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全套含CAD图纸和说明书 花盆 注塑 模具设计 全套 CAD 图纸 说明书

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毕业设计（论文）题 目 花盆注塑模具设计 学生姓名 学 院 专 业 班 级 指导教师 摘 要本毕业设计以实际需要完成的花盆注射模具设计为核心内容，此产品本身是通过ABS塑料而制成完成的，成型方式实际上就是一模一腔。于此设计过程中，毕业也需要借助于材料特点和结构特点才能分析产品的工艺性，之后将注射成型的工艺参数确定出来，即确定整个模型的整体框架和总体结构，之后需要计算重要的尺寸，本论文之后也对其余方面进行相应的设计，例如浇筑系统和成形部件等，最终才能完善装配图和二维零件图，由此对加工工艺规程进行探究。关键词：注塑成型；ABS；花盆AbstractThis graduation project takes the design of flowerpot injection mold as the core content. The product itself is made of ABS plastic, and the molding method is actually one mold and one cavity. Graduated in the design process, also need to use material characteristics and structural characteristics to analysis technology of products, after the injection molding process parameters determine the ali, namely to determine the overall framework and overall structure of the entire model, after the size of the need to compute the important, this thesis also corresponding on the remaining part of the design, such as pouring system and forming parts, etc., finally to improve the assembly drawing and 2 d part drawing, thus to explore the processing procedures.Keywords: flowerpot; ABS; injection mold目 录第一章 绪论11.1 塑料模具的应用11.2 注塑模具的发展前景11.3先进技术在注塑模具中的应用1第二章 花盆的工艺分析32.1 花盆的工艺分析32.2 ABS材料特性及成型工艺4第三章 模具的结构形式与初选注塑机63.1 分型面的确定63.2 型腔数量的确定63.3模具结构形式的初选73.4 初选注射机型号73.5 注射机主要参数的校核8第四章 浇注系统的设计114.1主流道各尺寸计算114.2 主流道衬套形式11第五章 成型零件的设计135.1型芯型腔的结构选择135.2成型零件工作尺寸的计算145.3成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算14第六章 合模导向结构166.1合模导向机构166.1.1 导向机构总体设计166.1.2 导柱设计166.3导套设计17第七章 推出机构的设计18第八章 模架的确定及模具结构工作原理208.1各模板尺寸的确定208.2 模架各尺寸的校核21结束语22参考文献23第一章 绪论1.1 塑料模具的应用最近几年以来，对于塑料制品而言，它因为拥有着良好的轻便性以及优质的力学性能，则很容易代替其余材料而成为国民生活的多个方面，例如生活中所使用的录像机、放像机、照相机等等，这些高科技产品的外壳注塑件模具都是非金属成型或者金属成型制作而产生的， 它必然也是工业生产过程中不可缺乏的关键工艺装备。使用模具批量生产的制件具备着众多优点，例如较高的复杂程度、较低的能耗和较高的一致性以及效率等，所以它也曾被广泛使用于机械行业、电子行业、信息行业以及航空行业中，甚至也使用于医疗行业以及军事行业内，如上几个行业大约七成左右的零部件都需要模具加工成型，因此，制造业也因为模具工业的高速发展而得到了强有力的支持1。