草坪塑料网格砖模具设计及型腔加工.docx
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草坪塑料网格砖模具设计及型腔加工
草坪塑料网格砖模具设计及型腔加工
青岛农业大学海都学院
本科生毕业设计
题目：
草坪塑料网格砖模具设计及型腔加工
姓名：
系别：
工程系
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
2010.01
学号：
201001190
指导教师：
2014年6月15日
毕业论文（设计）诚信声明
本人声明：
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与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文（设计）作者签名：
日期：
年—月—日
毕业论文（设计）版权使用授权书
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本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。
论文（设计）作者签名：
日期：
年—月—日
指导教师签名：
日期：
年—月—日
要
1
Abstract
2
1前言3
1.1课题内容3
1.2课题背景3
1.3模具国内外发展概况3
1.4课题的来源及要求4
2模具方案及制品设计5
2.1总体方案设计5
2.2塑件的测绘5
2.3塑件的造型6
2.4塑件的材料选择与分析7
2.5塑件尺寸精度7
2.6模具材料的选择8
2.7注射机的选择8
3具体设计说明8
3.1分型面的确定9
3.2浇注系统的设计11
3.3主流道的设计11
3.4分流道的设计11
3.5浇口套的设计11
3.6冷却装置设计12
3.7推出机构设计12
3.8推杆13
3.9导向装置13
3.10凸凹模结构形式14
3.11注射机技术参数的校核14
3.12零件强度计算及校核16
4型腔加工工艺分析16
5结论.17
参考文献.18
致谢.19
网格砖模具设计
摘要：
当今注塑模具发展迅速。
同时塑料制品在生活中使用越来越泛的，对塑料模
具的设计顺应了时代的发展。
大规模的生产提高产品注入效率，所以模具的设计应该有更高要求，设计中采用先进的浇注系统和领先的点浇口自动脱模结构。
根据塑料模具的特点：
大型和网格结构,所以模具采用空腔结构。
为了使模具移动，模具能够准确动作，使用定位导柱和导套以及其他辅助设备。
使用三维设计软件实现草坪塑料砖3d设计、成型零件设计、产品设计和工具，辅助其他零部件的计算，数字设计和理论计算，缩短产品设计周期，提高产品质量，产品成型模具设计的准确性，减少产品开发带来的困难，减少费用成本。
通过设计模具在实际中的生产和应用，来满足公司的需求。
关键词：
注塑模具；型腔加工；三维制图
TheDesignandSimulation
ProcessingofMoldforLawnplasticmeshbrick
Abstract:
Therapiddevelopmentoftheinjectionmold.Atthesametime,plasticproductsusedinthelifemoreandmoreextensive,thedesignofplasticmoldcomplieswiththedevelopmentofthetimes.
Large-scaleproductiontoimproveproductinjectionefficiency,sothemoulddesignshouldhavehigherrequirements,thegatingsystemandtheleadingpointgateautomaticdemouldingstructureadoptstheadvanceddesign.Accordingtothecharacteristicsofplasticmold:
largeandgridstructure,sothemoldadoptsacavitystructure.Inordertomovethemold,moldcanactaccurately,usingthepositioningguidepinandbushingandotherauxiliaryequipment.Theuseofthree-dimensionaldesignsoftware3Ddesign,lawnplasticbrickmoldingpartsdesign,productdesignandtools,computeraidedotherparts,digitaldesignandtheoreticalcalculation,shortentheproductdesigncycle,improveproductquality,theaccuracyofthemolddesign,reducetheproductdevelopmentdifficulties,reducecosts.
Throughtheproductionandapplicationofmoulddesigninpractice,tomeettheneedsofthecompany.
