畢業(yè)設(shè)計(jì)---塑料垃圾桶注塑模設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　塑料垃圾桶注塑模設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：根據(jù)日常生活中的塑料紙簍，利用實(shí)體模型測(cè)量產(chǎn)品的尺寸，對(duì)實(shí)體進(jìn)行建模，并對(duì)塑件的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括塑件成品的設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的分析與計(jì)算、工作部分的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工方案的制定，其中重點(diǎn)介紹了分型面的設(shè)計(jì)與模架的設(shè)計(jì)與計(jì)算，本文主要運(yùn)用Pr

2、o/ENGINEER 及其EMX4.1模塊來(lái)完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。從中學(xué)習(xí)到了許多的模具設(shè)計(jì)的知識(shí)和對(duì)在校所學(xué)知識(shí)的深化，設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化，有利于提高模具的生產(chǎn)效率和節(jié)約了生產(chǎn)成本，并大大縮短了生產(chǎn)的周期。</p><p>　　關(guān)鍵詞：Pro/E；注射模；塑料垃圾桶；澆注系統(tǒng)；分型面</p><p><b>　　一、前言</b></p><p

3、>　　1.1國(guó)內(nèi)模具相關(guān)技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀</p><p>　　世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了模具制造業(yè)的迅速發(fā)展。模具已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要成型工具。塑料，橡膠，陶瓷，玻璃，皮革，耐火材料以及建材制品等大部分產(chǎn)品也都是采用模具成型。因此個(gè)發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家都十分重視對(duì)模具品種的開(kāi)發(fā)，質(zhì)量的改進(jìn)，加工精度的提高和制造周期的縮短。</p><p>　　現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行

4、業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，有人說(shuō)，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，因此已成為

5、衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。</p><p>　　模具技術(shù)是上世紀(jì)下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之一，由于模具的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，并且是一個(gè)不斷反復(fù)的過(guò)程，目前，采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的CAD支撐軟件，在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用并行工程原理，實(shí)現(xiàn)模具管理、工藝分析與設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一體化是一種較有代表性也很有應(yīng)用前景的模具CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法。目前，CAD/CAM技術(shù)的推廣已由“甩圖板”階

6、段跨入到了深化應(yīng)用階段。CAPP技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高企業(yè)工藝編制的效率和準(zhǔn)確性；PDM系統(tǒng)的應(yīng)用，可以對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理；MIS/ERP系統(tǒng)的應(yīng)用，則可以從根本上降低企業(yè)的成本，提高生產(chǎn)和管理效率。這些系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息的集成和功能上的配合，并逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全面信息化，已成為CAD/CAM技術(shù)深化應(yīng)用的主題, 是模具發(fā)展的第二次變革。</p><p>　　1.2模具的發(fā)展趨勢(shì)</p>&

7、lt;p>　　近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面： @{Q[Wf</p><p>　?。?）加深理論研究 |,ye@Ox  :在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高

8、。 ~D3d>A l   （2）高效率、自動(dòng)化 g?mH}y  :大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。 [_T^ ;H0(   （3）大型、超小型及高精度  :由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性

9、能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。 }Ru, 塑料制品及工藝分析</p><p><b>　　一、制件圖</b></p><p><b>　　圖1-1 塑件圖</b></p><p>　　塑件 高217.56mm 厚度2mm</p><p><b>　　二、塑件的工藝

10、分析</b></p><p><b>　　1.塑件的使用性能</b></p><p>　　該塑件為塑料垃圾桶，顧名思義，主要用于垃圾的盛放，由于該塑件在使用時(shí)有碰撞，有潮濕等環(huán)境影響，要求材料有較好的機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度、抗應(yīng)力開(kāi)裂性、彈性模量都要求較好，且配合關(guān)系要求高。根據(jù)產(chǎn)品要求，該塑件為小批量生產(chǎn)。</p><p><

11、b>　　2.塑件的尺寸精度</b></p><p><b>　　一般精度要求</b></p><p><b>　　3.塑件表面質(zhì)量</b></p><p>　　該塑件表面質(zhì)量要求表面光澤，其表面粗糙為1.6?m，無(wú)飛邊毛刺縮孔流痕等工藝缺陷。</p><p>　　4.塑件的結(jié)構(gòu)工藝

