羽毛球筒盖注塑模设计.docx
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羽毛球筒盖注塑模设计
羽毛球筒盖注塑模设计
学院：
机械工程学院
导师：
王立忠
班级：
硕60110班
姓名：
戴晨光
学号：
3116301113
第一章塑件的基本结构
1.1塑件实物、三维模型、二维模型图
1-1塑件实物图
1-2塑件三维图
1-3塑件二维图
1.2塑件的参数以及要求
产品名称：
羽毛球筒盖
产品材料：
ABS
产品数量：
批量生产
产品质量：
23.79g
产品壁厚：
2mm
产品要求：
塑件表面光滑，最大脱模斜度1度
1-4塑件详细属性
第2章工艺分析
2.1材料的工艺特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。
因此ABS具有良好的综合力学性能。
ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。
它无毒、无味，易燃烧、无自熄性，密度为1.08～1.2g／cm3。
具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。
有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。
ABS具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上用来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库，冰箱衬里、管道、电机外壳，仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。
ABS在汽车工业上的用途也日趋增加，用ABS可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有的用ABS夹层板制作小轿车车身等。
此外，ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、家用电器外壳、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。
表2-1ABS的一般参数
密度
1.05~1.18g/㎝3
熔点
130~160C
吸水率
2.0~4.0%
收缩率
0.4%~0.9%
弹性模量值
0.2Gpa
泊松比值
0.394
吸湿性
<1%
熔融温度
217~237℃
热分解温度
>250℃
ABS注塑模工艺条件:
干燥处理：
ABS材料具有吸湿性,在加工之前进行干燥处理建议干燥条件,为80~90C下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%;
熔化温度：
210~280C;
建议温度：
245C;
模具温度：
25~70C（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）;
注射压力：
500~1000bar;
注射速度：
中高速度
2.2塑料成型制件的结构工艺性
塑料制件主要根据使用要求进行设计。
要想获得合格的塑料制件，除考虑充分发挥所用塑料的性能特点外，还应考虑塑件的结构工艺性，在满足使用要求的前提下，塑件的结构、形状应尽可能地做到简化模具结构，且符合成型工艺特点，从而降低成本，提高生产效率。
塑料制件结构工艺性设计的主要内容包括:
塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形状、壁厚、斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、铰链、标记、符号及文字等。
2.2.1尺寸精度等级
表2-2精度等级的适用
根据上表可知，ABS材料，一般精度等级，故选择MT3公差等级。
2.2.2表面粗糙度
1.塑料制件的表面粗糙度取1.6～0.2µm。
2.塑料制件的表面粗糙度，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。
一般模具的表面粗糙度要比塑件的低l～2级。
3.本制件为不透明制件型腔的表面粗糙度要低于型芯的。
2.2.3斜度
塑件斜度大小与塑料的收缩率，塑件的形状、结构、壁厚及成型工艺条件都有一定的关系，一般斜度取30′～1°30′，本制件斜度取1度。
2.2.4圆角
为了避免应力集中，提高塑件的强度，改善熔体的流动和便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，均应该采用过渡圆弧。
通常塑件内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍。
2-1圆角的设计
第三章模流分析
3.1模型建立及网格划分
在MoldflowPlasticInsight5.0环境中，运用MPI的各项菜单及其基本操作，来实现对所选制件在注塑成型过程中的填充、流动、冷却以及翘曲分析，以此来确定制件的最佳成型工艺方案，为工程实际生产提供合理的工艺设置依据，减少因工艺引起的制件缺陷，有助于降低实际生产成本，提高生产效率。
通过MoldflowPlasticInsight5.0操作，导入零件、划分网格、网格诊断，结果如下：
3-1网格划分
3-2网格诊断
对诊断结果进行检查，发现连通区域为1，交叉边为0，最大纵横比为3.639853<8，匹配率达到了96.3%，均符合要求，网格划分合理。
3.2浇口位置
在分析结果中勾选：
Bestgatelocation，查看最佳浇口位置，如下图：
