机械电工毕业论文设计蒸汽熨斗外形设计及其主要覆盖件模具设计.docx

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机械电工毕业论文设计蒸汽熨斗外形设计及其主要覆盖件模具设计

摘要

近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。

塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。

设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。

塑料注塑模具基本分为定模和动模。

在注塑机的注射头一边的带浇口套的为定模，定模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。

浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。

浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。

有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度线割割成。

部分模具必须定模脱模时，还得加上定模脱模机构。

动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。

脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。

还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。

当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。

此外设计模具软件也越来越多，大多数已很少使用铅笔来绘制模具图了。

本文是关于注塑模具的计算机辅助设计,分为注射模具的设计和模架及NC仿真装配,前者是对凸模,凹模,浇注系统,脱模机构,顶出机构的设计,选择标准零件,设计非标件;然后再用Pro/ENGINEERWildfire2.0实体设计和做成3D实体,并用PRO/E＿EMX4.1实体设计进行模具的仿真装配,然后输出成动画，并用MasterCAM进行数控编程、型芯、型腔的数控加工仿真检验及后置处理。

关键词：

注射模,Pro/ENGINEERWildfire2.0，模具设计

Abstract

Inthelastfewyears,ourcountrymoldtechnologyhastheverybigdevelopment,themoldlevelhadenhancedgreatly.Theplasticinjectionmoldisinthepresentallplasticsmoldusesthebroadestmold,cantakeshapethecomplexhighaccuracyplasticproduct.Thedesignplasticinjectionmoldfirstmusthavethecertainunderstandingtotheplastic;theplasticprincipalconstituentisapolymer.Theplasticcaststhemoldbasicallytodivideintothestaticmoldandtomovethemold.Intheinjectionmoldingmachineinjectiononesidebeltrunnersetisthestaticmold,thestaticmoldhastherunnerwrap,theback,andthetemplatecompositiongenerally,andthesimplemoldalsomaynotusetheback,andstraighttookovertheuseofthethicktemplatetobepossible.Therunnersetisastandardlettergenerally,onlyifthespecialreason,doesnotsuggestthecancellation.Arunnersetofuseisadvantageousininstallsthemold,thereplacementisconvenient,doesnotneedoneselftopolish.Somespecialmoldsrunnerwrapmayusetodrillorwiththetaperlineshears.Whenthepartialmoldsmustthestaticmolddrawingofpatterns,butalsomustaddonthestaticmolddrawingofpatternsorganization.Movesthemoldthestructurefortomovethetemplategenerally,tomovethemoldback,thedrawingofpatternsorganizationaswellasthemoldfootandtheinstallingequipmentdeadplate.Inthedrawingofpatternsorganizationexceptescapesthematerialpole,butalsohasthepositionpole,thepartialmoldsalsomustincreasethespringbytorealizeforexamplefunctionandsoonautomaticdrawingofpatterns.Alsohastheguidepillar,thecoolingwaterpore,theflowchannelandsoonalsoismaynotthefewmoldsbasicstructure.Certainly,slantingleadsthemoldalsotohaveslantingleadsthebox,theslantingguidepillarandsoon.Inadditionthedesignmoldsoftwaremoreandmorearealsomany,majorityhasverylittleusedthepenciltodrawupthemoldchart.

Thisarticlefocusesonthecomputeraideddesignfortheplasticsinjectionmold,anditisdividedintothedesignofwholemoldandthestimulatingassemblyprocessofthemold.Theformershowsthedesignprocessforthepunch,thedie,thepouringsystem,thedecodingmechanism,andthepin-liftarrangement;italsoincludessomechoicesforthesestandardcomponents.Thelattercreatesthe3DsolidmodelswithCAXAandPRO/Esoftwaresystemsrespectively.Thenitperformsthestimulatingassemblyprocess.

