家用饮水机出水口龙头把手的塑料注射注塑模具设计【抽芯】-[机械毕业设计论文A3238]
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家用
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塑料
注射
注塑
模具设计
抽芯
机械
毕业设计
论文
a3238
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，47页，15800字左右。
开题报告一份。
中期报告一份。
外文翻译一份。
图纸共14张，如下所示
A0-装配图.dwg
A1-动模.dwg
A1-哈夫块.dwg
A1-定模板.dwg
A3-型芯2.dwg
A3-手把.dwg
A3-挡块.dwg
A4-型芯1.dwg
A4-导套.dwg
A4-导柱.dwg
A4-拉料杆.dwg
A4-斜导柱.dwg
A4-浇口套.dwg
A4-锁紧块.dwg
- 内容简介：
-
多自由曲面产品注塑模具分型线的自动确定 邵 健 11 ,吕 震 22 ,柯映林 11 ( 1. 浙江大学现代制造工程研究所 , 浙江 杭州 310027 2. 浙江大学城市学院 , 浙江 杭州 310015 【关键词 】 :模具 ,分型线 ,特征识别 ,有限元 【摘 要】 : 为有效地确定多自由曲面产品模具分型线问题 , 提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法。在该方法中 , 首先 , 提出了基于图的特征识别方法来对产品中的侧凹特征进行识别 , 并在识别的基础上对产品模型进行简化 ; 然后 , 提出了基于有限 元的离散方法 , 对简化的产品模型的所有组成面进行离散 , 并根据网格面的可视性来判别组成面的可视性 ; 最后 , 将产品中的所有组成面分成可视面组、不可视面组和退化面组 , 并通过抽取可视面组或不可视面组的最大边环来确定模具的分型线。研究实践表明 , 通过该方法可以有效地解决多自由曲面产品模具分型线的确定问题 , 提高模具设计的效率。 中图分类号 : T 文献标识码 : A 1 引言 模具型腔的设计过程一般包括脱模方向的选择、分型线的确定和分型面的生成 3个步骤。其中分型线的确定是非常重要的一个环节，不但影响到后 续分型面的生成，还对整个模具的结构和成本有很大的影响 具分型线的确定是比较简单的，但对于一些包含自由曲面的产品，模具的分型线往往难以确定。在一般的模具型腔设计过程中 ,分型线往往由模具工程师通过一些经验的方式来判断确定。但通过这种方式来确定模具的分型线，设计效率不高，同时由于设计者的疏忽也有可能造成分型线确定失误的问题。因此探索分型线的自动生成技术是模具设计自动化的一个重要研究内容。 2 相关研究 对分型线的确定 ， 有 3 类典型的方法 ： 1） 文献 2 等提出的通过拉伸零件最大投影轮廓线的方法来 确定产品的分型线 ； 2） 文献 3 等提出的通过对塑件模型切片来生成分型线的方法 ； 3） 文献 4等提出的通过对注塑件表面进行分组并抽取最大边环来自动生成分型线的方法。在这 3 种方法中 ， 都没有考虑产品中的侧凹特征对模具分型线的影响 ， 对于多自由曲面产品，无法有效地确定模具的分型线。文献 5等虽在文献 4 的基础上进行了改进 ,但对于多自由曲面产品 , 也无法有效地确定模具的分型线。 为此 ， 本文提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法 ， 不但考虑了侧凹特征对模具分型线确定的影响 ， 提出了基于图的 特征识别方法对产品中的侧凹特征进行识别 ， 还提出了基于有限元方法对包含自由曲面的产品模型的表面进行离散 ， 以解决自由曲面在模具分型线的确定过程中可能产生的歧义 ， 加快模具分型线的自动确定过程。与前述的 3类分型线确定方法相比 ，该方法的主要特点在于 : 首先对产品中的侧凹特征应用提出的侧凹特征识别方法进行识别 , 并根据特征识别的结果简化产品模型 , 从而避免了侧凹特征对模具分型线的影响 ； 应用有限元离散方法对产品模型的表面进行离散 , 并根据网格面的可视性来综合判断产品模型表面的可视性 , 消除自由曲面在判断面可视性时的不确定性。 3 基本概念 面的可见性 产品的表面一般由平面和自由曲面组成 , 一些简单的产品往往都由平面组成 , 但一些外形和结构复杂的产品 , 其表面则既包含平面 , 也包含自由曲面。对于平面来说 , 因为其法向惟一 , 所以一定为可视、不可视或过渡面中的一种。但对于曲面来说 , 由于其法向并不惟一 , 既有可能全为可视或不可视 , 也有可能部分可视、部分不可视。因此 , 要判断曲面的可视性 , 必须应用有限元方法。在有限元模型中 , 产品模型的表面往往离散为一些小的单元模型。由于这些单 元的表面都为平面 , 可以方便地判断出这些单元的可视性 . 示模具的脱模方向， 面 错误 !未找到引用源。 的法向，则可根据如下规则来判断面的可视性：如果 P0, 则 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 为可视面；如果 未找到引用源。 0, 则 错误 !未找到引用源。 为不可视面；如果 P=0错误 !未找到引用源。 则 未找到引用源。为过渡面。 一表面和复杂表面 所有表面的产品可以转化为 二维网格对各 组成部分进行有限元分析。网格包含以下三种类型： (a)可见网眼 (b)无形 的网 (c)过渡网格。 设 误 !未找到引用源。 表示模具的脱模方向 ,错误 !未找到引用源。 表示面 可根据如下规则来判断网格的可视性：如果 P0错误 !未找到引用源。 , 则错误 !未找到引用源。 为可视网格；如果 未找到引用源。 0错误 !未找到引用源。 , 则未找到引用源。 为不可视网格；如果 P =0错误 !未找到引用源。 , 则 误 !未找到引用源。 为过渡面。一些简单的产品往往都由平面组成 , 但一些外形和结构复杂的产品 , 其表面则既包含平面 , 也包含自由曲面。