【正文】 壓瓶蓋注射模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄第一章 前言 1 模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 1 我國(guó)模具發(fā)展的現(xiàn)狀 1 參數(shù)化技術(shù)慨述 2 選題目的以及意義 3第二章 塑件成型工藝性分析 4 氣壓瓶蓋三維模型及二維圖 4 結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析 5 結(jié)構(gòu)特征分析 5 成型工藝性分析 5 塑件材料的基本性能 5 塑料的成型收縮率 6 塑件材料的流動(dòng)性 6第三章 塑件成形工藝與設(shè)備 7 注塑成型工藝條件 7 溫度 7 壓力 7 時(shí)間 7 注射機(jī)型號(hào)的確定 8 由公稱注射量選擇注射機(jī) 9 由鎖模力選擇注射機(jī) 9 型腔數(shù)量以及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 10 型腔數(shù)量校核 10 最大注射量校核 10 鎖模力的校核 11 注射壓力校核 11 安裝尺寸校核 12 開(kāi)模行程校核 13第四章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 型腔的確定 14 制品成型位置及分型面的選擇 14 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 主流道設(shè)計(jì) 16 冷料穴的設(shè)計(jì) 18 分流道設(shè)計(jì) 18 澆口的位置、數(shù)量的確定 19 剪切速率的校核 22 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 成型零部件設(shè)計(jì) 24 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 24 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算 25 模架的選用 27 型腔側(cè)壁以及底板厚度尺寸 27 模具高度尺寸的確定 28 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 29 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 脫模力的計(jì)算 31 推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 34 滑塊的設(shè)計(jì) 39 楔緊塊的設(shè)計(jì) 41 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中的干涉現(xiàn)象 41 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 42 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 44 模具成型零部件材料的選擇 45 裝配總圖 46 模具的裝配過(guò)程 47 模具運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程 48第五章 試模 49 試模過(guò)程 49 試模過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷、原因以及調(diào)整方法 49 試模過(guò)程記錄 51第六章 參數(shù)化設(shè)計(jì) 52 設(shè)計(jì)的大體流程如下 52 52 制品的造型 52 主要的分型面 52 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 53 成型零件生成 54 調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模架 56 爆炸圖 57第七章 總結(jié) 58參考文獻(xiàn) 59致謝 60附錄 61第一章 前言模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右。二十一世紀(jì)世界制造加工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，對(duì)注塑產(chǎn)品與模具的設(shè)計(jì)制造提出了新的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品需求的多樣性要求塑件設(shè)計(jì)的多品種、復(fù)雜化，市場(chǎng)的快速變化要求發(fā)展產(chǎn)品及模具的快速設(shè)計(jì)制造技術(shù)，全球性的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)要求盡可能地降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)新、精密、復(fù)雜、高附加值已成為注塑產(chǎn)品的發(fā)展方向，必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產(chǎn)品與模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬(wàn)噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)3000萬(wàn)臺(tái)；到2010年,在建材行業(yè),塑料門(mén)窗的普及率為30％,塑料管的普及率將達(dá)到50％。這些都會(huì)導(dǎo)致對(duì)模具的需求量大幅度增長(zhǎng)。近來(lái)我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，目前已呈現(xiàn)出市場(chǎng)廣闊、產(chǎn)銷兩旺的局面。深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)是中國(guó)塑料模具工業(yè)最為發(fā)達(dá)、科技含量最高的區(qū)域，預(yù)計(jì)有可能在10年內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。其次，浙江東部的余姚、寧海、黃巖溫州等地區(qū)的塑料模具工業(yè)發(fā)展也非?？臁?相當(dāng)多的發(fā)達(dá)國(guó)家塑料模具企業(yè)移師中國(guó)，是國(guó)內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國(guó)技術(shù)人才水平的提高和平均勞動(dòng)力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢(shì)，這些是塑料模具市場(chǎng)迅速成長(zhǎng)的重要因素所在，所以中國(guó)塑模市場(chǎng)的前景一片輝煌。