12、性</p><p>　　由圖可知，該垃圾桶整體結(jié)構(gòu)為柱體，側(cè)壁壁厚為2㎜，帶孔部分較厚，塑件的屬于中小件，PP材料能夠滿足充模流動(dòng)要求?？紤]制件壁厚不均，為防止變形，應(yīng)強(qiáng)化冷卻，模具溫度取下限值，延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。</p><p>　　5.原材料的工藝性 見(jiàn)下表：</p><p>　　第二章 確定注塑機(jī)機(jī)類型</p><p><b>

13、　　1．注塑機(jī)的初選</b></p><p><b>　　1．計(jì)算塑件的體積</b></p><p>　　根據(jù)制件的三維模型與數(shù)據(jù)，估算求得塑件的體積為：V1＝320cm3；故一次注射所需要的塑料總體積為：V＝480mm3。</p><p><b>　　2．計(jì)算塑件的質(zhì)量</b></p><

14、p>　　查手冊(cè)[1]得密度為：?＝0.9g/cm3</p><p>　　塑件的質(zhì)量為：M1=V1×? =288g</p><p>　　塑件和澆注系統(tǒng)凝料總質(zhì)量為：M= g=288g</p><p><b>　　3．選用注射機(jī)</b></p><p>　　根據(jù)總體積V1＝480 cm3,初步選取螺桿式注塑成

15、型機(jī)海天海天200T。</p><p>　　注塑成型機(jī)海天200T主要參數(shù)如下表2-1所示</p><p><b>　　表2-1注塑機(jī)參數(shù)</b></p><p><b>　　2、注塑機(jī)的終選 </b></p><p>　?。?）注射量的校核公式：</p><p>　?。?.

16、8-0.85）W公≥W注</p><p>　　式中W公——注塑機(jī)的公稱注塑量（cm3）；</p><p>　　W注——每模的塑料體積量，是所有型腔的塑料加上澆注系統(tǒng)塑料的總和（cm3）；</p><p>　　如前所述，塑件及澆注系統(tǒng)的總體積為480cm3小于注塑機(jī)的理論注射量499cm3，將數(shù)據(jù)代入公式得：480cm3 ＜499cm3，故滿足要求。</p>

17、;<p>　?。?）模具閉合高度的校核公式：</p><p>　　Hmin﹤H閉﹤Hmax</p><p>　　如裝配圖可知模具的閉合高度H閉＝400 mm，而注塑成型機(jī)的最大模具厚度Hmax=510mm, 最小模具厚度Hmin=200mm,滿足Hmin﹤H閉﹤Hmax安裝要求。</p><p>　?。?）模具安裝部分的校核</p>&l

18、t;p>　　模具的外形尺寸為220mm×200mm，而注塑成型機(jī)拉桿內(nèi)間距為510mm×510mm，故能滿足安裝要求。</p><p>　　模具定位圈的直徑Ø100＝注塑機(jī)定位孔的直徑Ø100，滿足安裝要求。</p><p>　　澆口套的球面半徑為SR1=SR+(1-2)=11滿足要求。</p><p>　　澆口套小端直

19、徑R1＝R+ (1-2)=3+1=4滿足要求。</p><p>　　（4）模具開(kāi)模行程的校核公式：</p><p>　　H模 = H1+ a≤H注</p><p>　　式中： H?！＞叩拈_(kāi)模行程(mm )</p><p>　　H注——注塑成型機(jī)移模行程(mm )</p><p>　　H1——包括流道凝料在內(nèi)的制品的

20、高度（mm）</p><p>　　a——安全距離5—10（mm）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：H模＝217.56+10＝227.56mm≤H注＝470mm，滿足要求。</p><p>　?。?）鎖模力的校核公式：</p><p><b>　　F≥KAPm</b></p><p>　　式中：F—

21、—注射機(jī)的額定壓力(kN) ；</p><p>　　A——制件和流道在分型面上的投影面積之和(cm)</p><p>　　Pm——型腔的平均壓力(Mpa) ；</p><p>　　K——安全系數(shù)，通常取K=1.1～1.2；</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入公式得：</b></p><p>　

