烟灰缸注射模具设计毕业设计说明书.docx

烟灰缸注射模具设计毕业设计说明书.docx

《烟灰缸注射模具设计毕业设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烟灰缸注射模具设计毕业设计说明书.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

烟灰缸注射模具设计毕业设计说明书

摘要

塑料成型是塑料加工中最普遍的方法，作为塑料成型加工的工具之一的塑料注塑模具，在质量，精度，制造周期，以及注塑过程中的生产效率等方面影响着产品的质量，产量，成本。

产品的更新换代对模具设计水平有了更高的要求。

烟灰缸的使用越来越广泛，也对其质量和外观要求越来越高。

本次设计课题是烟灰缸注射模具设计，论文绪论部分对注射模具作了大概的介绍，正文中介绍了烟灰缸的工艺特点，重点在烟灰缸注射模结构的设计，对塑件的尺寸公差和精度以及塑件质量等的计算，并利用SolidWorks进行实体建模，以及AUTOCAD二维设计，从而有效的提高了设计的效率。

关键词：

塑料加工注射模具烟灰缸

Abstract

Plasticmoldingisthemostcommonplasticsprocessingmethods,asoneofthetoolsplasticmoldingplasticinjectionmold,intermsofquality,accuracy,manufacturingcycle,andtheinjectionmoldingprocessintermsofimpactonproductionefficiency,productquality,production,cost.Upgradingofproductshavehigherlevelsofmolddesignrequirements.Morewidespreaduseofashtrays,butalsotheirqualityandappearanceoftheincreasinglyhighdemand.

Thisdesignissueistheashtrayinjectionmolddesign,injectionmoldonthepapermade​​someintroductionabouttheintroduction,thetextdescribestheprocessfeaturesanashtray,ashtrayfocusonthestructureofinjectionmolddesign,plasticpartsdimensionaltoleranceandAccuracyandqualityofthecalculationofplasticparts,andusingSolidWorksforsolidmodeling,andAUTOCAD2Ddesign,whicheffectivelyimprovethedesignefficiency.

Keywords:

plasticsprocessing;injectionmolding;ashtray

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

绪论

模具是指工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。

模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。

而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械，制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，因此，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。

模具工业发展的关键是模具技术的进步[1]。

整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。

一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。

在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

从起步到现在，我国模具工业经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，与国外的差距正在进一步缩小。

纵观我国的模具工业，既存在着高速迅猛发展的良好势头，又存在着精度低、结构欠合理、寿命短等一系列不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。

二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。

70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。

80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。

近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进、提高和改善。

模具未来发展方向主要包括以下的几个方面：

1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。

2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。

以适应多品种、少批量的生产方式。

5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。

毕业设计的目的及意义：

毕业设计是工科院校本科生培养计划的最后的重要环节，是工程师基本训练必不可少的一环，以此来培养学生综合运用所学理论知识的技能，解决与分析实际问题，促使学生向工程师过渡，其具体目的为：

①培养学生综合运用所学知识，收集与研究有关参考文献和现场资料，经验，分析与解决主要问题及工程技术实际问题的能力。

②巩固与深化，扩大专业知识和基本理论知识，对设计中要解决的主要问题，在独立进行分析，研究的基础上，提出自己的见解，并完成所规定的设计任务。

③通过毕业设计的锻炼，使学生树立一个正确的设计与实验研究的思想方法，培养良好的科学态度与工作作风。

20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。

改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。

近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。

许多模具企业十分重视技术发展。

加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。

此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。

模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48寸（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

第1章塑件材料选择

人类自20世纪20年代发明第一种塑料后，至今不到100年，但塑料的发展已经取得了飞速的进步，据不完全统计，目前正在使用的塑料制品有几十万种。

下面介绍下一些常用的塑料品种及其性能。

1.1丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物ABS

ABS材料具有优越的综合性能：

ABS制品强度高、刚性好，硬度、耐冲击性、制品表面光泽性好，耐磨性好。

耐酸、碱、盐，耐油，耐水。

具有一定的化学稳定性和良好的介电性能。

不易燃。

具有优良的成型加工性，尺寸稳定性好，着色性能、电镀性能好（是所有塑料中电镀性最好的）。

缺点是不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下易老化。

ABS的应用很广，在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、水箱外壳、蓄电池槽等；ABS还可以用来制造水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴、电话机壳体、收音机壳体、打字机键盘等。

1.2聚苯乙烯PS

PS的流动性极好，成型加工容易。

易着色，装饰性能好。

但它的缺点是质地硬而脆，塑件由于内应力而容易开裂。

它的耐热性低，只能在不高的温度下使用，易老化。

PS在工业上可做仪表外壳，灯罩，化学仪器零件，透明模型，产品包装等；在电气方面用作良好的绝缘材料，接线盒，电池盖，光源散色器，绝缘薄膜，透明容器等；在日用品方面广泛用于包装材料，各种容器，玩具及餐具、托盘等等。

