毕业设计（论文）-电动剃须刀透盖注射模拟及其注射模设计.doc

i 摘摘 要要 毕业设计课题为剃须刀透盖注射模拟及其注射模设计。首先,设计要求运用 Pro/E 软 件对塑料制件进行三维造型，再运用 Moldflow 对制件进行注射流动模拟分析，最后在 此基础上展开模具的具体设计。 本模具采用一模两腔布局，通过对制件进行 MPI 流动分析后确定浇口为点浇口形式， 综合注塑容量、锁模力、最大注塑面积和模内压力等技术参数确定注塑机型号为国产 XS-ZY-125 型卧式注射成型机。模具的特点是：滑块在动模，斜导柱在定模，以保证顺利 完成侧向抽芯。 此次毕业设计使我更为系统的掌握了所学的专业知识。 关键词：关键词：注射模拟 三维造型 流动分析 ii Abstract My graduate design is the injection simulation analysis and the design of the injection mold of the warmers coping. At first, this design acquires us to use Pro/E for the three- dimensional modeling of the plastic workpiece. The next task is the injection simulation analysis of the workpiece by using Moldflow. Then we can determine every details of this design one after another. The mold cavity using a mold of two layouts of parts for MPI flow analysis for the spot side gate after the gate to determine the form of integrated injection molding capacity, clamping force, the largest injection-mold pressure area and the technical parameters, such as injection molding machine model to determine Horizontal injection molding XS-ZY- 125made. The characteristics of the mold are that slipper is in moving mold and cam finger is in setting template, which can ensure the core-pulling accomplished very well. This graduate design makes me master the professional knowledge more systematically. Keywords: injection simulation three-dimensional modelling flow analyse I 目目 次次 前前 言言 .1 1 1.概述.1 2.发展情况.1 3.国外发展情况.1 4.国内发展情况.2 1 1、设计的内容、目的和意义、设计的内容、目的和意义 .3 3 1.1 本课题设计内容 .3 1.2 本课题设计的要求 .3 1.3 本课题设计目的和意义 .3 2 2、塑料成形条件和成形特性、塑料成形条件和成形特性 .4 4 2.1 塑料成形条件.4 2.2 成形特性.4 2.3 无定形料.5 2.4 吸湿性.5 2.5 模具设计时要注意的要素.5 3 3、流动模拟分析、流动模拟分析 .6 6 3.1 最佳浇口位置.6 3.2 流动分析.6 44塑件的结构分析及设计方案塑件的结构分析及设计方案 .1111 4.1 塑件的结构分析 .11 4.2 精度和表面粗糙度.11 4.2.1 塑件的尺寸精度.11 4.2.2 塑件表面粗糙度的确定.12 4.3 模具结构的总体方案拟定.12 4.3.1 模具类型的选择.12 4.3.2 分型面设计.12 4.3.4 型腔数量的确定.13 4.3.5 模具结构形式的确定.13 4.3.6 模具结构的总体方案的比较.13 II 4.3.7 比较结果.14 55设备的型号及选择设备的型号及选择 .1515 5.1 注射成型工艺 .15 5.2 注射机概述 .15 5.3 注射机的选用.15 5.3.1 注射机类型的选择.15 5.3.2 注射机型号的确定.15 5.4 注射机有关参数的校核.17 5.4.1 按注射机的最大注射量校核型腔数量.17 5.4.2 注射压力的校核.17 5.4.3 锁模力的校核.17 5.4.4 注射机安装模具部分相关尺寸的校核.18 6 6、浇注系统的设计、浇注系统的设计 .1919 6.1 浇注系统的作用 .19 6.2 确定浇注系统的设计原则.20 6.3 流道的设计.20 6.3.1 塑件大小及形状.20 6.3.2 模具成型体的型腔数.20 6.3.3 制件的外观.20 6.3.4 成型效率.20 6.4 主流道的设计要点.21 6.5 主流道的设计.21 6.6 浇口设计 .23 6.7 排气系统的设计 .24 7 7 成型零部件的结构设计与计算成型零部件的结构设计与计算 .2525 7.1 成型零件的结构设计.25 7.1.1 凹模.25 7.1.2 凸模和型芯.25 7.2 成型零件的工作尺寸计算 .26 7.2.1 凹模和型芯的尺寸计算.26 7.2.