝配圖和零件圖
第11、12周 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第13周 整理設(shè)計(jì)資料，完善并提交設(shè)計(jì)成果，準(zhǔn)備答辯。
主要參考
文獻(xiàn)
[1]夏江梅主編.塑料成型模具與設(shè)備[D].機(jī)械工業(yè)出版社,2005.
[2]張維合主編.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[D].化學(xué)工業(yè)出版社,2011.
[3]張孝民主編.塑料模具技術(shù)[D].機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
[4]付偉主編.注塑模具設(shè)計(jì)原則、要點(diǎn)及實(shí)例解析[D].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.
[5]葉久新，王群主編. 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[D].機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
[6] 邵洪旭. 《材料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程改革探索[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，29（4）：76-78
[7] 張永輝，崔一. CAD/CAE技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程塑料應(yīng)用報(bào)，2017，45（2）：125-127
[8] 袁小會(huì)，程婧璠，劉桂花. 基于Pro/E彎角蓋的注射模設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代職業(yè)教育報(bào)，2015，42：42
[9] 王丹，崔艷梅. 塑料茶杯蓋造型及注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科技前沿報(bào)，2015，1-3
[10] 華斌，楊榮偉, 塑料模具加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)分析[J].工業(yè)指南報(bào)，2016，136
[11] 程揚(yáng)方.塑料模具設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題及改進(jìn)方法[J]，技術(shù)應(yīng)用報(bào)，2017，70
[12] 王佳珺，塑料模具設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題及改進(jìn)分析[J]，中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017，06：58-59
[13] 蔣俏猛，李惠平，塑料模具設(shè)計(jì)中影響設(shè)計(jì)效率的因素及對(duì)策[J]，科技與企業(yè)，2016，186
[14] 朱圓圓，注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注塑成型數(shù)值模擬研究[D]，：大學(xué)，2009.
[15] Li Fen Han，Research on Knowledge-Based Injection Mould Project Design System[J]，Advanced Materials Research，2012，1411-1416
指導(dǎo)教師
意 見(jiàn)
對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 對(duì)總體安排和進(jìn)度計(jì)劃的評(píng)語(yǔ) 選題難度適中，具有一定的社會(huì)現(xiàn)實(shí)意義，擬采取的研究方法合理，研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃合理。同意開(kāi)題。
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見(jiàn)
學(xué)院意見(jiàn)
通過(guò)
教研室主任簽名：
年 月 日
教學(xué)院長(zhǎng)簽名：
年 月 日
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茶杯塑件塑料注塑模具設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介二、主要設(shè)計(jì)說(shuō)明三、致謝一、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 本次設(shè)計(jì)是對(duì)塑料茶杯進(jìn)行注塑模具的設(shè)計(jì)，一共分為以下幾個(gè)步驟：首先是對(duì)塑件進(jìn)行分析，然后選擇合適的注塑機(jī)，再然后根據(jù)塑件所需要的大小尺寸設(shè)計(jì)型腔，型芯，澆注系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)，脫模結(jié)構(gòu)，排氣和冷卻系統(tǒng)，最后選擇模架，并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行校核，然后繪制各類(lèi)零件圖和總裝配圖。二、主要設(shè)計(jì)說(shuō)明1、塑件分析 本次設(shè)計(jì)的水杯尺寸不大，杯口直徑為69.8mm，杯底直徑為56mm，高為67.9mm。精度要求也不高，采用IT4級(jí)精度。由于水杯表面要求光潔無(wú)毛刺，也根據(jù)實(shí)用性考慮，選用PP材料作為原材料。2、注塑機(jī)的選擇 用UG對(duì)塑件進(jìn)行成型之后，計(jì)算茶杯體積：V=28cm 由于在實(shí)際加工生產(chǎn)中，注塑機(jī)的實(shí)際注塑量理論上是注塑機(jī)額定注塑量的80左右。則有：V總=1.2n V塑=1.2228=67.2cm V公=V總/0.8=67.2cm/0.8=84cm 通過(guò)查找資料和對(duì)塑件結(jié)構(gòu)和體積的分析，最后我選取了XS-ZY500型注射機(jī)。3、型腔的設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的茶杯尺寸較小，所以型腔選擇組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選擇為CrWMn，因?yàn)槠淠湍バ院茫瑹崽幚碇笞冃纬潭容^小。4、型芯的設(shè)計(jì) 由于設(shè)計(jì)的茶杯屬于簡(jiǎn)單模具設(shè)計(jì)，所以選擇一模兩腔的設(shè)計(jì)來(lái)提高生產(chǎn)效率。型芯的設(shè)計(jì)跟型腔差不多，同樣是考慮到加工方便和節(jié)約成本等因素，選擇組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也選擇相同的材料CrWMn。5、分型面的選擇通常一般分型面的位置都選擇在所成型塑件的最大面積所在的平面，也是動(dòng)定模的結(jié)合面。所選擇的分型面要有利于塑件的脫模和排氣，而且不能破壞零件的外部結(jié)構(gòu)、保證模具結(jié)構(gòu)要合理等為選擇基準(zhǔn)。正常動(dòng)定模打開(kāi)以后，分型面是要留在動(dòng)模這邊，因此塑件的型芯最好是在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)檫@次塑件的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)為單分型面。6、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆口套選擇的是材料是T8A淬硬鋼，從而保證注塑機(jī)準(zhǔn)確定位且不偏移模具。