1.3聚乙烯PE

PE按聚合时所给的压力不同，可分为LDPE和HDPE。

LDPE耐冲击、耐低温性极好，但耐热性及硬度都低。

日常用品中用于制作薄膜，软管，塑料瓶，碗，箱柜，管道连接器，电气工业中用于绝缘零件和包覆电缆等。

HDPE具有较高的机械强度，高密度，拉伸强度，高温扭曲温度，黏性以及化学稳定性等特点。

主要用于电冰箱容器、存储容器、家具厨具、密封盖等。

另外还可以用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等。

1.4聚丙烯PP

PP料流动性好，成型性能好，适合遍平大型胶件。

PP料是通用塑料中耐热性最好的，其热变形温度为80～100℃,能在沸水中煮。

聚丙烯具有突出的延伸性和抗疲劳性能，屈服强度高，有很高的疲劳寿命。

聚丙烯料缺点：

尺寸精度低、刚性不足、耐侯性差，具有后收缩现象，脱模后易老化、变脆、易变形。

低温下表现脆性，对缺口敏感。

主要用于汽车工业：

挡泥板、通风管、风扇等。

工业器械：

干燥机通风管、洗衣机框架及机盖等。

日常消费品：

草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等。

1.5聚氯乙烯PVC

PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气候变化性以及优良的几何稳定性。

PVC流动稳定性相当差，其工艺范围很窄。

PVC是热敏性塑料，受热会分解出一种对人体有毒，对模具有腐蚀性的气体。

主要用于供水管道，家用管道，房屋墙板等。

1.6聚碳酸酯PC

PC机械强度高，耐冲击性是塑料之冠，弹性模量高，受温度影响小，抗蠕变性突出；耐热性好，耐气候性好。

但对水分极敏感，易产生应力开裂现象；不耐碱、酮等有机溶剂。

流动性差，注塑过程困难。

耐磨性不好，对缺口敏感，而应力开裂性差。

PC在电气和商业设备上主要用于计算机元件、连接器等；器具上用于食品加工机、电冰箱抽屉等；交通运输行业方面用于车辆前后灯、仪表板等。

本设计是烟灰缸注射模具，综合考虑以上各种塑料的特性，选择ABS材料。

第2章塑件结构设计

2.1塑件工艺性分析

（1）塑料选用：

ABS线胀系数6.0～9.32.9～3.6（10

℃

）

成形收缩率0.4～0.90.1～0.2（％）

（2）脱模斜度：

40

～1

30′

（3）ABS成形条件与壁厚如表2-1

表2-1ABS成形条件与壁厚

品名

注射温度∕℃

注射压力∕Mpa

模具温度∕℃

壁厚∕mm

ABS

200～260

80～200

40～60

1.5～4.5

（4）圆角和沟槽：

为减小塑件上转角部分的应力集中，采用圆角。

当圆角半径超过塑件壁厚（R/t>1）时，应力集中系数基本上不再减小，因此塑件内表面转折处圆角取壁厚的0.6～0.7倍为宜，外部圆角取1.6～1.7倍。

（5）尺寸精度：

---塑件成型误差

--模具成型部件的制造公差

--模具成型部件的表面磨损

--由于塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差

--模具组装和配合间隙误差

精度等级：

ABS塑料建议选用五级精度。

2.2尺寸和精度

塑件的流动性影响制件尺寸的设计，注射成型制件尺寸要受注射机的注射量，锁模力的限制。

影响模塑精度的因素十分复杂。

首先是模具制造的精度，其次是塑料收缩率的波动，同时由于磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会使模制尺寸不稳定。

模制时工艺条件的变化，正边厚度的变化以及模制所需脱模斜度都会影响塑料制品的精度，因此塑料制件的精度确定应合理，尽可能选用低精度等级。

综合考虑本产品采用一般精度即7级精度。

2.3表面粗糙度

塑件制品的表面粗糙度，除了从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点外，主要是由模具粗糙度决定，一般模具表面粗糙度要比塑件的高一等级。

本塑件取Ra=6.3um。

2.4脱模斜度

脱模斜度大小受塑件径向尺寸的限制，又影响着脱模阻力，斜度大，脱模阻力小，有利于脱模，选择脱模斜度时还应考虑塑料材料的性质，塑件摩擦系数大，则宜采用较小斜度，便于脱模时不至于过大脱模阻力。