3-3最佳浇口
由最佳浇口位置分析结果可以知道，浇口设在零侧壁，采用侧浇口，零件的注塑工艺效果好。
3.3主流道分流道的创建
直接在moldflow里创建。
设置好主流道锥度以及半径，分流道的尺寸如下。
3-4流道创建
3-5冷却系统
3.4流动分析
选择分析类型：
双击任务栏下【浇口位置】—【流动】；双击任务栏下的【立即分析】。
3-6填充时间
在填充时间的结果图示中，浇口两侧方向上的填充时间在0.4s~1.6s内变化，相差的时间1.2s，基本可以接受。
3-7填充/保压转换点压力
上图为填充/保压转换点压力。
之前采用默认注射压力120MPa，可以发现零件的下部有未填满缺陷，增大注射压力之后，零件完全被填充满了。
3-8流动前沿温度
图示为流动前沿温度。
合理的温度分布应该是均匀的，即这个模型的温差不能太大。
本模型的温度最大最小差值为0.7℃，温度的差异不大，符合要求。
3-9气穴位置
图示为气穴位置。
气穴的数量稍微有些多，但是均位于分型面和零件的下端，气体很容易从模腔中排出。
不会造成制件出现气泡、焦痕等缺陷。
说明浇口位置设置合理。
3-10锁模力
图示为锁模力随时间的变化。
由此可以看出压力机提供的锁模力不能低于图示锁模力的上限值，选择压力机时应该注意锁模力的大小。
3.5冷却分析
1）选择分析类型：
选择类型之前先将方案备案：
【文件】—【另存方案为】；然后双击任务栏下【流动】，选择【冷却】，【确定】。
2）设置冷却水道：
【建模】—【冷却系统向导】，通过此向导具体的设置如下：
冷却水管的直径：
4
水管与产品之间的距离10
水管相对于产品的排列方向：
沿X轴向
水管的条数：
2
水管的间距：
70
超出产品边界的距离：
20
参数设置完成后，单击【完成】系统便自动生成所需的水管；
3）立即分析：
双击任务篮下的【立即分析】。
冷却分析结果如下：
3-11制件平均温度
图示为制件平均温度结果图。
该结果的最大最小温度之间的差异应尽量小，即温度分布应当均匀。
此温差为：
66.08℃-30.91℃=35.17℃。
3-12冷却剂温度
图示为冷却剂温度结果图。
冷却剂的入口和出口温度应当控制在2℃~3℃之内，如果超出了这个值，则应当通过增大冷却管道直径、降低冷却剂温度或者修改冷却系统布局的方法进行改善。
在本模型中，由于零件太小，冷却剂的温度差值很小。
经分析，将冷却水管的直径改为最小值5，产品的距离和水管条数均改小，将水管间距拉大，经分析得到上图所示的温度差：
25.15℃-25℃=0.15℃。
3-14冷却管道管壁温度
图示为冷却管道管壁温度结果。
冷却管道管壁温度为26.24℃。
3-15图制件冷却时间
图示为制件冷却时间结果图。
3-16流道冷却时间
图示为流道冷却时间结果，制件的冷却程度结合冷流到的冷却程度关系到制件是否能被顶出。
由图示可知流道冷却时间为12.40s。
3.6翘曲分析
分析结果如下：
3-17综合因素引起的总体偏差
图示为制件整体上的翘曲情况，该制件存在轻微的翘曲变形，原因可能是冷却剂的温度差太小，制件的温度差异偏大引起翘曲。
以下是制件分别在X、Y、Z三个方向上的翘曲情况。
3-18综合因素引起的X方向上的偏差
3-19综合因素引起的Y方向上的偏差
3-20综合因素引起的Z方向上的偏差
第四章注射模基本结构与注射机
4.1注射模基本结构
选用单分型面注射模，注射模中最简单、最常见的一种结构形式，也称二板式注射模。
单分型面注射模只有一个分型面，其典型结构如图5．1所示。
单分型面注射模具根据结构需要，既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛。
4-1模架
4.2选择注射机，定型腔数目
根据计算单个塑件体积Vn=
为提高产品的生产率和保证产品质量，根据生产批量﹑成型时模具手里均衡因素，拟取型腔数n=2。
流道塑料估算为单个塑件的60%,浇注系统凝料Vj=Vn*60%=
，根据《塑料成型加工与模具》[4]中公式（7-1）得：
n---每台模具允许型腔数 Vj---浇注系统凝料量凝
Vg---注射机最大注射量 Vn---单个塑件的容积
按注射机最大注射量 Vg≥（nVn+Vj）/0.8=（2×11.66+6.996）/0.8=
，
所以注射机最大注射量最少为
，根据《模具设计与加工速查手册》[5]中初选注射机为SZ-60/40 校核型腔数目：
N=（
-
）/
式中：
N——型腔数
——注射剂规定的最大注射量，
=100
——模具浇注系统中凝料质量；
——每个制品的质量。
K——ABS塑料熔体密度。
根据塑件外形尺寸和投影面积，
查《实用模具技术手册》[表14-4注射模具组合推荐尺寸，考虑到注塑机拉杆间距，初选注射机SZ-100/60可行，
表4-1注塑机主要技术参数
理论注射容积（cm3）
100
螺杆直径（mm）
35
注射压力（MPa）
150
拉杆有较距离（mm）
440*340
锁模力（kN）
600
移模行程（mm）
260
模具最大厚度（mm）
340
喷嘴球半径（mm）
12
模具最小厚度（mm）
10
喷嘴口孔径
φ4
注射机相关参数校核：
1.注射压力校核
注射机的公称注射压力为150Mpa，ABS材料所需的注射压力为P=80~100Mpa，注射压力系数k=1.25~1.3，取k=1.3
故所选注射机型号能满足要求。
2.锁模力校核
塑件在分型面上的投影面积：
浇注系统在分型面上的投影面积：
纵投影面积：
涨型力：
该注塑机的公称锁模力
取锁模系数K=1.2，则
故所选注塑机型号满足要求。
第五章注塑模具结构拟定
5.1浇注系统设计
5.1.1主流道尺寸和形式
（1）主流道设计成圆锥形，其锥角为2o~4o，本设计取其锥角大小为3?