Keywords:
injectionmould;Cavitymachining；Threedimensionaldrawing
1前言
1.1课题内容
草坪塑料网格砖的模具设计及模具型腔加工
1.2课题背景
随着人们对生活的需要，绿色无污染的低消费上升。
塑料的诸多优势，它已逐渐成为一个好的代替金属材料，在许多行业出现了金属材料塑料化的倾向。
注塑模具是注塑加工的一个重要工具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率、水平，直接影响到产品质量、产量、成本、影响产品的升级，也决定了市场竞
争中的反应能力和速度。
随着新品种的出现塑料和塑料的结构、功能、外观的增加，
对产品的设计和模具设计过程变得越来越复杂。
过去的模具设计主要依靠设计者的经验,模具制造和加工在很大程度上是依赖于生产商的操作技巧，因此模具设计水平
差,生产周期长，加工质量不好，易损坏等的缺陷。
在模具设计中使用CAD/CAM技术,改变了传统的模具产品开发和加工，一些大型的商品化CAD/CAM软件，女口Pro/Engineer、Cimatron、SolidWorks等，有数据说明使用CAD技术可以大大缩短模具设计时间。
在一些发达国家在欧洲和美国，CAD/
CAM已成为广泛使用的模具行业技术。
模具设计的使用三维软件已成为大部分公司的选择。
目前，有很多国内企业开始模具三维形式的设计。
例如应用Pro/E软件在注塑模具设计中，克服了以往设计缺陷产品的结构设计、几何建模、分型面建立，制造模具,基于相同的数据库，方便但同时也容易保证产品的精度。
1.3模具国内外发展概况
1.3.1.全球模具现状
模具主要生产国家包括亚洲的日本、韩国和美洲，欧洲地区美国，德国。
在技术设备领先的国家中对于高精度和复杂的模具研发，无论是在设计还是制造技术，都拥有领先地位，同时还有训练技术过硬的研发人员。
1.3.2.我国模具行业的发展现状
在我国，越来越多的人认识到模具制造的重要性，逐步了解到模具技术水平，已
成为一个重要的象征来衡量一个国家制造业的水平，并在很大程度上决定着产品的
质量、效率和发展新产品。
许多企业以高度重视技术开发、增加投资科技、发展技术为动力，增强企业的发展。
随着汽车行业的大力发展，在汽车模具企业及模具产品领域有明显增加。
汽车公司也提出了更高的要求，对模具的质量，模具企业水平不断提高。
同时，由于模具的出口增长，使得模具水平有大幅度提升。
1.4课题的来源及要求
1.4.1课题来源昌誉密封产品有限公司。
1.4.2课题研究的主要内容：
（1）产品的注塑加工工艺
（2）产品的测绘、工程绘图、三维建模和结构优化
（3）模具设计产品（工程图纸和三维建模的一部分）
（4）分析、加工工艺，绘制加工过程中，数控加工和空腔流程卡
2模具方案及制品分析
2.1总体方案设计流程
1）对零件测绘2）使用三维软件Pro/E三维设计3）模具设计。
考虑到大规模生产和经济效率和塑料零件的精度水平，本模具采用多腔模具。
注塑机的选择，主要考虑从注射量、注射时间等，确保注塑零件和浇注系统不超过所选注塑机最大注射量80%然后对每一个系统的设计，首先是浇注系统。
浇注系统分为主流,,冷材料点等。
浇口和注射机喷嘴的中心线应在同一条线上。
除了熔融塑料联系浇道和高温高压所以添加一个浇口套，因为工作条件需淬火处理，能延长模具的使用寿命。
合理的布局，以确产品质量，熔融塑料的主要通道距离等于分流。
要保证流道和浇口使用电弧过渡，有利于熔体流动和填充。
两个主要功能，一是在控制，二是压力锁模，防止回流。
冷料穴主要作用是保证质量的塑料部件和防止堵塞。
拉料销主要是确保浇注系统余料从固定模具浇口套拉出，方便取用。
对于排气系统、有模具间隙排气，自然的分型面间隙排气。
对于推出机构，电动、手动、和液压启动。
模具设计和注塑模具机模具行动驱动推动机制，强制脱模塑料部件。
2.2塑件的测绘
塑料零件塑料网格草坪砖，材料是ABS塑料零件的尺寸，测绘。
我们需要处理的是模具制造的部件，我们的样品是普通的塑料产品，由于制造误差，塑料零件在加工后不可避免的会产生一定的变形，因此需要测量的部分处理分析。
至于大误差的塑料部件，由于条件有限所以部分重复测量的方法，测量工件的平均大小的取整，然后画出草图。
注意做到以下几点：
a、测量时把被测物体放在水平实验台上;
b、正确地读取数据；
c、多次测量求平均值。
图2-1塑件的主要尺寸
2.3塑件的造型
根据测量,进行三维建模。
