塑料梳子三维造型毕业设计.docx

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塑料梳子三维造型毕业设计

塑料梳子三维造型毕业设计

与模具设计

系别：

专业班：

姓名：

学号：

指导教师：

2011年5月

塑料梳子三维造型

与模具设计

Plasticcombthree-dimensional

modelingandmolddesign

摘要

塑料成型技术及设备的显现始于二十世纪三十年代，在仅有七十年左右的时刻己进展成为一种专门重要、最具代表性的塑料加工方法，注塑制品也被越来越多的行业采纳。

注射成型过程及设备以现有的形式存在己有四十多年的历史，能够证实塑料注射成型机电液技术水平的提高差不多成为提高注射成型机质量，满足各行业关于注塑制品高质量要求的关键。

本文塑件的成型工艺及材料选择对塑件质量的阻碍，最终选择TPEE为梳子的成型材料，以及运用UG4.0软件绘制梳子三位模型、模具分型面设计、浇注系统设计、抽取模件和开模模拟等。

介绍模具设计的设计流程及模具的加工，注塑模具设计的流程是先创建出成型模件，再依照成型模件的特点来设计起结构零件。

成型零件包括型芯、型腔等与塑料接触构成模腔的零件。

由于塑料梳子的形状相对简单，用平面的分型面即可。

凸、凹模的加工方面是先用Mastercam制订模具的凸、凹模加工工艺，设置合理的加工路线，生成程序导出。

关键词：

材料选择UG4.0分型面设计浇注系统设计

Abstract

Plasticmoldingtechnologyandequipmentstartingintheearlythirties，ithasbecomeaveryimportantandthemostrepresentativemethodofplasticprocessinginonlysevenyears,injectionmoldingproductshavealsobeenadoptedbymoreandmoreindustry.Injectionmoldingprocessandequipmenthasbeenavailableintheformofa40-yearhistory.Itcanconfirmthattheimprovingoftheplasticinjectionmoldingmachinehydraulictechnologyhasbecomingthekeyofimprovingthequalityofinjectionmolding,andalsothekeyofmeetthequalityrequirementsofinjectionmoldingproductsforvariousindustries.

Thisarticledescribestheplasticpartsofthemoldingprocessandmaterialselectiononthequalityofplasticparts,chooseTPEEastheplasticcombmoldingmaterialandtheuseofUG4.0softwarerenderingthree-dimensionalmodelofthebottomcover,moldpartingsurfacedesign,gatingsystemdesign,extractionmodulepartsandmoldsimulation.

Describesthedesignprocessofmolddesignandmoldprocessing,thefirstofplasticinjectionmolddesignprocessistocreatetheshapemodule,andthenmoldingmoduleaccordingtothecharacteristicsofthedesignfromthestructuralcomponents.Moldedpartsincludingcore,cavityandothercontactswiththeplasticpartsformthecavity.Thestructureformingpartreferredtotheothermoldpartsexcepttheshapemodule,suchastemplates,mandril,resetrod,guidepostsguidesleeveandchooseintheotherinternationalstandards.Becausetheshapeofthecombisrelativelysimple,withthepartingplanecanbe.Thefirstofconvex,concavedieprocessingisdevelopedusingMastercamconvexmoldanddieprocessingtechnology,setareasonableprocessingline,andfinallygeneratedexportprocedures.

Keywords：

materialSelectionUG4.0typefacedesigngatingsystemdesign

绪论

塑料具有一系列优异的物理、化学性能（密度小、质量轻、比强度高、绝缘性好、化学稳固性高和对酸、碱有良好的耐腐蚀能力），和易成型加工的工艺性能而在轻工、农业、国防、航天航空、机械制造、建筑材料、交通运输等部门及人们的日常紧密相关的诸多方面都得到了专门广泛的应用。

并跻身于金属、纤维、硅酸盐三大传统材料之列，成为现代工业四大基础材料之一，应用于人类活动与生产活动的各个领域。

模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。

在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。

对模具的全面要求是：

能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的制品。

以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

模具阻碍着制品的质量。

第一，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的性能、内应力大小、外观质量、表面光洁度、等都有十分重要的阻碍。

其次，在加工过程中，模具结构对操作难易程度阻碍专门大。

现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，专门是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。

塑料模具确实是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。

用塑料模具生产的要紧优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，专门是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济成效。

塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的进展有极紧密的关系。

随着塑料工业的飞速进展，塑料模具工业也随之迅速进展。

在信息社会和经济全球化不断进展的进程中，模具行业进展趋势要紧是模具产品向着更大型、更周密、更复杂及更经济快速方面进展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面进展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、治理信息化、经营国际化方向进展。

