毕业设计（论文）-茶杯注塑模具设计.doc

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文）摘 要： 中国是制造业大国，模具现在已经成为经济发展的基础工业，模具是制造业的灵魂，注塑模具也成为了整个模具行业中的领导者。本次设计选茶杯注塑模具设计。根据设计要求对实体模型测量茶杯产品的尺寸，对茶杯进行建模，同时对茶杯进行模具设计，用PRO/E进行塑件三维造型及用CAD出二维图、制定成型工艺、确定模具总体结构方案、确定模架类型和尺寸、选取塑料加工设备、确定模具所有零件的具体结构和尺寸，对模具型腔和型芯进行三维造型，本次设计主要介绍了塑件的模具设计，分型面的设计，对浇注系统、推出机构、成型零件的计算、和部分零件的加工工艺做出了较为详细的设计计算。关键词：茶杯 模具设计 注塑 PRO/E 三维造型全套图纸加扣 3012250582Abstract：China is a manufacturing power, the mold has now become the basis of the economic development of the industry, the mould is the soul of manufacturing, plastic injection mould is also a leader in the industry in the whole of the mould. The design selected cup injection mold design. According to the design requirements of entity model of measuring the size of the tea products, tea cups for modeling, mold design for the cups, plastic parts using PRO/E 3 d modeling and using CAD 2 d figure, the molding process, determine the general structure scheme selection, determine the mold frame type and size, plastic processing equipment, mold all parts of the concrete structure and size is determined, the mold cavity and core are the three dimensional modelling, this design mainly introduces the design of the mould, the parting surface design, the pouring system, launch mechanism, calculation of molding parts, and parts processing technology has made the detailed design and calculation.Keywords: cups mold design injection molding PRO/E 3dmodelling II目 录摘 要II 1.绪论31.1注塑模具的地位和发展趋势31.2模具制造的要求和工艺过程31.2.1模具的制造要求31.2.2模具的制造工艺过程42.塑件的成型工艺性分析42.1塑件的工艺性分析52.2原材料的选择及工艺分析62.3塑料的成型方法73.注射机的选择73.1注射机的分类73.2注射机的规格和技术参数73.2.1注射机主要规格73.2.2注射机的主要技术参数83.3注射机的选用83.3.1塑件的体积和质量计算83.3.2注射机型号与规格选择84.模具结构设计94.1模具型腔数目及排列方式的确定94.2分型面的确定104.3浇注系统的设计104.3.1主流道设计104.3.2分流道的设计114.3.3浇口的设计124.4成型零部件的结构设计124.5成型零部件的尺寸计算134.5.1凹模的工作尺寸134.6顶出机构的设计154.7模具冷却系统的设计154.8导柱导向机构的设计164.9标准模架的选择16结论18致谢19参考文献20 第2页 共20页1.绪论1.1注塑模具的地位和发展趋势多年来，模具在机械行业的发展如同一条腾飞的巨龙，一跃而起，发展极其迅速，尤其是塑料模具制品，几乎无处不在，它在我们的汽车、厨具、机电、仪表仪器、航空航天等多方面都有广泛的运用，涉及到国家支柱产业和人民日常生活的相关的各个领域。注塑成型在塑料制品成型方法中是占主要方面的，在我们的塑料模具市场中塑料成型占据了模具的半壁江山。