主流道和分流道的設(shè)計(jì)如下圖，其中分流道采用平衡式分流道，使熔體均勻流到兩個(gè)型腔內(nèi)，且能夠保持溫度。設(shè)計(jì)澆口的時(shí)候要盡可能的縮短流動(dòng)距離，讓塑料熔體流動(dòng)到型腔的時(shí)間適當(dāng)減小，溫度下降變慢，壓力損失減小。所以采用點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì)，并且在試模時(shí)，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整澆口的位置和大小，來(lái)增強(qiáng)熔接的強(qiáng)度，使?jié)部诘脑O(shè)計(jì)更加合理和嚴(yán)謹(jǐn)。7、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分為導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì)。導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)原則：其中心到模具最邊緣的地方要有一個(gè)導(dǎo)柱直徑以上的距離，一般情況下都會(huì)把導(dǎo)柱安設(shè)在和中心線大約 1/3的位置上。導(dǎo)套的設(shè)計(jì)則是要保證模具的各塊板件運(yùn)動(dòng)時(shí)，減少導(dǎo)柱與模板之間的摩擦力。設(shè)計(jì)圖如下：8、脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)是設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，脫模機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是將產(chǎn)品推出模具外的，因此推出質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。本次采用推桿脫模結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單而且高效，推出質(zhì)量高，但是要將推桿部分設(shè)計(jì)的足夠靈活。9、排氣及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)：設(shè)計(jì)的茶杯比較簡(jiǎn)單，直接采用推桿與分型面之間的 間隙進(jìn)行排氣，這樣比較方便。冷卻系統(tǒng)：采用水冷的方式，在型芯上方設(shè)計(jì)水路，并設(shè)計(jì)為單支路運(yùn)水。10、模架的選擇模架的選擇一般要大一些，因?yàn)槟＜苁呛芏嗔慵M合而成的，根據(jù)塑件的尺寸以及一些其他成型零件的尺寸，來(lái)計(jì)算出模架的各個(gè)模板的厚度。因?yàn)槲覀儽敬蔚脑O(shè)計(jì)選擇的點(diǎn)澆口，所以模架最好是選用細(xì)水口的，經(jīng)最后的計(jì)算，選用模架為龍記FCI-3030-A100-B70-C120-L320。三、致謝向參與我畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的各位老師以及我的指導(dǎo)老師何紹華教授表示最衷心的感謝！謝謝觀賞！摘要
畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是對(duì)塑料茶杯的注塑模具設(shè)計(jì)。本次模具設(shè)計(jì)一共有9個(gè)步驟：對(duì)塑件進(jìn)行分析；選擇適合的注塑設(shè)備；計(jì)算成型的零件尺寸；選擇適合的分型面；設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)；設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)脫模結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)排氣和冷卻系統(tǒng)；最后是選擇適合的模架。在這次模具設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用UG和CAD這兩種制圖和分析軟件，運(yùn)用UG進(jìn)行計(jì)算塑件體積，選取適合的注塑機(jī)，對(duì)于動(dòng)定模、澆口、流道、冷料穴、定位圈的設(shè)計(jì)也需要用到UG。運(yùn)用CAD來(lái)制作二維和三維的模型，比如標(biāo)準(zhǔn)模架、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和動(dòng)定模底座、動(dòng)定模板、推桿、推桿固定板、澆口導(dǎo)套和支撐板零件的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，合理運(yùn)用這兩個(gè)軟件，進(jìn)行參數(shù)校核，對(duì)于不合理的數(shù)據(jù)加以進(jìn)一步修改。最后通過(guò)查閱相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，以求達(dá)到嚴(yán)謹(jǐn)工作標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：塑料；茶杯；注塑機(jī)
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Abstract
The content of the graduation project is mainly about the injection mold design of plastic cups. There are 9 steps in this mold design: analysis of plastic parts, selection of suitable injection molding equipment, calculation of formed part dimensions, selection of a suitable parting surface, design of a casting system, design of a guide mechanism, design of a mold release structure, and design of a row Gas and cooling system; the last is to choose the right mold base. In this mold design, the two drawing and analysis softwares, UG and CAD, are mainly used to calculate the volume of plastic parts using UG, and the appropriate injection molding machine is selected. For the dynamic mold, gate, runner, cold material point, positioning The circle design also needs to use UG. Use CAD to create 2D and 3D models, such as standard formwork, guides, ejection mechanism, exhaust system and cooling system design and dynamic mold base, dynamic template, push rod, push rod fixing plate, pouring The drawing design of the guide bush and support plate parts, rational use of these two softwares, parameter checking, and further modification of unreasonable data. Finally, the design specification was written by consulting related materials in order to achieve strict working standards.