1梳子的设计及选材

1.1梳子的CAD视图和三视图绘制

图1-1梳子CAD示图

图1-2梳子成型塑件三维示图

图1-3梳子成型塑件三维示图

图1-4梳子成型塑件三维示图

1.2塑料梳子制件三维设计

本课题是利用PRO/ENGINEER4.0软件对梳子进行实体建模，PRO/E的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。

生成的模型直观，立体感强，能够在任何角度进行观看。

另外系统还能运算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。

使设计者专门容易、专门清晰地明白零件的特性。

而且可由立体图生成三视图，大大提高工作的效率和准确性。

绘制梳子3D图通过拉伸、倒圆角、切除等功能进行组合所绘制出的。

现简单介绍我的梳子造型是如何做出的。

第一我用UG4.0软件草绘出梳子的图形：

图1-2-1

然后对上述图形进行拉伸，倒圆角：

图1-2-2

最后对零件进行拉伸切除：

图1-2-3

1.3材料选择及其性能参数

材料的比较和选择

塑料的品种专门多，分类方式也各不相同，通常把塑料按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类和按塑料的应用范畴分类。

前者分为①热塑性塑料，②热固性塑料。

后都分为①通用塑料②工程塑料③特种塑料。

梳子类似塑料工件是生活中十分常用的塑料产品，通常对精度要求和力学性能要求较低，因此对成本要求也要低，加工性能良好。

因此一样该类产品用的塑料都为通用塑料，同时也要是热塑性塑料。

最常用的通用塑料又是热塑性塑料有：

聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。

都具有应用范畴广、加工性能良好，价格低廉的优点。

由于梳子要求有良好的柔韧性，因此我们选择聚苯乙烯（PS）做梳子料塑料，聚苯乙烯（PS）是最早工业化的塑料品种之一，应用广泛，无毒、无味，落地时可发出清脆的金属声。

其塑件硬而脆，力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质含量有关。

相对分子质量越大，机械强度就越高。

聚苯乙烯（PS）具有优良的绝缘性能、一定的化学稳固性和耐蚀性。

聚苯乙烯（PS）一样可用于制造纺织工业中的纱管、纱锭、线轴；电子工业中的外表零件、设备外壳；化学工业中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯罩、透亮窗，以及家具、日用品（梳子）和文具等。

表1-1是聚苯乙烯（PS）性能参数表。

表1-1聚苯乙烯（PS）性能参数表

密度

1.04~1.06

拉伸弹性模量

2.8~3.5

收缩率

0.2~0.8

弯曲强度

61~98

熔点

131~165

弯曲弹性模量

-

热变形温度（45N/cm²）

65~90

外观

无色透亮、摔打音清脆

模具温度

40~60

压缩强度

80~112

喷嘴温度

160~170

缺口冲击强度

0.25~0.40

中段温度

170~190

硬度

洛氏M65~80

后段温度

140~160

体积电阻率

1017~1019

注射压力

60~100

介电常数

106Hz≥2.7

拉伸强度

35~63

击穿电压

19~27

特点

耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温

聚苯乙烯（PS）的成型加工特点如下：

聚苯乙烯（PS）的吸水率专门低，只有0.02%—0.06%，因此在加工前，能够不干燥。

又其比热较聚乙烯（PE）低，因此塑化效率高，在模具中固化快，成型周期短。

PS收缩率低，只有0.4%—0.7%，对模制品阻碍不大。

PS在加工中，流淌性和成型性优良，最大问题是在制品中存在一定的内应力，容易显现裂纹，在成型中一定注意那个问题，因此成型塑件的壁厚应平均，脱模斜度不宜过小，塑件中不宜有嵌件。