对于平面来说 , 因为其法向惟一 , 所以一定为可视、不可视或过渡面中的一种。但对于曲面来说 , 由于其法向并不惟一 , 既有可能全为可视或不可视 , 也有可能部分可视、部分不可视。因此 , 要判断曲面的可视性 , 必须应用有限元方法。在有限元模型中 , 产品模型的表面往往离散为一些小的单元模型。由于这些单元的表面都 为平面 , 可以方便地判断出这些单元的可视性。一般情况下 示模具的脱模方向 ,图 2 所示 , 图 2a 为可视表面 , 所有的单元面均为可视单元面 ; 图 2b 为不可视表面 , 所有的单元面均为不可视单元面 ; 图 2c 为可视、不可视同存表面 , 在其 单元面中 , 既存在可视单元面 , 又存在不可视单元面和过渡单元面。其中“ +”表示可视单元面 , “ -”表示不可视单元面 ,“ 0”表示过渡单元面。 4 确定分型面的过程 化的产品模型 因为 侧凹特征的存在会直接影响到模具分型线的正确确定。因此 , 在确定模具的分型线前 , 首先要对产品中的侧凹特征进行识别 , 并对产品模型进行简化。识别特征的方法较多 7 , 本文提出了一种基于图的特征识别方法。在识别过程中 , 首先将产品模型用面属性邻接图 ( 8 的方式表示，然后通过在产品 搜索侧凹特征子图的方式来识别侧凹特征。 图 1 所示为 3 种典型类型的侧凹特征的子图。图 1a 为一凹类型的侧凹特征及其子图 U， 该侧凹特征只有一个特征生成面 ( 侧凹特征附着的面 ) 在割集( 将侧凹特征的子图从产品 中分离出来的一组边 ) A c 中 , 所有的边都为凸边 ， 在子图 所有的边都为凹边 ； 图 1b 为一凸类型的侧凹特征及其子图U, 该侧凹特征也只有一个特征生成面 在割集 , 所有的边都为凹边 , 在子图 U 中 ,所有的边都为凸 边 ; 图 1c 所示为一通孔类型的侧凹特征 , 该侧凹特征有两个特征生成面 在割集 , 所有的边都为凸边 , 在子图 U 中 , 所有的边都为凹边。在子图匹配的过程中 , 如果对产品的 用遍历方式进行搜索 , 则搜索的时间将会非常长。因此 , 在实际的搜索过程中 , 总是先找到产品中所有的特征生成面然后再确定子图的割集 , 并利用割集将产品的 分解为两部分 , 一部分为产品 一部分为侧凹特征 凹特征识别后 , 为了方便模具分型线的确定 , 还需要对产品模型进行简化 , 简 化的过程即产品构的过程。 品模型转化 简化模型后 ,产品将会被转 换成采用离散曲面模型 ,采用有限元分析方法。无论怎样的平面 ,曲面或自由曲面产品模型可以表示为 2维表面网格，转换过程如图 4所示。 该产品模型可以描述为 ；其中代表了产品的模型； 错误 !未找到引用源。 代表模型的每个表面； 样一来，每一个外表面即可表示为 错误 !未找到引用源。 ；其中 角形或四边形网格是当前常用的转化过程。虽然网格的数量是由经验确定的 ,有一些原则是可以照办，例如网格的数量的多少表面与表面的曲 率有关。网格的数量越大 ,其表面曲率越大。 离复杂表面 产品中可视、不可视同存的表面 , 称为复合产品表面 , 而对于单一的可视面或不可视面 , 则称为单一产品表面。在确定模具的分型线前 , 必须将复合产品表面分解为单一产品表面 , 从而在将这些产品表面归入可视或不可视面组时 , 就不会产生二义性。在对复合 产品表面进行分解前 , 首先要获取这些产品表面对应脱模方向的最大外轮廓线 , 以最大轮廓线为界 , 复合产品表面就可以分解为单一产品表面。在分解过程中 , 首先要做 1个垂直于产品脱模方向的平面为投影平面 , 并将产品表面投影到投影平面上。投影后 , 首先找到产品表面在投影平面上的投影轮廓线 , 然后沿脱模方向拉伸投影轮廓线并与产品表面相交 , 则所确定的交线即为该产品表面的最大外轮廓线。如图 3 所示为复合产品表面的分解过程示意。图中的 表示投影平面。 S+ 和 经过分解后的单一产品表面 ,S+ 表示可视表面 , 示不可视表面。 模具的分型线即为产品中可视面组和不可视面组的最大边环 , 因此 , 为了正确地确定模具的分型线 , 首先要将产品中所有过渡面调整到可视面组或不可视面组中去。在调整过程中 , 首先要判断过渡面最大轮廓线与可视面组或不可视面组最大边环的关系。 (1) 如果过渡面的 错误 !未找到引用源。 大轮廓线在可视面组的最大边环内 , 则将过渡面调整到可视面组中去 , 调整规则表述为33 .(2) 如果过 渡面的最大轮廓线在不可视面组的最大边环内 , 则将过渡面调整到不可视面组中去 , 调整规则表述为 :33 其中 , 示产品中的可视面组 , 示产品中的不可视面组 , 示产品中的过渡面组 , 33 中的第 ， 错误 !未找到引用源。 )(3 )(3错误 !未找到引用源。 表示不可视面组的最大边环。设过渡面组 3中的面组为 错误 !未找到引用源。 3G, 调整到 的面组为3G 错误 !未找到引用源。 , 则最后确定的模具的分型线为 错误 !未找到引用源。)()( 3231 。 5 实例研究 本文提出的多自由曲面产品模具分型线的确定方法已在注塑模具型腔设计制造系统中实现 , 系统的开发基于 U G 平台 , 开发工具为 + 和 U G/ 基于 台的一组 2 次开发工具 , 包括 U G/ 用程序界面 ( A io , 。该开发工具可以使用户方便地对产品 B- r 型中的几何和拓扑信息进行操作 , 实现用户的自定义功能。 图 4 所示为某汽车车灯产品的产品模型。在产品模型中 , 不但存在侧凹特征 , 同时模型表面也存在自由曲面 , 因此在确定零件的模具分型线前 , 首先要对产品模型中的侧凹特征进行识别并对产品模型进行简化。因为确定的脱模方向为 Z 轴方向 , 所以在产品模型中 , 实际的侧凹特征为产品侧壁的通风 孔。产品中另外的特征 , 由于其特征方向都与脱模方向一致 , 并不构成真正的侧凹特征。图 4b 所示为经过简化后的产品模型。产品模型简化后 , 即可应用有限元方法对简化产品模型的表面进行离散。本例中采用的网格为四边形网格 , 网格单位为 8, 离散后的产品模型如图 4c 所示。