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算.27 7.3 合模导向定位结构.28 7.3.1 导柱的布置.28 III 7.3.2 导套设计.29 8 8、凹模型腔的强度效核、凹模型腔的强度效核 .3030 9 9、模架的确定、模架的确定 .3131 9.1 标准模架的选用.31 9.2 模架的尺寸确定.31 1010抽芯机构及其设计要点抽芯机构及其设计要点 .3232 10.1 抽芯机构.32 10.1.1 抽拔距 S.33 10.1.2 抽拔力.33 10.1.3 有效开模行程.34 10.2 斜导柱的设计.34 10.2.1 斜导柱的组合形式.34 10.2.2 斜导柱的材料及配合.34 10.2.3 斜导柱的安装角度.34 10.2.4 斜导柱直径计算.34 10.2.5 斜导柱的长度.35 10.3 滑块及导滑槽的设计.35 10.3.1 滑块的设计.35 10.3.2 导滑槽的设计.36 1111、脱模机构的设计、脱模机构的设计 .3737 11.1 脱模机构的设计要点.37 11.1.1 脱模机构的原理.37 11.1.2 保证塑件不损坏变形.37 11.1.3 顶出机构简单可靠.37 11.1.4 保证良好的外观.37 11.2 脱模力的计算.38 11.3 顶杆的布置 .38 11.4 顶杆与顶杆孔的配合及固定 .39 11.4.1 顶杆与顶杆孔的配合.39 11.4.2 顶杆的固定.39 1212、温度调节系统（冷却系统）、温度调节系统（冷却系统） .4040 IV 1313塑料模具钢的选用及热处理塑料模具钢的选用及热处理 .4242 13.1 塑料模具用钢的必要条件.42 13.2 模具设计考虑的因素.42 13.3 模具钢的选定 .43 结结 论论 .4444 致致 谢谢 .4545 参考文献参考文献 .4 45 5 1 前前 言言 1.概述 塑料是以树脂为主要成分的高分之有机聚合物，简称高聚物，一般相对分子质量 都大于 1 万，有的甚至可达百万级。在一定的温度和压力下具有可塑性，可以利用模 具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂，稳定剂， 增强剂，固化剂，填料及其他配合剂。 注射成型也称为注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止， 除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特点是生产周期短、 生产效率高、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产1。目前，注射成型总的发 展趋势是向精密、节能、自动化、薄壁化和微型化发展。当今世界注射模具的基本格 局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具 市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来 这些国家把 CAD/CAM/CAE 系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 2。 2.发展情况 塑料工业是一门新兴的工业，随着石油工业的发展应运而生的。塑料工业的发展 大致分为以下几个阶段。 （1） 初级阶段：30 年代以前，科学家研究成了酚醛塑脂，硝酸纤维素及醋酸纤 维素的塑料，它们的工业特征仅是间歇法，小批量生产。 （2） 发展阶段：30 年代，低密度聚乙烯，聚苯乙烯，和聚酰胺的热塑性塑料相 继工业化，奠定了塑料工业的发展基础，为其进一步发展开辟了道路。 （3） 飞跃发展段：50 年代中期到 60 年代末，石油工业的高速发展为塑料工业提 供了丰富而廉价的原料。这一阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加 工技术更趋完善。 （4） 稳定增长阶段：这一阶段塑料产量下降，塑料工业的特点是通过共聚，交 聚，共混，复合，增强，填充和发泡等方法来改进塑料的性能。提高产品 质量。塑料工业向着生产工艺自动化，连续化，产品系列化，以及塑料发 展的新领域。 3.国外发展情况 注塑模具设计，国外先进国家（日本、德国、美国等）从 20 世纪 80 年代中期已 广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD） ，辅助制造（CAM） ，并对模具设计的各 个环节进行定量计算机和数值分析（CAE） ，已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对 模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助 设计1。