清除内应力除调剂工艺参数、模具结构等之外，还能够将制品进行后处理以排除内应力，如将其置于60-80℃热水浴中或烘箱中，“退火”处理1-3小时。

1.4塑件的工艺性分析

（1）塑件的形状较为简单。

（2）塑件整体结构较为小，塑件壁厚应平均，平均壁厚为1.0mm，超过PS塑料的最小成型壁厚0.75mm，可注塑成型。

（3）由查表得常用脱模斜度一样取30分到1度30分，结合本塑件的形状，设定脱模斜度为1度。

（4）为幸免塑件应力集中，有利于塑件熔体的流淌，塑件内外表面连接处采纳圆角过渡，内圆角r=0.5δ=0.5mm，外圆角R=1.0-2.0δ,取2.0mm。

2模具设计

2.1分型面的位置选择及设计

分型面是动、定模的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。

依照塑件情形，一套模具中能够只有一个分型面，也能够同时设定两个或多个分型面。

常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直。

由于该制品无需侧向抽芯，为简化模具结构，因此选择单分型面，流道凝料连同制件一起由拉料杆从定模中脱下，连同制品由推杆推出，如此既简化了模具的结构也简化了脱模过程。

分型面位置选择第一要保证便于制品能顺利从型腔中脱出和加工型腔，依照那个原则，分型面应选在塑料制品最大的轮廓线所在的平面上，同时此平面要与开模方向垂直。

此制件按此原则有三个分型面可供选择，其中与塑件底面垂直的两个分型面分型会将塑件分在上下两个模腔内，如此该分型面位于外观面，在脱模后在分型面的位置会留有一圈飞边，即使这些飞边脱模后赶忙割除，也会在塑件上留下痕迹，阻碍塑件外观，故不可选用，因此只有选取塑件底面为分型面，同时该分型面有：

①将分型面设在该位置能够将制品一次脱出②该分型面两侧制件表面粗糙度不同，精度要求较低的内壁面在冷却后产生的收缩对模具型芯有一定的包紧力，开模时有利于制件保留在动模一侧方便脱出③该分型面将精度要求不同的外观面与内壁隔开，有利于降低模具型腔和型芯的加工难度，能够将动模和定模以不同的精度一次加工成型④有利于保证塑件的外观质量，等优点。

故选择梳子侧面中线为分型面。

2.2型腔数的确定和布置

为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，设计模具时应确定型腔数目。

依照注射机的最大注塑量和成型经济成本来确定型数目。

本课题中，选用小型注射机，梳子塑件轻而小，选取型腔数目为4个。

模具型腔数目确定后，应考虑型腔的布局。

由于梳子塑件轻而小，只需尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时平均充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。

主流道到各型腔流程短，以降低废料率。

型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一样与模板中心重合。

选择型腔四点对称矩形分布。

2.3模具浇注系统设计

浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰内在质量优良的塑件。

因此要求充模速度快而有序，压力缺失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。

在设计浇注系统时，第一选择浇口的位置，浇口位置的选择恰当与否，将直截了当关系塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。

流道及浇口位置的选择应遵循以下原则：

（1）设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为Ra0.8μm-1.6μm；

（2）应考虑到模具是一模一腔依旧一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称；

（3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应幸免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均；

（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留下痕迹；

（5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内；

（6）在设计浇口时，幸免塑料熔体直截了当冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位；

（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，如此可缩短填充时刻；

（8）能顺利地引导塑料熔体填充到各个部位，并在填充过程中不致于产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外；

（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时刻及成型周期；

（10）若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在那个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量；

（11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位；

（12）尽量幸免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。

2.3.1主流道设计

主流道是连接注射机喷嘴与分流道或型腔的塑料熔体通道，是熔体注入模具最先通过的一段流道。

其形状、大小会直截了当阻碍熔体的流淌速度和注射时刻。

主流道与喷嘴接触冷热交替,属易损件，故对材料要求较高，一样采纳T8A、T10等碳素工具钢。

热处理淬火HRC53～57。

为了塑料熔体顺利流入主流道凝料顺利拔出。

其通常设计成圆锥形，锥角α=2°～6°。

表面粗糙度Ra≤0.8μm，主流道衬套内壁应沿轴向抛光，不能沿圆周进行抛光，幸免产生侧向凹凸面凝料便难以拔出。

主流道尺寸大小直截了当阻碍塑料熔体的流淌速度和充模时刻，主流道与喷嘴接触处一样做成凹球形，必须严密贴合。

凹球半径r1＝喷嘴凸球半径r＋（1～2）mm，深度h=3～5mm，小端直径d1＝喷嘴直径d＋（0.5～1）mm，大端直径

，长度L应尽可能短一样L≤60mm。

一样设计成可拆卸更换的浇口套。

依照本课题名片盒塑件模具，选取凹球半径r1=14mm；深度h=3mm；小端直径d1=4mm；大端直径d2=7.82mm；长度L=50mm。

2.3.2分流道设计

模具采纳一模四腔对称矩形布置，为使塑料熔体以等速度充满四型腔，分流道在模具上采纳对称等距离分布，在注射时采纳对称分布能够使型腔和浇注系统投影面积重心更接近锁模力的中心，幸免局部胀模力过大阻碍锁模成效。

分流道长度也尽可能短小，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力缺失、热量缺失和原料。

分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流淌和模具的制造难易及脱模有阻碍，圆柱形流道相对其他的分流道形状有比表面积最小，效率最高，热量和压力缺失最少，且浇口能够可设在流道中心线上等优点。

故选择此分流道形状。

（1）分流道的截面尺寸

分流道的截面尺寸应依照塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。

关于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，可用下述公式确定分流道的直径：

D=0.2654W

L

其中D——流道直径（mm）；

W——塑件的质量（g）；

L——分流道的长度（mm）。

此式运算的分流道直径限于3.2～9.5mm。

依照前面的运算数据，

主分流道次分流道

D1=0.265×44.768

×135

D2=0.265×22.384

×100

≈6.0＞3.2≈4.0＞3.2

依照《塑料模具设计指导》中表2-3知PS的分流道断面直径的举荐范畴为：

3.5～10.0㎜，因此选取主分流道直径D1为6㎜；次分流道直径D2为4mm.

