毕业设计（论文）-蒸汽熨斗外形设计及其主要覆盖件模具设计及仿真.doc

摘 要近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。塑料注塑模具基本分为定模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为定模，定模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度线割割成。部分模具必须定模脱模时，还得加上定模脱模机构。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。此外设计模具软件也越来越多，大多数已很少使用铅笔来绘制模具图了。 本文是关于注塑模具的计算机辅助设计,分为注射模具的设计和模架及NC仿真装配,前者是对凸模,凹模,浇注系统,脱模机构,顶出机构的设计,选择标准零件,设计非标件;然后再用Pro/ENGINEER Wildfire 2.0实体设计和做成3D实体,并用PRO/EEMX4.1实体设计进行模具的仿真装配,然后输出成动画，并用Master CAM进行数控编程、型芯、型腔的数控加工仿真检验及后置处理。关键词：注射模, Pro/ENGINEER Wildfire 2.0，模具设计 AbstractIn the last few years, our country mold technology has the very big development, the mold level had enhanced greatly. The plastic injection mold is in the present all plastics mold uses the broadest mold, can take shape the complex high accuracy plastic product. The design plastic injection mold first must have the certain understanding to the plastic; the plastic principal constituent is a polymer. The plastic casts the mold basically to divide into the static mold and to move the mold. In the injection molding machine injection one side belt runner set is the static mold, the static mold has the runner wrap, the back, and the template composition generally, and the simple mold also may not use the back, and straight took over the use of the thick template to be possible. The runner set is a standard letter generally, only if the special reason, does not suggest the cancellation. A runner set of use is advantageous in installs the mold, the replacement is convenient, does not need oneself to polish. Some special molds runner wrap may use to drill or with the taper line shears. When the partial molds must the static mold drawing of patterns, but also must add on the static mold drawing of patterns organization. Moves the mold the structure for to move the template generally, to move the mold back, the drawing of patterns organization as well as the mold foot and the installing equipment dead plate. In the drawing of patterns organization except escapes the material pole, but also has the position pole, the partial molds also must increase the spring by to realize for example function and so on automatic drawing of patterns. Also has the guide pillar, the cooling water pore, the flow channel and so on also is may not the few molds basic structure. Certainly, slanting leads the mold also to have slanting leads the box, the slanting guide pillar and so on. In addition the design mold software more and more are also many, majority has very little used the pencil to draw up the mold