毕业设计（论文）-湿巾盒下盒盖注塑模的三维设计与仿真加工.doc

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计1 绪论1.1 塑料模具工业的发展现状在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一。随着科学技术的发展，工业品的品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量和外观不断提出新的要求，对模具质量的要求越来越高。模具设计与制造水平的高低，直接影响着国民经济的发展，世界上工业发达的国家，模具工业发展迅速，模具总产值超过机床工业的总产值，发展速度超过了机床、汽车、电子等工业，是国民经济的基础工业之一。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一1 2。据国际生产技术协会预测，21世纪机械制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依赖模具完成。在产品生产的各个阶段，无论是大量生产，批量生产，还是产品试制阶段，也都越来越多地依赖于模具。因此模具工业已是国民经济的基础工业，而塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响显得日益重要3。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定后，塑料模设计对制品质量与产量就具有决定性的影响。首先，模具结构对制品尺寸精度和形状精度以及塑件的物理力学性能、内应力大小、表观质量与内在质量等均有着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中塑料模结构的合理性对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此4。近几年我国的模具工业发展较快，模具制造水平也在逐步提高。在冲压模具方面，我国设计和制造的电动机定转子硅钢片硬质合金多工位自动级进模，电子、电器行业用的50余工位的硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品的技术水平。凹模镶件的重复定位精度0.005mm，步距精度439；故满足要求。2、注射压力的校核该项工作是校核所选注射机公称压力P能否满足塑件成型时需要的注射压力P0，注射机的注塑压力P0= 145Mpa；塑件材料成型所需要的注射压力P= 90130Mpa； P +时 mm （4-10）当+时 mm （4-11）式中 完成斜抽芯距离所需的开模距离。塑件的实际高度=45mm，塑件脱模所需的推出距离为=65mm，由上章节的计算结果知=130 mm，则 +=110，所以校核应按式（4-11）计算，取a=50mm计算结果为mm =110+50+10 =170，而注塑机的模板行程为210，故满足要求。综上所述，所选的XS-ZY-500型注射机满足设计要求。4.7推出机构的设计 注塑成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中推出的机构称为推出机构。推出机构一般由推出、复位和导向三大部分组成。 1、推杆脱模机构的设计 在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种取出塑件的机构称为脱模机构。本设计所采用的是推杆推出机构，此机构最简单，制造容易且维修方便，是最为常用的一种，更换方便、推出效果好，在生产实践中比较实用和直观。它由推杆、推杆固定板、拉料杆、复位杆等组成，推杆、拉料杆、复位杆装在推杆固定板上。合模时，复位杆首先与定模分型面接触使顶出机构与动模产生相反方向的相对移动，模具完全闭合后，推出机构便回到初始位置。 2、推杆的形式与固定方法 因制品的几何形状及型腔结构等的不同，推杆的截面形式也不同，但常用圆形。本文推杆选用普通式直通式推杆，尾部采用台肩固定。推杆直径d=8mm，材料选T10A，头部淬火，硬度达到50HRC，表面粗糙度为0.8um，如图4-11所示。 推杆工作部分与推杆孔间选用H8/f8的间隙配合，其配合间隙兼有排气作用，但应不大于所用塑料的排气间隙，以防漏料。本推杆位置不应该接触塑件外表面，避免在外表面留下表面痕迹等缺陷。推杆的固定形式及相应的尺寸关系如图4-12所示。图4-11 普通推杆的形式 图4-12 推杆的固定形式4.8导柱导向机构的设计为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。导柱的基本结构型式有两种，一种是带头导柱；另一种是带肩导柱。