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題目：基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923247 學生姓名： 袁蘊芳 指導教師： 曹亞玲（職稱：講 師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）基于 Pro/E 的 接水盒注塑模具設計是本人在導師的指導下獨立進行研究所取 得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引 用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他 個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 96 學 號： 0923247 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 模具是工業(yè)生產的主要工藝裝備，用模具生成制件所表現(xiàn)出來 的高精度、高一致性、高生產率和低能耗是其他加工制造方法所不 能比擬的。在江浙滬地區(qū)模具制造企業(yè)占有相當大的比例，近年來， 中國模具工業(yè)將繼續(xù)朝著信息化、數(shù)字化、精細化、自動化的方向 發(fā)展。Pro/E 作為 CAD/CAM 技術的主流軟件，其模具解決方案涉及 模具的設計、制造的整個流程，從而在這些模具企業(yè)當中獲得廣泛 的應用。作為區(qū)域經濟所亟需的機械（模具）類專業(yè)人才，應用型 本科高校畢業(yè)生掌握此類的 CAD/CAM 軟件是相當重要的一項技能。 本課題旨在通過對接水盒產品的模具設計，鞏固學生模具設計 和模具計算能力；通過對三維實體模型的模具設計使學生掌握注塑 模設計方法，建立一套與產品造型參數(shù)相關的三維實體模具，最終 使學生能夠利用所學知識獨立分析與解決設計過程中產生的實際問 題，為今后工作打下一定的基礎。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 I 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 2、能綜合運用所學的專業(yè)知識（如注塑模成型與模具設計）進 行中等復雜程度模具的設計和計算。 3、 熟練掌握 CAD/CAM 軟件 Pro/E 的三維造型、模具設計的原理 和方法。在 Pro/E 的模具設計模塊中設計成型零件。 4、熟練掌握利用專家系統(tǒng)設計整套標準模架的流程和方法。 5、根據(jù)三維模架生成接水盒塑件注塑模的二維工程圖。 6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見解，文字通順，條 清楚，數(shù)據(jù)準確，格式符合要求。 四、接受任務學生： 機械 96 班 姓名 袁蘊芳 五、開始及完成日期： 自 2011 年 11 月 12 日 至 2012 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 I 2011 年 11 月 12 日 摘 要 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復雜的精 密塑件。本次設計中，主要運用到了所學的注射模設計以及相關機械設計等方 面的知識。分析了一副注射模的一般設計過程，即注射成型的分析、注射機的 選擇及相關參數(shù)的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總 體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制等。設 計主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列布置和 流道布局，還有澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，抽芯機構的設計， 澆注系統(tǒng)的設計，推出機構的設計，斜導柱的設計等。設計過程主要利用了 Pro/E 進行三維零件的繪制并根據(jù)設計計算繪制出模具的型芯和型腔以及基本模 架等，然后用 Auto CAD 進行二維裝配圖和零件圖的繪制，最后通過對整體結 構的校核，提高了其穩(wěn)定性和可靠性。 關鍵詞：接水盒；注塑模；ABS 塑料 Abstract Injection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses the Pro/E 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability. Keywords:water receiver;injection mold; ABS plastic 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 塑料模具設計的研究內容和意義 .1 1.2 塑料模具國內外發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 本課題應達到的要求 .2 2 塑件分析 .3 2.1 材料的選擇 .3 2.2 塑件的幾何形式及結構分析 .4 3 設備的選擇與校核 .6 3.1 塑件質量的計算 .6 3.2 型腔數(shù)量的確定 .6 3.3 注射機參數(shù)的校核 .7 3.3.1 注射量校核 .7 3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 .7 3.4 開模行程的校核 .8 3.5 脫模力 Q.8 4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計 .10 4.1 塑料制件在模具中的位置 .10 4.2 澆注系統(tǒng)的設計 .11 4.2.1 主流道的設計 .11 4.2.2 主流道尺寸的確定 .12 4.2.3 澆口位置的選擇 .12 5 成型零部件的設計與計算 .13 5.1 成型零件的結構設計 .13 5.1.1 型腔（或凹模）的設計 .13 5.1.2 