塑件的收缩率大，收缩产生的包紧力大，也宜采取较大斜度。

脱模过程，塑件一般是受到压缩载荷，因此抗压强度大的塑件，可承受较大压缩载荷，可以取较小的脱模斜度。

塑件的几何形状和尺寸对脱模斜度选取也有影响，壁较厚和几何形状复杂的塑件，收缩率较大或各部分收缩差别大，一般的说有较大脱模阻力，宜采取较大斜度，塑件高度对脱模斜度选取有相互矛盾的影响，对具体塑件上斜度数值取应综合考虑各种因素后确定。

ABS的塑件要求所以取外侧斜度为45′，内侧斜度为45′。

2.5圆角

塑件除了使用上要求采用尖角处以外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击震动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于模塑内应力而开裂，特别是制件的内圆角，一般即使采用R=0.5mm的圆角，就能使塑件的强度大为增强，理想的内圆角，半径应有壁厚的1/4以上。

塑件设计成圆角，使模具型腔对应部位亦成圆角，这样增强了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火和使用时不会因应力集中而开裂。

综上所述，利用SolidWorks软件设计的烟灰缸塑件如图2-1所示。

图2-1塑件的SolidWorks模型

第3章注塑模总体结构设计

3.1注塑机的选择

每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注塑机关系十分密切，在设计模具时，应详细了解注塑机的技术规范。

注塑机的最大注射量，最大注射压力，最大锁模力，最大成型面积，模具最大厚度，和最小厚度，最大开模行程，以及机床模板，安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。

3.1.1注塑机的分类

（1）按外形可分为卧式注射机、立式注射机和直角式注射机。

卧式注射机

卧式注射机是最普遍，最主要的注塑机形式。

卧式注射机在结构及操作方面有下列特点：

适合高速化生产，生产效率高；模具装拆及调整容易；塑料制品推出后可自行下落，易于取出，适合自动化生产；机械重心低，稳定，原料供应及操作维修方便；缺点是占地面积大。

立式注射机

立式注射机与合模系统的轴线重合，并与机器安装底面垂直。

优点是占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯简便可靠。

缺点是重心高，不稳定，加料较困难，推出的塑料制品需要人工取出，不易实现自动化生产。

直角式注射机

直角式注射机的注射系统与合模系统的轴线为相互垂直。

直角式注射机结构简单，可利用开模是丝杠转动对有螺纹的塑料制品实行自动脱卸。

缺点是加料困难，嵌件，活动型芯安装不便。

机械传动无法准确可靠的注射和保持压力及锁模力，模具受冲击和振动较大。

适于生产形状不对称及使用侧浇口的模具。

（2）按塑化方式可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。

柱塞式注射机

柱塞式注射机不宜用于加工流动性差、热敏性强的塑料制品。

立式注射机与直角式注射机为柱塞式。

螺杆式注塑机

螺杆式注塑机，螺杆可作旋转运动，亦可作往复运动。

进入料筒的塑料，一方面在料筒的传热及螺杆与塑料之间的剪切摩擦发热的加热下逐步熔融塑化；另一方面被螺杆不断推向料筒前端。

当靠近喷嘴处的熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，并在液压系统驱动下向前推动，将熔体注入模具型腔中去。