目前为止，全球工业相对发达的国家对模具制造业的发展水平十分看重，不但是因为模具行业总产值所占比重较高，而且也是因为它在心产品和新技术的开发过程中也得到了更广阔的技术支持2。随着我们国家与国际接轨和经济以及国家经济建设持续的稳定发展，注塑模具制造错爱的塑料件的应用飞速上升，模具的设计和制造以及模具揉入生产的企业也越来越多，注塑成型工艺在工业中的位置也是愈来愈发的重要并且就是对国民经济有着越来越重要的影响。1.2 注塑模具的发展前景注塑模具伴随着模具行业的快速发展也逐渐开始发展，塑料制品的主要制造手段其中之一是住宿模具，因为它的产出具备着众多优点，所以经常使用于很多产品设计制造领域中，尤其是它良好的交互性，较好的精度和较低的成本等，同时，它的市场需求量也逐渐扩展3，自上世纪五十年代起，上海、沈阳、广州、南京、武汉等城市开始设立了一批专业模具制造厂，上述模具制造厂也许设备技术力量和设备的条件相对薄弱，仍还是工业战线上一支强有力的新生力量。于第一阶段中，复合模结构需要进一步得到改进。1.3先进技术在注塑模具中的应用1、随形冷却技术因为产品的表面形状的变化，必然也会让随形冷却水道的形状产生变化，它根本不是传统直钻形的冷却水道，因此，通过这一方面完全可以让塑件制品在冷却的过程中相对均匀，且让模具的冷却效率大幅度提升，对模具的温度可以很好地控制；同时，它也可以让塑胶件常见的某些缺陷大幅度减少，例如缩痕、翘曲变形和残余应力等5。外壳塑料需要通过MOLDFLOW来对检测仪器外壳塑件合理地模拟分析，在分析的过程中还需要对传统冷却和随行冷却两种不同的方案进行对比分析，由此才能让随行冷却的效果相对最佳这一结果得出，它能够让产品的成型周期明显缩短。2.快速成型技术早期使用于产品开发的设计评价和功能实验上的是快速成型技术，由此才能让产品的开发周期缩减，同时让设计费用下降6。它所表现出来的特征在快速制造复杂形状工件的过程中并不需要机加工设备，由此才能在加工新产品或者小批量产品的过程中让更多的初始投资和时间投资都有所缩减，针对RP而言，它所表明的实际含义是快速成型技术，基本原理是针对离散叠加原理的快速成型技术。此处所提及到的快速加工原型所表示的就是一切性能和作用的试验件，通常而言，数量并不算多，且经常被当做新产品试件过程的评价之用7。快速成型技术(RP)的成型过程如下所示：首先需要将目标件的三维计算机辅助设计（CAD 3D）模型建立出来，随后才能针对此实体模型而于计算机内进行模拟切片分层的操作，他们需要沿着同一个方向（例如Z轴）而把CAD实体模型离散全部区分成为一片片相对较薄的平行平面；于快速成型系统中，这些薄平面数据被快速成型系统的工作执行部件所接收，由此才能把控制成型系统所需要使用的成型原材料按照相应的规律一层层地表现成为原来的薄平面，每一层在经过堆积之后让实际的三维实体形成，最终需要经过加工处理之后才能变成实际零件。针对快速成型技术而言，它不但物美价廉，而且精度相对较高，目前早已广泛地使用于家电领域、航空领域和汽车领域中8。3、UG软件建模在对模具设计参数的过程中也需要使用到UG的应用模块，由此才能让模具的分型过程、浇筑系统和冷却系统以及三位建模完善，通过这一方式让联合侧轴心机构脱模过程中所产生的干涉现象加以避免，而且也需要和复位装置以及顶出装置相互连通，整个过程确保了模具结构的紧凑性和顶杆结构的顺利性，让模具的作业过程更加稳定，同时也能满足注塑模具自身的生产标准和质量标准10。4、共形冷却通道的设计采用分析和CAE模拟方法相结合的方式进行共形冷却通道的设计。使用分析方法粗略地识别冷却通道参数，并且使用模拟方法来微调设计并使结果可视化11。我们分析了现有模具的现状和性能，以便得出其缺点。文献综述方法也用于接近现有技术并确定最佳解决方案。总而言之，国内重点深究了先进注射模技术，同时也对这一方面的开发过程和应用过程加以分析，但和国外相比之下，中国的研究起步相对交完，即注射模精度和热流道模具使用率等标准化程序还需要进一步提升。28三江学院2020届本科生毕业设计（说明书）第二章 花盆的工艺分析2.1 花盆的工艺分析2.1.1 结构分析花盆如图2.1.1所示， 改工件的结构形状比较复杂，需要利用UG软件进行分模，对分模面采取合理的设计。花盘是本次所研究的塑件，它应当归属于中等壁塑件，整个塑件的结构相对来说比较简易，测空和侧凹等结构存在于产品件中，所以根本就不用使用斜导柱侧向成型机构，为了方便脱模，需要使用到直接分型才行，由此也确保了制件成型质量达标和它的最小生产周期。用UG测量得体积V=140.990902cm。