型芯（或凸模）的設計 .13 5.2 成型零件工作尺寸的計算 .14 5.2.1 型腔外形尺寸的確定 .14 5.2.2 型芯外形尺寸的確定 .15 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計算 .17 5.2.4 型腔側壁厚度的計算 .17 5.2.5 型腔底板厚度的計算 .17 5.2.6 中心距尺寸的計算 .18 6 脫模機構的設計 .19 6.1 脫模力的計算 .19 6.2 推出機構的設計 .20 6.3 推出機構的復位與導向 .22 6.4 模架的選取 .22 7 側向分型與抽芯機構 .24 7.1 抽芯距的確定 .24 7.2 抽芯機構設計 .24 7.2.1 斜導柱抽芯的工作原理及設計原則 .24 7.2.2 斜導柱傾斜角的選擇 .25 7.2.3 斜導柱直徑計算 .25 7.2.4 斜導柱長度計算 .25 7.3 側滑塊的設計 .25 7.3.1 側滑塊形狀設計 .25 7.3.2 側滑塊定位裝置的設計 .26 7.3.3 導滑槽的設計 .26 7.3.4 楔緊塊的設計 .27 8 合模導向機構設計 .28 8.1 導柱 .28 8.2 導套 .28 9 溫度調節(jié)系統(tǒng) .30 9.1 冷卻系統(tǒng)的設計原則 .30 9.2 冷卻回路的尺寸確定 .30 9.2.1 冷卻回路所需的總面積 .30 9.2.2 冷卻回路的總長度 .31 10 結論與展望 .32 10.1 結論 .32 10.2 不足之處及未來展望 .32 致 謝 .33 參考文獻 .34 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 1 1 緒論 1.1 塑料模具設計的研究內容和意義 研究的內容： （1）了解聚合物的物理性能、流動特性，成型過程中的物理、化學變化及塑料的組成分 類主性能。 （2）了解塑料成型的基本原理和工藝特點，正確分析成型工藝對模具的要求。 （3）能掌握各種成型設備對各類模具的要求 （4）掌握各類成型模具的結構特點及設計計算方法，能設計中等復雜程度的模具。 研究的意義： 隨著科學技術的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，它被稱為工業(yè) 產品之母，所有工業(yè)產品莫不依賴模具才得以規(guī)模生產、快速擴張，被歐美等發(fā)達國家 譽為“磁力工業(yè)” 。模具設計是機械專業(yè)一個最重要的教學環(huán)節(jié)，是一門實踐性很強的學 科，是對我們所學知識的綜合運用，通過對模具設計和制造過程有個基本了解，為以后 的工作及學習深造打下了堅實的基礎。接水盒是日常生活中常用的基本品，對它的注塑 模具進行設計和分析，有一定的現(xiàn)實意義和經濟價值，是順應當前模具制造行業(yè)發(fā)展需 要的，具有重大意義。 1.2 塑料模具國內外發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀： 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較 大提高。在大型模具方面已能生產 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg 大容量洗衣 機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生 產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公 司和煙臺北極星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生產的這類齒 輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平，而且還采用最 新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。 還能生產厚度僅為 0.08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。 注塑模型腔制造精度可達 0.020.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具質量、壽命明顯提 高了，非淬火鋼模壽命可達 1030 萬次，淬火鋼模達 501000 萬次，交貨期較以前縮 短，但和國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機 構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海 信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 2934 英寸電視機外殼以及 一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好 的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始 推廣，有的廠采用率達 20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用 具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難 度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到 10%，與國外的 5080%相比， 無錫太湖學院學士學位論文 2 差距較大。 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電 器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UG、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer 等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量 資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術對成型過程， 如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展。 