对所有的网格面确定其可视性 , 并由此来判断模型表面的可视性。由于在该产品模型中并不存在复合产品表面 , 可以直接将所有的产品表面归入可视面组、不可视面组和过渡面组中。在将所有的过渡面通过调整规则调整到可视面组和不可视面组之后 , 即可确定模具的分型线。 图 4d 所示为最终经系统自动确定的该测试产品的模具分型线。 6 结束语 本文提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法 , 可以有效地确定多自由曲面产品的模型分型线的问题 , 从而缩短模具设计的周期 , 提高模具设计的效率。通过对数十个多自由曲面产品的测试表明 , 系统自动确定的模具分型线与设计师依据经验判断确定的模具分型线的情况完全吻合。目前 , 该方法已经应用于笔者所开 发的注塑模具型腔设计制造系统中 , 运行情况良好。 参考文献 1 , N, “ 1251990. 2 , N, “ 16, 11997. 3 T, F, S, et “of , 204( 2111990. 4 A, L, “ of s 7591990. 5 , , “of 16, 11997. 6 , T, S, “by a 3D 14, 3301998. 7 Y C, W, Y H, et “ of 47(1): 951998. 8 et “of 12(7): 5122000 ( 9 W, Y C, Y H, “of to 34(6): 4692002. 10 G, Y H, S, “A of 33(14): 10232001. 图 1 三种类型表面 图 2 单一表面及复杂表面 （ a）凸 (b)凹 (c)穿透 图 3 3种类型的削弱特征和 重复 选 择 图 4 转化的过程 图 5 复杂表面的拆分 图 6 面 图 7 一个塑造部 分 的分型线确定 毕业设计（论文）中期报告 题目： 饮水机出水口把手的塑料注射模具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 19 日 文）进展状况 本阶段的主要任务是完成外文文献的翻译，对塑件进行更深层 次的分析和理解，包括塑件的几何特性与物理特性，以及塑件材料的性能等。 通过以上分析，基本上完成了塑件的二维的装配图及三维装配图，同时深刻体会到 e,件功能的强大；大概了解了注塑机在选用过程中所依据的原则，及所选注塑机的型号与参数；大概了解了注塑模具工艺过程与流程图。 零件图 对零件结构的理解还不是很到位 然后，在设计装配过程中未考虑冷却系统。 通过与同学的探讨 及老师的指点，使我对自己的毕业设计有了更深一步的认识。我深深明白了设计与实际要紧密结合，要多动脑，勤思考。平时要多练习软件。 先要完成装配图中冷却系统的设计，其次按照毕业设计后期的进度，完成自的任务。 期工作安排 如下： 8成结构设计和装配图的绘制； 11成三位建模，并进行模型装配； 13善装配模型，撰写毕业论文 15周： 毕业答辩。 指导教师签字： 2013 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 ：饮水机出水口把手的塑料注射模具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 11 月 20 日 1毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外 相关研究情况） 背景和意义 :我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高，尤其是塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。本设计题目涉及目标均为工程实际零件，通过对塑件的实体测绘，完成基本参数的采集，然后运用塑料模具设计塑料成型工艺等知识，指导学生利用 软件完成模具结构的设计，并进行相关的计算。本设计旨在锻炼学生在技术应用能力上达到培养目标的基本要求，在塑料成型工艺与塑料模具设计技术方面得到全面提高。 近年来，国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具整个模具行业中所占比重约为 30%。随着国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计未来模具市场，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜市场十分巨大。据介绍，生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造款普通轿车约需 200 件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约 50%。建筑领域，塑料建材大量替代传统 材料也大势所趋，预计 2010 年全国塑料门窗塑管普及率将达到 30% 50%，塑料排水管市场占率将超过50%，都大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力不可低估的。专家预测，型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎 。 全国塑料加工业域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏广东塑料模具产值全国模具总产值中的比例也占到 70。现，这 3 个省份的不少企业已意识到塑模的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。最近，由杭州娃哈哈集团精密机械制造公司研制的腔防盗瓶盖注塑模具通过 浙江省省级鉴定。该模具采用的三次顶强制脱模技术、平衡式热流道系统、瓶盖模通用模架具较强的创新性，模具性能质量达到国内领先水平。