Keywords：plastic cups injection molding machi
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目 錄
摘要 1
Abstract 2
1 緒論 1
1.1模具的簡(jiǎn)單介紹 1
1.2模具設(shè)計(jì)的背景及其意義 1
1.3注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.4模具產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的地位 3
1.5我國(guó)模具發(fā)展前景 3
1.6我國(guó)模具發(fā)展的建議 4
1.7本設(shè)計(jì)的目的 4
2 設(shè)計(jì)說(shuō)明 5
2.1塑件分析 5
2.1.1 成型塑料件的工藝性分析 5
2.1.2 成型塑件的材料分析 6
2.2 注塑設(shè)備的選擇 7
2.2.1估算塑件體積 7
2.2.2 注塑機(jī)的選擇 7
2.3成型零件尺寸的計(jì)算 8
2.3.1型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
2.3.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.3.3 尺寸的計(jì)算 9
2.4分型面的選擇 13
2.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
2.5.1 澆口套的選用 14
2.5.2分流道的布置 14
2.5.3澆口設(shè)計(jì) 15
2.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
2.6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 16
2.6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 16
2.7脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
2.8 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
2.8.1排氣系統(tǒng) 17
2.8.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
2.9 模架的選擇 19
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2.10 繪制裝配圖 20
2.11注射機(jī)的校核 20
2.11.1 注射量的校核 20
2.11.2 鎖模力的校核 21
2.11.3 模具高度的校核 21
3 設(shè)計(jì)成果 22
3.1 裝配圖 22
3.2 型芯 23
3.3 型腔 24
3.4 動(dòng)模板 25
3.5 脫料板 26
3.6 定位圈 26
3.7 澆口套 27
3.8定模座板 28
3.9動(dòng)模座板 29
結(jié)論 30
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
3
1 緒論
1.1模具的簡(jiǎn)單介紹
模具是將工業(yè)產(chǎn)品使用一些特定的材料用固定的方式使其成型的一種方法，同時(shí)也能大批的生產(chǎn)出擁有固定外形和尺寸的產(chǎn)品。模具生產(chǎn)出的產(chǎn)品比其他方法生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有效率快、準(zhǔn)度高、低消耗、小成本的優(yōu)點(diǎn)。模具正常包含動(dòng)模和定模(或凹模和凸模)兩個(gè)部分，兩者都安裝在注塑機(jī)上，可以分開(kāi)也可以閉合。分開(kāi)的時(shí)候取出制件，閉合的時(shí)候把原料注入模具型腔成形。在注射機(jī)的固定板上安裝定模，在注射機(jī)的移動(dòng)模板上安置動(dòng)模，注射機(jī)上的合模系統(tǒng)在注射成型過(guò)程當(dāng)中帶動(dòng)其運(yùn)動(dòng)。模具的發(fā)展標(biāo)志著機(jī)械制造工業(yè)達(dá)到了一定的高度。在制造業(yè)中，它的使用很好的使材料有了一定的形態(tài)和固定流動(dòng)速率，從而使生產(chǎn)的零件效率高，速度快，而且還減少了材料的使用，從而大大的降低了成本，所以這種制造方式被制造商廣泛的運(yùn)用。在當(dāng)前的模具發(fā)展趨勢(shì)中，其更加的自動(dòng)，精密，效率，廣泛和全方位，制作水平和生產(chǎn)周期也得到了很大提升，這些優(yōu)勢(shì)使它走上了國(guó)際的舞臺(tái)[1]。
1.2模具設(shè)計(jì)的背景及其意義
模具是用來(lái)生產(chǎn)大批量同形產(chǎn)品的必須工具，是工業(yè)生產(chǎn)的必須工藝用品。注塑模具是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有很高的生產(chǎn)效率，優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量，相對(duì)較低的成本并且節(jié)約原料，對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。模具已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)中非常重要的工業(yè)手段和發(fā)展方向，因此注塑模具工業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有非常積極的作用。
根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在電器、日用品、玩具等輕工業(yè)行業(yè)中，將近90的零件是依靠注塑模具生產(chǎn)的，在交通工具制造業(yè)，農(nóng)用機(jī)制造業(yè)等行業(yè)中，注塑模具所占比例也非常高。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在發(fā)達(dá)國(guó)家中，模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)逐漸超過(guò)機(jī)床行業(yè)，并且差距還在不斷擴(kuò)大，可見(jiàn)模具行業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有舉足輕重的地位 。
在21世紀(jì)的工業(yè)生產(chǎn)中有許多不同的生產(chǎn)形式，其中模具形式是人們可以通過(guò)讓原料流過(guò)固定形式并將其塑造成適當(dāng)?shù)男螤顏?lái)創(chuàng)造日常必需品的手段之一。由于模具生產(chǎn)的成本低，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)，計(jì)數(shù)器，船舶，火箭等國(guó)家高科技和精密儀器生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén) [2]。
