畢業(yè)設(shè)計（論文）UG順序定距分型塑料件注射模具設(shè)計

1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文ug順序定距分型塑料件注射模具設(shè)計摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活等各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，同時塑料件的形狀越來越復(fù)雜。當前，隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)已經(jīng)普遍由2d向3d轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)制造向先進制造轉(zhuǎn)變。本文主要對順序定距分型注射模具結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，具體安排如下：第1章明確本次設(shè)計的目的與意義，簡單介紹塑料模具和當前注射機的發(fā)展狀況最后是本文主要內(nèi)容；第2章首先應(yīng)用ug對塑料件進行模型建模，然后對零件進行結(jié)構(gòu)分析。接著基于以上步驟選擇分型面，最后根據(jù)以上工作選擇注射機并對注射機校核；第3章根據(jù)上一章的準備工作對模具的澆注系統(tǒng)進行設(shè)計，并

2、明確設(shè)計原則與要求，分別對主流道、分流道、澆口、冷料穴進行設(shè)計；第4章首先介紹導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的作用，然后根據(jù)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)柱、導(dǎo)套，接著設(shè)計脫模機構(gòu)，分析側(cè)向抽芯機構(gòu)的特點以及如何避免干涉現(xiàn)象；第5章塑料件注射模具裝配，應(yīng)用ug中裝配模塊將以上工作中所設(shè)計的零部件按配對類型有序地組裝到一起。根據(jù)順序定距分型注射模具結(jié)構(gòu)的特點和塑料件的形狀、結(jié)構(gòu)，完成對塑料件注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計并且達到設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞ug；注射模具；塑料件；順序定距order from the type of plastic injection mold design with ugabstractwith modern indus

3、trial development, plastic products in industry, agriculture and daily life, and other fields of application are used more widely, while the shape of plastic increasing complexity. at present, with the development of technology, product design and production has generally from 2d to 3d , from tradit

4、ional manufacturing to advanced manufacturing changes. in this paper, the order will die from the injection type structure, as follows: chapter 1 of this design clearly the purpose and significance, a brief introduction of plastic mold injection machines and the current state of development is the l

5、ast main content of this article; chapter 2 ug first application of plastic parts for modeling and analysis of the structural components. based on the above steps and then choose the type face, the final choice based on the above work and injection-injection machine check; under the previous chapter

6、, chapter 3 of the preparatory work of die casting system for the design, and clear design principles and requirements, were the mainstream road, streaming road, gate, cold green design materials; chapter 4 first introduced the role of orientation, then die structure-guided design of i. sets, and th

7、en design stripping agencies, institutions of lateral core pulling the characteristics and how to avoid interference; chapter 5 pieces of plastic injection mold assembly, ug application modules will be assembled in the above work in the design of the components by matching the type and orderly assem

8、bly together. according to the order from the type of injection molds and plastic parts of the characteristics of the shape, structure, the completion of plastic injection molds of the structural design and to meet the design requirements.keywordsug; injection mold; plastic; order and sequence.- iii

9、 -目錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 目的與意義11.2 塑料模具概述21.3 塑料21.3.1 塑料的定義及組成21.3.2 塑料的分類31.4 塑料注射成型機的現(xiàn)狀及發(fā)展31.4.1 概述31.4.2 國內(nèi)外塑料注射成型機的主要差距41.4.3 塑料注射成型機的發(fā)展51.4.4 重點關(guān)注的技術(shù)問題71.5 本文主要研究內(nèi)容8第2章 ug塑料件模型建模與零件結(jié)構(gòu)分析92.1 塑料件模型建模92.2 零件結(jié)構(gòu)分析模型建模122.3 分型面的選擇132.4 外殼原料（abs）的成形特性與工藝參數(shù)152.5 注射機的選擇162.5.1 型腔數(shù)量162.5.2 估算塑件體積162.

10、5.3 選擇注射機162.6 本章小結(jié)18第3章 澆注系統(tǒng)設(shè)計193.1 主流道設(shè)計193.2 分流道設(shè)計203.3 澆口設(shè)計203.4 冷料井設(shè)計223.5 本章小結(jié)22第4章 導(dǎo)向與脫模機構(gòu)的設(shè)計234.1 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計234.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計244.3 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計254.3.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類、抽芯力的計算254.3.2 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計254.4 本章小結(jié)27第5章 ug裝配285.1 ug裝配模塊介紹285.2 ug裝配29結(jié)論31致謝32參考文獻33附錄a34附錄b40v- -第1章 緒論1.1 目的與意義塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類