近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P20、3Cr2Mo 、PMS、SM 、SM 等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響， 但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并 且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程 度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%-80%相比，仍有很大差距。 國外塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀： 注塑成型是最大量生產塑料制品的一種成型方法，二十多年來，國外的注塑模 CAD 技術發(fā)展相當迅速。70 年代已開始應用計算機對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內 的流動情況進行分析。80 年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使 設計人員可以依據(jù)理論分析并結合自身的經驗，在模具制造前對設計方案進行評價和修 改，以減少試模時間，提高模具質量。近十多年來，注塑模 CAD 技術在不斷進行理論和 試驗研究的同時，十分注意向實用化階段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實 際應用中不斷改進、提高和改善。 1.3 本課題應達到的要求 1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 2、能綜合運用所學的專業(yè)知識（如注塑模成型與模具設計）進行中等復雜程度模具 的設計和計算。 3、熟練掌握 CAD/CAM 軟件 Pro/E 的三維造型、模具設計的原理和方法。在 Pro/E 的模具設計模塊中設計成型零件。 4、熟練掌握利用專家系統(tǒng) EMX 設計整套標準模架的流程和方法。 5、根據(jù)三維模架生成接水盒塑件注塑模的二維工程圖。 6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見解，文字通順，條理清楚，數(shù)據(jù)準確， 格式符合要求。 2 塑件分析 2.1 材料的選擇 該塑件為接水盒,沒有太高的配合精度，所以從塑件使用性能上分析，其必須具備有 一定的綜合機械性能,包括一定的彈性和耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電氣性能。而符 合以上性能的塑料材料很多，從材料的來源以及材料的成本和調配顏色來看，ABS（丙烯 腈-丁二烯 -苯乙烯共聚物）比較適合。ABS 是目前世界上應用最廣泛的材料，它來源廣， 成本底，符合該塑件成型的特性。因此制作該塑件選用 ABS 塑料。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 3 表2-1 ABS的主要技術指標 密度 比容 吸水率 收縮率 熱變形 溫度 1.021.16 0.80.98 0.2%0.4% 130160 0.3%0.8% 83103 抗拉強度 拉伸彈性 模量 彎曲強度 沖擊強度 比體積 50Mpa 1.8X107 80Mpa 11HB 9.7HB 0.860.96 表2-2 ABS的注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿轉數(shù) 噴嘴形式 噴嘴溫度 螺桿式 5070 直通式 180190 料筒的溫度 模具溫度 注射壓力 保壓力 190-200 200-220 170-190 5070 60 90Mpa 30-60Mpa 注射時間 保壓時間 冷卻時間 成型周期 3-5S 1530S 1030S 3070S 預熱溫度 預熱時間 計算收縮率 8085 23h 0.3 0.8% ABS 無毒無味，呈微黃色，成型塑料件有較好光澤。密度為 1.05-1.18g/m。ABS 的 抗沖擊強度極好，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒 性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于 成型加工。經過調色可配成任何顏色。但其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70左 右，熱變形溫度約為 90左右。耐氣候差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。其成型特點： ABS 在升溫時黏度增高，所以成型壓力較高，導致塑料上的脫模斜度稍大。流動性中等， 溢邊料 0.04mm 左右。易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力； 在正常的成型條件下，壁厚，溶料溫度及收縮率影響極小 19。 ABS 成型收縮率，拉伸模量，泊松比與剛的摩擦因素見下頁表 2-3 表2-3 ABS成型收縮率，拉伸模量，泊松比與鋼的摩擦因素 塑料名稱 成型收縮率/% 拉伸模量E/103Mpa 泊松比U 與鋼的摩擦系數(shù)f PE 1.5-3.5 0.212-0.98 0.49 0.23-0.5 PP 1.0-2.5 1.6-6.2 0.43 0.49-0.51 PS 0.6-0.8 1.4-8.9 0.38 0.45-0.75 ABS 0.3-0.8 1.91-1.98 0.38 0.20-0.25 無錫太湖學院學士學位論文 4 2.2 塑件的幾何形式及結構分析 圖 2-1 塑件三維圖 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設計 5 圖 2-2 塑件二維圖 1、脫模斜度 脫模斜度取決于塑件形狀，壁厚及塑料的性能和收縮率。本塑件型腔深度一般 ，但 由于考慮到塑件配合精度不高，所以塑件兩側要有角度，所以采用使塑件強行脫模的方 式，而且往外偏有個小角度。該塑件脫模斜度取 1。