國(guó)外的注塑模具發(fā)展比較早，和國(guó)內(nèi)相比也更為先進(jìn)成熟?，F(xiàn)在的注塑行業(yè)主要向著高效率，多工位，全自動(dòng)，低成本發(fā)展。例如WP公司成功組合了雙螺桿聚合物玻纖混練技術(shù)和活塞注塑成型技術(shù)組合，讓多相體系共混和注塑過(guò)程可以同時(shí)完成，極大地提高了生產(chǎn)效率。In-shot公司開(kāi)發(fā)的子母螺桿雙色同時(shí)高精度注塑技術(shù)。這套設(shè)備有一個(gè)機(jī)筒，倆個(gè)字母螺桿和倆套傳動(dòng)系統(tǒng)組成。這個(gè)子母螺桿非常特殊，由大螺桿的空腔作為小螺桿的機(jī)筒，這倆個(gè)螺桿運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，注塑的結(jié)構(gòu)也相對(duì)的比較簡(jiǎn)單，這樣可以有效的降低共塑注塑的設(shè)備成本。英國(guó)Delcam公司的系列軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型，復(fù)雜形體工程圖樣，塑料模具設(shè)計(jì)，工業(yè)設(shè)計(jì)的渲染和復(fù)雜形體的CAM，藝術(shù)造型，逆向工程和復(fù)雜形體測(cè)量。這種高度集成的軟件，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可以提供極大的便利，一個(gè)軟件完成設(shè)計(jì)到檢查的一系列的完整工藝流程，提高生產(chǎn)效率。像這樣的高效率軟件還有很多，包括我們常用的PRO/E、UG等都是由國(guó)外公司開(kāi)發(fā)的軟件，可以說(shuō)從軟件到硬件，國(guó)外注塑模具生產(chǎn)都全面領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。隨著日益增多的模具工廠的誕生，該產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力也在不斷加劇，為了能夠在其中脫穎而出我們應(yīng)該持續(xù)學(xué)習(xí)更新的知識(shí)，跟隨科技發(fā)展的步伐，而且最好要掌握各種計(jì)算機(jī)輔助軟件 。
用于本次注塑模具設(shè)計(jì)的軟件是UG和CAD，這次是我第一次接觸UG軟件的具體操作和應(yīng)用。一開(kāi)始是在書(shū)中學(xué)習(xí)理論知識(shí)，然后將理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際的模具設(shè)計(jì)中，用于計(jì)算具體的尺寸，發(fā)現(xiàn)在解決實(shí)際問(wèn)題中不但是我的UG使用水平得到提高，而且還讓我對(duì)此類(lèi)的制圖軟件產(chǎn)生了濃厚的興趣，從而更好地使本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到完成[3]。
1.3注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀
注射成型這一方法被非常廣泛的應(yīng)用在塑件成型中，其具體方法是用加壓工具將已經(jīng)加熱熔化的高粘度塑料材料高壓注入模具的型腔中，然后通過(guò)低溫冷卻和凝態(tài)固化將其與模具件分離，使塑料材料成為我們預(yù)期的形狀和尺寸。由此我們便可知道，企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，重視的是產(chǎn)量、產(chǎn)品的品質(zhì)、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，這也是他們產(chǎn)品所努力的方向。
在如今高科技又現(xiàn)代化的時(shí)代，模具制造的商品已經(jīng)取代原有的商品對(duì)人們物質(zhì)滿(mǎn)足的需求，從而使模具和人們的生活休戚相關(guān)。在近五十年以來(lái)，我國(guó)的工業(yè)水平有了很大的提高，特別是塑料模具工業(yè)，有了飛速的發(fā)展。在工業(yè)，農(nóng)業(yè)和我們的日常生活中等方方面面，都運(yùn)用到了模具。大到國(guó)防，航天，汽車(chē)，機(jī)械制造，小到日常生活，隨處可見(jiàn)塑料模具，其良好的質(zhì)量和生產(chǎn)速度得到了人們認(rèn)可。因此，模具行業(yè)的興衰與人們的生存息息相關(guān)，例如我們通常使用的手機(jī)和電腦以及車(chē)輛。我國(guó)塑料模具行業(yè)的發(fā)展具有廣闊的前景，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于五年計(jì)劃的發(fā)展階段，再加上經(jīng)濟(jì)的全球化，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和時(shí)機(jī)。在這個(gè)信息化的時(shí)代，制造業(yè)和信息聯(lián)系緊密。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和程序軟件的開(kāi)發(fā)，使得模具設(shè)計(jì)的速度得到了很大的提高，將制造業(yè)和信息實(shí)現(xiàn)了一體化。將來(lái)，我國(guó)的模具產(chǎn)品也將朝著效率，準(zhǔn)確，復(fù)雜，自動(dòng)，信息化和數(shù)字化這一目標(biāo)來(lái)發(fā)展。
從八十年代開(kāi)始，國(guó)外的注塑模技術(shù)發(fā)展十分迅疾。他們制造的模具更加的集成，網(wǎng)絡(luò)，整體，在追求生產(chǎn)速率的同時(shí)也進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)發(fā)展塑料模很關(guān)注，制造業(yè)中有30%-40%的比例來(lái)自模具制造，其重視程度顯而易見(jiàn)。歐美的一些國(guó)家，他們的工業(yè)革命到來(lái)的比較早，當(dāng)時(shí)國(guó)家的局勢(shì)也相對(duì)比較穩(wěn)定，這也正是他們模具工業(yè)發(fā)整得早的最根本原因[4]。
1.4模具產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的地位
模具的作用是通過(guò)容器來(lái)引導(dǎo)固體或液體物質(zhì)流動(dòng)到設(shè)計(jì)好的型腔中，形成固體的設(shè)計(jì)好的形狀。質(zhì)量高，塑件成型好，生產(chǎn)效率快都是使用模具生產(chǎn)零件的有點(diǎn)，因此模具在中小零件的制造上得到了廣泛應(yīng)用。
模具已經(jīng)成為全世界都公認(rèn)的最重要的產(chǎn)業(yè)之一，模具行業(yè)的發(fā)展不僅促使研究人員不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，而且也在持續(xù)提升一個(gè)國(guó)家的整體制造能力 。
汽車(chē)和摩托車(chē)的銷(xiāo)售量和銷(xiāo)售額在模具產(chǎn)業(yè)中占比非常高，因此在對(duì)于汽車(chē)和摩托車(chē)的零件的模具開(kāi)發(fā)還將增加。另一方面中國(guó)人口眾多，對(duì)交通運(yùn)輸需求量很大，于是我國(guó)更加重視對(duì)汽車(chē)和摩托車(chē)零配件模具的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)。由于汽車(chē)和摩托車(chē)的類(lèi)型很多并且經(jīng)濟(jì)性也很大，所以作為新中國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，國(guó)家的政策也是大幅度的先其有利的一面傾斜。一輛交通工具具有非常多的零部件，隨便一個(gè)部位的模具數(shù)量也能達(dá)到上千甚至上萬(wàn)，而且價(jià)值也是不可計(jì)量的。一輛汽車(chē)會(huì)有許多種不同的型號(hào)，因此導(dǎo)致其上的模具也需要不斷更新?lián)Q代，被換掉的模具數(shù)量可能會(huì)達(dá)到百分之八九十，這種情況發(fā)生在高速發(fā)展的我國(guó)是最常見(jiàn)的，因?yàn)槲覈?guó)對(duì)于汽車(chē)等交通工具零部件的產(chǎn)量是最高的，對(duì)于模具的淘汰速度也是最快的，我國(guó)也在面臨很大的挑戰(zhàn) [5]。
