乐扣水杯搅拌注塑模设计.docx

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乐扣水杯搅拌注塑模设计

摘要

塑料工业近20年来发展十分迅速，早在10年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。

塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。

注塑模具是生产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用高质量的要求。

电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

关键词：

注塑模具；设计；电脑辅助工程

ABSTRACT

Plasticindustrynearly20yearsdevelopingveryrapidly,andasearlyastenyearsagoplastictheannualoutputofthefactoryiscalculatedaccordingtohavemorethansteelandnon-ferrousmetalannualoutputofthetotal,andplasticproductsincar,machineryandelectronicproducts,instruments,aerospaceandothercountriespillarindustryandPeople'sDailylifeandrelatedfieldsofawiderangeofapplications.Plasticproductsformingmethodalthoughmany,butthemainmethodisinjectionforming,plasticformingmoldproductionintheworldabouthalfaboveisinjectionmold.

　Injectionmoldisrawproducttorequestmoldingtoolmoreandmorehigh,thetraditionalplasticmolddesignmethodscannotadapttotheproductsrenewalandcarrytheimportanceoftheproductallkindsofindustrialproductiontechnologyandequipment,plasticmolddesignwithrapiddevelopmentofindustryandplasticproductsinaviation,aerospace,electronics,machinery,shipsandcarsandindustrydepartmentsthepopularizationandapplicationofthehighqualityrequirements.Computeraidedengineering（CAE）technologyhasbecomeaplasticproductdevelopment,moulddesignandproductprocessingintheweaklinkofthemosteffectiveapproach

Keywords:

injectionmold;design;Computeraidedengineering

1绪论

1.1模具行业发展的现状

模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。

用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。

换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。

模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。

目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。

二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈，对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战，产品需求的多样性要求塑件设计的多品种、复杂化，市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。

当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。

有关数据表明,目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台；到2010年,在建材行业,塑料门窗的普及率为30％,塑料管的普及率将达到50％。

这些都会导致对模具的需求量大幅度增长。

近来我国模具工业发展迅速，目前已呈现出市场广阔、产销两旺的局面。

深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。

其次，浙江东部的余姚、宁海、黄岩温州等地区的塑料模具工业发展也非常快。

相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。

中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在，所以中国塑模市场的前景一片辉煌。

1.2塑料制品和注射成形在模具业的重要地位

塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。

它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。

注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。

注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。

塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。

虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。

1.3毕业设计选题的背景、目的和意义

本次设计的水杯搅拌格，在日常生活中它有很多的应用。

由于它的生产批量大，精度要求高，且材料为塑料PE，适合在塑料模具行业进行生产。

本设计中使用注射模具来生产该产品，其原理是将粒状塑料连续输入到成型机的料筒中加热熔融，然后由注射杆推进，由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中，然后保压冷却，使之固化成型。

为了合理而快速的设计出模具，采用参数化设计，保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。

整个设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。

使用PROE进行三维建模并进行参数化分析，通过CAD绘制各种零件图和装配图，最后整理设计说明书，完成整个设计。

通过本次毕业设计，拟达到以下成果：

（1）通过本次设计的过程，了解塑料与成型加工有关的各种性质、塑料制件的结构分析及其工艺性，为学习认识其性质和塑料的成型工艺性与模具的设计打下基础。

（2）了解注射成型工艺及模具设计的过程，熟悉模具的结构及特点，熟悉模具设计的基本方法和步骤，熟悉有关注射模具的相关设备，并能正确选用。

（3）熟练应用计算机绘图软件AutoCAD、Pro/E以及专业模流分析软件Moldfolw等进行设计工作，掌握相关资料、手册、标准的收集与整理，并熟悉资料及数据的查询方法。

（4）通过设计过程，进一步巩固所学专业基础知识，并能够理论结合实践，提高专业技术能力和水平，为以后踏上工作岗位积累经验和方法。

毕业设计是大学阶段最后一个教学环节，通过毕业设计既可以巩固我们在本阶段学习的理论知识，培养我们运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力，又可以使我们初步掌握科学研究的基本方法和撰写符合规范要求的专业技术文件的能力。

2成型工艺

2.1塑料材料分析

聚乙烯（PE）

聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。

成型加工的PE树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色。

其分子量在1万—loa万范围内。

分子量超过10。

万的则为超高分子量聚乙烯fUHMWPE3。

分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。

但分子量越高，其加工的难度也随之增大。

聚乙烯熔点为100~130℃其耐低温性能优良。

在—60℃下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在80~110℃。

　　聚乙烯化学稳定性较好，室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。

但不耐强氧化的腐蚀，如发烟硫酸·浓硝酸、铬酸与硫酸的混合液。

在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用，而在90—100℃下，浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯，使其破坏或分解。

　　聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。

在成型加工温度下，也会因氧化作用，使其熔体戮度下降，发生变色、出现条纹，故而在成型加工和使用过程或选材时应予以注意。

正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。

聚乙烯树脂的密度为0.91~0.96g/cm³，有一定的机械强度度，但表面硬度差。

特征为白色或淡白色，无毒、无味、柔软、半透明，一般呈颗粒状，手触似蜡，因此又称高分子石蜡。

聚乙烯成型时流动性较好，质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。

但聚乙烯成型流动性对压力变化敏感，加热时间长易产生分解；聚乙烯收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，产生缩孔，应控制模具温度。

2.2塑件的工艺分析

在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。

水杯搅拌格注塑件如图2-2所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结

构较为复杂，生产量大，要求较高的模具成本，成型较困难，精度要求一般。

图2-2水杯搅拌格三维图

2.2.1塑件的体积和质量

塑件的体积采用PROE测量，在PROE软件中，使用分析功能，得出塑件的体积V=1.5×10cm³

由已知材料PE密度可得塑件质量m=14g

2.3塑件的结构设计

（1）塑件的壁厚

塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。

塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。

一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。

因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。

但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。

选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。

塑件壁厚一般在1～4，最常用的数值为2～3。

本产品周边和底部壁厚均为2左右。

（2）塑件的圆角

为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。

在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.5～1的圆角。

一