11、之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究塑料注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法，世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的 50%以上，尤其是家電盒型注塑產(chǎn)品需求量不斷增加。注塑成型能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品，適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式，以發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法。注塑模具的設(shè)計與制造主要依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗和技師的制造技藝，一般需要經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和修模才能正式投入生產(chǎn)，這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不僅使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期延長，生產(chǎn)成本增加，而且難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。要解決這些問題，必須以科學(xué)分析

12、的方法，研究各個成型過程的關(guān)鍵技術(shù)，塑料注塑成型是一個復(fù)雜的加工與物理過程，為實現(xiàn)注塑產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高企業(yè)的競爭能力，必須進行注塑模具設(shè)計與制造及成型過程分析的cad/cam/cae集成技術(shù)的研究。國外注塑模cad/cam/cae技術(shù)研究的成果有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:采用注塑模 cad/ cae/cam 技術(shù)能使設(shè)計時間縮短 50%，制造時間縮短30%，成本下降10%，塑料節(jié)省7%。注塑模計算機模擬技術(shù)正朝著與cad/cae無縫整體集成化方向發(fā)展，注塑cad所構(gòu)造的幾何模型為實現(xiàn)注塑模cae技術(shù)提供了基本的幾何拓撲信息和特征信息。注塑模 cae的目標是通過對塑料材料性能的研究和注射成型工藝過程的

13、模擬和分析，為塑料制品的設(shè)計、材料選擇、模具設(shè)計、注射成型工藝的制定及注射成型工藝過程的控制提供科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)時國際上占主流地位的注射模cad軟件有pro/e、i-deas、ug、solidworks等；結(jié)構(gòu)分析軟件有msc、analysis等；注射過程數(shù)值分析軟件有moldflow等；數(shù)控加工軟件有mastercam、cimatron等。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民的生活水平正逐步提高，人們對家用電器的要求也逐漸提高。傳統(tǒng)的大型家用電器如電視機、電冰箱、洗衣機等已無法在滿足城市人們生活水平的提高與節(jié)奏的加快。與此同時，越來越多制造精良，功能強大的小型家用電器如便攜式cd機、手機、mp3、榨汁機等正

14、逐步走入千家萬戶，豐富著人們的物質(zhì)文化生活。通過本次設(shè)計使自己掌握塑料、塑料制品、塑料成型工藝和塑料注射模具的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和設(shè)計方法；能正確設(shè)計中等復(fù)雜程度的塑料注射模具和常見的塑料制品；對塑料制品成型過程中出現(xiàn)的常見缺陷，能進行正確的分析判斷并能解決之，并為本人的進一步發(fā)展和創(chuàng)業(yè)打下較為牢固的基礎(chǔ)。1.2 塑料模具概述在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)和科學(xué)技術(shù)、交通運輸、石油化工、機械電子、建筑旅游、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、家用電器、教育文化等各個領(lǐng)域，塑料制品無處不在。在目光難及的人造衛(wèi)星、宇宙飛船上、塑料制品占其總體積的一半。甚至塑制人體器官如人造血管、心臟、肺、骨骼等也離不開塑料。德國人說模具

15、工業(yè)是金屬加工業(yè)中之王。美國人說模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石。羅馬尼亞人說模具就是黃金。而日本人則說模具是促進社會繁榮富裕的動力。中國人說模具是工業(yè)生產(chǎn)之母。模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝裝備，是許多工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的組成部分。我國加入 wto以后，吸引外資能力的逐年增強，成為世界產(chǎn)品制造工廠地位愈加突出，各類工業(yè)品模具的進口越來越多。模具的類型通常是按照加工對象和工藝的不同進行分類，從行業(yè)角度的區(qū)分來看主要有塑料模具、橡膠模具、金屬冷沖模具、金屬冷擠壓模具和熱擠壓模具、金屬拉拔模具、粉末冶金模具、金屬壓鑄模具、金屬精密鑄造模具、玻璃模具、玻璃鋼模具等等。1.3 塑料1.3.1 塑料的定義及組成塑

16、料是以有機合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通常可在加熱、加壓條件下塑制成型，故稱為塑料。塑料的組成塑料是以有機合成樹脂為基礎(chǔ)，再加入添加劑所組成的。(1) 合成樹脂 是由低分子化合物通過縮聚或加聚反應(yīng)合成的高分子化合物，如酚醛樹脂、聚乙烯等，是塑料的主要組成，也起粘接劑作用。(2) 添加劑 為改善塑料的性能而加入的其它組成，主要有：1) 填料或增強材料 填料在塑料中主要起增強作用。2) 固化劑 可使樹脂具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成為較堅硬和穩(wěn)定的塑料制品。3)增塑劑 用以提高樹脂可塑性和柔性的添加劑。4)穩(wěn)定劑 用以防止受熱、光等的作用使塑料過早老化。1.3.2 塑料的分類常用的塑料分類方法有下述兩