据宁海模具协介绍，去年以来，该县积极鼓励企业更新技术设备，全力推进工艺产品创新，引导条件的企业从生产环节向研发、销售高附加值模具拓展，型注塑模具制造又新的拓展，现已能够生产成套的 8 千克双缸洗衣机、汽车保险杠、汽车整体仪表板、汽车内饰件等大型成套模具 65 英寸背投电视机壳模具。宁波跃飞模具限公司经营部的位工作人员告诉记者 ,今年他们厂接到有关塑模产品的订单较上年所增加。 然而，塑 料模具尽管成时下最诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，模具材料、设计水平及加工设备均较高要求，并不人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：是加大塑料材料注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三模具试模结果检验等装水平必须尽快跟 上，否则塑料模具发展将受制约。 具日趋大型化。 具的精度将越来越高。 10 年前精密模具的精度一般为 5 微米，现 已达到2米， 1 微米精度的模具也将上市。 功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。 流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 速经济模具的前景十分 广阔。 着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 具技术含量将不断提高。 2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 开始设计阶段。手机和查阅有关本次设计的相关资料 . 绘塑料产品的产品图。 塑 料的特点分析和成该型塑料模具的结构分析，初步完成本次模具设计的基本结构。 习和熟练掌握计算机的 等软件，完成本次模具设计所需的技术报告。 结，并完成毕业设计说明书。 制的二维图 集论文相关资料，同时对所获材料进行分类归纳加工整理，力求条理清晰。在 对所要求成型的产品有个初步的了解，在接受设计 任 务书以后就要对塑料的品种 和批量的大小以及尺寸精度与技术条件，有个整体的概念。 型面设计 射机的 选择 据制品尺寸设计成型零部件 腔壁厚的 设计 注系统的设计 出机构的设计 柱导向机构的设计 度调节系统的设计与计算 架的选择 计说明 具的装配 模 模 此制品用于部件的连接。制品材料 为： 烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物），此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、加工性和染色性。制品的壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 较强的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。 一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。 此制品是批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。在设计模具时需要考虑制品的一些特点。 根据模具的大小和形状，选择合适的温控系统布局，使模具温控达到最好效果塑件的尺寸精度有一定的要求，外型需光洁不得有划伤，总体尺寸大小适中。 三 完成本课题的工作方 案及进度计划（按周次填写） 第 1周：前期准备，查阅资料，了解课题； 2成开题报告，进行开题检查； 5成中期报告，进行中期检查； 8成结构设计和装配图的绘制； 11成三位建模，并进行模型装配； 13善装配模型，撰写毕业论文 15周： 毕业答辩。 参考文献 1 曹宏深，赵仲治主编 .塑料成型工艺与模具设计 械工业出版社， 1993 塑料模具设计 1988 吴琦主编 . 具设计 2007 塑料成型工艺与模具设计 2008 我国塑料模具发展现状及发展建议 2010 6.我国模具发展趋势 2003 王效岳主编注射模具典型结构 100 例 2000 料模具设计与结构设计 国防工业出版社 莫雨松互换性与技术测量 M2000 张立基 ,赵旭涛 脂及其应用 M北京 :化学工业出版社， 料成型工艺与模具设计 M北京：高等教育出版社， 料成型工艺与模具设计 M北京：航空工业出版社， 2004. . og E, of a K. in 16 , T, S, “by a 3D 14, 3301998. 17 Y C, W, Y H, et “ of 47(1): 951998. 18 et “of 12(7): 5122000 ( 19 W, Y C, Y H, “of 34(6): 4692002. 指导教师意见（对课题的深 度、广度及工作量的意见 指导老师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 饮水机出水口手把的塑料 注射模具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 曹 磊 学 号： 指导教师： 王 蕊 2013 年 05 月 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 饮水机出水口手把的塑料 注射模具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 05 月 I 饮水机出水口手 把 的塑料注射模具设计 摘要 本文基于 术对饮水机出水口手 把 注塑模具进行了设计。通过对塑件的结构分析，确定了可行的总体设计方案。运用 件对塑件进行建模，使用并且对模具进行了分析，优化了浇口位置。根据塑件结构，采用侧浇口的双分型面结构，模具采用一模两腔，且模具采用斜导柱抽芯机构以及推件板推出机构。同时，详细地叙述了模具成型零件包括型芯、型腔的尺寸计算过程以及各重要机构的设计过程。设计方案在保证塑件质量与模具结构合理的前提下尽量做到模具的结构简单、成本低、易加工、使用性好。 