Keywords:

plasticstaticmold，Pro/ENGINEERWildfire2.0，MOULDDESIGN

目录

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1塑料模具设计与制造的意义1

1.1.1塑料工业在国民经济中的地位1

1.1.2塑料模具设计与制造在塑料工业中的地位1

1.2塑料模塑成型及模具加工技术的发展方向2

1.3前言3

第二章蒸汽熨斗外形设计模型整体实体设计5

2.1整体思路5

2.2实体工具设计5

2.3蒸汽熨斗实体模型设计5

2.3.1先设计熨斗的主体部分5

2.3.2上壳体设计6

2.3.3下底座设计6

2.3.4后座板装配7

2.3.5旋转件装配7

2.3.6蒸汽按钮装配8

2.3.7电源线装配8

2.3.8整体装配9

第三章熨斗上壳注射模设计10

3.1分析塑件使用材料的种类及工艺特性10

3.1.1分析制品材料11

3.1.2分析塑件的结构工艺性12

3.1.3制品体积和质量的确定12

3.1.4塑件注射工艺参数的确定12

3.2注射机的选择13

3.2.1计算注射机的最大注塑量13

3.2.2选择注射机13

3.3确定型腔数目14

3.4选择分型面14

3.5型腔的布置15

3.6浇注系统的设计15

3.6.1浇注系统的组成15

3.6.2主流道的设计15

3.6.3分流道设计15

3.6.4浇口设计16

3.7排气槽位置的选择16

3.8成型零件的设计16

3.8.1成型零件的结构设计16

3.8.2成型零件尺寸的计算17

3.8.3型腔壁厚的计算17

3.9脱模机构零件的计算18

3.9.1脱模力的计算18

3.9.2顶杆直径19

3.9.3推板厚度20

3.10模具标准键的选择20

3.10.1模板的选择20

3.10.2垫块、推板尺寸的确定21

3.10.3标准模架的选取22

3.10.4导柱、导套的选择22

3.11模具加热和冷却系统的计算23

3.11.1成型周期的确定24

3.11.2制品在硬化时每小时释放的热量Q324

3.11.3求冷却水的体积流量V24

3.12模具闭合高度的确定25

3.13校核模具与注射机的有关尺寸25

3.13.1锁模力校核25

3.13.2模具厚度校核25

3.13.3开模行程校核26

3.14塑料模具的材料及热处理26

3.14.1塑料模具材料应具备的条件26

3.14.2模具材料与热处理列表27

3.15熨斗上壳注射模设计27

3.15.1凹凸模设计28

3.15.2标准模架的设计28

3.15.3产生工程图29

3.15.4模具装配动画29

3.15.5模具的加工29

3.16注射模的试模32

3.16.1模具安装32

3.16.2试模32

第四章旋转件零件注射模设计34

4.1塑件尺寸及要求34

4.1.1塑件的原材料分析34

4.1.2分析塑件的结构工艺性36

4.1.3制品体积和质量的确定36

4.1.4塑件注射工艺参数的确定36

4.2确定型腔数目37

4.3注射机的选择37

4.3.1计算注射机的最大注塑量37

4.3.2选择注射机37

4.4选择分型面38

4.5型腔的布置38

4.6浇注系统的设计38

4.6.1浇注系统的组成38

4.6.2主流道的设计39

4.6.3分流道设计39

4.6.4浇口设计39

4.7排气槽位置的选择39

4.8成型零件的设计40

4.8.1成型零件的结构设计40

4.8.2成型零件尺寸的计算40

4.8.3型腔壁厚的计算41

4.9脱模机构零件的计算42

4.9.1脱模力的计算42

4.9.2顶杆直径43

4.9.3推板厚度44

4.10模具标准键的选择44

4.10.1模板的选择44

4.10.2垫块、推板尺寸的确定45

4.10.3标准模架的选取46

4.10.4导柱、导套的选择46

4.11模具加热和冷却系统的计算47

4.11.1成型周期的确定48

4.12模具闭合高度的确定48

4.13校核模具与注射机的有关尺寸48

4.13.1锁模力校核48

4.13.2模具厚度校核49

4.13.3开模行程校核49

4.14塑料模具的材料及热处理49

4.14.1塑料模具材料应具备的条件50

4.14.2模具材料与热处理列表50

4.15旋转件零件注射模设计51

4.15.1凹凸模设计51

4.15.2标准模架的设计51

4.15..3产生工程图：

52

4.15..4模具装配动画52

4.15..5模具的加工52

4.16注射模的试模52

4.16.1模具安装52

4.16.2试模53

设计总结54

致谢55

参考文献56

外文翻译57

附　　件67

第一章绪论

1.1塑料模具设计与制造的意义

1.1.1塑料工业在国民经济中的地位

塑料工业是世界上增长最快的工业之一。

自从1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料起，塑料工业已有90余年的历史。

自聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸能、聚矾、聚苯醚与氟塑料等，工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料．使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。