17、種：(1) 按樹脂的性質(zhì)分類 ：根據(jù)樹脂在加熱和冷卻時所表現(xiàn)的性質(zhì)，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。1) 熱塑性塑料：加熱時軟化并熔融，可塑造成形，冷卻后即成型并保持既得形狀，而且該過程可反復(fù)進行。這類塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龍)、聚甲醛、聚碳酸脂、聚苯醚、聚砜等。這類塑料加工成形簡便，具有較高的機械性能，但耐熱性和剛性比較差。2) 熱固性塑料: 初加熱時軟化，可塑造成形，但固化后再加熱將不再軟化,也不溶于溶劑。這類塑料有酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯、呋喃和聚硅醚樹脂等。它們具有耐熱性高，受壓不易變形等優(yōu)點，但機械性能不好。(1)按使用范圍分類1) 通用塑料 指應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)

18、量大的塑料品種。主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、酚醛塑料和氨基塑料等，其產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的四分之三以上。2) 工程塑料 指綜合工程性能(包括機械性能、耐熱耐寒性能、耐蝕性和絕緣性能等)良好的各種塑料。主要有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯和abs等四種。3) 耐熱塑料 指能在較高溫度（100200以上）下工作的各種塑料。常見的有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有機硅樹脂、環(huán)氧樹脂等。1.4 塑料注射成型機的現(xiàn)狀及發(fā)展1.4.1 概述(1) 塑料注射成型機用途 塑料注射成型機是將熱塑性塑料（pe、ps、pp、pvc、pa、abs等）在料筒內(nèi)經(jīng)外加熱和螺桿旋轉(zhuǎn)剪切熱作用塑化后，以一定的注射壓力注入具有冷卻裝

19、置的模具內(nèi)，快速冷卻后獲得各類塑料制品專用加工設(shè)備。它從加工日用塑料制品（臉盆、杯子、肥皂盒等）開始，逐步進入加工工業(yè)用品（電視機殼、洗衣機筒體、周轉(zhuǎn)箱、電話機殼等），目前開始加工物運托盤、環(huán)保垃圾箱、汽車保險杠、汽車面板等大型塑料制品。隨著制品質(zhì)量提高和制品大型化，推動了注射成型機向高檔次、大規(guī)格方向發(fā)展。(2) 塑料注射成型機構(gòu)成 塑料注射成型機主要由注射、合模、機身、液壓、電器、冷卻、潤滑等部件組成。 注射部件其主要作用是將塑料均勻地塑化，并以足夠的壓力和速度將一定量的熔體注射到模具的型腔之中。合模部件其作用實現(xiàn)模具的啟閉，在注射時保證成型模具可靠地合緊，以及脫出制品。液壓和電氣其作用保

20、證注射成型機按工藝過程預(yù)定的要求（壓力、速度、溫度、時間）和動作程序準確有效地工作。冷卻和潤滑是保證機器正常運轉(zhuǎn)和取得合格制品必不可少的部分。1.4.2 國內(nèi)外塑料注射成型機的主要差距 上個世紀80年代初期通過引進技術(shù)，加強與國外合作和交流，使國內(nèi)塑料注射成型機的總體水平有了較大提高，縮短了差距。但從近幾年的國際橡膠塑料機械展覽會展出的塑料注射成型機結(jié)構(gòu)和性能指標看，兩者間的差距如今又拉大了。(1) 結(jié)構(gòu)上的差距1) 模板的型式 目前國外內(nèi)翻正后角機械合模塑料注射成型機使用最為普遍。該類機型前模板和動模板受力較為惡劣，因而提高其強度，特別是剛度十分必要。在此前提下，出現(xiàn)了以球面內(nèi)空式模板和箱式

21、結(jié)構(gòu)的動模板，在其總重量不增加的情況下增加模板空間厚度，使其慣性矩獲得3次方的增加，撓度值明顯下降，剛性上升，塑料制品的質(zhì)量得到進一步的保證；另外后模板與撐板鑄成一體，提高了裝配精度。國內(nèi)不少制造廠（公司）正按此方案作改進，但必須配以相應(yīng)的加工設(shè)備。2) 縮短管路長度減少壓力損失 為了減少管路壓力損失，國外機普遍將閥板直接安裝在相應(yīng)的傳動部件上。如合模閥板安裝在合模油缸上；注射閥板安裝在注射座上，縮短了管路，減少了液壓損失。從國內(nèi)大型機檢測情況看，液壓損失還是比較大的，如某規(guī)格大型機，按系統(tǒng)泵的理論流量計算其轉(zhuǎn)速為70r/min，通過檢測空轉(zhuǎn)時預(yù)塑轉(zhuǎn)速為49r/min，加料后預(yù)塑轉(zhuǎn)速為39r/