三维建模可以用Pro/E软件、一致的数据参数和映射的三维建模,渲染3d图形
工件外形尺寸为300.0mm<300.0mm<35.0mm根据测量结果绘制的产品的零件图如下：
塑件的三维造型如图2-2所示:
I序£c詳■-口出〜电包卿,庄曰2曲石6曰|
图2-2塑件的三维造型
2.4塑件的材料选择与分析
2.4.1塑件的材料选择
聚丙烯：
密度小，具有良好的抗弯曲疲劳性，良好的耐热性，化学稳定性很好，高频绝缘性能优良，抗电压、耐电弧性好，静电度高。
2.4.2塑件的材料分析
聚丙烯：
是由丙烯聚合而成的热塑性树脂一种类型。
一般状态下为无色半透明固体。
因为它的整体的高结晶结构，因此，熔点为167C，耐热，其突出的优点是制品可用蒸汽消毒。
密度0.90g/cm3,是最轻的通用塑料。
耐腐蚀性、强度、刚性和透明性都比其他产品好。
优异的加工性能。
较低的流速能满足挤压带、带状长丝和单丝等的加工要求，还能使成品有抗张强度和低延伸性。
特点：
高频绝缘，电性能好，故障时变脆，在低温下不能穿透。
适于代替一般机械零
件，良好耐腐蚀和绝缘零件。
对于常见的强溶剂，影响较小，可用于日常用品。
缺点：
耐低温冲击性差，制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化，着色性、印刷性和黏合性不好，韧性差，易燃烧，静电度高，但可以通过其他条件改变其性能。
成型性能：
（1）良好的流动性、收缩性能大，容易产生收缩、变形、凹痕缺陷。
（2）晶体材料，吸湿能力小，容易发生破裂，长期与金属材料接触容易发生降价。
（3）冷却速度快，浇注系统和冷却系统应保持热量，并注意控制模具温度，模具温度低于50度,塑料不平稳，容易产生流痕，焊缝不良,90度更容易是制品翘曲变形。
（4）应使塑料壁厚应均匀,防止应力集中。
2.5塑件尺寸精度
确定工件的尺寸精度是根据现实的需要，还必须考虑材料的属性及处理工艺。
作为草坪塑料网格砖，要求外表面光滑，考虑到人的使用，还要必须考虑其外形的美观。
综合考虑取精度等级为6级。
2.6模具材料的选择
由于该模具结构比较复杂，一套模具需要大量零件，但由于工作的不同部分在不同的位置，所以对功能要求材料特性也是不同的。
一般来说，生产的模具材料,1.要有一定的硬度和耐磨性，紧2.是具有一定的韧性和强度,3.容易处理。
查文献
[3]P93,所有组件在模具材料选择如下：
（1）导向零件：
包括导套和导柱，由于在相对运动，产生开放的夹紧，经受压力，在负荷或部分负荷过程，因此要求表面具有耐磨性，中部具有一定的韧性，应选用T10A的材料，渗碳淬火后表面硬度应达到期望值50-55HRC
（2）浇注系统中的零件：
其中主要有拉料杆，浇口套等，根据工作条件表面耐
磨性好，以及硬度和耐腐蚀性要好，选用T10A材料，渗碳淬火后表面硬度达到期望
值50-55HRC
（3）顶出机构零件：
主要有复位杆和顶杆，由工作条件表面耐磨性好，并且机械强度要高，复位杆选用材料为T10A处理后表面硬度达到期望值50-55HRC顶杆选用材料为45钢，处理后表面硬度达到期望值40-45HRC
（4）定位零件：
有螺钉和定位销，机械强度和耐磨性能要好，螺钉选用材料为
45钢；定位销选用T10A的材料，处理使硬度达到期望值50-55HRC
2.7注射机的选择
由于型腔数目与所使用的注射机的参数有关，根据文献⑹中的P76,表4-11常
用注射机技术规格及特性中查出，使用的注射机型号为JPH250C
注塑机的参数如下：
最大注塑量：
1050cm3
锁模力：
2500KN
注塑压力：
137MPa
最小模厚：
220mm
模板行程：
830mm
定位孔直径：
©150mm
喷嘴前端孔直径：
©4mm
喷嘴球面半径：
SR15mm
拉杆的间距：
560X510mm
3具体设计
3.1分型面的确定
3.1.1分型面的确定原则：
（1）分型面：
为了简单容易操作，工件要求应尽可能留在下模，方便取件。
（2）模具有侧抽芯，要求最大可能放在下模。
工件有多组抽芯同时组合，应最大可能较小侧抽芯长度。
（3）工件分型面的选择原则，首先考虑到工件的外观，工件表面不能有分型面痕迹。
（4）如果塑件有同心度要求，型腔可以设在同一分型面上。
（5）为了方便排气，分型面可设在材料流动方向的末端。
设计分型面的选择如下图所示：
IIIIIIIII』II
图3-1分型面位置
3.1.2分型结构的设计
模具设计采用两次分型，结构如下图：
a）第一次分型拉断点浇口图
b）继续分型，定模上的刮板刮脱浇道凝料图
1
-
卩一—
Y777.