?
，取内壁粗糙度为Ra0.63?
m。
（2）主流道大端呈圆角，其半径常取r=1~3mm，本设计取r=3mm；
（3）主流道长度L尽量短，L一般应小于60mm，本设计取值
（4）
根据所选定的注塑机的型号参数可知，
，故
；
，故
。
主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套。
图5-1主流道设计
1—主流道衬套2—喷嘴
图5-2浇口套的形式图5-3浇口套的固定形式
图5-3为浇口套与定位圈设计成整体式的形式，用螺钉固定于定模座板上。
5.2分流道的设计
分流道的截面形状
常用的截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。
图5-4分流道的截面形状和效率
本设计采用的是圆形截面的流道，其效率为0.25D满足实际生产的要求。
分流道的尺寸
根据设计原则，对于壁厚小于3mm、重200g以下的塑件，还可采用如下经验公式
式中，D为分流道直径；m为塑件重量；L为分流道长度
5-5分流道直径参考值
根据所选定的分流道长度
，塑件质量为
，计算得到的分流道直径为6.55mm满足设计要求。
5-6带Z形头拉料杆的冷料穴
浇口的类型选择为直接浇口，对于浇口系统的平衡进料问题的考虑，本设计采用的是平衡式的浇注系统。
流道布局设计
多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本次设计过程中选取平衡式布置。
设计时应注意如下几点：
（1）尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定?
（2）型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以防止模具承受偏载而产生溢料现象。
，
（3）尽量使型腔排列紧凑一些，以减小模具的外形尺寸。
（4）型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线和H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列
本次设计采用平衡式矩形侧浇口，平行进料，平衡式布置图呈H型，如下图。
5-7流道设计
5.3分型面的选择
在注塑模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。
常见的取出塑件的主分型面，与开模方向垂直。
也有采用开模方向一致的侧向主分型面。
分型面大都是平面，也有倾斜面，曲面或者台阶面。
分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结构与制造成本。
在选择分型面时，应遵循以下原则：
（1）分型面应选择在塑件的最大截面处。
否则，可能会无法脱模和加工型腔。
无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则。
（2）尽可能的将塑件留在动模一侧。
因为在动模一侧设置和制造脱模机构简单易行。
（3）有利于保证塑件的尺寸精度。
（4）有利用保证塑件的外观质量。
分型面上的型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边。
飞边影响塑件的外观质量。
因此在光滑平整表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。
（5）考虑满足塑件的使用要求。
注塑机在模塑过程中，有一些很难避免的工艺缺陷，如拔模斜度、分型面上的飞边以及顶杆与浇口痕迹。
在分型面设计时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。
（6）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积。
以减小所需锁模力。
（7）长型芯应置于开模方向。
当塑件在互相垂直方向都需设置型芯时，将较短的型芯置于侧抽芯方向，有利于减小抽拔距。
（8）有利于排气。
应将分型面置于熔体充模流动的末端。
（9）应有利于简化模具结构
选取最大的面为分型面，定义型腔、型心，分模得到凸凹模如下：
5-8凸模
5-9凹模
5.4各部分零件设计
（1）定模座板
定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。
通过4个Φ40的导柱与定模固定板连接，浇口通过4个M6的螺钉连接在定模板上，定模座板与浇口套为H7/m6配合。
定模座板尺寸：
370mm×370mm×40mm。
5-10定模座板
（2）定模板
用于固定型腔、导套。
厚度经计算校核应大于12，取标准值35。
采用45钢制成，调质230HB~270HB。
其上的导套孔与导套一端采用H7/m6配合，另一端采用H7/m6配合；顶模板与浇口套采用H7/m6配合。
注射模中的各种固定板、垫块、支承板及模座等均称为支承零部件，它们与合模机构组装，便可构成模具的基本骨架。
注射模架的作用就是用来安装和固定注射模具中的各种功能结构，因此，在设计注射模时，必须保证各种支承零部件有足够的强度和刚度。
定模板尺寸：
320mm×320mm×45mm。
5-11定模板
5-12浇口
5-13推件板
5-14中间板
5-15支撑板
5-16支撑块
5-17动模座板
5-18推杆固定板
5-19推板
5-20定距导柱
5-21凸模
5-22导柱
5-23推杆
5-24拉料杆
第5章模架总体布局
6-1总装图
6-2模架零件爆炸图
6-3剖视图
6-4透视图
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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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。
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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。
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
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日期：
年月日
导师签名：
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独创声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计（论文）使用授权声明
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（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
基本要求：
写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。
毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。
毕业论文的基本教学要求是：
1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。
2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。
3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。
毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。
撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。
撰写意义：
1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。
大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。
申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。
可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。
毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。
一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。
但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。
2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。
党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。
这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。
3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。
在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。
在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。
在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。
写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。
信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。
论文种类：
毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。
由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。
按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。
后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。
文科大学生一般写的是理论性论文。
理论性论文具体又可分成两种：
一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。
另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。
按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。
立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。
一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。
立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。
驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。
如果毕业论文侧
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