随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。

我国的塑料工业发展也很快，特别是近20年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产。

塑件1990年达到536．8万t，居世界第四位。

如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。

塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。

1.1.2塑料模具设计与制造在塑料工业中的地位

塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。

由于塑件的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型物料、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等方面知识，所以这些知识便构成了塑件成型生产的完整系统。

它大致可包括产品设计、塑料的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标——塑件使用的重要手段之一。

l产品设计产品质量源于设计。

任何产品设计都要满足用户提出的产品性能、使用寿命、可靠性、安全性与经济性等方面的要求。

2．塑料的选择塑料的合理选择是保证塑件质量的重要环节。

首先要从塑料品种和性能着手，根据需要选用。

3．塑件的成型塑件的成型加工是根据各种塑料的固有特性，采用不同的模塑工艺，将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或分散体）制成所需形状的制品或坯件的过程。

成型所使用的模塑工具即塑料模具。

塑件的成型方法有多种，如：

注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、发泡成型、真空及压缩空气成型等，本设计采用注射成型法去模具进行设计。

4．模具设计与制造模具是塑件生产的重要工艺装备之一。

模具以其特定的形状通过一定方式使原料成型。

不向的塑料成型方法使用着不同模塑工艺和原理及结构特点各不相同的塑料模具。

塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80％。

一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩很大约可以生产25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。

在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。

高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和更新为前提。

随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求量愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求。

促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展．可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。

1.2塑料模塑成型及模具加工技术的发展方向

随着科学技术的进步与国民经济发展对塑件的广泛需求，塑料模塑成型技术正在向高精度．高效率与长寿命的方向迈进。

由于它是一项综合性技术，所以它的发展必然涉及许多领。

1．塑料成型理论的进展

塑料在充模过程中的各种流变行为的研究不断深入：

有关挤出成型的流变理论和数学模型已经基本上建立，并且已在生产实际中得到应用；有关注射成型的流变理论尚在进行探讨；注射成型的塑料熔体在一维和二维简单模腔中的充模流动理论和数学模型已经有所解决，今后的工作是如何将理论与生产实际相结合，进——步加强对塑料熔体在三维模腔中流动行为的研究。

进一步加深塑料成型理论基础和工艺原理的研究，借以改进成型工艺方法、成型模具和成型设备。

2．塑料成型方法的革新

对于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，旧的成型方法已不在适用。

因此，近年来出现了许多新型的塑料成型方法，如无流道凝料的注射成型、热固性塑料注射成型、低发泡注射成型、非气注射成型、反应注射成型、流动注射成型、动力熔融注射成型、气体辅助注射成型以及多品种塑料的共注射成型、铸塑成型、塑料粉末烧结成型等。

3．塑件的精密化、微型化和超大型化

为了满足国民经济各个部门对塑件的精密化、微型化和超大型化的使用要求，高精度模具、微型和大型模具得到发展，小型和新型的塑料成型设备亦不断涌现，例如，德国研制的注射量只有o．1g的微型注射机。

可以生产0．058左右的微型塑料产品。

国内制造的o．5g的注射机，可以生产o．18左右的微型塑料产品（如手表等）。

超大型注射机是用于成型超大型塑件。

例如，法国己拥有注射量为17万8的超大型注射机，合模力为150MN，国产注射机的注射量已达3．5万cm2，合模力为80MN。

4、模具加工技术的标准化发展

模具的标难化对于提高模具的质量、缩短制模周期、提高生效率、降低潮造成本是十分重要的。

工业发达国家的模具标准化程度已达到了相当的水平。

随着产品向多品种少批量发展的模具CAD／CAM技术的应用，对模具零部件的标准化提出了新的要求。

今后标液化的发展．必须是柔性的标难化，即能适应变化的标准化。

一方面要发挥标难件的优越性，另一方面要使标准能满足多种需要。

1.3前言

毕业设计是学生在走向社会之前最后的也是最重要最为全面的一次设计，是高等院校为了培养工程技术人员而进行的一次大型综合训练。

通过这次设计，可以检验学生综合运用所学专业知识的能力以及独立分析、解决问题的能力。

进一步巩固和拓宽所学知识，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉并掌握设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力，为日后更好的工作打下坚实的基础。

