毕业设计塑料垃圾桶注塑模设计.doc

毕业设计（论文）塑料垃圾桶注塑模设计摘要：根据日常生活中的塑料纸篓，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，其中重点介绍了分型面的设计与模架的设计与计算，本文主要运用Pro/ENGINEER 及其EMX4.1模块来完成整个设计工作。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化，设计的整个过程实现了无纸化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。关键词：Pro/E；注射模；塑料垃圾桶；浇注系统；分型面一、前言1.1国内模具相关技术发展和现状世界工业经济和科学技术的发展，带动了模具制造业的迅速发展。模具已经成为现代工业生产的主要成型工具。塑料，橡胶，陶瓷，玻璃，皮革，耐火材料以及建材制品等大部分产品也都是采用模具成型。因此个发达工业国家都十分重视对模具品种的开发，质量的改进，加工精度的提高和制造周期的缩短。现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一，由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，目前，采用具有三维参数化特征造型功能的CAD支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开发方法。目前，CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。CAPP技术的应用，可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用，可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用，则可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题, 是模具发展的第二次变革。1.2模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：（1）加深理论研究 |,yeOx  :在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 D3d>A l   （2）高效率、自动化 g?mHy  :大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 _T ;H0(   （3）大型、超小型及高精度 U)(yWmXT  :由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 Ru, （4）革新模具制造工艺 $& hLo$X  :在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 KT_"L%2  1.3宁波模具的发展前景（1）发展潜力仍然很大：与全国塑料加工业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜在市场十分巨大。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，都会大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。（2）设备有待提高：然而，塑料模具尽管成为时下最为诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约14毕业设计选题的意义通过不断的学习，加之此次毕业设计，使我认识到模具发展的广阔前景，由于模具技术的迅速发展，对社会的快速发展有着积极重要的意义，模具设计与制造成为一个行业，越来越引起人们的重视。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。当然模具的种类在不断的增多，模具的材料要求在不断的提高，所以说我国模具工业的前景是非常乐观的。为了对模具有个初步认识，本设计以典型模具结构注射模为设计任务，通过查询相关资料、个人设计和计算等一系列过程，完成塑料垃圾桶的造型设计、工作零件的构形设计，对模具其他零件的功用、分型面、浇注系统等设计进行分析说明第一章 塑料制品及工艺分析一、制件图 图1-1 塑件图塑件 高217.56mm 厚度2mm二、塑件的工艺分析1.塑件的使用性能该塑件为塑料垃圾桶，顾名思义，主要用于垃圾的盛放，由于该塑件在使用时有碰撞，有潮湿等环境影响，要求材料有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较好，且配合关系要求高。根据产品要求，该塑件为小批量生产。2.塑件的尺寸精度一般精度要求3.塑件表面质量该塑件表面质量要求表面光泽，其表面粗糙为1.6mm，无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。