注塑制品已呈现自动化生产，对注塑成型机可以进行远距离操作或无人操作， 成型机可以根据生产监测信号实时调整成型工艺条件，从而能从根本上保证塑料制品 的成型质量不发生问题。 2 4.国内发展情况 我国注塑模具设计，仍然采用经验数据设计为主，用微机辅助设计仅是帮助分析 问题。为了缩短注塑模具设计与制造周期，再我国已逐渐应较为彻底地实施标准化。 在模具制造上采用自动化无人操作，从 1996 年开始每台机床每年可达 8000h 无人操作 运转开始起步，这一成果已广为利用和大力推广。目前，国内模具企业中已有相当多 厂家引进了较高档的 CAD/CAE/CAM 系统，UG,Pro/Engineer 等著名软件在模具工业中 应用，同时，我国在开发自动注塑成型机方面已取得显著成果，对于高自动化模具的 研制还需要进一步努力，以尽快实现注塑成型制品生产的高自动化。 3 1 1、设计的内容、目的和意义、设计的内容、目的和意义 1.1 本课题设计内容 本次设计题目为剃须刀透盖注射模拟及注射模设计，本课题来源于广州名士须刀 有限公司。该零件的总体形状为圆形，带有螺纹，结构比较简单，表面光滑。所用原 料为 ABS。根据塑件的结构特点进行模具方案论证，并进行模具总体装配图的设计，主 要成型零件的设计与计算，并完成装配图和零件图的绘制。 1.2 本课题设计的要求 (1)产品为大批量生产，模具寿命为 50 万次，生产实现自动化。 (2)模具结构合理，装配图及零件图表达正确，标注完整。 (3)能够应用工程软件进行三维造型。 (4)翻译一篇不少于 15000 个英文字符的英文资料，语句通顺，翻译准确。 1.3 本课题设计目的和意义 进一步加深注塑模具设计知识的认识，掌握塑料模具设计的方法和步骤，具备塑 料模具设计的基本技能和运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。了解 塑料注射模具行业在国内外发展状况。在学习了课本知识的基础上达到理论与实际相 结合的升华，提高自己的独立动手能力。 4 2 2、塑料成形条件和成形特性、塑料成形条件和成形特性 2.1 塑料成形条件 表 2-1 塑料成形条件6 序号序号项目项目条件条件 1塑料名称丙烯烃丁二烯苯乙烯共聚物 2缩写ABS 3注塑成形机类型螺杆式 4密度（g/cm3）1.031.07 5计算收缩率（%）0.30.8 温度（0C）8085 6预热 时间（h）23 后段150170 中段1651808 料桶温度 （0C） 前段1801200 11喷嘴温度（0C）170180 12模具温度（0C）50 80 13注射压力(MPa)60100 注射时间2090 高压时间05 冷却时间20120 14 15 16 17 成型时间(s) 总时间50220 18螺杆转速（r/min）30 19适用注射机类型螺杆、柱塞式均可 方法红外线灯、烘箱 温度 （0C） 70 20后处理 时间 （h） 24 2.2 成形特性 ABS 是由丙烯青、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此 ABS 具有良好的成型性 和综合力学性能。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性。ABS 具有较高的抗冲击强度，且 在低温下迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、 化学稳定性和电气性能。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。 ABS 几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶 5 于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 塑料表面不可接触受冰醋 酸、植物油等化学物品，否则会引起应力开裂。此外，ABS 热稳定性差，热变形温度为 93，脆化温度为-27，使用温度范围为-40100，而且 ABS 的耐候性也差，紫 外线作用下容易氧化降解，从而会导致制件变硬变脆。 2.3 无定形料 其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形 方法及成形条件。 2.4 吸湿性 吸湿性强,含水量应小于 0.3%，必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间 预热干燥。 2.5 模具设计时要注意的要素 (1)浇注系统对料流阻力小。 (2)进料口处处外观不良。 (3)容易产生熔接痕。 (4)应该注意选择进料口位置、形式。 (5)顶出力过大时或机械加工时，塑件外表面易呈现“白色”痕迹（但在热 水中加热可以消失） ，脱模斜度宜取 2以上。 6 3 3、流动模拟分析、流动模拟分析 3.1 最佳浇口位置 上图中所显示的蓝色区域为最佳浇口位置，设计中参照此分析结果，结合模具结构确 定浇口位置。 3.2 流动分析 AirAir trapstraps 7