塑料注射成形所用模具称为注射成型模具，简称注射模。

注射模区别于其它塑料模的特点是，模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。

因此注射模能一次成形出外外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。

注射模的分类方法一般有五种：

按塑料材料类别可分为热塑性塑料注射模与热固性塑料注射模；按模具型腔数目可分为单型腔注射模和多型腔注射模；按模具安装方式分为移动式注射模、固定式注射模；按注射机类型可分为卧式注射机用注射模、立式注射机用注射模、角式注射机用注射模；按模具浇注系统可分冷流道模、绝热流道模、热流道模。

设计注射模应该考虑以下几方面的问题：

1.分析塑件结构及其技术要求：

塑件的结构决定了模具机构的复杂程度，塑件的技术要求（如尺寸精度、表面粗糙度等）决定了模具制造及成形工艺的难易，因此对于不符合塑料注射成形特殊要求、不合理的结构形状等，均应该提出改进塑件设计的建议，否则会增加模具设计与制造以及注射成形工艺的难度。

2.了解注射的技术规格：

注射机的技术规格制约了模具的尺寸和所能成形塑件的范围。

3.了解塑料的加工性能和工艺性能：

主要了解如下几点，

（1）塑料熔体的流动行为，能达到的最大流动距离比；

（2）分析流道和型腔各处的流动阻力，模腔内原有空气的导出；（3）塑料在模具内可能的结晶、取向及其导致的内应力；（4）塑料的冷却收缩和补缩；（5）塑料对模具温度的要求等。

4.考虑模具的结构与制造：

主要解决以下几个问题：

（1）正确选择分型面和进料点及型腔的布置；

（2）模腔的组成及模具零件的强度、刚度和模腔尺寸精度；（3）采用何种脱模机构和抽芯或分型机构，将塑件取出模外；（4）模具总体结构和零件形状应该力求简单合理，容易加工制造；（5）合理选择模具材料；（6）模具的热量损耗，冷却水用量以及塑件生产效率等。

如今，工程塑料与工业陶瓷、超导材料一起被称为科学发展的三大支柱，引起了世界各国的高度重视，投入大量人力物力发展。

由于工程塑料具有质轻、节能及强度高、耐腐蚀等特性，每年都以很高的速度发展，现在已经发现了比钢材还硬，强度超过钢钛的塑料。

在航天、汽车、电子等工业中，工程塑料是不可缺少的关键材料。

随着社会的发展，工程塑料必将成为推动工业发展、科学进步的重要材料。

随着工业对塑料制品的要求越来越高，相应地必须设计出高质量的塑料模具。

本次设计课题为：

手机注射模设计。

本次设计综合分析了设计要求、生产批量、模具制造水平等问题，设计出比较经济合理又能满足要求的模具。

模具其它部件的设计也比较合理，但因本人所学知识有限，设计水平不高，设计之中难免有错漏之处，恳请各位老师和同学批评指导。

第二章蒸汽熨斗外形设计模型整体实体设计

2.1整体思路

许多塑胶产品的外壳都是由多个壳体类零件构成一个完整的造型，对这些产品来说，我们不能孤立地做每一个零件（也不能做好一个零件然后再另存成几个零件再分别更改），否则后续的更改会非常麻烦，需要改很多遍，而且不能确保更改以后的零件还能拼合成一个光滑的曲面造型。

这里我主要运用主控的设计方法，其基本思路是：

先做一个造型文件，然后把这个造型文件合并到每一个零件中，分别在每一个零件里切除多余的部分并完成零件细节，这样多个零件就共享一个造型文件（主控文件），对造型的更改就会自动传递到每一个零件中，从而保证这些零件组合起来以后的外形光滑并跟主控文件保持一致。

2.2实体工具设计

这里我们主要用了拉伸，复制、扫描，混合，边界混合、草绘、样条曲线、造型等工具命令进行曲面的设计，再用拉伸、扫描、复制、实体化、倒圆角、倒角、草绘、样条曲线等工具命令进行实体的设计。

2.3蒸汽熨斗实体模型设计

2.3.1先设计熨斗的主体部分

图2-1

2.3.2上壳体设计

图2-2

2.3.3下底座设计

图2-3

2.3.4后座板装配

图2-4

2.3.5旋转件装配

图2-5

2.3.6蒸汽按钮装配

图2-6

2.3.7电源线装配

图2-7

2.3.8整体装配

图2-8

第三章熨斗上壳注射模设计

3.1分析塑件使用材料的种类及工艺特性

制品尺寸如下图所视：

图3-1

图3-2三维结构图

3.1.1分析制品材料

根据性能分析，该塑件材料为PP（polypropylene聚丙