本设计导柱的结构选用的是带头导柱，它除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，前端设计成锥形，便于导向。选用工作部分直径为50mm，总长为160mm的带头导柱，材料为20Cr钢，表面渗碳处理，硬度为5660HRC。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8um，导向部分表面粗糙度Ra=0.80.4um。导柱的导向部分采用H7/f7的间隙配合。导套选用带头导套,前端倒圆角，材料为20Cr钢，表面渗碳处理，硬度为5660HRC。导套固定部分的粗糙度Ra为0.8um，导向部分粗糙度Ra=0.80.4um。其结构如图4-13所示：图4-13 导向机构4.9模具冷却系统的设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。通过控制模具温度，使注射成型具有良好的制品质量和较高的生产效率。对于热塑性塑料模具，模具常需要冷却。根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。模具冷却方法通常有水冷却，空气冷却和冷动水冷却三类，也有采用油冷却的，但最常用的是水冷却法。由于水的热容量大，传热系数大，成本低，在这里冷却介质选用水。结合本设计我们选用简单流道式且水冷却。简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却。 在设计冷却系统时要注意以下几点因素： 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀； 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等； 浇口处加强冷却； 应降低进水与出水的温差； 合理选择冷却水道的形式；合理确定冷却水管接头位置； 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏； 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。5 模具的三维设计该模具采用Pro/E软件进行三维设计，首先要对塑件进行三维建模，再利用型腔设计功能,完成分模，然后用EMX模块调用模架，设置相应的参数，最终完成模具的三维设计。5.1模具的三维设计步骤 1、用Pro/E设计模具的一般流程： （1）新建文件夹，存放设计产生的各种文件并命名； （2）将新建文件夹设置为工作目录； （3）新建模具设计文件，注意设计单位选择（公制或英制）； （4）根据塑件的尺寸先建模，再选取该模型，并装配到模具设计环境； （5）创建工件，建立模具模型； （6）设置注塑件收缩率； （7）设计模具分型面； （8）通过分型面将工件分割为模具体积块； （9）抽取模具体积块生成面具零件； （10）设计浇注系统、冷却系统（浇口、流道和水线等特征）； （11）铸模，模拟注塑成型的成品件； （12）模拟开模操作； （13）保存模具设计文件； 2、模具设计完成后保存的主要文件（其中XXX为文件名）： （1）XXX.prt：原始三维模型零件文件； （2）XXX_mold.mfg：模具模块下设计的文件； （3）XXX_mold.asm：所有模具零件的装配文件； （4）XXX_mold_ ref.prt：参考模型零件； （5）XXX_mold_wrk.prt ：毛坯工件文件； （6）XXX_molding.prt：铸模零件文件，等； 需要注意的是以上文件必须在同一文件夹下，否则不能正常打开模型。 3、分型面的设计 分型面是将模具型腔分开以取出塑料制品的分离曲面，它是一种曲面特征，用来分割工件或现有的体积块。 分型面的选择必须满足的两个要求：首先分型面必须与工件完全相交；其次分型面不能自身相交。 4、拆模方法 通常在Pro/Mold Design模块中常用的拆模方法有四种： （1）采用一般分型面法：此种方法适应性广，操作繁琐，主要是利用成型件的部分表面作为分型面的一部分，然后通过拉伸、平整、延拓、合并等命令完成整个分型面的铺设。 （2）侧面影像结合裙边分模法：裙边分型面是沿着参考模型的侧面影像曲线所创建的分型面，是一种填破孔曲面。对大部分的壳体类产品,建议使用裙边来做分型面。 （3）体积块分模法：模具体积块法拆模即是略过分型面的创建，不使用分型面分割体积块，而是通过聚合体积块、草绘体积块、滑块体积块三种方式直接创建体积块，该方法主要用于形状简单的壳类件，尤其对清角的设计比较方便，对于产品的侧向分型滑块和斜滑块的设计常使用此种方法。 （4）组件法：组件法是Pro/E最早版本提出的基本模具设计绘图法。