22、　KAPm=1.15×25×11.304=324.87KN</p><p>　　F=2000KN>324.87KN，滿足要求。</p><p>　　（6）注射壓力的校核公式： </p><p>　　Pmax ≥K′P0</p><p>　　式中：Pmax——注射機(jī)的額定注射壓力(Mpa) ；</p>&

23、lt;p>　　P0——注射成形時(shí)的所需調(diào)用的注射壓力(Mpa)；</p><p><b>　　K′——安全系數(shù)</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入公式得：</b></p><p>　　K′P0=1.3×90=117 MPa ≤Pmax=141Mpa    滿足要求&

24、lt;/p><p>　　結(jié)論：選取螺桿式注塑成型機(jī)海天200T完全符合本模具的使用要求。</p><p>　　第三章 模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　1．型腔數(shù)目的確定：</p><p>　　制件為小批量生產(chǎn)，故采用一模二腔。 </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)： 1) 保證產(chǎn)品的精度要求。 </p><

25、;p>　　2) 冷卻系統(tǒng)便于設(shè)置同時(shí)冷卻效果很好。 </p><p><b>　　2．分型面的確定：</b></p><p><b>　　圖3-1凸模</b></p><p><b>　　圖3-2凹模</b></p><p><b>　　圖3-3分型面</

26、b></p><p><b>　　3.澆注系統(tǒng)的確定</b></p><p><b>　　用一個(gè)主澆道進(jìn)料。</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：一方面有利于模具的制造，另一方面保證端面尺寸的精度。如將分流道和側(cè)澆口做在大型芯上，由于澆注凝料的存在，使其端面凸凹不平，不能保證尺寸精度。側(cè)澆口采用矩形側(cè)澆口，有利控制熔體

27、的充模。</p><p><b>　　4.脫模方式的確定</b></p><p>　　根據(jù)分型面的選擇及制件外形特點(diǎn)，采用推件板推出制件。其優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　?制件受力均勻在推出時(shí)不產(chǎn)生變形。 </p><p>　　?制件表面質(zhì)量不受影響。 </p><p>　　?無(wú)須設(shè)置復(fù)位桿使模具

28、結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　5.冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　PP 熔點(diǎn)和熔點(diǎn)熱焓量比 LDPE 高，在結(jié)晶和冷卻過(guò)程中會(huì)放出較多的熱量，故模具應(yīng)設(shè)置冷卻系統(tǒng)。打孔用于冷卻</p><p><b>　　5.排氣方式的確定</b></p><p>　　因?yàn)榇四＞呤侵行⌒湍＞咔宜芗鲃?dòng)性較好可利用分型面間隙及零

29、件配合間隙來(lái)排氣</p><p><b>　　6.模架的選擇</b></p><p><b>　　見(jiàn)以下手繪圖：</b></p><p><b>　　圖3-4模架主視圖</b></p><p><b>　　圖3-5模架俯視圖</b></p>

30、<p><b>　　表3-1模架明細(xì)表</b></p><p>　　第四章 模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　1.澆注系統(tǒng)尺寸的計(jì)算</p><p>　　1)分流道截面尺寸的計(jì)算</p><p>　　采用如下的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算分流道的直徑：</p><p>　　D=0.2654G1/

31、2*L1/4</p><p>　　式中 ：   D——分流道的直徑(mm) ；</p><p>　　G——制品質(zhì)量(g)；</p><p>　　L——分流道的長(zhǎng)度(mm)；</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入公式得：</b></p><p>　　D=0.2654G

32、1/2*L1/4＝0.2564(66.64)1/2*(4.75)1/4=3.18mm </p><p>　　由公式???q/(Wh²)≥104s-1進(jìn)行校核是否合理</p><p>　　q——熔體的充模速度(cm³/s)</p><p>　　制件的體積為V1=300cm³，由前述知充模時(shí)間為2s，故q=150 cm³/s&l

33、t;/p><p>　　于是  ???q/(Wh²)=6×150/0.3×0.14²=90×104 s-1≥104s-1、符合要求</p><p>　　2．模壁厚和墊板厚度、剛度與強(qiáng)度計(jì)算與校核</p><p>　　?p ——模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力(Mpa)；由組合式，低粘度和4級(jí)精度的條件，查長(zhǎng)手冊(cè)[1]得：&l