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大發(fā)展，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具已供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過(guò)于求，然而精密加工設(shè)備還很少，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進(jìn)口。許多先進(jìn)的技術(shù)如ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)的普及率還不高，我國(guó)塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國(guó)外先進(jìn)水平相比，還存在很多方面的問(wèn)題。現(xiàn)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為70％～80％，而我國(guó)只有30％左右。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期25％～40％，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時(shí)浪費(fèi)?，F(xiàn)在應(yīng)用模具CAD／CAM技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，隨著通用機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，塑料注射模CAD/CAM已經(jīng)不斷的深化。從上世紀(jì)60年代基于線框模型的CAD系統(tǒng)開(kāi)始, 到70年代以曲面造型為核心的CAD/CAM系統(tǒng)，80年代實(shí)體造型技術(shù)的成功應(yīng)用，90年代基于特徵的參數(shù)化實(shí)體/曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技術(shù)提供了可靠的保證。目前在國(guó)內(nèi)外巿場(chǎng)已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。而且通過(guò)推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對(duì)于發(fā)展CAD／CAM技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。因此，模具成為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品?，F(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。參數(shù)化技術(shù)是當(dāng)前CAD技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一，通過(guò)改動(dòng)圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)尺寸對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，系統(tǒng)自動(dòng)地捕獲用戶的設(shè)計(jì)意圖，并把各個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象以及對(duì)象之間的關(guān)系記錄下來(lái)，當(dāng)用戶修改圖紙中的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)地更新圖紙，使圖紙中反映用戶設(shè)計(jì)意圖的設(shè)計(jì)對(duì)象之間的關(guān)系依舊可以維持。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能，極大地改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計(jì)的柔性，在慨念設(shè)計(jì)、初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模及修改系列設(shè)計(jì)、多方案比較、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、裝配、公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，并體現(xiàn)出很高的應(yīng)用價(jià)值，能否實(shí)現(xiàn)參數(shù)化目前已成為評(píng)價(jià)CAD系統(tǒng)優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)。Pro/ENGINEER 集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組合、模具開(kāi)發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、自動(dòng)量測(cè)、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析等功能于一體。是塑料模具實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一個(gè)必備的軟件。EMX（Expert Moldbase Extension）是PRO/E系統(tǒng)中的一個(gè)外掛模塊，專門(mén)用來(lái)建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件和滑塊、斜銷等附件，能夠建立冷卻水管，能夠自動(dòng)產(chǎn)生模具工程圖和明細(xì)表，還可以模擬模具開(kāi)模過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是個(gè)功能非常強(qiáng)大且使用非常方便的模具設(shè)計(jì)工具。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和模架設(shè)計(jì)是利用模架設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。型腔和型芯設(shè)計(jì)可以在EMX里設(shè)計(jì)，也可以事先在PRO/E的制造模塊里完成。本設(shè)計(jì)有一部分是在EMX里完成。在模架調(diào)入之后可以根據(jù)需要添加、刪除各種模具零件。也可以修改現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)件使之滿足自身設(shè)計(jì)。完全的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使用非常方便。Pro/ENGINEER參數(shù)化設(shè)計(jì)的特性：(1)．3D實(shí)體模型除了可以將用戶的設(shè)計(jì)思想以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)出來(lái)之外，借助于系統(tǒng)參數(shù)，還可以隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、重心、重量、慣性大小等，可極大的減少設(shè)計(jì)人員的計(jì)算時(shí)間。