1.5我國(guó)模具發(fā)展前景
自從義務(wù)教育普及完成后，普通的工人都具備了一定的知識(shí)基礎(chǔ)。加上高等教育的普及，普通人才的數(shù)量大大增加，這也造成了現(xiàn)在企業(yè)越來(lái)越不缺普通人才，而對(duì)高端人才的需求缺日益旺盛，現(xiàn)在的注塑模具行業(yè)正快速發(fā)展，正是加入的最好時(shí)機(jī)。只要用心鉆研認(rèn)真學(xué)習(xí)，一定可以在這個(gè)行業(yè)取得成功
模具行業(yè)已經(jīng)來(lái)到了轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)刻?，F(xiàn)在3D打印技術(shù)的快速發(fā)展和技術(shù)的日益成熟，已經(jīng)在產(chǎn)率和精度上拉近了和注塑模具的差距，外加開(kāi)模的制造和維護(hù)成本非常高昂，而3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)成本只有打印機(jī)本身，無(wú)論是靈活性還是初期成本都遠(yuǎn)低于注塑模具，所以注塑模具行業(yè)受到了不小的沖擊，而國(guó)內(nèi)的注塑模具精度普遍不高，導(dǎo)致和3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量差距小，更是成為國(guó)內(nèi)注塑模具行業(yè)遇到的老大難問(wèn)題。于此同時(shí)，注塑生產(chǎn)作為一種污染較大的行業(yè)，政府對(duì)高污染行業(yè)的限制只會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)格。對(duì)后期排污的處理的限制也會(huì)越來(lái)越多，也會(huì)增加工業(yè)生產(chǎn)的成本，這對(duì)注塑行業(yè)是非常不利。所以注塑行業(yè)想要發(fā)展，必須走向技術(shù)導(dǎo)向，提高精度、提高生產(chǎn)效率、降低廢料率提高材料利用率是未來(lái)注塑模具行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)，所以高端人才對(duì)于模具行業(yè)正變得越來(lái)越不可或缺甚至成為這個(gè)行業(yè)的主導(dǎo)。
仿真技術(shù)也是模具行業(yè)的模具發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)代仿真技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，用模擬仿真軟件模擬產(chǎn)品，不需要實(shí)際生產(chǎn)就能了解產(chǎn)品的大致質(zhì)量，對(duì)于開(kāi)模成本極為高昂的注塑行業(yè)來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑減少了生產(chǎn)成本，可以降低產(chǎn)品價(jià)格而帶來(lái)更多的利潤(rùn)]。俗話說(shuō)的好，好馬配好鞍，在技術(shù)手段日新月異，在軟件功能日漸完善的今天，用于生產(chǎn)的硬件設(shè)備也需要升級(jí)換代來(lái)匹配生產(chǎn)軟件，加工機(jī)械的自動(dòng)化，集成化，一體化是必然趨勢(shì)，在購(gòu)買(mǎi)國(guó)外成熟產(chǎn)品的同時(shí)，也要研發(fā)屬于我們自己的拳頭產(chǎn)品，倆手都要抓，倆手都要硬[6]。
1.6我國(guó)模具發(fā)展的建議
盡管中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但技術(shù)仍有待提高。它仍然低于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的平均水平。我國(guó)仍經(jīng)常從其他工業(yè)發(fā)的的國(guó)家和其他發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口價(jià)格高昂的模具樣品和模具設(shè)備，或者花費(fèi)天價(jià)買(mǎi)斷模具技術(shù)，所以我國(guó)應(yīng)該有一個(gè)對(duì)于模具生產(chǎn)方面的創(chuàng)新計(jì)劃：
（1）對(duì)于模具標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行大力推廣，將標(biāo)準(zhǔn)尺寸用于一切模具產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的硬性標(biāo)準(zhǔn)；
（2）加大對(duì)于新型模具的研究力度；
（3）應(yīng)用等各種高端技術(shù)，以此來(lái)提高模具的生產(chǎn)效率和水平；
（4）關(guān)注世界上其他國(guó)家發(fā)展模具產(chǎn)業(yè)的方法，學(xué)習(xí)其技術(shù)[7]。
1.7本設(shè)計(jì)的目的
在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我通過(guò)對(duì)CAD、UG、Word等軟件和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的熟練運(yùn)用，成功完成了此次的設(shè)計(jì)和論文的書(shū)寫(xiě)，
而且從這次對(duì)茶杯塑件的模具設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到一般塑料制品的設(shè)計(jì)和成型工藝，基本上了解和掌握了對(duì)于一般塑料制品的設(shè)計(jì)能力和成型模具的能力，塑料產(chǎn)品質(zhì)量分析和工藝改進(jìn)也有所了解，而且提高了塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，理解形狀設(shè)計(jì)通常使用商業(yè)軟件結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì) 。本次設(shè)計(jì)也成功的鍛煉了我總結(jié)知識(shí)的能力，使我的耐心得到了很大程度的磨練。
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徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
2 設(shè)計(jì)說(shuō)明
2.1塑件分析
2.1.1 成型塑料件的工藝性分析
本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是水杯，塑件的尺寸和形狀如下圖:
圖2-1 塑件圖
（1） 塑件的外形尺寸不大，精度的要求也不高，所以本塑件采用IT4級(jí)精度。
（2）塑件的表面要求光潔無(wú)毛刺，所以我選擇pp為我的塑件原材料，因?yàn)閜p有良好的加工特性，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，而且易于塑件的成型，能夠保證塑件的基本尺寸穩(wěn)定，也能夠保證其表面光潔，所以選用pp材料符合本次設(shè)計(jì)要求[8]。
2.1.2 成型塑件的材料分析
PP材料的化學(xué)名稱(chēng)是聚丙烯，也可以叫做百折膠。其質(zhì)量很輕，能夠漂浮在水面上。它的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都比較優(yōu)良，比如較高的耐磨、耐高溫性和結(jié)晶度，衛(wèi)生性能和高溫沖擊性比較好，化學(xué)穩(wěn)定性也很高，不輕易變性，并且無(wú)毒，對(duì)人體無(wú)害，能夠在100℃左右使用，其抗疲勞性能和延伸性能也都很突出，可是說(shuō)是本次模具設(shè)計(jì)的最好選擇。PP材料的用途也很廣泛，可用于一些常見(jiàn)的廚房用品，比如餐具、微波爐盆；或者一些家庭生活用品，比如塑料桶、盆、編織袋、保溫瓶外殼等；再或者是各類(lèi)工業(yè)元件，比如法蘭，接頭，齒輪，把手等，可謂是無(wú)處不在。雖然PP材料的優(yōu)點(diǎn)很多，但是容易氧化老化卻是它最大的弊端，因此，為了解決這一問(wèn)題，我決定在PP材料中加入紫外光吸收劑與抗氧化劑等來(lái)用以克服其這一缺點(diǎn)[9]。