d）顶岀塑件图
3.2浇注系统的设计
浇注系统是注射机喷嘴的塑料熔体在注射到模腔的一段距离。
浇道浇注系统由
入口、进料口、冷料点。
查[8]P312,浇注系统的设计原则为：
（1）设在不影响塑件的外观质量和零件性能处；
（2）根据型腔数目和布局确定；
（3）根据成型塑件的尺寸和形状设计系统；
（4）浇注系统应适应塑料的成型能力，以保证成型周期和塑性；
（5）工艺流程短，尽量减少热量、压力损失和节约原材料。
3.3主流道的设计
熔融塑料的流动通道主要通道从注射机喷嘴分流。
它和注射机喷嘴在同一条线上。
模具设计使用嵌入到模板。
为了防止浇口套和注射机喷嘴接触差距，由此产生的不同程度的溢料，小的浇口尺寸应略大于喷嘴孔，所以喷嘴和浇道衬套容易对位。
使用JPH250Ca塑模具设计,喷嘴直径15毫米,浇口套的半径18毫米。
此外,为了使浇口套塑料容易脱离浇道,应当提供一个角度是1°~4。
。
主流道路表面要求光滑，增加流动性。
3.4分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道。
表面不要求恨光滑，可使冷却皮层熔融塑
料固定、绝缘。
部分的分流器应采用梯形和圆截面，其作用是通过槽形截面和变化的
方向,作用为熔融材料流入腔可以顺利过渡。
布局设计、均衡设置，特别是对于多腔
模具,应尽量安排平衡，熔料同时给每个腔。
如果腔体积形状不相等，那么分流设计必须在速度相等的条件下，采用不平等的部分实现流量范围，可以达到同时注满。
同时,也可以通过改变流阻的长度调整，同时确保每个空腔填充。
在这个设计，安排分流的H型的安排，确保所有蛀牙的同时。
查[12]中的P331，分流道直径计算式：
分流道直径d=（1/2—1）D=（1/2一1）11=（5.5—11）mm（3-6）
式中D—主流道中直径
3.5浇口的设计
浇口是进料通道作用是控制塑料进入流率和注射压力，密封腔，以确保完整的填充,保证产品的质量。
浇口类型的选择取决于工件的外观要求，大小和形状的控制塑料材料性能、工作质量和其他因素。
浇口的设计，应该更小，逐步修改测试模具。
3.6冷却装置设计
机构的冷却装置采用环形水道冷却，如图:
图3-6冷却水道的
设计
3.7推出机构设计
推出作用是塑料成型、塑料部件必须从凹模或核心精确的挤压。
由向导、推出、和回位组成。
根据注塑机的机制安排在一边动模板的原则，从而推动机制安装在一个可移动的模板上。
根据文献［7］中的P90-P110。
3.7.1推出机构的设计原则：
（1）工件在推出时不发生允许范围内的变形和损坏。
（2）不损坏塑件的外观质量。
（3）推出机构应有足够推出塑件的强度及刚度。
（4）推出系统设计要求动作迅速、工作平稳并便于部件检修。
3.7.2推出机构的类型：
（1）气压推出机构：
推出工件最简单方法之一。
（2）推管推出机构：
主要用于于圆形、扁形塑件或塑件上有中心孔工件
的顶出。
（3）推板推出机构：
优点是在塑件表面没有顶出痕迹，使得受力均匀，广泛应用于各种形状的塑件。
（4）推杆推出机构：
塑成型完成后，工件能一次推出。
设计要点：
推杆的直径应有移动的承受能力；推杆的端面高于型腔一定距离；对推杆做硬化处理。
根据以推出机构的不同类型，实际的要求以及工件的结构，选择所需推杆机构。
3.8推杆
推杆设计要求一般为圆形，其中配合间隙要求小的推杆，细长杆可设计为后部加粗成一个台阶，端面可以设计成锥形要求要短。
推出时，通常情况下将塑件推到稍微高于型腔10mm。
推杆的端面要求高出所在型腔的底面0.1-0.15mm。
推杆与
孔采用H7/f6配合，并且保持一定同轴度。
在要求满足的情况下推杆数量越少越好。
由于工作环境的影响推杆需要淬火处理，保证具有足够的韧性。
设计采用©
15mm的圆形推杆。
3.9导向装置
导向装置的作用是：
（1）定位作用：