最后则是模具的装配环节，包括制定装配步骤、明确注意事项等。 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理； 通过对 学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。 关键词 :开关把手 ；注塑模； 分型面 is AD By of is . to of to At in of of in of is of to do is 录 1 绪论 . 1 2 产品工艺性分析 . 3 产品材料分析 . 3 塑件结构和尺寸精度分析 . 5 其塑件的产品结构图如下： . 5 产品形状分析 . 6 3 模具结构设计 . 9 体方案拟订 . 9 腔数目的确定 . 10 分型面的设计 . 10 射机的选择 .腔数目的校核 . 12 注系统设计 . 12 流道的设计 . 13 分流道的设置 . 14 浇口设计 . 14 冷料穴设计 . 15 型零件的结构设计 . 16 模板的结构形式 . 16 模板的结构形式 . 17 芯的结构形式如下： . 17 模具温度调节系统 . 20 温度调节对塑件质量的影响 . 20 温度调节对 生产力的影响 . 21 模具加热和冷却系统的计算 . 21 顶出系统的设计 . 24 浇口凝料的顶出 . 24 塑料件的顶出 . 25 向机构的设计 . 26 . 26 向机构的设计 . 26 承受一定的侧向压力 . 27 气系统的设计 . 28 导柱设计 . 28 导柱的形状及技术要求 . 28 导柱的倾斜角 . 29 导柱的长度 . 29 1 滑块设计 . 30 . 31 3 脱模机构设计 . 32 设计原则 . 32 顶出部件 . 32 4 注射机的校核 . 33 模力的校核 . 33 模行程的校核 . 33 5 模具材料的选择 . 35 总结 . 36 参 考 文 献 . 37 致 谢 . 38 环保和经济技术型分析 . 39 三维装配图 . 41 1 绪论 1 1 绪论 个塑料模具工业的发展现状及特点 塑料是 20 世纪才发展起来的新材料，目前世界上塑 料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已深入到国民经济的各个部门。塑料工程通常是指塑料制造与改性，塑料成型与制品加工。塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要部分，是塑料工业中不可少的环节。 采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列优点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具有潜力的发展方向。模具是机械，电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具 生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和老产品更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制订了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。对塑料模具的全面要求就是能高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品。 塑料成型模具是成型塑料制品的工具。塑料成型模具应能生产并满足给定的形状、尺寸、外观和内在性能要求的制品。要求模具能被高效率的应用，且操作简便，并达到自动化水平。要求模具有合理的结构，制造容易且成本低廉。也要求模具有足够的使用寿命。 近年来 塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率，自动化，大型，精密，长寿命模具总产量中所占比例越来越大，在各种塑料模具中来看，注射模具在生产中占的比例是最大的，在生产中起着重要的作用。注射成型模具是塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔融后，在注射机的螺杆式活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内固化定型，这就是注塑成型的简单过程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但是近几年来也越来越多的用于热固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大的比重，世 界塑料成型模具产量中的约半数以上为注塑模具。 在这次设计中充分运用了所学的专业知识，将所学的知识运用到实践中来，在设计的塑料件也是利用注射模具来成型的，本套设计说明书主要放在哈夫模具结构设计这一环节，如注射机的选择和校核、分型面的选择、模具的结构设计、分流道的设计、浇注系统和冷却系统的设计等方面。在设计过程中主要用到的设计软件有毕业设计（论文） 2 先用 行产品的结构设计，进行三维造型，然后根据三维造型通过 设计注射模具。1 绪论 3 2 产品工艺性分析 产品材料分析 该塑件材料选用的是工程塑料 料是 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。这三种组分各自的特性，使 有良好综合力学性能。丙烯腈使 良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使 韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。 于热塑性塑料，外观为粒状或粉状 ,呈微黄色 ,不透明但成型的塑件具有较好的光泽。 毒，无味。密度 型温度范围（ 180 ） ,成型时有较好的流动性。 