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2.2 注塑設(shè)備的選擇
2.2.1估算塑件體積
用UG軟件對(duì)塑件進(jìn)行成型后，單機(jī)測(cè)量體命令，可以直接得出塑件的體積
圖2-2 體積計(jì)算
V=28cm3
2.2.2 注塑機(jī)的選擇
在實(shí)際加工生產(chǎn)中，注塑機(jī)的實(shí)際注塑量理論上是注塑機(jī)額定注塑量的80％左右。即有Vs≦aV1
式中： V1 —— 理論/cm3 ;
VS —— 實(shí)際 /cm3;
a —— 0.8。
經(jīng)過(guò)計(jì)算可得實(shí)際注塑量V總=1.2n V塑=1.2×2×28=67.2
依據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果得出在一次注射過(guò)程當(dāng)中注入模具型腔的塑料的總體積為67.2，由參考文獻(xiàn)V公= V總/0.8=67.2/0.8=84。
通過(guò)查找資料和對(duì)塑件結(jié)構(gòu)和體積的分析，最后我選取了XS-ZY500型注射機(jī)。主要參數(shù)如下表：
表2-1 XS-ZY-500型注射機(jī)參數(shù)
項(xiàng)目
XS-ZY-500
結(jié)構(gòu)形式
立
理論注射容量/cm3
500
螺桿（柱塞）直徑/mm
65
注射壓力/Mpa
104
鎖模力/KN
3500
拉桿內(nèi)間距/mm
540×440
移模行程/mm
500
最大模具厚度/mm
450
最小模具厚度/mm
300
噴嘴球半徑/mm
14
噴嘴口孔徑/mm
Ф3
2.3成型零件尺寸的計(jì)算
2.3.1型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔作為加工零件的重要部分，是隨著塑料件的外觀構(gòu)造和制造方式而變化。它有強(qiáng)度很高，剛性很好等優(yōu)點(diǎn)，考慮塑件的結(jié)構(gòu)較小，所以設(shè)計(jì)了組合式結(jié)構(gòu)。我選擇型腔的材料是CrWMn，因?yàn)镃rWMn的材料的耐磨性很好，經(jīng)過(guò)熱處理后的變形程度也是比較小[10]。
圖2-3 型腔
2.3.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯同型腔一樣，屬于模具中重要的零部件，此次的塑件的設(shè)計(jì)屬于簡(jiǎn)單零件，可以使用一模兩腔的結(jié)構(gòu)來(lái)制造。在型芯的結(jié)構(gòu)上，相對(duì)于整體式，組合式結(jié)構(gòu)更加適用于制造設(shè)計(jì)等工作。對(duì)于塑件的設(shè)計(jì)，考慮到整體費(fèi)用低，加工方便等因素考慮，型芯采用組合式結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)[11]。型芯我選擇的材料也是CrWMn。
圖2-4 型芯
2.3.3 尺寸的計(jì)算
一般情況下成型零件的尺寸均按平均值法計(jì)算，該塑件的材料PP收縮率為1%~2.5 %,通過(guò)計(jì)算平均收縮率為1.75%。
表2-2 公差數(shù)值表[12]
基本尺寸
精 度 等 級(jí)
公 差 數(shù) 值
精度等級(jí)表
表2-3精度尺寸的選用
類(lèi)別
塑件種類(lèi)
建議采用的精度等級(jí)
高精度
一般精度
低精度
PP
我們?cè)O(shè)計(jì)的模具尺寸可按精度等級(jí)級(jí)。
由于本次設(shè)計(jì)的茶杯選用4級(jí)精度，，屬于一般精度制品一類(lèi)，所以凸凹模高度尺寸、徑向尺寸、深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之內(nèi)浮動(dòng)。由于一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級(jí)，所以根據(jù)凸凹模各處工作尺寸的制做公差綜合參考，相關(guān)具體計(jì)算如下：
(一)、關(guān)于型腔徑向尺寸的計(jì)算：
---- 代表凹模長(zhǎng)度、寬度
----- 代表塑件長(zhǎng)度、寬度
---- 代表塑料的平均收縮率（％）
Δ ----- 代表塑件公差值,單位：mm
----- 代表凹模制造公差，單位：mm
由：
又查表知處于4級(jí)精度時(shí)塑件公差值是
由于：
得：
則：
(二)、型腔深度尺寸的計(jì)算：
凹模深度尺寸一樣用平均收縮率法計(jì)算：
---- 代表凹模深度
----- 代表凹模深度制造公差
其余符號(hào)同上
由：
取4級(jí)精度時(shí)后
由知道：
則：
(一)型芯長(zhǎng)度、寬度尺寸的計(jì)算
用平均收縮率的法計(jì)算：
---- 代表型芯長(zhǎng)度、寬度的尺寸（mm）
---- 代表型芯長(zhǎng)度、寬度制造的公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：
取第4級(jí)的精度時(shí)后
由知道：
則：
(二) 型芯高度尺寸的計(jì)算
用平均收縮率的方法計(jì)算：
---- 代表型芯的高度的尺寸（mm）
----- 代表型芯的高度的制造的公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：
取4級(jí)精度時(shí)
由得：
則：
2.4分型面的選擇
分型面的設(shè)計(jì)與選擇對(duì)于模具設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可以是非常重要的一步，能否正確選擇分型面的位置是對(duì)所成型的塑件能夠達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、模具結(jié)構(gòu)是否合理起到?jīng)Q定性的作用。通常一般分型面的位置都選擇在所成型塑件的最大面積所在的平面，也是動(dòng)定模的結(jié)合面。所選擇的分型面要有利于塑件的脫模和排氣，而且不能破壞零件的外部結(jié)構(gòu)、保證模具結(jié)構(gòu)要合理等為選擇基準(zhǔn)。正常動(dòng)定模打開(kāi)以后，分型面是要留在動(dòng)模這邊，因此塑件的型芯最好是在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)檫@次塑件的結(jié)構(gòu)比不是很復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)為單分型面[13]。如圖所示。
圖2-5分型面
2.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.5.1 澆口套的選用
澆口套的選擇可以依據(jù)不同的模架大小來(lái)選擇適合的澆口套。設(shè)計(jì)的澆口套要能夠讓注塑機(jī)準(zhǔn)確的定位、不會(huì)偏移模具，也要保證冷凝料能夠方便的取出。通過(guò)向老師咨詢(xún)我的澆口套的材料選擇為T(mén)8A，所選澆口套如圖所示：
圖2-6澆口套主流道
2.5.2分流道的布置
分流道就是要按照塑件的結(jié)構(gòu)形式、基本尺寸來(lái)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的塑件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，熔體易于填充。同時(shí)分流道也是主流道和型腔連接渠道，所以長(zhǎng)度要適中，要減少折彎。設(shè)計(jì)時(shí)要能使熔體均勻的流到兩個(gè)腔內(nèi)，并且不要讓熔體的溫度下降太多，所以采用平衡式分流道[14]。