4.塑件的结构工艺性由图可知，该垃圾桶整体结构为柱体，侧壁壁厚为2，带孔部分较厚，塑件的属于中小件，PP材料能够满足充模流动要求。考虑制件壁厚不均，为防止变形，应强化冷却，模具温度取下限值，延长冷却时间。5.原材料的工艺性 见下表：塑料品种PP热塑性塑结构特点料使用温度可以在100长期稳定使用性能特点屈服强度，抗拉强度、抗压强度、硬度和弹性均优异，几乎不吸水成型特点1在氧，热，光的情况下易解聚，老化，必须加入防老化剂。2.在超过280会发生降解，故成型时应避免熔料长时间滞留在料筒内。3体流动性好，易成型长流程塑件。4.熔点和熔点热焓量比LDPE高，在结晶和冷却过程中会放出较多的热量，故模具有较好的冷却系统。5.由于热收缩和结晶作用，在成型过程中比容积有较大的变化。6.熔料低温高压取向明显，故要控制成型温度。7.型收缩率大，低温呈脆性，要求壁厚均匀。第二章 确定注塑机机类型1注塑机的初选1计算塑件的体积根据制件的三维模型与数据，估算求得塑件的体积为：V1320cm3；故一次注射所需要的塑料总体积为：V480mm3。2计算塑件的质量查手册1得密度为：r0.9g/cm3塑件的质量为：M1=V1×r =288g塑件和浇注系统凝料总质量为：M= g=288g3选用注射机根据总体积V1480 cm3,初步选取螺杆式注塑成型机海天海天200T。注塑成型机海天200T主要参数如下表2-1所示表2-1注塑机参数理论注射量499 cm3最小模具厚度200mm注射压力141MPa定位孔的直径Ø160锁模力2000kN喷嘴端部RSR10mm拉杆内间距510mm×510mm喷嘴口孔径Ø 3mm最大模具厚度510mm移模行程470mm2、注塑机的终选 （1）注射量的校核公式：（0.8-0.85）W公W注式中W公注塑机的公称注塑量（cm3）；W注每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总和（cm3）；如前所述，塑件及浇注系统的总体积为480cm3小于注塑机的理论注射量499cm3，将数据代入公式得：480cm3 499cm3，故满足要求。（2）模具闭合高度的校核公式：HminH闭Hmax如装配图可知模具的闭合高度H闭400 mm，而注塑成型机的最大模具厚度Hmax=510mm, 最小模具厚度Hmin=200mm,满足HminH闭Hmax安装要求。（3）模具安装部分的校核模具的外形尺寸为220mm×200mm，而注塑成型机拉杆内间距为510mm×510mm，故能满足安装要求。模具定位圈的直径Ø100注塑机定位孔的直径Ø100，满足安装要求。浇口套的球面半径为SR1=SR+(1-2)=11满足要求。浇口套小端直径R1R+ (1-2)=3+1=4满足要求。（4）模具开模行程的校核公式：H模 = H1+ aH注式中： H模模具的开模行程(mm )H注注塑成型机移模行程(mm )H1包括流道凝料在内的制品的高度（mm）a安全距离510（mm）代入数据得：H模217.56+10227.56mmH注470mm，满足要求。（5）锁模力的校核公式：FKAPm式中：F注射机的额定压力(kN) ；A制件和流道在分型面上的投影面积之和(cm)Pm型腔的平均压力(Mpa) ；K安全系数，通常取K=1.11.2；将数据代入公式得：KAPm=1.15×25×11.304=324.87KNF=2000KN>324.87KN，满足要求。（6）注射压力的校核公式： Pmax KP0式中：Pmax注射机的额定注射压力(Mpa) ；P0注射成形时的所需调用的注射压力(Mpa)；K安全系数将数据代入公式得：KP0=1.3×90=117 MPa Pmax=141Mpa    满足要求结论：选取螺杆式注塑成型机海天200T完全符合本模具的使用要求。第三章 模具结构分析与设计1型腔数目的确定：制件为小批量生产，故采用一模二腔。 优点： 1) 保证产品的精度要求。 2) 冷却系统便于设置同时冷却效果很好。 2分型面的确定：图3-1凸模图3-2凹模图3-3分型面3.浇注系统的确定用一个主浇道进料。优点：一方面有利于模具的制造，另一方面保证端面尺寸的精度。如将分流道和侧浇口做在大型芯上，由于浇注凝料的存在，使其端面凸凹不平，不能保证尺寸精度。侧浇口采用矩形侧浇口，有利控制熔体的充模。4.脱模方式的确定根据分型面的选择及制件外形特点，采用推件板推出制件。其优点： 制件受力均匀在推出时不产生变形。 制件表面质量不受影响。 无须设置复位杆使模具结构紧凑。5.冷却系统的结构设计PP 熔点和熔点热焓量比 LDPE 高，在结晶和冷却过程中会放出较多的热量，故模具应设置冷却系统。打孔用于冷却5.排气方式的确定因为此模具是中小型模具且塑件流动性较好可利用分型面间隙及零件配合间隙来排气6.模架的选择见以下手绘图： 图3-4模架主视图 图3-5模架俯视图 表3-1模架明细表第四章 模具结构分析与设计1.