图2.1.1 花盆的二维建模图形2.1.2 工艺分析在对零件的三维建模分析之后，该产品作为塑料制件，该制件的外表面的表面质量要求十分严格的，通过对产品形状结构分析可以明确得出，该塑料制件的外表面，最好设定在定模部分上，并应在该制品的内部表面设计顶出机构，因此开模方向还是要沿着零件的上方。外壳仍然不需要采用特别高的精度在使用中，但为了不影响在用花盆合作将工件的美观，也不可能使用较低的精度级别。综上所述，考虑到了电池盖板材料的性能和成型工艺特点，查表就可得出精度等级选为4级。2.1.3成型分析该塑件未标注尺寸公差，所以其精度等级取MT5。塑料经过冷却后，塑料在模具当中冷却到一定温度之后，由于推出机构的作用，打开模具，动模与定模分离。塑件在推杆的作用下，被推出模具，然后通过人工或者机械臂将塑件取出。因ABS材料塑件推荐的脱模斜度值为：型芯取351，型腔取40120，故该冲水手柄的脱模斜度型芯取1，型腔取120。2.2 ABS材料特性及成型工艺 经过研究和经验分析，该工件使用ABS高分子复合材料进行注塑成型最为合理。2.2.1 ABS材料特性ABS是由苯乙烯、丙烯腈和丁二烯聚合而成的聚合物。丙烯腈使材料具有了可观的表面硬度和耐腐蚀性，丁二烯给予了材料更坚韧的特性，苯乙烯提供ABS相当不错的染色效果以及可加工性。ABS的运用十分广泛，齿轮、轴承、汽车的仪表盘、水杯、饮水机、空间、风扇、各类各式的外壳、体育用品、玩具、把手、管道等等都经常运用到ABS的注塑成型。2.2.2注射工艺参数表2-1 ABS的注射工艺参数第三章 模具的结构形式与初选注塑机3.1 分型面的确定模具中的多种因素必将直接影响到分型面塑件，当然，最主要的影响因素还是它自身的外部形状，其他因素基本上都是相同的，例如体积大小、浇筑系统的主要位置、嵌件的类别和排气方面等等，所以，在对分型面进行选择之前需要综合性地对比和分析，有才能将合理的方案制定出来，当对分型面加以选择的时候，需要遵循如下几项基本原则：1） 分型面的选择应该在塑件外形尽可能大轮廓处；2） 分型面选择能够帮助制品顺利脱模；3） 分型面的位置应该被选择为确保表面质量和塑料部件的尺寸精度；4） 分型面的选择应使模具的加工简单可行；5） 分型面的选择应使模具可以排气。经过对花盆的结构分析，确立了该模具选取内外面分型。(a) (b)图 3.1 模具的分型面及动模和定模 3.2 型腔数量的确定模腔数量通常是通过基于产品，精度，尺寸，材料和塑料产品的颜色的批量大小的客户或产品工程部门确定。通常来说，要确定腔的数量，请注意：由于该制品尺寸较大，故选用一模一腔的结构。3.3模具结构形式的初选采用两板模如图所示，直接浇口，一模一腔。3.4 初选注射机型号本制品材料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物也就是ABS，查表得出其密度为每立方厘米1.05克，其收缩率为0.5%。利用UG软件可以对三维产品计算得出产品的体积，也可以根据试题尺寸手动计算出它的体积。下面是部分计算过程：有上述分析计算得出知：塑件的体积 =140.9909cm；塑件的质量 =148.040445g 148g；浇注系统体积 =161 cm；浇注系统质量 = 1.7 g；所以总质量 = 162.7g。根据制品的体积和重量查材料成型设备表可以初步选定注塑机型号为：G54-S200/400。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：400g 锁模力：2540千牛注塑压力：109MPa 最小模厚：16.5cm最大开距：80cm 顶出行程：26cm注塑机定位孔直径：12cm 注塑机拉杆的间距：40cm*40cm喷嘴球半径：1cm 喷嘴前端孔径：3mm3.5 注射机主要参数的校核（1）锁模力校核锁模力是注射机床提供夹紧模具的锁紧力，为了在注射过程当中，当材料填充了型腔之后为了防止溢料和物料倒流，给予一个锁模力可以使模具在成型生产时物料能很好填充型腔完成成型。注塑机锁模力与模腔压力的关系以表示为： （3-1） 计算得出F锁 = 21703.939235=759637.827N759.638KN所以，该注射机满足要求。（2）注射压力的校核该项工作是校核所选注塑机的额定压力p能否满足塑件成型时所需要的注射力P0,设计中要求pkP0式中k注射压力安全系数,常取k=1.251.4。这里P0=70MPa，k取1.4，p=120MPa，符合。（3） 型腔数量的校核由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 （4-1） 在计算之后，所得到的值为169.21，因此型腔数量校核是完全达标的。