料具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降 (抗寒性 )；有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐油性，化学稳定性和电气性能。一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。 乎不受酸、碱、盐、及水和无机盐的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部份醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。 料表面不可接触受冰醋酸，植物油等化学药品，否则会引起应力开裂。 此外， 缺点是耐热性不高，低电解强度，低拉伸率，热变形温度为 93 ，脆化温度为 ,使用的温度范围为 100 ，而且 耐气候性也差，紫外线作用下容易氧化降解，从而会导致 制件变硬发脆。 艺性能分析 塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对注塑材料 艺特性进行分析： (1) 收缩性 塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表示，称为收缩率。一般对于大型模具的收缩率计算，我们采用实际收缩率进行计算：SS=b100% （ 际收缩率； a:模具或塑件在成型温度时的尺寸； b：塑件在室温时的尺寸； c：模具在室温时的尺寸） 对我所设 计的零件属于小型的模具，所以采用 SJ=b%（ 计算收缩率） 由于本次毕业设计条件的原因，没有办法自己去测量出： c、 b 值。于是我们通过查找资料塑料成型工艺与模具设计附录 得： 料成型收缩率为： 于塑件的结构，毕业设计（论文） 4 模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率的变化。我们取一个相对平均值： (2) 流动性 塑料在一定的温度、压力作用充填模具开腔的能力，称为塑料的流动性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。但 流动性太好，又会在成型时产生严重的飞边。 料属于热塑性塑料，分子成线型，具有良好的流动性。其次：料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动及充模能力。 (3) 吸湿性 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力的大小分类， 料属于吸湿性塑料，吸水率为 :在注塑成型过程中比较容易发生水降解，成型后塑件上出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理。一般干燥温度取 80，干燥时间为两小时。 (4)热敏感性 塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性 。热敏性塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件的性能，色泽和表面质量等，另处，塑料熔体发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影响。 料成型温度为 210 ，经查中国人力资源专家网提供的材料经验值得，到达 260 变色，于料温达到 280 时，塑料出现分解。于是注塑成型时，一般取 210 。 综上所述： 缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力。 较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型时需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。 表 料性能、工艺参数表 密 度 拉伸强度 33 49 收缩率 伸弹性模量 点 130 160 弯曲强度 80 热变形 温度（ 45N/ 65 98 弯曲弹性模量 缩强度 18 39 模具温度 25 70 缺口冲击强度 11 20 喷嘴温度 180 190 硬 度 86 中段温度 210 230 外 观 微黄色或白色不透明 后段温度 200 220 吸水率 燥温度 80 90 特 点 耐热、表面硬度高，尺寸稳定、耐化学、易成型加工，可渡鉻 注射压力 70 100化形式 螺杆式柱塞式 毕业设计（论文） 5 干燥时间 2H 保压压力 30压压力 3 重 塑时间 3压时间 10 料性能、工艺参数表 塑件结构和尺寸精度分析 塑件结构工艺性，直接关 系到其成形模具结构、类型、生产周期与成本。只有符合模塑工艺要求塑件设计，才能顺利成形，确保内在与外观质量，达到高效率生产和低成本的目地。 其塑件的产品结构图如下： 图 件结构图 技术说明： (1) 材料为 (2) 按自由公差 (3) 表面不允许有流纹 毕业设计（论文） 6 产品形状分析 (1) 形状结构 从产品图 2以看出，产品的内侧有凹陷，外侧有手柄，且为完全对称。故在设计模具时必须给予充分的考虑和重视，针对本产品的凹陷与其的完全对称，模具结构采用了哈夫块机构 ，从而实现塑件的完整和功能要求。及内陷设置内抽芯机构，外部设置斜导柱分型。 (2) 脱模斜度 由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型心或行腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验资料。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制件形状以及模具结构均有关，一般情况下取 ，最小为 15 分到 20 分。下表为常用的脱模斜度： 表 几种塑料的常用脱模斜度 制品 斜度 聚酰胺 通用 聚酰胺 增强 聚乙稀 聚甲基丙稀酸甲脂 聚丙烯 聚碳酸脂 料 脱模 斜度 型腔 2020202025 355 型心 25202030030353）塑件壁厚 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。 