浇注系统尺寸的计算1)分流道截面尺寸的计算采用如下的经验公式来计算分流道的直径：D=0.2654G1/2*L1/4式中 ：   D分流道的直径(mm) ；        G制品质量(g)；        L分流道的长度(mm)；  将数据代入公式得：         D=0.2654G1/2*L1/40.2564(66.64)1/2*(4.75)1/4=3.18mm 由公式g=6q/(Wh²)104s-1进行校核是否合理q熔体的充模速度(cm³/s) 制件的体积为V1=300cm³，由前述知充模时间为2s，故q=150 cm³/s于是  g=6q/(Wh²)=6×150/0.3×0.14²=90×104 s-1104s-1、符合要求2模壁厚和垫板厚度、刚度与强度计算与校核sp 模具强度计算许用应力(Mpa)；由组合式，低粘度和4级精度的条件，查长手册1得：p=25(0.35r1/5+0.001r)25(0.35(81.63) 1/5+0.001×81.63)0.5mm0.5mm1).凹模侧壁强度条件计算公式：R=r(sp/ sp-2P)1/2 -1    (sp>2P)   sp=133Mpa   P=25Mpa将数据代入公式得：R64.4mm    综合1)、2)得：R85mm  2).凹模垫板的刚度计算公式：t=0.91r(Pr/Ep)将数据代入公式得：t34mm3).凹模垫板的强度计算 公式：t=1.1r(P/sp)½ 将数据代入公式得：  t= 21mm 综合3)、4)得：t=34mm 第五章 拟定制品成型工艺塑件模塑成型工艺参数的确定1、PP注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格料筒温度()后段：160-220中段：180-200前段：160-180 成型时间(t)注射时间：2保压时间：15冷却时间：20喷嘴温度()220-310螺杆转速(r/min)60模具温度()20-50注射压力(MPa)25112、填写模塑成型工艺卡宁波大红鹰职业技术学院塑料纸篓成型工艺卡片资料编号 车间 共   页第       页零件名称塑料纸篓材料牌号PP设备型号海天200T装配图号图3-4材料定额g440每模件数1零件图号图5-1单件质量g288工装号 零件图5-1(比例：1：20)材料干燥设备真空干燥机温度()80时间（h）2料筒温度()后段160-220中段180-200前段160-180喷嘴220-310模具温度()20-50成型时间(s)注射2保压15冷却20压力(MPa)注射压力2511背压20-25后处理温度时间额定(s)辅助10时间单件 处理 编制校对审核组长车间主任检验组长主管工程师第六章 模具设计难点与特色总结这次的毕业设计，按照无纸化模具设计的一般流程，设计了塑料纸篓的模具进行了模流，分析用了各种CAD软件PRO/E等分析软件，进行设计和分析。在完成本次毕业设计的过程中，本人渐渐地熟悉了注塑模具设计的一般过程和步骤。设计过程中需大量地运用已学过的知识，因此很好地巩固了书本上所学到的知识，配合自己动手所得到的实践经验，对所学知识（尤其专业知识）掌握得更加牢固。在本次设计过程中遇到过不少问题，例如对以往知识的遗忘，软件的不熟悉，很多功能以前都没有接触过等，因此需从头学起，边学边做，也因为这样，印象特别深刻，掌握得特别牢固。在设计过程中，模具的分型面的确定和装配图的绘制都是难点，通过问同学，老师，查书等方法一步步做出来。通过这次模具设计，使我加深了模具方面的认识，在这个过程中，培养了自己的信心和耐心，通过对基础的掌握让我对机电有了新的认识和理解！参考文献：1林清安.Pro/ENGINEER 2000i2零件设计高级篇M.北京：北京大学出版社，2001. 2林清安.Pro/ENGINEER 2000i2模具设计M.北京：北京大学出版社，2001. 3塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册M.北京：机械工业出版社，20024 钱可强主编.机械制图M. 北京:高等教育出版社 2003.55 周四新主编.Pro/ENGINEER Wildfire实用设计百例M.北京:清华大学出版社 2005.56 王平等主编.Pro/ENGINEER野火版机械工程应用基础M.北京:化学工业出版社 2005.37 孙江宏主编.Pro/ENGINEER结构分析与运动仿真Wildfiire/2001 M.北京:中国铁道出版社 2004.68周世学主编.机械制造工艺与夹具M. 北京:北京理工大学出版社日期:2004.89 林清安主编Pro/ENGINEER 零件设计高级篇（上、下）M.北京:北京大学出版社，200110 金大鹰主编.机械制图习题集M. 北京:机械工业出版社 2004.911 陈于萍、周兆元主编.互换性与测量技术基础（第2版）M.北京: 机械工业出版社2006.112王华山主编.塑料注塑技术与实例M. 北京:化学工业出版社，2005年10月致谢在此感谢各位指导老师和身边的同学悉心的教导和帮助，特别是我的指导老师*他了我很多方向性的建议，还有模具组的各位老师在设计过程中给予的帮助和支持！使我加深了模具方面的认识，培养了我独立思考题、解决问题的能力。