圖2-7 分流道
2.5.3澆口設(shè)計(jì)
在試模時(shí)，適當(dāng)時(shí)調(diào)整澆口的位置和大小，來(lái)增強(qiáng)熔接的強(qiáng)度，使其更為嚴(yán)謹(jǐn)。澆注口的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先，盡可能的縮短流動(dòng)距離，讓塑料熔體流動(dòng)到型腔的時(shí)間適當(dāng)減小，溫度下降變慢，壓力損失減小。影響塑件強(qiáng)度因素是塑料熔體由澆口進(jìn)入型腔時(shí)，由于分流作用，將會(huì)分成兩路或者多路熔體流入各個(gè)型腔。最終在一個(gè)地方流到一起，前端料存在氣體，產(chǎn)生了熔接痕跡，降低了塑件強(qiáng)度。
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中塑件外表面質(zhì)量要求比較高，所以采用點(diǎn)澆口[15]。如圖所示：
圖2-8 澆口
2.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在模具的周?chē)植贾鴮?dǎo)向機(jī)構(gòu)，并且導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的中心到模具的邊緣必須要有一定的距離，用來(lái)防止模具發(fā)生變形。設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是用來(lái)將動(dòng)模和定模這兩個(gè)部分在發(fā)生不偏差的情況下進(jìn)行無(wú)縫組裝或者是模內(nèi)其他的零件的組裝，讓制作出來(lái)的產(chǎn)品能夠達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)精度和尺寸，同時(shí)也能夠避免模具內(nèi)部發(fā)生碰撞和干擾現(xiàn)象，以此來(lái)更好地做出模具所需要的形狀。
2.6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)原則：其中心到模具最邊緣的地方要有一個(gè)導(dǎo)柱直徑以上的距離，一般情況下都會(huì)把導(dǎo)柱安設(shè)在和中心線大約 1/3之一的位置上。并且其和導(dǎo)套配合的地方最好設(shè)計(jì)成錐形，并且要比凸模高，只有這樣才能保證能夠順利進(jìn)行開(kāi)合模。 UG中的mold模塊中有標(biāo)準(zhǔn)模架，此次設(shè)計(jì)的塑件模架部分采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，其結(jié)構(gòu)參數(shù)可以直接在UG模架庫(kù)中選取。
圖2-9導(dǎo)柱
2.6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的影響因素，設(shè)計(jì)下圖的導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，保證模具的各塊板件運(yùn)動(dòng)時(shí)，減少導(dǎo)柱與模板之間的摩擦力。如圖所示：
圖2-10導(dǎo)套
2.7脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是本次設(shè)計(jì)的重要一項(xiàng)環(huán)節(jié)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞影響著塑件的質(zhì)量。因?yàn)樗芗某叽绫容^小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以用推桿脫模就能符合要求。為了使塑件不會(huì)因?yàn)槊撃６l(fā)生形變，所以推桿的分布要均勻，并且要作用在塑件強(qiáng)度比較大的地方，否則會(huì)使塑件的外表發(fā)生變化。并且推桿的設(shè)計(jì)要靈活，有足夠的硬度，這樣才能保證其順利脫模。因此，根據(jù)塑料部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)的脫模機(jī)構(gòu)的作用主要是用于將產(chǎn)品推出模具外。如圖所示：
圖2-11推桿
2.8 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.8.1排氣系統(tǒng)
一般在注塑成型中都會(huì)產(chǎn)生氣體，都會(huì)設(shè)置排氣機(jī)構(gòu)，排氣的方式有很多種，例如可以在分型面上開(kāi)幾個(gè)排氣槽等，但是因?yàn)樗芗捏w積較小，所以我直接采用推桿與分型面之間的間隙進(jìn)行排氣，這樣比較方便。
2.8.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在正常設(shè)計(jì)中，為了避免所制作的塑件零件在脫模的時(shí)候產(chǎn)生變形或者翹曲，而且為了使產(chǎn)品的外觀更加無(wú)瑕疵、美觀和縮減設(shè)計(jì)模具成型所需要的時(shí)間，要求在距離模具零件比較近的方位比如型腔或型芯上方設(shè)計(jì)水路，目的是通過(guò)流淌的冷水流作用帶走模具所產(chǎn)生的高溫，達(dá)到水冷的效果，降低溫度。
因?yàn)樵谧⑺苓^(guò)程當(dāng)中，溫度是影響模具生產(chǎn)效率和塑料制模質(zhì)量的重要因素，并且根據(jù)許多塑料成型的工藝及成型性能要求的不同特征，模具對(duì)于溫度的要求也會(huì)有所不同，比如普通的塑料只能在低于60℃的溫度下注入到模具中。溫度下降被引入到循環(huán)的冷卻劑，會(huì)將熱量帶走，模具的冷卻劑通常使用水，除了冷卻水還有壓縮空氣冷卻，冷卻水是最常見(jiàn)的一種，從而使水在其中循環(huán)，帶走熱量，直到保持所需的模具溫度。因?yàn)樗臒崛萘看螅瑹醾鲗?dǎo)性好，而且成本低，所以水是作為冷卻劑的最佳選擇。
該注塑模的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單支路運(yùn)水，如圖所示：
圖2-12水路布置
2.9 模架的選擇
模架的選擇一般要大一些，因?yàn)槟＜苁呛芏嗔慵M合而成的，根據(jù)塑件的尺寸以及一些其他成型零件的尺寸，來(lái)計(jì)算出模架的各個(gè)模板的厚度。因?yàn)槲覀儽敬蔚脑O(shè)計(jì)選擇的點(diǎn)澆口，所以模架最好是選用細(xì)水口的，經(jīng)最后的計(jì)算，選用模架為龍記FCI-3030-A100-B70-C120-L320。
圖2-13模架
2.10 繪制裝配圖
總裝配圖如圖所示：
圖2-14總裝配圖
工作原理：開(kāi)模時(shí)，從分型面分開(kāi)，由注塑機(jī)頂桿推動(dòng)模具中脫模系統(tǒng)的推板上下移動(dòng)，導(dǎo)柱與導(dǎo)套互相配合，讓模具移 動(dòng)有一個(gè)定位導(dǎo)向作用，在推出塑件的同時(shí)，主流道凝料由拉料桿推出。合模時(shí)，由模具中復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位桿起到準(zhǔn)確定位 的作用，讓上模整體在導(dǎo)柱導(dǎo)套的定位下，回到原始位置，然后循環(huán)往復(fù)。
2.11注射機(jī)的校核
2.11.1 注射量的校核
在實(shí)際加工生產(chǎn)中，注塑機(jī)的實(shí)際注塑量理論上是注塑機(jī)額定注塑量的80％左右。即有Vs≦aV1
式中： V1 —— 理論/cm3 ;
VS —— 實(shí)際/ cm3;
a —— 0.8。
經(jīng)過(guò)計(jì)算可得實(shí)際注塑量V總=1.2n V塑=1.2×2×28=67.2
所以合格
2.11.2 鎖模力的校核
由