(2)．Pro/ENGINEER可隨時(shí)由3D實(shí)體模型產(chǎn)生2D工程圖，且可自動(dòng)標(biāo)示工程圖尺寸。不論在3D還是2D圖形上作尺寸修正。其相關(guān)的2D圖形或3D實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)組合、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，如此可確保數(shù)據(jù)的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性。(3)．以特征作為設(shè)計(jì)的單位?？呻S時(shí)對(duì)特征做合理、不違反幾何順序調(diào)整、插入、刪除、重新定義等修正動(dòng)作。 選題目的以及意義畢業(yè)設(shè)計(jì)將總結(jié)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)成果,鍛煉和開(kāi)發(fā)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力。本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模具。該塑件為氣壓瓶蓋，它是配在氣壓瓶上用的一種蓋子，由于是配用，批量不是很大，為中批量生產(chǎn)。其結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，有三個(gè)側(cè)抽芯，因而該塑件的模具有一個(gè)典型結(jié)構(gòu)——側(cè)抽芯滑塊機(jī)構(gòu)。這個(gè)課題能充分體現(xiàn)專業(yè)知識(shí)，對(duì)模具設(shè)計(jì)能力有一定的鍛煉。通過(guò)對(duì)氣壓瓶蓋的注射模具的設(shè)計(jì)，可以鞏固專業(yè)知識(shí)為以后從事本專業(yè)實(shí)際工作和研究工作奠定了重要的思想基礎(chǔ)，也同時(shí)具有一定的初步開(kāi)發(fā)模具能力。另外加深了對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用。提高了整體的設(shè)計(jì)能力。第二章 塑件成型工藝性分析 氣壓瓶蓋三維模型 材料ABS，中批量生產(chǎn)，未注公差等級(jí) IT4 氣壓瓶蓋二維圖該塑件為氣壓瓶蓋，其二維圖尺寸如圖22所示，,為中批量生產(chǎn)，材料為ABS，成型工藝性好，可以注射成型。 根據(jù)塑件的用途以及塑料的性質(zhì)分析其表面質(zhì)量，確定塑件的精度等級(jí)要求為：IT4；其中塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個(gè)等級(jí)。為了便于塑件從模腔中脫出或從塑件中抽出型芯，塑件設(shè)計(jì)時(shí)須考慮其內(nèi)外壁面應(yīng)該有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、塑件幾何形狀有關(guān)。，大開(kāi)口處有5186。的斜角，小開(kāi)口處有3186。的傾角，這樣足以使型芯很容易抽出。為了容易使大的側(cè)抽芯容易抽出可以查參考文獻(xiàn)中的表219 ，脫模斜度（型芯）：1186。 塑件材料的基本性能本塑料制件采用ABS成型， g/cm3。全稱為苯乙烯——丁二烯——丙烯腈共聚物，它是一種三元共聚物，擁有三種組元的共同性能，使其具有“堅(jiān)韌，質(zhì)硬，剛性”的特點(diǎn)。ABS樹(shù)脂具有較高的的沖擊韌性和力學(xué)強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性及電性能良好。而且有易成型和機(jī)加工的特點(diǎn)。此外，表面還可以鍍鉻，成為塑料涂金屬的一種常用材料。它是一種無(wú)定形材料，吸濕性強(qiáng)，其吸水率（24h）:%～%；%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。其拉伸彈性模量為1800～2900MPa，彎曲強(qiáng)度：99～134MPa；。在設(shè)計(jì)時(shí)候要注意澆注系統(tǒng)的料流阻力小，澆口處外觀不良，易發(fā)生熔接痕，要注意選擇澆口位置、形式。頂出力不宜過(guò)大。 塑料的成型收縮率 塑件從模具中取出到冷卻至室溫會(huì)發(fā)生尺寸收縮，這種性能稱收縮性。查參考文獻(xiàn)[1]中的表216該塑料的成型收縮率（%）：0. 4～；由于收縮不僅與樹(shù)脂的熱脹冷縮有關(guān)，還和各成型因素有關(guān)，所以將成型后塑件的收縮稱成形收縮。影響收縮的因素主要有： 。 %。 塑件材料的流動(dòng)性塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動(dòng)性。這是模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要工藝參數(shù)。流動(dòng)性大易造成溢料過(guò)多，填充型腔不密實(shí)，塑件組織疏松，樹(shù)脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理困難，硬化過(guò)早等弊病。但流動(dòng)性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的流動(dòng)性必須與塑件要求、成型工藝及成形條件相適應(yīng)。ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體。查參考資料可以知道ABS流動(dòng)性中等。 。第三章 塑件成形工藝與設(shè)備 溫度注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。ABS塑料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)查參考資料如表31所示。表31 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)料筒溫度 /℃噴嘴溫度/℃模具溫度/℃后 段中 段前 段180～200210～230200～210180～19050～70資料來(lái)源： 陳志剛主編．塑料模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年2月，第36頁(yè) 壓力注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像ABS流動(dòng)性一般的塑料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，～。 時(shí)間完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3～5秒，保壓時(shí)間一般為20～120秒，冷卻時(shí)間一般為30～120秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表32所示。表32 成型周期與壁厚關(guān)系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s 10 35 15 45 22 65 28 85 資料來(lái)源：黃虹主編．