如今模具行业的发展水平基本决定了机械制造业的发展水平，也成为了制造业的重要组成部分，由此可见，模具行业是一个非常具有潜力的行业，有着广阔的市场前景，像中国美国德国这样的制造业大国，产品也就成为了制造业的主体，我们平时生活中的用品塑料居多，这也带动了注塑模的发展，也带动了对模具人才的需求。现在，全球的模具年产值在650亿美元以上，而我国的模具年产值已超过40亿美元。期间，我国一般模具的30%和中高档模具的一般还依赖从国外进口。从而，注塑模具技术的落后在某些方面已经成为阻碍我国制造业发展的因素。所以开发和引进先进的制造技术刻不容缓，这是改变我国注塑模具制造业相对落后的主要途径之一。我国塑料模具行业经过二十多年的发展，已经基本实现了对中低档模具产业的自给自足，可以满足市场的需求。而在高档精密模具方面还是有着不足之处，因此，对于这种模具，很多还是依赖进口，特别是汽车类的零部件所需的精密模具。所以我国的模具行业还有一段很长的路要走。1.2模具制造的要求和工艺过程1.2.1模具的制造要求为了使模具的设计制造更加准备，要满足一下几个要求： （1）制造精度高。 （2）制造周期短（3）使用寿命长 （4）模具成本低 以上四项要求相辅相成，相互牵制，在模具设计及制造的过程中 ，我们要从实际情况出发来全方位的考虑。在能够确保产品质量的情况下，选择合适的模具制造方案，从而与生产量相适应，以达到降低模具成本的目的。1.2.2模具制造的工艺过程（1）分析估算制造模具时，根据制品零件图或实物图分析采用什么样的成型方案、确定模具套数及加工方法，然后估算成分和使用期。（2）模具设计转配图设计确定模具设计方案，利用制图软件对产品进行造型绘图。零件图设计绘制完装配图之后，进行绘制零件图，并且要标注技术要求，如：模具零件尺寸、公差要求及表面粗糙度等零件的加工制图完毕后，要根据图样制定加工工艺，从而来加工零件（3）装配调整将加工好的零件组合在一起构成一幅完整的二木咀（4）试模把模具装到注射机上进行运行，看是否正常，所生产出的制品是否符合设计和制造要求。假如所得到的产品不符合要求需要将模具拆下，然后进行修模，再次进行试模，以此往复，直到能运行正常切得到符合要求的产品为止。2.塑件的成型工艺性分析塑件的结构、形状、精度及表面质量要求能够与成型工艺性和模具的结构相适应。为了设计经济实用、安全方便的塑料杯子。将使用PRO/E这款具有强大三维建模功能的软件进行操作设计，对塑件进行建模等一系列的操作。采用一模四穴的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力等情况，初步选用注射机型号为XS-ZY-250.如下图2-1茶杯，材料（聚丙烯）PP，收缩率0.018，中批量生产 图2-1 茶杯2.1塑件的工艺性分析茶杯的材料为聚丙烯（PP），厚度为1.5mm，中批量生产。如图2-2零件图尺寸图2-2零件图尺寸茶杯的工艺性：（1） 材料：聚丙烯是一种高结晶度材料，在常用塑料中，属于最轻的聚合物，有着产品轻、韧性好的优点。且耐磨性好，高温冲击性好。流动性好，成型性好，PP料是通用塑料中耐热性最好的；（2） 尺寸精度：尺寸精度在IT5-IT7级之间；（3） 塑件在在温度低的情况下，会有脆性，而且对缺口敏感，在进行产品设计的时候，要避免尖角、2.2原材料的选择及工艺分析塑料的主要成分是合成树脂，加入或不加入填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、和润滑剂等的添加剂而制成的一种人工材料。查表得PP的主要注射工艺参数：射机类型 螺杆式螺杆转数 3060料筒温度 前料筒200 240，中料筒170 220，后料筒 160190,；（注意温度不能超过275），为减少飞边、收缩等缺陷，可取偏下限料温。喷嘴温度180190模具温度 4080（建议使用50左右）注射压力70140Mpa（压力过小会收缩明显）注射时间 36s保压时间3060s保压压力4060 Mpa冷却时间 2050s成形周期 4070s塑料的分类：（1）、按受热时所呈现的基本行为分类：热固性塑料和热塑性塑料（2）、按照塑料的应用领域分类：通用塑料和工程塑料（3）、按塑料的结晶状态分类结晶性塑料和非结晶性塑料（4）、按塑料的透光性分类透明、半透明和不透明塑料（5）、按塑料硬度分类硬质、半硬质和软质塑料塑料优点与缺点塑料和钢铁等材料相比较有明显的优点塑料与金属材料相比下的缺点（1）密度小（1） 耐热性差（2） 比强度、比刚度高（2）易老化（3）化学性能好（3）刚性差（4）成型及着色能力好（4）制品精度低（5）产品制造成本低等（5）易损伤2.3塑料的成型方法热塑性的成型方法：注射成型、吹塑成型、吸塑成型等热固性的成型方法：1、压缩成型 2、压注成型（广泛用于封装电器元件方面）3.注射机的选择3.1注射机的分类（1）注射机按外形有立式、卧式和角式三种。三种注射机中，卧式注射机是比较常用的卧式注射机的优点：高速化生产，效率高、模具便于拆装和调整、重心低，维修方便等； 缺点:占地面积大；（2）注射机按塑化方式分为注塞式注射机和螺杆式注射机；（3）注射机按用途可分为通用型（适合一般模具的注射成型）和专用型（适合一些特殊结构的模具成型）；（4）注射机按传动方式可分为机械式、液压式、和机械式液压联合式。