經(jīng)查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表6-5塑料成型時(shí)的注射壓力=60~90Mp
pF
式中 p —— 塑料成型時(shí)型腔壓力 塑料的型腔壓力p=90Mpa
F —— 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和,單位：
各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積是
F=（3.14×352×2）=7693
pF=907693≈692KN
因?yàn)?3500KN> pF=692KN
所以合格
2.11.3 模具高度的校核
如果在實(shí)際生產(chǎn)中，模具的厚度能夠達(dá)到這個(gè)條件，那么就在注射機(jī)的首能承受范圍之內(nèi)。由于本次模具設(shè)計(jì)的厚度是，查表3-1可以得到此次使用的注射機(jī)的最大安裝模具厚度是，而且最小安裝模具的厚度也能達(dá)到，所以完全符合上面所講的條件 。
3 設(shè)計(jì)成果
3.1 裝配圖
圖3-1總裝備圖
3.2 型芯
圖3-2型芯
型芯使用一模兩腔的結(jié)構(gòu)來(lái)制造，采用組合式結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，型芯的選材是CrwMn。
3.3 型腔
圖3-3型腔
型腔設(shè)計(jì)為組合式結(jié)構(gòu)，選擇型腔的材料是CrwMn。
3.4 動(dòng)模板
圖3-4動(dòng)模板
3.5 脫料板
圖3-5脫料板
3.6 定位圈
圖3-6定位圈
3.7 澆口套
圖3-7澆口套
澆口套的選擇可以依據(jù)不同的模架大小來(lái)選擇適合的澆口套。通過(guò)向老師咨詢(xún)我的澆口套的材料選擇為T(mén)8A。
3.8定模座板
圖3-8定模座板
3.9動(dòng)模座板
圖3-9動(dòng)模座板
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
結(jié)論
首先是關(guān)于選用何種塑料作為本次設(shè)計(jì)的原料的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和實(shí)際的塑料塑件的工藝性分析檢驗(yàn)之后，確定選用既環(huán)保又高效的PP材料作為原料。
第二步就是確定所做塑料茶杯的大小尺寸，考慮到實(shí)用性和穩(wěn)定性，最后確定大小為上口直徑69.8mm，下底直徑55.8mm，高67.9mm。確定了大小之后，根據(jù)所掌握的知識(shí)，確定選用XS-ZY-500型注塑機(jī)，能夠正好達(dá)到所需的要求。
第三步是計(jì)算各種成型零件的尺寸，其中有型腔和型芯的大小，考慮到本次選材為PP材料，選用其平均收縮率1.75%，而且設(shè)計(jì)的模具的精度級(jí)為4級(jí)，所以材料用的是CrwMn，最后根據(jù)書(shū)中所學(xué)到的計(jì)算方法，計(jì)算出其中各類(lèi)零件的大小尺寸。
第四步是選擇動(dòng)模和定模之間的分型面，又因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)的模具是塑料茶杯，設(shè)計(jì)屬于比較簡(jiǎn)單的類(lèi)型，所以選擇單分型面就已經(jīng)足夠。
第五步是設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)包括澆口，澆口套和分流道。首先是根據(jù)與老師討論，了解到選用T8A為材料做的澆口套是本次設(shè)計(jì)的最佳方案，能夠做到準(zhǔn)確定位和方便取出冷凝后的模具。其次是分流道的布置，因?yàn)橐専崛鄣乃芰弦后w均勻的流入型腔內(nèi)，所以采用平衡式分流道設(shè)計(jì)，不僅能夠保證熔體均勻流入型腔，而且能夠使其在流動(dòng)的時(shí)候溫度下降減少。最后是澆注口的設(shè)計(jì)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的茶杯塑件外表面要求較高，所以采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)，這樣既能熔體流動(dòng)距離又能增加最后成型塑件的強(qiáng)度。
第六步是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，分為導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì)。關(guān)于導(dǎo)柱，在使用UG軟件計(jì)算塑件尺寸的過(guò)程中，已經(jīng)推出來(lái)可以使用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，然后生成配套的導(dǎo)柱，使其能夠順利的進(jìn)行開(kāi)合模。而導(dǎo)套則是用來(lái)減少個(gè)模板運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)柱與模板之間的摩擦力，所以選用具有較光滑面的材料。
第七步是脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，也是最重要的一步。由于茶杯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以選用推桿脫模就能夠達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，，但是要保證推桿的硬度和設(shè)計(jì)的靈活性要大，才能將模具順利的推出來(lái)。
最后是排氣和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的模具為茶杯，屬于小件，所以選用較為簡(jiǎn)單的排氣方式，就是利用推桿和分型面之間的間隙進(jìn)行排氣即可。而因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)有限，所以冷卻系統(tǒng)就選用最常見(jiàn)的，但是效果也不差的水冷來(lái)進(jìn)行對(duì)模具的冷卻。
設(shè)計(jì)完了整個(gè)裝置之后，就是校核和繪制圖紙。其中校核是有三個(gè)方面，一是注射量的校核，二是鎖模力的校核，三是模具高度的校核，完成校核之后就可以開(kāi)始繪制圖紙。圖紙有零件圖和裝配圖，大小總共加起來(lái)會(huì)有三張A0圖紙的大小。
致謝
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的收貨是十分豐富的。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，是大學(xué)四年生活中最難忘最獨(dú)特的時(shí)光。設(shè)計(jì)中常常會(huì)遇到許多棘手的問(wèn)題，這些問(wèn)題讓我懂得了什么叫科研精神，也讓我體會(huì)到對(duì)待每一件事情都要認(rèn)真和不茍。這次設(shè)計(jì)不僅運(yùn)用到了書(shū)本上的理論知識(shí)，更是與實(shí)際相結(jié)合的成果，讓我解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到了質(zhì)的飛躍。
在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師何紹華教授，在這段時(shí)間里給予我了很大的幫助。帶著我一步一步的獨(dú)立完成整個(gè)設(shè)計(jì)方案?！昂＜{百川，有容乃大；壁立千仞，無(wú)欲則剛”何紹華教授的諄諄教誨，無(wú)微不至的關(guān)心使我銘記在心，永生難忘。在這里由衷感謝何紹華老師的無(wú)私付出和默默奉獻(xiàn)！
同時(shí)，我還要感謝跟我同組的各位同學(xué)，在我遇到不懂得小問(wèn)題時(shí)，他們也給予了我及時(shí)的幫助。謝謝同學(xué)們的幫助！謝謝你們！
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