根据如上公式可知：表4-1 SZ-250/1500型注射机主要技术参数第四章 浇注系统的设计4.1主流道各尺寸计算4.2 主流道衬套形式本设计是中小型模具，主流道长度较长，且主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，为了便于加工和缩短主流道长度，模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，即浇口套，以便于有效的选用优质钢单独进行加工和热处理。常用碳素工具钢，如T10A、T8A等，热处理硬度为50HRC55HRC。主流道衬套如下图4-1所示。图4-1 浇口套第五章 成型零件的设计 5.1型芯型腔的结构选择 针对直接接触的塑料而言，它所形成的塑料部分的形状将被称之为一个模制部件，其中，构成所指定塑料部分的形状的模制部件必将变化成为一个空腔，并且构成该塑料部件的内部形状的模制部件变得核心。直接受到脱模期间过高压力或者过高温度直接影响的是上模芯和下模芯，两个部分也需要和塑料部分相互摩擦接触，所以，在分析的过程中也应当规定此芯和腔体的强度、硬度以及耐磨度达标才行。上模和下模仁由于形状有点复杂，因此，嵌体类型被采用，并且镶嵌方法用于简化加工工艺，降低热处理变形，便于模具的维护和更换，并节省了宝贵的模具钢。磨具的定都和定位也因它而提升，相应内容如下图所示：图5.1.1 型芯模仁的设计相对下模结构而言，加工难度略大的是上模结构，这是因为下模结构相对上模满足于它的结构功能，加工并不算难。成本降低是由镶嵌类型选择，并且马赛克处理是通过使用镶嵌方法来降低热处理变形并促进模具的维护和更换简化。图5.1.2 型腔模仁的设计 5.2成型零件工作尺寸的计算 针对成形零件的工作尺寸而言，它所指明的是直接成形塑料件的模具以及型芯的尺寸的具体指。所包含的各个部分的尺寸如下几个方面所述。5.2.1凹模径向尺寸的计算（1）凹模径向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换，按下列公式进行计算：，相应的塑件制造公差=0.72mm.ABS的收缩率为0.4%0.6%，故取0.5，x为洗漱，从表中可以看出，x取0.56，是塑件上相应尺寸的公差，查得取0.72，制造公差取0.72mm。5.2.3型芯径向尺寸的计算 型芯径向尺寸。设塑件内形尺寸为ls,公差值为,则平均尺寸为ls+/2;型芯基本尺寸为lm,制造公差为z,平均尺寸为lm-8z/2同上面推导型腔径向尺寸类似,可得lm=ls+lsScp+x式中:系数x=1/23/4对于中小型塑件lm =ls+lsScp+3/40-z （5-1）5.2.4型芯高度尺寸的计算型芯高度尺寸计算公式为hm=hs+hsScp+x （5-2） （5-3）所以计算得出 （5-4）5.3成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算5.3.1凹模侧壁厚度的计算 （5-5）式中，H空腔深度，H =15毫米，通过在模具中的塑料部分的最大深度计算；型腔压力，p取30MPa；动模仁总高度H=64mm；模仁长边长度180mm;模具材料的许用应力（MPa），对于预硬化钢P20，。5.3.2凹模底板厚度的计算式中，两垫块之间的距离（mm）；模具长度（mm）；型腔压力，取30MPa；塑件在分型面上得投影面积，对于A板，由于拼接板与固定板在注射过程中的夹紧力的作用下彼此压靠，所述模板是由注射模塑机的固定，从而使刚性不充分。对于B板，根据核算所需板厚为60mm，厚度适中，根据结构设计板厚取60mm，能满足刚度要求。第六章 合模导向结构 6.1合模导向机构倘若标准模块式模具所使用的，因为导向装置是模架自身所带有的，通常来说，设计人员仅仅需要根据木架规格加以选用，然而倘若要使用精密导向定位装置，那么设计人员在具体设计的过程中就一定要依据模具结构的尺寸。6.1.1 导向机构总体设计1）对于导向零件而言，它在分布模具周围附近的时候一定要合理且均匀，即最好和边缘靠近，并且和模具边缘保持着相对足够的间距，由此才能确保模具的强度，避免压入导柱和导套之后而产生变形。2）为了让分型面良好地接触这一点得以确保，承屑槽需要安置于导柱和导套中，由此可以将一个面或者导套的孔口倒角全部削去，此模具应当使用后者8。6.1.2 导柱设计1）该模具采用带头导柱，加油槽，如图6-1示。图6-1 导柱示意图2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。3）为了能够让导柱可以顺利地进入于导向孔，其中一个部件就需要制作成为球形的导向件或者圆锥形导向件，尤其是导柱的端部。