塑件壁厚受使用要求 、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在 1间。太厚，会产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。 由产品图可知，其形状较为规则，结构不太复杂：从产品的壁厚上来看，壁厚为 厚较均匀，有利于零件的成型；为便于脱模，产品内表面设 30的脱模斜度，这里采用 具，因此外表面不需设脱模斜度。 (4) 圆角 塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从毕业设计（论文） 7 而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。塑件上采用还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。由塑件的产品图可知：产品所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=1小圆角特征 r=5) 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言， 塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，我们取 精度。 此值由下表查知： 表 精度等级选用推荐值 类别 塑料品种 建议采用的等级 高精度 一般精度 低精度 1 4 5 甲 苯丙烯酸甲脂 聚砜 基塑料 30玻璃纤维增强塑料 2 聚酰胺 10 0 4 5 6 氯化聚乙醚 3 6 7 E 低密度 4 7 8 密度 表 2精度等级选用推荐值 由于没有规定制品尺寸精度，查 表 2 4精度。 (6)表面质量分析 毕业设计（论文） 8 该零件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，属一般精度要求。而且有较好的光洁度；曲线光滑，必要圆角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。 (7) 塑件的体积和质量 根据饮水机出水口把手的尺寸和技术要求，有工程图绘制其三维实体模型。通过 实体分析。其体积为： V= 密度为 以其质量为 绪论 9 3 模具结构设计 体方案拟订 对任何塑料件的模具设计都有一定的程序，首先要确定该塑件使用哪一种浇口形式，因为目前浇口的形式很多，并且用不同的浇口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面质量也不同等，因此确定浇口形式也是至关重要的。本次设计选取的是侧浇口。我设计了两种方案如下； 表 3初级方案 图 案一 图 案二 方案一的弊端在于，当模具分型时，型芯的包紧力太大，有可能造成手柄被拉断，以及模具壁的损坏， 方案二因为分型时型芯小，包紧力也小，很容易脱出来，并且哈夫模容易分开，用顶板顶出。因此选方案二。毕业设计（论文） 10 腔数目的确定 对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。 单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批 量、长期生产的小塑件。由于制品尺寸精度要求不高，且尺寸属于小中型，产量为大批量，所以选择采用一模两腔。 分型面的设计 (1) 分型面设计原则 分开模具取出塑件的面称为分型面，如何确定分型面位置，需要考虑的因素比较多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件工艺性、精度、推出方法、模具制造、排气等因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向，分型面的形状有平面和曲面等。 分型面的确定主要应考虑以下几点： 1) 塑料在型腔中的方位 在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直的方向避侧凹或侧孔。 2) 分型面与开模方向 一般分型面与注射机开模方向垂直的平面，但也有将分型面作减倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工困难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，自然也是曲面。 3）分型面位置 4）除了应开设在制件中断面轮廓 最大的地方才能使制件顺利地从型腔中脱出外，还应考虑以下几种因素： a. 因分型面 不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不要选 在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。 b. 从制件的顶出考虑分型面 要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁厚较大但内孔较小时，则对型芯的包紧力很小，常不能确切判断制件中留在型芯上还毕业设计（论文） 11 是在凹模内 。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。 根据本塑件的结构特点，为了方便塑件浇注后脱模、排气、塑件的外观质量等要求，此次设计我选择了两个分型面，分型面的位置选择如下图所示： 图 型面一 图 型面二 射 机的选择 注射机是注射成型热塑性塑料的主要设备，注射成型时，注塑机塑化塑料，并将塑化好的塑料注入模具，并在成型结束时将模件推出，注塑机的类型很多，考虑到塑件的类型选择螺杆型注塑机，此类注塑机，结构稳，操作简单，方便维毕业设计（论文） 12 修，便于现代化管理。