基于UG的烟灰缸注塑模设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx

1、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

2、，其具体目的为：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。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。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

3、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。中国塑料模具工业从起步到现在，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

4、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

5、、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

6、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

7、塑料中耐热性最好的，其热变形温度为80100,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PVCPVC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，

8、房屋墙板等。1.6聚碳酸酯PCPC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。图1-1Abs材质的烟灰缸第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：6.09.3 2.93.6 （10）。 成形收缩率：

9、0.40.9 0.10.2 （）。（2）脱模斜度：40130。（3）ABS成形条件与壁厚如表2-1 表2-1 ABS成形条件与壁厚品名注射温度 注射压力 MPa模具温度 壁厚 mmABS2002608020040601.54.5（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/t1）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0.60.7倍为宜，外部圆角取1.61.7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：AB

10、S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.

11、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

12、外侧斜度为45，内侧斜度为452.5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UG设计的烟灰缸塑件如图2-1所示。图2-1 塑件的UG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

13、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

14、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。

15、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=43809.16mm43.81cm初步估算质量：M=V1. 02= 44.69g取ABS的密度为1. 02g/cm（2

16、） 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=1.6cm质量：M=1.61.02=1.63 g塑件和浇注系统所消耗的塑料总量为：G=44.69+1.63=46.32 g3.1.3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：XSZY60。该注塑机技术参数如表3-1：表3-1 XS-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（cm130模板行程（mm）180最大模

17、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。以容量计算时： 0.8 （3-1）式中：注射机最大注射量（cm成型塑件及浇注系统所需塑料的容量 （cm0.8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%以克计量时： 0.8C （3-2） C注射机最大注射克量（g） G成

18、型塑件及浇注系统所需塑料的克量，G=V（g） R成型塑料的比重（g/ cm 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0.846.32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

19、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UG软件测得制品投影面积：A=6940.21mm0.007查表得ABS型腔压强:P=40Mpa锁模力：F=0.007400.8N=350KN小于额定锁模力500 KN，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240 mm，其小于注射机拉杆间距300 mm，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

20、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。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100 mm。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12mm，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。开模行程和顶出机构的校核。注射机的开

21、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+510=111+142+7=260 mm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

22、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

23、）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。浇注系统应能收集温度较低的冷料，防止其进入型腔，影响制品质量。尽可能采用平

24、衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填个型腔，使个腔收缩率均匀一致，提高塑件的尺寸精度，保证其装配的互换性（3）阻力最小 流道设计要尽量短，并尽量减少弯折，流道截面积要尽量合理，宜小不宜大。4.2流道设计4.2.1主流道设计主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段锥形流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。其直径的大小与塑料流速及充模时间的长短有密切关系。直径太大时，则造成回收冷料过多，冷却时间增长，而流道空气过多也易造成气泡和组织松散，极易产生涡流和冷却不足，另外，直径太大时，熔体的热量损失会增大，流动性降低，注射压力损失增大，造成成型困难；直径太小时，则增加熔体的流动阻力，同样不利于成型。主流道设计原则如下：（1）主流道的长度越短越好。主流道越短，模具排气负担越轻，流道料越少，缩短了成型周期，减少了熔体