4）模板固定部分和导柱的安装形式是H7/K6，相对地，导柱滑动部分的安装形式却是H7/F7或者H8/F7。5）坚硬耐磨的表面和坚硬的内芯是导柱应当具体的成分。6）根据模具尺寸才能确定导柱的直径，同时在分析的过程中需要确保模具自身足够的抗弯强度。6.3导套设计导套和导柱配合需要安装于模具的另外一半上，由此才能将动模和定模的相对位置确定出来，也确保模具动导套的精度。带头导套是导套的结构形式，相应内容如下图6-2所示：图6-2 导套第七章 推出机构的设计在设计的过程中，其中有三种类型的塑料件是值得使用的，这三种依次是机械推出，液压推出和气动推出。前者的机械推出是经常所使用的，它包含了五种推出，而最广泛且知名的是推杆推出，而不可忽视的其中一个环节是塑件的推出。由于 图7-1 推杆示意图7.1 脱模力的计算从动模一侧的主型芯上脱出塑件所施加的外力被称之为脱模力，在进行这一环节的工作中需要对塑料对包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力加以克服。塑件脱模时芯部应力分析。由于推出力Ft的作用，使塑件对型芯的总压力降低了Ftsina，因此,推出时的摩擦力F为： 式中 Fm脱模时型芯受到的摩擦阻力；Fb塑件对型芯的包紧力；Ft脱模力；a脱模斜度；塑件对刚的摩擦系数一般为0.100.3。 经整理后得： )式中 A塑件包络型芯的面积；P塑件对型芯单位面积上的包紧力。通常模外冷却的塑件，取2.71073.9107Pa；模内冷却的塑件取2.71073.9107Pa第八章 模架的确定及模具结构工作原理8.1各模板尺寸的确定 8.2 模架各尺寸的校核该塑件的投影面积A=120*60=7200mm2 （8-1）选择D型机构 ，可查表得：A=55 D=32那么模具宽度W=（55+32）；2+200=374 （8-2）模具长度L=(55+32)*2+300=474 （8-3）所以选择标准模架 ：W*L=400*500 （8-4）上述选取的模架符合要求。 模具总装图如下图所示：图 8.1 模具总装图结束语经过十来周的毕业设计，虽然一开始觉得时间会很漫长，到了收尾之际，回想伊始时却感觉就像如昨天一样，甚至在临近结束觉得时间有些许不够了。多半都是因为自己的专业知识不过硬以及设计时态度也是懒懒散散。在十多周的模具设计当中，运用到了UG、AUTOCAD等软件。其中运用了UG建立了塑件也就是花盆的三维数字模型以及对模具的三维设计和各类零件的设计以及装配。将UG里的三维模具图导出二维装配图以及零件的二维图纸（DWG格式），然后在AUTOCAD环境当中打开,并将图纸进行完善修改。经过这十多个星期的设计当中，关于软件的使用也更加的熟练了，对于模具的专业知识有了一个全新的认识。同时也发现了自己知识和能力上的不足，在以后还需要多加补足和练习。同时也是自己第一次如此完整的设计一副模具以及图纸的绘制，其任务量远比表面上大得太多，一开始总是把任务想得很简单，真正做下来才知道其中所包含的任务还是很难的，而且也并不简单。虽然难度不小，不过也切切实实让我得到了一次很好的锻炼。也算是大学毕业之即一次荷枪实弹的练兵，为毕业之后走进企业之后才能更好的工作去适应这个专业的工作。毕业设计以来，通过大量阅读相关知识，深刻体会到模具设计工程的严谨性与复杂性。每一步的设计环节都需要考虑模具的整体设计，一个环节设计错误，很可能导致模具设计的失败，所以每一个环节的设计都不能凭主观臆断进行，而要经过严谨和合理的分析与设计。每一次环节设计，在阅读、查找相似结构设计时，一边学习和优化设计，同时很好的重新认识和了解多种多样的模具结构，丰富了自己的认知。整个毕设过程，整合了我大学大量的理论知识，锻炼了我的学以致用的能力，也提高了我的创新能力。在设计的同时，大量软件的熟练使用，包括UG、CAD、MOLDFLOW等，也为我以后的工作提供了大量的帮助和信心。毕业设计在检验我的学力水平时，也为我更好迈向职场，做了良好的铺垫。参考文献1高波，邹善威，袁包妹数码相机外壳的注射模具设计J广东技术师范学院学报: 自然科学版，2014，35 ( 11) : 57582韩友泉.手机盖特殊抽芯机构及注塑模具结构设计.(2018)04-0080-063刘方辉，钱心远，张杰.注塑成型新技术的发展状况J.塑料科技，2009，3(37)：83.4洪慎章.现代模具的现状及发展趋势J.航空制造技术，2006(6)：30-32.5冯刚，张朝阁，江平.我国注塑模具关键技术的研究与应用进展J.塑料工业，2014，4(4)：16-17.6唐艺菱，数码产品外壳注塑模的设计研究，塑料工业，(2018) 06006