初选型号为 主要参数如下： 额定注射量 500 3 喷嘴圆弧半径 18杆（柱塞）直径 65 喷嘴孔直径 射压力 145 顶出形式 中心液压顶出，中心距 100射行程 /200 动、定模固定板尺寸 /mm00850 注射方式 螺杆式 拉杆空间 /40440 锁模力 / 3500 合模方式 液压 最大成型面积 1000 3压泵流量 200(L/模板最大行程 700压泵压力 具最大厚度 450动机功率 22具最小厚 度 300器外形尺寸 /mmmm50013002000 腔数目的校核 根据公式： n（ 塑料成型工艺与模具设计 k注射机最大注射量利用的系数 注射机允许最大的注射量 浇注系统所需的体积 单个塑件的体积 所以有 n（ 整数 76 由此可知 n=2 符合要求。 注系统设计 浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流动的一段路径的总称，主要应包括主流道、分流道、 进料口、冷料穴等几部分。在设计浇注系统时，应考虑塑料成型特性、塑件大小及形状、型腔数、注射机安装板大小等因素。 毕业设计（论文） 13 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注射要机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。根据注射机喷嘴的尺寸，选择浇口套如下图： 图 口套 为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有 2 6的锥角，内壁 有 下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧相凹凸面，使主流道凝料难以拔出。 热塑性塑料的主流道衬套与注射机喷嘴的尺寸：主流道始端直径 D=d+（ 1）面凹坑半径 12 +（ 1） 锥角 a 为 1 2，尽可能缩短长度 L（小于 60佳）。 本套模具主流道设计要点是： (1) 为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角 =3 ，内壁粗糙度为 个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。 (2) 主流道大端处呈圆角，其半径 R=1减小料流在转向时过渡的阻力。 (3) 为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注射机的喷嘴毕业设计（论文） 14 紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径 12 +(1 2 )主流道球面半径 2R =20小端直径 21 +( 1 ) 1d =8坑深取 h=3.7 图 流道 分流道的设置 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计采用一出二侧入式浇口。 分 流道布局如图所示： 图 流道 浇口设计 浇口是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状，尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些质毕业设计（论文） 15 量缺陷，如缩孔，缺料，白斑，拼接缝，质脆和翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此正确设计浇口是提高塑料件质量的重要环节。 浇口设计与塑料性能，塑件形状，截面尺寸，模具结构及注射工艺参数等因素有关。总的要求是使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭，因此浇口的截面要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件 与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。浇口的截面积通常为分流道的截面面积的 口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约为 2右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步修正。 在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重迭式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。浇口的开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点： (1) 浇口应设在能使型腔的各 个角落都可以同时填满的位置。 (2） 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。 (3） 浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。 (4） 浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合纹的产生时，浇口的位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。 (5） 浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。 (6） 浇口应设置在不影响制品外观的部位。 (7） 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。 由于设计零件是深腔无底 的圆形结构，又是一模两腔 为保证塑件表面质量及美观效果，本设计采用侧入式浇口。 冷料穴设计
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