chart. This article focuses on the computer aided design for the plastics injection mold, and it is divided into the design of whole mold and the stimulating assembly process of the mold. The former shows the design process for the punch, the die, the pouring system, the decoding mechanism, and the pin-lift arrangement; it also includes some choices for these standard components. The latter creates the 3D solid models with CAXA and PRO/E software systems respectively. Then it performs the stimulating assembly process.Key words: plastic static mold ， Pro/ENGINEER Wildfire 2.0，MOULD DESIGN I第一章 绪 论目录摘要IAbstractII第一章 绪 论11.1 塑料模具设计与制造的意义11.1.1 塑料工业在国民经济中的地位11.1.2 塑料模具设计与制造在塑料工业中的地位11.2 塑料模塑成型及模具加工技术的发展方向21.3 前言3第二章 蒸汽熨斗外形设计模型整体实体设计52.1 整体思路52.2 实体工具设计52.3 蒸汽熨斗实体模型设计52.3.1 先设计熨斗的主体部分52.3.2 上壳体设计62.3.3 下底座设计62.3.4 后座板装配72.3.5 旋转件装配72.3.6 蒸汽按钮装配82.3.7 电源线装配82.3.8 整体装配9第三章 熨斗上壳注射模设计103.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特性103.1.1 分析制品材料113.1.2 分析塑件的结构工艺性123.1.3 制品体积和质量的确定123.1.4 塑件注射工艺参数的确定123.2 注射机的选择133.2.1 计算注射机的最大注塑量133.2.2 选择注射机133.3 确定型腔数目143.4 选择分型面143.5 型腔的布置153.6 浇注系统的设计153.6.1 浇注系统的组成153.6.2 主流道的设计153.6.3 分流道设计153.6.4 浇口设计163.7排气槽位置的选择163.8 成型零件的设计163.8.1 成型零件的结构设计163.8.2 成型零件尺寸的计算173.8.3 型腔壁厚的计算173.9 脱模机构零件的计算183.9.1 脱模力的计算183.9.2 顶杆直径193.9.3 推板厚度203.10 模具标准键的选择203.10.1 模板的选择203.10.2 垫块、推板尺寸的确定213.10.3 标准模架的选取223.10.4 导柱、导套的选择223.11 模具加热和冷却系统的计算233.11.1 成型周期的确定243.11.2 制品在硬化时每小时释放的热量Q3243.11.3 求冷却水的体积流量V243.12 模具闭合高度的确定253.13 校核模具与注射机的有关尺寸253.13.1 锁模力校核253.13.2 模具厚度校核253.13.3 开模行程校核263.14 塑料模具的材料及热处理263.14.1 塑料模具材料应具备的条件263.14.2 模具材料与热处理列表273.15 熨斗上壳注射模设计273.15.1 凹凸模设计283.15.2 标准模架的设计283.15.3 产生工程图293.15.4 模具装配动画293.15.5 模具的加工293.16 注射模的试模323.16.1 模具安装323.16.2试模32第四章 旋转件零件注射模设计344.1 塑件尺寸及要求344.1.1 塑件的原材料分析344.1.2 分析塑件的结构工艺性364.1.3 制品体积和质量的确定364.1.4 塑件注射工艺参数的确定364.2 确定型腔数目374.3 注射机的选择374.3.1 计算注射机的最大注塑量374.3.2 选择注射机374.4 选择分型面384.5 型腔的布置384.6 浇注系统的设计384.6.1 浇注系统的组成384.6.2 主流道的设计394.6.3 分流道设计394.6.4 浇口设计394.7 排气槽位置的选择394.8 成型零件的设计404.8.1 成型零件的结构设计404.8.2 成型零件尺寸的计算404.8.3 型腔壁厚的计算414.9 脱模机构零件的计算424.9.1 脱模力的计算424.9.2 顶杆直径434.9.3 推板厚度444.10 模具标准键的选择444.10.1 模板的选择444.10.2 垫块、推板尺寸的确定454.10.3 标准模架的选取464.10.4 导柱、导套的选择464.11 模具加热和冷却系统的计算474.11.1 成型周期的确定484.12 模具闭合高度的确定484.13 校核模具与注射机的有关尺寸484.13.1 锁模力校核484.13.2 模具厚度校核494.13.3 开模行程校核494.14 塑料模具的材料及热处理494.14.1 塑料模具材料应具备的条件504.14.2 模具材料与热处理列表504.15 旋转件零件注射模设计514.15.1 凹凸模设计514.15.2 标准模架的设计514.15.3 产生工程图：524.15.4 模具装配动画524.15.5 模具的加工524.16 注射模的试模524.16.1 模具安装524.16.2 试模53设计总结54致 谢55参考文献56外文翻译57附件67iii第二章 蒸汽熨斗外形设计模型整体实体设计第一章 绪 论1.1 塑料模具设计与制造的意义1.1.1 塑料工业在国民经济中的地位塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自从1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料起，塑料工业已有90余年的历史。自聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸能、聚矾、聚苯醚与氟塑料等，工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。我国的塑料工业发展也很快，特别是近20年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产。塑件1990年达到5368万t，居世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。1.1.2 塑料模具设计与制造在塑料工业中的地位塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑件的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型物料、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等方面知识，所以这些知识便构成了塑件成型生产的完整系统。它大致可包括产品设计、塑料的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标塑件使用的重要手段之一。l产品设计 产品质量源于设计。任何产品设计都要满足用户提出的产品性能、使用寿命、可靠性、安全性与经济性等方面的要求。2塑料的选择 塑料的合理选择是保证塑件质量的重要环节。首先要从塑料品种和性能着手，根据需要选用。3塑件的成型 塑件的成型加工是根据各种塑料的固有特性，采用不同的模塑工艺，将各种形态的塑料(粉料、粒料、溶液或分散体)制成所需形状的制品或坯件的过程。成型所使用的模塑工具即塑料模具。塑件的成型方法有多种，如：注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、发泡成型、真空及压缩空气成型等，本设计采用注射成型法去模具进行设计。4模具设计与制造 模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定方式使原料成型。不向的塑料成型方法使用着不同模塑工艺和原理及结构特点各不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩很大约可以生产25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求量愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求。促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。1.2 塑料模塑成型及模具加工技术的发展方向随着科学技术的进步与国民经济发展对塑件的广泛需求，塑料模塑成型技术正在向高精度高效率与长寿命的方向迈进。由于它是一项综合性技术，所以它的发展必然涉及许多领。 1塑料成型理论的进展 塑料在充模过程中的各种流变行为的研究不断深入：有关挤出成型的流变理论和数学模型已经基本上建立，并且已在生产实际中得到应用；有关注射成型的流变理论尚在进行探讨；注射成型的塑料熔体在一维和二维简单模腔中的充模流动理论和数学模型已经有所解决，今后的工作是如何将理论与生产实际相结合，进步加强对塑料熔体在三维模腔中流动行为的研究。进一步加深塑料成型理论基础和工艺原理的研究，借以改进成型工艺方法、成型模具和成型设备。 2塑料成型方法的革新 对于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，旧的成型方法已不在适用。因此，近年来出现了许多新型的塑料成型方法，如无流道凝料的注射成型、热固性塑料注射成型、低发泡注射成型、非气注射成型、反应注射成型、流动注射成型、动力熔融注射成型、气体辅助注射成型以及多品种塑料的共注射成型、铸塑成型、塑料粉末烧结成型等。 3塑件的精密化、微型化和超大型化 为了满足国民经济各个部门对塑件的精密化、微型化和超大型化的使用要求，高精度模具、微型和大型模具得到发展，小型和新型的塑料成型设备亦不断涌现，例如，德国研制的注射量只有o1g的微型注射机。可以生产0058左右的微型塑料产品。国内制造的o5g的注射机，可以生产o18左右的微型塑料产品(如手表等)。 超大型注射机是用于成型超大型塑件。例如，法国己拥有注射量为17万8的超大型注射机，合模力为150MN，国产注射机的注射量已达35万cm2，合模力为80 MN。4、模具加工技术的标准化发展模具的标难化对于提高模具的质量、缩短制模周期、提高生效率、降低潮造成本是十分重要的。工业发达国家的模具标准化程度已达到了相当的水平。随着产品向多品种少批量发展的模具CADCAM技术的应用，对模具零部件的标准化提出了新的要求。今后标液化的发展必须是柔性的标难化，即能适应变化的标准化。一方面要发挥标难件的优越性，另一方面要使标准能满足多种需要。 1.3 前言毕业设计是学生在走向社会之前最后的也是最重要最为全面的一次设计，是高等院校为了培养工程技术人员而进行的一次大型综合训练。通过这次设计，可以检验学生综合运用所学专业知识的能力以及独立分析、解决问题的能力。进一步巩固和拓宽所学知识，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉并掌握设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力，为日后更好的工作打下坚实的基础。 塑料注射成形所用模具称为注射成型模具，简称注射模。注射模区别于其它塑料模的特点是，模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此注射模能一次成形出外外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。