（2）分流道截面形状图

主分流道图

（1）次分流道图

（2）

图2-2分流道图

（3）分流道与点浇口连接简图如下。

图2-3分流道与点浇口连接简图

2.3.3浇口的设计

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道（除直截了当浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。

它是浇注系统的关键部分。

浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量阻碍专门大。

通常浇口分为限制性和非限制性两大类。

非限制性浇口都用于大型塑件注射。

名片盒之类的小型塑件均用限制性浇口。

（1）限制性浇口的要紧作用是：

①使分流道输送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低塑熔体的表面黏度，使充模不因浇口缩小面发生困难。

②在通过限制性浇口时，受到较大摩擦阻力作用，一部分能量变为摩擦热，使塑料熔体的温度提高，从而降低表面黏度，增加流淌性。

③型腔充满后，熔体在浇口处第一凝聚，防止其倒流；

④易于切除浇口凝料；

⑤关于多型腔的模具，用以平稳进料；

限制性浇口的截面积通常为分流道的3%～9%。

浇口的截面有矩形和圆形两种。

浇口长度约为0.5～2mm左右。

浇口的尺寸一样依照体会公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。

（2）浇口的形式选择

限制性浇口的有点浇口、埋伏式浇口、侧浇口、中心浇口等。

依照本课题研究的梳子塑件，综合以上各形式的浇口，选择点浇口。

点浇口开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作；浇口残留痕迹小，不阻碍塑件外观；易取得浇注系统的平稳；浇口邻近补料造成的应力小等优点，正适合像梳子类似的小而轻的薄壁型日用品塑件。

（3）浇口尺寸的确定

浇口结构尺寸可由体会公式，并由《塑料模具设计指导》中P19页表2-5和《塑料成形模具设计手册》P191-192页查得，点浇口的截面形状为圆形，点浇口的长度l一样在0.75～2mm，直径d一样在0.5～1.8mm范畴选取。

点浇口直径也可用下面体会公式来运算：

d=（0.14～0.20）

式中d——点浇口的直径（mm）；

δ——塑料件在浇口处的壁厚（mm）；

A——型腔表面积（mm）.

选取长度l=2mm，直径d=0.5mm。

注：

其尺寸实际应用成效如何，应在试模中检验与改进。

（4）浇口位置的选择

浇口位置的选择对塑件质量的阻碍极大。

选择浇口位置时应遵循如下原则：

①幸免塑件上产生缺陷；

②浇口应开设在塑件截面最厚处；

③有利于塑料熔体的流淌；

④的利于型腔的排气；

⑤考虑塑件受力情形；

⑥增加熔接痕牢度；

⑦流淌定向方位对塑件性能的阻碍；

⑧浇口位置和数目对塑件变形的阻碍；

⑨校核流淌比；

⑩防止型芯或嵌件挤压位移或变形。

此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不阻碍塑件外观质量，流淌凝料少等因素。

我将浇口选择在梳子塑件尾部。

2.3.4冷料井设计

冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是同意料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而阻碍塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。

冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。

基于本次设计的模具，可采纳底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。

拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。

选用底部带有推杆形式拉料杆配合冷料井。

取用最常见的带Z形（钩形）头拉料钩的拉杆。

图2-3冷料井

2.3.5排气槽设计

塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。

这些气体必须及时排出。

否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产动气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。

因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，因此无需设计排气槽。

2.4模具结构分析

2.4.1标准模架的选择

上壳选用的模架尺寸：

表2-4-1上壳模架尺寸（单位:

mm）

模板宽度

250

模板长度

300

动模板厚度

80

座板宽度

250

座板厚度

35

定模板厚度

60

垫块宽度

48

垫块厚度

80

—

推板厚度

20

推板宽度

150

推杆固定板厚度

15

导柱直径

25

导套直径

35

复位杆直径

15

沉头螺钉

10-M14

－

－

－

－

2.4.2开模行程的校核

开模行程S≥H1+H2+5～10

其中：

H1――脱模距离（顶出距离）；

H2――制作高度包括浇注系统在内。

XS-ZY-125注射机的模板行程300mm，合格。

2.4.3模具闭合高度校