卧式注塑机结构多为螺杆式。

综合考虑卧式注射机的优点，本设计的注射机选用卧式螺杆式注射机。

3.1.2计算浇注系统所需用料

（1）估计塑件的体积和重量。

初步估算体积为：

V=43809.16mm

43.81cm³

初步估算质量：

M=V

1.02=44.69g

取ABS的密度为1.02g/cm³。

（2）估算浇注系统所消耗的塑料体积和重量。

主浇道小端直径取5mm，锥角为3°约50mm

计算得到浇注系统的体积约为V=1.6cm³

质量：

M=1.6

1.02=1.63g

塑件和浇注系统所消耗的塑料总量为：

G=44.69+1.63=46.32g

3.1.3初步选择注塑机的型号

设计采用一模一腔，根据以上计算可以初步选择注塑机型号为：

XS—ZY—60。

该注塑机技术参数如表3-1：

表3-1XS-ZY-60技术参数

结构形式

卧式

注射方式

螺杆式

最大注射量容量（mm

）

60

螺杆直径（mm）

注射压力（MPa）

112

喷嘴孔径D（mm）

4

锁模力（KN）

500

喷嘴半径（mm）

12

最大注射面积（cm

）

130

模板行程（mm）

180

最大模具厚度H（mm）

200

最小模具厚度H（mm）

70

定位孔直径（mm）

中心孔径（mm）

—

3.1.4注塑机的主要工艺参数的校核

（1）国产标准的注射机均用塑料的容量表示一次注射量。

因ABS塑料比重是0.98近似1，因此以ABS为基准来确定注射机的额定注射量。

但是目前由于过去的习惯，对注射机的注射量也还是采用克量来表示。

所以选择注射机的注射量时可以用公式3-1或公式3-2计算。

①以容量计算时：

0.8

（3-1）

式中：

——注射机最大注射量

（cm³）

——成型塑件及浇注系统所需塑料的容量（cm³）

0.8——为系数，一般要求成型塑件的容量不得超过注射机容量的80%

②以克计量时：

0.8C

（3-2）

式中：

C——注射机最大注射克量（g）

G——成型塑件及浇注系统所需塑料的克量，G=Vρ（g）

R——成型塑料的比重（g/cm³）

0.8——为系数，一般要求成型塑件的容量不得超过注射机容量的80%/

因此0.8

60

46.32满足要求

（2）锁模力的校核：

当高压的塑料熔体充满模具型腔时会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力，此力可使模具分型面涨开。

为了保持动、定模闭合紧密，保证塑件的尺寸精度并尽量减少溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。

注塑机的锁模机构应该提供足够的锁模力，使动、定模两部分在注射过程中保持紧密闭合。

每台注塑机都有一个额定的锁模力，所设计的模具在注射冲模时，分型面张开的总力不能超过这个额定的值，根据以下公式：

胀型力=制品投影面积A×型腔压强P

锁模力F≥胀型力÷80%

烟灰缸的模型建好后，利用Solidworks软件测得制品投影面积：

A=6940.21mm

0.007㎡

查表得ABS型腔压强:

P=40Mpa

锁模力：

F=0.007×40×

÷0.8N=350KN

小于额定锁模力500KN，满足要求。

（3）模具外形与注塑机拉杆间距校核。

注射模向注射机上安装固定时，应该顺利通过注射机拉杆间的空间。

本设计模具最大宽度为240mm，其小于注射机拉杆间距300mm，所以满足要求。

（4）对注塑机有关安装尺寸的校核。

设计的注塑模不仅必须在注塑机的上述主要工艺参数限定的范围内，还必须能顺利的安装到注塑机上，因此必须满足注塑机的有关安装尺寸，包括如下几项，对其校核。

①模具定位圈与注塑机定位孔配合。

每一台注塑机的固定模板上都有一个起定位作用的基准孔，能使模具安装到注塑机上后其主流道中心线与注塑机喷嘴中心线同轴，模具上的定位圈应该与这一定位孔成间隙配合。

这里定位圈直径为100mm。

②喷嘴尺寸的校核。

注射机的喷嘴头部的球面半径要也模具主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从缝隙处益处，一般球面半径要比喷嘴头半径大1～2mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，本设计喷嘴头半径为12mm，喷嘴头部的球面半径为14mm，满足要求。

③开模行程和顶出机构的校核。

注射机的开模行程是有限制的塑料件从模具中取出时所需的开模距离，其必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出，开模距离一般分为如下两种情形：

一是当注射机采用液压，机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大冲程决定，并不受模具厚度的影响，即注射机，二是当注射机采用全液压时，最大开模行程等于机床移动模板和固定模板之间的最大开距减去模具厚度，即注射机的最大开模行程与模具厚度有关，本设计是属于单分型面注射模开模，其开模行程如图3-1示。

本设计的模具所需开模距离为：

S=H1+H2+5～10=111+142+7=260mm

④模具装固尺寸

本模具为小型模具与注射机采用压板固定，采用这种固定时，只须在模具动，定模座板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。

固定如图3-1所示。

其开模行程如图3-1示：

图3-1单分型面注射模开模行程校核

第4章浇注系统设计

4.1浇注系统

所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。

浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。

普通浇注系统由主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成。

浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利地充模，压实和保压。

模具的进料方式、浇口的形式和数量，往往决定了模架的规格型号。

浇注系统的设计是否合理，将直接影响成型品的外观。

内部质量、尺寸精度和程序周期，故其重要性不言而喻。

4.1.1浇注系统的设计原则

（1）保证制品外观质量任何浇口都会在制品表面留下痕迹，从而影响其表面质量。

为不影响产品外观，应尽量将浇口设置于制品的隐蔽部位。

若无法做到，则应使浇口容易切除，切除后在制品上留下的痕迹很小。

（2）保证制品的内部质量

浇口的形式和数量要选择合理，保证塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失，使制品内部组织细密。

浇注系统设计时应防止制品出现填充不足、缩痕、飞边、熔接痕位置不理想、残余应力、翘曲变形、收缩不匀、蛇纹、抽丝、树脂降解等缺陷。

浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满整个型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出，避免制品内形成气泡。

浇注系统