34、t;/p><p>　　δp=25(0.35r1/5+0.001r)＝25(0.35(81.63) 1/5+0.001×81.63)＝????m＝0.5mm</p><p>　　1).凹模側(cè)壁強(qiáng)度條件計(jì)算公式：</p><p>　　R=r[(?p/ ?p-2P)1/2 -1]    (?p>2P)</p><

35、;p><b>　　?p=133Mpa</b></p><p><b>　　P=25Mpa</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入公式得：</b></p><p>　　R＝64.4mm    </p><p>　　綜合1)、2)得：R＝

36、85mm</p><p>　　2).凹模墊板的剛度計(jì)算公式：</p><p>　　t=0.91r(Pr/Eδp)</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入公式得：</b></p><p><b>　　t＝34mm</b></p><p>　　3).凹模墊板的強(qiáng)度計(jì)算</p

37、><p>　　公式：t=1.1r(P/?p)½</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入公式得： </p><p><b>　　t= 21mm </b></p><p>　　綜合3)、4)得：t=34mm </p><p>　　第五章 擬定制品成型工藝</p><p>

38、;　　塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定</p><p>　　1、PP注射成型工藝參數(shù)</p><p>　　2、填寫(xiě)模塑成型工藝卡</p><p>　　第六章 模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)與特色總結(jié)</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，按照無(wú)紙化模具設(shè)計(jì)的一般流程，設(shè)計(jì)了塑料紙簍的模具進(jìn)行了模流，分析用了各種CAD軟件PRO/E等分析軟件，進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。</

39、p><p>　　在完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本人漸漸地熟悉了注塑模具設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和步驟。設(shè)計(jì)過(guò)程中需大量地運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)，因此很好地鞏固了書(shū)本上所學(xué)到的知識(shí)，配合自己動(dòng)手所得到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)所學(xué)知識(shí)（尤其專業(yè)知識(shí)）掌握得更加牢固。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到過(guò)不少問(wèn)題，例如對(duì)以往知識(shí)的遺忘，軟件的不熟悉，很多功能以前都沒(méi)有接觸過(guò)等，因此需從頭學(xué)起，邊學(xué)邊做，也因?yàn)檫@樣，印象特別深刻，掌握得特別牢固。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，模具的分

40、型面的確定和裝配圖的繪制都是難點(diǎn)，通過(guò)問(wèn)同學(xué)，老師，查書(shū)等方法一步步做出來(lái)。</p><p>　　通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)，使我加深了模具方面的認(rèn)識(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，培養(yǎng)了自己的信心和耐心，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)的掌握讓我對(duì)機(jī)電有了新的認(rèn)識(shí)和理解！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]林清安.Pro/ENGINEER 2000i

41、2零件設(shè)計(jì)高級(jí)篇[M].北京：北京大學(xué)出版社，2001. </p><p>　　[2]林清安.Pro/ENGINEER 2000i2模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2001. </p><p>　　[3]塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[4] 錢可強(qiáng)主編.機(jī)械制圖[M]. 北京:高等教育出版社

42、 2003.5</p><p>　　[5] 周四新主編.Pro/ENGINEER Wildfire實(shí)用設(shè)計(jì)百例[M].北京:清華大學(xué)出版社 2005.5</p><p>　　[6] 王平等主編.Pro/ENGINEER野火版機(jī)械工程應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社 2005.3</p><p>　　[7] 孫江宏主編.Pro/ENGINEER結(jié)構(gòu)分析與運(yùn)動(dòng)仿真W

43、ildfiire/2001 [M].北京:中國(guó)鐵道出版社 2004.6</p><p>　　[8]周世學(xué)主編.機(jī)械制造工藝與夾具[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社日期:2004.8</p><p>　　[9] 林清安主編Pro/ENGINEER 零件設(shè)計(jì)——高級(jí)篇（上、下）[M].北京:北京大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[10] 金大鷹主編.機(jī)械制圖習(xí)題

44、集[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 2004.9</p><p>　　[11] 陳于萍、周兆元主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社2006.1</p><p>　　[12]王華山主編.塑料注塑技術(shù)與實(shí)例[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005年10月</p><p><b>　　致謝</b></p>