3.2注射机的规格和技术参数3.2.1注射机主要规格：注射量、机器吨位或锁模力3.2.2注射机的主要技术参数：注射、合模和综合性能三个方面。例：额定注射量、额定注射压力、模具安装尺寸和开模行程等因素。3.3注射机的选用在选用注射机的时候，要考虑到注射机的自身的锁模力、注射压力、开模行程和其他涉及到的尺寸等。3.3.1 塑件的体积与质量计算通过PRO/E分析塑件得：V(塑件的体积) =156.13,查表得此塑件的密度0.91g/cm，根据公式：质量=体积*密度=156.13*0.91=142.08g3.3.2注射机型号与规格选择选择注射机的型号及规格，需考虑到以下因素：模具成型的塑料制品和流道凝料总质量应小于注射机的额定注射量的80%，即： 其中:n代表型腔的数目；注射机额定注射量代表浇注系统的质量（g）用代表；塑件的质量（g）用代表；注射机的额定注射量（g）用代表；根据浇注系统的设计方案进估算可知156.14cm，则：浇注系统的重量=142.10g。设是一模四穴，取n=4据带入公式可得=（2+）/0.8=888.03g注射压力：由于PP的注射压力=70140 Mpa根据最大锁模力选用胀型力应小于注射机的额定锁模力，取额定锁模力的80%左右，从而保证注射时不会出现溢料的现象。胀型力与料筒的温度、塑料制品的厚度和塑料的流动性有关。计算公式：胀型力=制品投影面积A*型腔压强P锁模力=F胀型力/80%A=4xR=4x9295.81mm=37183.23mm求得F锁模力=929580.75 Mpa（根据常用塑料注射成型时所选用的型腔压强值详见表查得PP材料的型腔压强为20 Mpa）根据以上计算可得，本次选用XS-ZY-250的注塑机，参数表如下所示：表3-1注塑机的参数 表3-1注塑机的参数4.模具结构设计4.1模具型腔数量及排列方式的确定根据注射机的额定锁模力确定型腔的数量，计算公式如下A*PF锁模力 A=各腔塑料制品在分型面上的投影面积之和（mm）F=注射机的额定锁模力 P=塑料熔体对型腔的平均压强（查表得P=20Mpa）考虑到塑料制品的精度、经济性、成型工艺和型腔的保养维修等多方面的因素，本设计准备采用一模四腔的方式。该模具采用一模四腔的形式，采用平衡分布分流道的方式，实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的，排列方式如图4-1图4-1型腔排列4.2分型面的确定确立分型面时应考虑到几个基本原则：（1） 有利于脱模；（2） 能够简化模具的结构；（3） 是模具制造起来方便；（4） 可以保证塑料制品的外观和质量要求；（5） 使塑料制品的精度得到保证。4.3 浇注系统的设计从注射机喷嘴开始到型腔为止的一段熔体的通道叫做浇注系统。浇注系统可以让熔体快速的被压入型腔，是型腔被填充满形成塑件。二板模可以使用侧浇口浇注系统。普通浇注系统主要是由主流道、分流道和浇口等这几部分组成的。因此本次设计采用普通浇注系统的设计方法，4.3.1主流道设计注塑机喷嘴到分流道为止的一段锥形流道为主流道，熔融塑料先经过主流道再进入模具。主流道直径的大小与塑料流速及冲模时间的长短有密切的关系。如图4-21-定模板 2-浇口套 3-料筒喷嘴图4-2料筒喷嘴与浇口套1.主流道的设计原则：(1)、主流道的长度越长越好；(2)、采用圆锥形的设计可便于脱模，两板模主流道锥度取24； (3)、主流道的尺寸要满足装配要求，主流道的直径d要比喷嘴直径d1大0.5mm1mm; (4)、要将主流道设计在浇口套内； (5)、主流道要尽量与模具中心重合。根据以上原则,本次设计，为使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计圆弧过渡，其半径常取R=13mm，本次设计取R=2mm。主流道球面半径：SR =SR+(46)mm主流道小端直径：d = d+(0.51)mm喷嘴孔径:d=3.5mm喷嘴球面半径:SR=13mm则取主流道球面半径: SR=15mm； 取主流道小端直径： d=4mm。4.3.2分流道的设计连接主流道与浇口的熔体通道叫分流道。分流道起分流和转向作用,必须保证塑料熔体能对所用型腔同时填充，流动中热量损失尽可能小，流动阻力要尽可能低。此次设计的分流道长度为186mm常用的分流道截面形状有圆形、U形、梯形等，表面粗糙度Ra取1.6um。4.3.3浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，可以使塑料快速进入并充满型腔。设计浇口时，应尽可能的短小，这样可以让产品分离起来容易，避免造成明显的痕迹。我将采用潜伏式浇口的设计方法，进料位置灵活、便于充满型腔。如图4-3 图4-3 潜伏式浇口4.4成型零部件的结构设计凹模是装在定模板里的镶件，亦称型腔凸模是装在动模板里的镶件。