导柱导套模具关闭，保证动模和固定模具或
模具,确保腔形状和尺寸精度。
导机制将在模具装配过程中发挥作用，即使在模具装
配和调整。
（2）导向作用：
合模时,首先引导部分接触，指导移动模和固定模，上模和下模准确关闭，避免损坏造成的核心首先进入腔成型部分。
⑶承受一定的侧向压力。
3.10凸、凹模结构形式
对待一个很简单的形状可以采用一个整体式的凸或凹模，但是对于复杂的类型经常采用拼镶方法组合成凸模或凹模。
本次设计中采用整体式凸凹模结构。
3.11注射机技术参数的校核
因为每个模具注塑机只安装在适合生产线上，所以注塑模具设计和注塑机之间
的配合关系密切。
查［2］中的P101-P120,对于注射机的技术参数校核：
3.11.1校核注塑机的注塑量
注塑机的额定最大数量应大于工件总数的重量或体积，一般情况实际喷射量为注塑机注塑成型的最大数量80%最好。
所以，注塑机实际注塑量占期望值0.8V机—▼塑件，乂浇式中：
V机实际一实际最大注塑量，cm3。
V塑一实际体积，cm3，V塑件=613.00cm3。
V浇注一浇注实际体积，cm3，V浇=199.00cm3
而我们选定的注塑机注塑量为：
1050.00cm3所以符合要求。
3.11.2锁模力校核
F锁机力＞P型A
P型一型腔中的压力，（21〜45Mpa
A—浇注系统、工件平面上的投影面积之和36144.00mm2
F锁机力一额定锁机力
故F锁机＞P型A=40X36145=1445.80（KN
注塑机的选定为：
2500（KN）符合要求。
3.11.3校核模具与注塑机安装尺寸
（1）模具长宽高要与注塑机模板尺寸以及拉杆拉开极限间距相适合
即模具长X宽＜拉杆面积
模具长X宽=550.0X500.0＜注塑机560.0X510.0
（2）模具工作高度校核
模具实际厚度H模二415.00mm
注塑机最小闭合厚度Hmin=220.00mm
即H模＞Hnin故满足要求。
3.11.4开模行程校核
在本次设计中注塑机的极限行程与模具在常态下实际厚度有关，所以计算注塑机的开模行程公式：
S机-（H模-H最小）＞H1+H2+（5〜10）mm
因为S机-（H模-H最小）=830-（415-220）=635.0
H1+H2+（5〜10）=35+185+10=230.0
故满足要求
Hi—推出距离，单位mm
“一塑件高度，单位mm
S机一最大开模行程
3.11.5推出装置校核
注射模具设计必须基于喷射装置形式，推杆直径、准备和喷射距离，是否启动检查模具脱模的适应机制。
3.11.6注射机定位与模具校核
为确保能使模具在注塑机器是正确安装并且能够使用，主流道路中心线应
配合注射机喷嘴中心线，模具的定位圈和注塑机定位孔应该是一个松散的链接。
定位
圈的高度对于小型模具为8-10mm。
3.12零件强度计算及校核
根据注塑模具工作环境以及状态受到交变负荷长时间，与冷热交替。
普通注塑模具使用寿命在几十万到几百万次，因此模具必须有足够的强度、韧度、刚度。
在对腔壁厚计算中以最大腔压力为基准。
对于计算法可分为按刚度和强度计算两种。
事实表明，当型腔尺寸较大时刚度是主要矛盾，设计时应按刚度计算；当型腔尺寸较小时，内应力成为主要的矛盾，在设计时应照按强度计算来进行设计。
根据国家标准件的注塑模型，通常凹模的外部形状为矩形或圆形。
对此凹模强
度的计算也以矩形设计为主。
型腔类型选为整体式，查[4]中的P220,可以得到矩形
型腔整体计算公式。
型腔侧壁计算公式：
tcb=h百（3-13）
型腔底部计算公式：
tdb=^-'-p（3-14）
式中,tcb—侧壁厚度（mm）tdb—底板厚度（mm）
P—模腔压力（MPa）[c]—材料的许用应力（MPa）
h—型腔深度（mm）b—短边长度（mm）L—垫板间距（mm）
系数:
•，厂见下表：
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