即在不进入Pro/Mold Design情况下，直接在Pro/E的组件模式下做模具设计，当用分型面的方法不能顺利拆模时，可以考虑用组件法。 本模型可以用多种方法进行拆模，最为简便的方法是通过拉伸的方法直接找出塑件最大轮廓处，经过分割、抽取、铸模、开模后得到如图5-1所示模具整体分模图和图5-2所示模具斜滑块分模图。 图5-1 模具整体分模图图5-2 模具斜滑块分模图5.2模架的设计EMX（Expert Mold-base Extension 模具设计专家）是Pro/E系统中的一个外挂软件，主要用来自动建立各种标准模架及标准件，还可以自动创建滑块（抽芯机构），斜顶（提升机构）等附件。当设计完3D模架及标准件后，系统会自动在工作目录下生成模具总装图、各模具部件加工图等，更值得关注的是该外挂软件还可以按照实际的开模原理模拟开模动作进行动态仿真及干涉检查，降低了出错程度，有效的提高了模具设计的质量。 （1）建立模架项目，调入模具，对模架各个组件部分进行添加设计，挖出型腔部分，依次添加复位销、止动销、定位圈、浇口衬套等，然后系统自动生成标准件，如图5-3所示。图5-3模具组件定义图 （2）在模型上找出顶杆顶出点，并添加到模架组件中，最后重新生成所有组件，并依据开模模拟情况来进行干涉检查，最终得到总的模架组件图,如图5-4所示。图5-4 模架三维设计结 论大学三年的学习生活即将结束，毕业设计是我们在校的最后一次作业，是对以前所学知识及所掌握技能的综合运用和检验。经过选题，通过查阅图书馆大量的资料和充分利用图书馆的网络资源，以及在任芸丹老师和张义平老师的指导和帮助下，克服了许多困难，顺利完成了此课题设计任务。本次毕业设计，巩固和加强了基础理论和专业知识，提高了解决实际工程问题的能力，通过整个模具设计流程，使我掌握了注塑模具的总体设计思路，对模具设计中经常遇见的一些问题的处理方法得到了锻炼；在本次设计中运用Pro/E软件对产品进行分模，同时完成了相关模架设计的过程；同时，使用AutoCAD 完成了装配图及相关零件图的绘制；最后使用UG软件对型芯进行数控编程及仿真加工，进一步提升了借助计算机软件进行绘图、加工的能力，为以后的学习和工作打好基础。通过本次设计，使我树立了正确的设计思想，认识到一切设计要从实际出发的重要性，我们应将理论与实际合理的结合起来，在获得充分全面的认识和理解后，再进行实际的工作，要有严谨的科学态度，认真对待每一件事情，更要细心耐心的去做好每一个环节，绝不能胡乱编造，随心所欲不切实际的设计。总之，通过毕业设计，让我获益匪浅，不仅对注塑模具设计流程有了更清楚地认识，而且使我在计算机运用及论文撰写等方面的能力得到了进一步的提高。同时在与老师和同学相互交流与学习中，学到了更多的知识，提高自己解决实际问题的能力，也使自己的语言组织能力得到提升，增强了自己的自信心！致 谢经过半年的学习与努力，本次毕业设计即将结束，作为一名在校学生，理论知识掌握不牢，实际经验又匮乏，因此在做毕业设计时难免会有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促与耐心的指导，以及同学们的帮助与协作，要想完成这次毕业设计还是十分吃力的。 在这里我首先要感谢我的指导老师任芸丹老师和张义平老师。虽然老师们平日里工作繁忙，但在我做毕业设计的这些阶段，老师还是在百忙之中抽空为我排忧解惑，细心的指导。由于我设计的塑件较为复杂烦琐，从选择课题到查阅资料，设计草案的确定与修改，中期检查，后期详细设计整个过程中老师都给予了我悉心的指导。从老师那我除了学习到专业知识外，他们教学严谨和认真的工作态度也是我今后学习和工作要努力的方向。其次要感谢大学三年来所有的老师们，他们辛勤的付出，向我们传授模具专业知识，为我们的未来打下了基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的帮助和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。我要向在这三年里辛勤培育我的所有任课老师表示忠心感谢和真诚的祝福：祝老师们身体健康，工作顺利，桃李满天下！ 最后感谢我的母校苏州市职业大学！愿母校继往开来，再创辉煌。参 考 文 献: 1杨占尧模具设计与制造M北京：人民邮电出版社，2009.2杨占尧，王高平. 塑料注塑模结构与设计M. 北京：高等教育出版社，2008.3苏伟，姜庆华模具概论M北京：人民邮电出版社，2009.4柳舟通，余立刚. 模具制造工艺学M. 北京：科学出版社，2005.5史铁梁模具设计指导M北京：机械工业出版社，2009.6屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京：高等教育出版社，2006.7冯爱新. 塑料模