注射模的分类方法一般有五种：按塑料材料类别可分为热塑性塑料注射模与热固性塑料注射模；按模具型腔数目可分为单型腔注射模和多型腔注射模；按模具安装方式分为移动式注射模、固定式注射模；按注射机类型可分为卧式注射机用注射模、立式注射机用注射模、角式注射机用注射模；按模具浇注系统可分冷流道模、绝热流道模、热流道模。 设计注射模应该考虑以下几方面的问题：1.分析塑件结构及其技术要求：塑件的结构决定了模具机构的复杂程度，塑件的技术要求（如尺寸精度、表面粗糙度等）决定了模具制造及成形工艺的难易，因此对于不符合塑料注射成形特殊要求、不合理的结构形状等，均应该提出改进塑件设计的建议，否则会增加模具设计与制造以及注射成形工艺的难度。2.了解注射的技术规格：注射机的技术规格制约了模具的尺寸和所能成形塑件的范围。3.了解塑料的加工性能和工艺性能：主要了解如下几点，（1）塑料熔体的流动行为，能达到的最大流动距离比；（2）分析流道和型腔各处的流动阻力，模腔内原有空气的导出；（3）塑料在模具内可能的结晶、取向及其导致的内应力；（4）塑料的冷却收缩和补缩；（5）塑料对模具温度的要求等。4.考虑模具的结构与制造：主要解决以下几个问题：（1）正确选择分型面和进料点及型腔的布置；（2）模腔的组成及模具零件的强度、刚度和模腔尺寸精度；（3）采用何种脱模机构和抽芯或分型机构，将塑件取出模外；（4）模具总体结构和零件形状应该力求简单合理，容易加工制造；（5）合理选择模具材料；（6）模具的热量损耗，冷却水用量以及塑件生产效率等。如今，工程塑料与工业陶瓷、超导材料一起被称为科学发展的三大支柱，引起了世界各国的高度重视，投入大量人力物力发展。由于工程塑料具有质轻、节能及强度高、耐腐蚀等特性，每年都以很高的速度发展，现在已经发现了比钢材还硬，强度超过钢钛的塑料。在航天、汽车、电子等工业中，工程塑料是不可缺少的关键材料。随着社会的发展，工程塑料必将成为推动工业发展、科学进步的重要材料。 随着工业对塑料制品的要求越来越高，相应地必须设计出高质量的塑料模具。本次设计课题为：手机注射模设计。本次设计综合分析了设计要求、生产批量、模具制造水平等问题，设计出比较经济合理又能满足要求的模具。模具其它部件的设计也比较合理，但因本人所学知识有限，设计水平不高，设计之中难免有错漏之处，恳请各位老师和同学批评指导。9第二章 蒸汽熨斗外形设计模型整体实体设计2.1 整体思路许多塑胶产品的外壳都是由多个壳体类零件构成一个完整的造型，对这些产品来说，我们不能孤立地做每一个零件（也不能做好一个零件然后再另存成几个零件再分别更改），否则后续的更改会非常麻烦，需要改很多遍，而且不能确保更改以后的零件还能拼合成一个光滑的曲面造型。这里我主要运用主控的设计方法，其基本思路是：先做一个造型文件，然后把这个造型文件合并到每一个零件中，分别在每一个零件里切除多余的部分并完成零件细节，这样多个零件就共享一个造型文件（主控文件），对造型的更改就会自动传递到每一个零件中，从而保证这些零件组合起来以后的外形光滑并跟主控文件保持一致。2.2 实体工具设计这里我们主要用了拉伸，复制、扫描，混合，边界混合、草绘、样条曲线、造型等工具命令进行曲面的设计，再用拉伸、扫描、复制、实体化、倒圆角、倒角、草绘、样条曲线等工具命令进行实体的设计。2.3 蒸汽熨斗实体模型设计2.3.1 先设计熨斗的主体部分图2-12.3.2 上壳体设计图2-22.3.3 下底座设计图2-32.3.4 后座板装配图2-42.3.5 旋转件装配图2-52.3.6 蒸汽按钮装配图2-62.3.7 电源线装配图2-72.3.8 整体装配图2-8第三章 熨斗上壳注射模设计3.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特性制品尺寸如下图所视：图3-1 图3-2三维结构图3.1.1 分析制品材料根据性能分析，该塑件材料为PP（polypropylene聚丙烯），因其抗折断性能好，也称百折胶。PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热就形温度高、密度小（0.90-0.91g/cm3）、结晶度高等特点。改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等，可在100左右使用。不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。其成型性能如下：1、 塑料的处理纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。在华美达机上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。2、 注塑机选用 对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。3、 模具及浇口设计模具温度50-90，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。4、 熔胶温度PP的熔点为160-175，分解温度为350，但在注射加工时温度设定不能超过275。熔融段温度最好在240。5、 注射速度为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（人地幔现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。6、 熔胶背压可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。7、 注射及保压采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。8、 制品的后处理为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。3.1.