亦称型芯两板上的型腔结构的PRO/E造型如图4-4、图4-5 图4-4 凹模图4-5凸模4.5成型零部件的尺寸计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸。4.5.1 凹模的计算尺寸1、凹模尺寸的计算公式：= 查表知，PP的收缩率是1.8%2.5%，则其平均收缩率为：（平均收缩率）=（1.8%+2.5%）/2=2.15%其中塑件外形公称尺寸； 塑料制品公差；模具零件公差型腔内型尺寸：= =（1+0.0215）*108.82-0.68*0.58 =110 mm；修正系数查书取x取0.58；塑料制品公差查书取取0.68；模具零件公差取0.087型腔深度尺寸：= =（1+0.0215）*124.81-0.76*0.56 =127mm;修正系数查书取x取0.56；塑料制品公差查书取取0.76；模具零件公差取0.1型芯外形尺寸：= =（1+0.0215）*（108.82-3）+0.68*0.58 =108mm;修正系数查书取x取0.58；塑料制品公差查书取取0.68；模具零件公差取0.087型芯高度尺寸： = =（1+0.0215）*（124.81-7.11）+0.68*0.58=118mm;修正系数查书取x取0.58；塑料制品公差查书取取0.68；模具零件公差取0.0874.6顶出机构的设计 推出机构是指从模具中由推出机构推出的成型后的塑件和浇注系统的凝料。推出机构的三部分：导向、推出和复位，如图4-64-6顶针排布图4.7 模具冷却系统的设计冷却系统的设计原则是快速冷却，均匀冷却，加工简单，保持热平衡，使制品收缩平衡。因此在设计冷却系统时，壁厚处应该重点冷却。本次设计采用的是直径为10mm的串联水路。图4-7 水路分布图4.8 导柱的导向机构的设计在模具中，所有的零部件都应由导向机构来导向和定位从而确保精度，因此必须要有良好的定位导向机构。导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯。导柱的前端应做成圆角、半球形或锥台形，以便导柱能顺利的进入导套4.9模架的选择由资料可知选用300H模架， A1型模架，模板的尺寸为500mm600mm 。从而得知定模板厚度：A=180mm，动模板厚度：B=100mm，垫块厚度：C=121mm由以上计算的设计数据可知，本次设计选择模架类型为A1型的中型标准模架，采用二板模的模架，如下图4-7图4-7 模架1、上模座 2、定模板 3、动模板 4、垫块5、顶杆固定板 6、推板 7、下模座模具厚度：H=70（定模座和动模座的厚度）+A(定)+B（动）+C（垫）=（70+180+100+121）mm =471mm。因此模具的整体外形尺寸：500mm600mm471mm。结论此次设计虽说不是很难，却让我收获良多，对于这次茶杯的注塑设计，我查阅了很多相关资料，除了课本之外，在图书馆翻阅书籍，网上搜索资料，询问指导老师及公司的师傅，学习到了之前从未学习过的知识，也让我知道了学无止境，增加了知识量。从而让我知道了模具这个行业博大精深，需要我认真的钻研。在公司实习了那么久，对之前所学的软件技能也陌生了很多，此次设计让我重拾技能，更加熟练了运用PRO/E来对产品三维造型，并转化为二维图，利用CAD来对二维图进行分析，出图等。期间遇到了很多困难，比如构建分型面、三维图转成二维的、改图等，在同学的帮助下，一一解决了这些困难，也让我了解到了团队互助很重要。在设计的过程中，了解到细心真的很重要，不管到哪块都要认真细心地去做，稍有马虎就会造成错误，设计来不得一丝一毫的偏差。其次规范也很重要，做设计，有它的格式，不管是说明书还是论文，都要按格式来写，不能随心所欲，每一步都要规范，这也是最最基本的要求。本次设计过程中，本人运用了大量的计算机的辅助设计，提高了工作效率，熟练地运用软件操作对个人的设计有着极大的帮助，像UG、PRO/E、CAD、CATIA等，这些基本的制图软件，之间可以相互的转化，都有其相较而言的优越性，所以对我们在设计方便有着很大的帮助，也大大的提高了我们的动手能力及思维能力，为以后我们的工作打下坚固的基础。这次设计的结束也代表着大学生活的结束，也是对三年来学习成果的一种考验。期间出现的种种问题也代表我在学习中不够认真，导致浪费了许多没有必要浪费的时间，造成了时间的紧张。学无止境，在今后的工作中，我们需要更加认真的对待钻研，希望老师能给我期间出现的问题指导改正，让我更加了解这个行业，也让我在模具这个行业走的更远。致谢转眼间，三年的学校生活即将结束，还记得刚进学校时候的懵懵懂懂，满怀憧憬的开始我的大学生涯，模具这个专业也是机械行业中的佼佼者，从对模具的一窍不通到熟悉，是一个循序渐进的过程，期间需要我们自己去认真的钻研，也需老师细心教导。凡事不是一蹴而就的大三阶段除了几个月上课之外，重点是外出实习和做毕业设计，这很好的让我们将理论跟实践结合起来，将在学校中学到的理论知识灵活的运用到实践中去，在实习的过程中的实践也需要理论知识的结合，才更加有效的展现在学校所学的知识。毕业设计也在一