22、min，從中可以看出系統(tǒng)液壓損失還是比較大的。3) 合理地加長導(dǎo)向部分長度 合理地加長導(dǎo)向部分的長度，可以改善受力情況，提高整機精度，保證制品的質(zhì)量。國外機動模板的導(dǎo)向部分（含導(dǎo)套、導(dǎo)板）普遍比較長。長的導(dǎo)套使模板受力產(chǎn)生的撓度明顯下降，其制品在厚度方向上的精度獲得提高。(2) 配套件上的差距1) 國外機普遍配有機械手 適應(yīng)自動化、省力化、一模多腔和保證制品質(zhì)量的需要，國外機在10年前已開始配置機械手，到目前已極為普遍。但國內(nèi)由于精密制品比較少，復(fù)合制品基本沒有（如模內(nèi)貼標），因而配置機械手的很少，反映了國內(nèi)整體要求相比較低，對制品的質(zhì)量要求還未提高到相應(yīng)水平。2) 國外機普遍使用變量泵 為了

23、節(jié)能國內(nèi)塑料注射成型機經(jīng)歷了從單泵向雙泵再向比例控制這一節(jié)能較果不斷提升的過程。前段時間不少單位研究變頻控制以減少損失，但效果并不理想。而國外普遍采用變量泵，其節(jié)能較果好，產(chǎn)品又成熟。目前國內(nèi)采用變量泵逐漸增多，這是發(fā)展的必然趨勢。3) 高質(zhì)量的電腦控制 注射成型機的控制從五十年代的接觸器到今天的電腦控制，其發(fā)展速度應(yīng)該說是比較快的，盡管如此，國內(nèi)自己開發(fā)研制的塑料注射成型機專用電腦，在可靠性、穩(wěn)定性、響應(yīng)靈敏度和抗干擾能力方面與國外著名公司還有一定差距。目前國內(nèi)常用電腦有弘訊、盟立、珊星等。(3)主要性能指標的差距 1) 國外機注射速度在不斷提高 國內(nèi)塑料注射成型機的注射速度通常80mm/s

24、ec，大型機在6570mm/sec。而國外機注射速度普遍大于100mm/sec，最高可達450mm/sec。 2) 國外機塑化能力在不斷提高 國內(nèi)機塑化能力與國外機相比普遍顯得低，如鎖模力為1000kn的注射成型機，其塑化能力通常不超過16g/sec，而國外機相同合模力其塑化能力在28g/sec以上，且隨預(yù)塑馬達轉(zhuǎn)速提升和螺桿長徑比和螺槽深度的改變，其塑化能力還在不斷提升。3) 啟閉模速度明顯提高 國內(nèi)機過去的啟閉模度普遍在24m/min，而國外機普遍已達到50m/min，最高可達100m/min。4) 其它性能指標也有不少提高 除了上述的指標有明顯提高外，國外機的螺桿轉(zhuǎn)速高（比國內(nèi)機普遍高2

25、5%），開模行程大、拉桿間距長（比國內(nèi)機高15%左右），模板移動速度快（從過去2030m/min提高到5060m/min）。1.4.3 塑料注射成型機的發(fā)展(1) 二板機的開發(fā)上個世紀60年代，國外某些公司著手于二板機的研究，到80年代國外已有多家公司的二板機在生產(chǎn)中獲得了應(yīng)用。到90年代，國際性的展覽會上，大型二板機全面亮相。國內(nèi)大型塑料制品專業(yè)生產(chǎn)廠先后從奧地利、意大利、日本、德國引進了大規(guī)格的二板機。國內(nèi)第一臺二板機在1994年北京國際橡塑機展覽會上展出，但存在穩(wěn)定性不佳等問題，未能獲得推廣，經(jīng)過多年努力，國內(nèi)已多家公司推出二板機，使用情況還可以。(2) 二板機的特點 1) 占地面積小，

26、重量輕 匯總了國內(nèi)外多家公司的二板機，其主機的長度約減少20%（與相同規(guī)格三板機相比），重量減輕1020%。 2) 開模行程長 由于開模行程長，特別適合型腔大、型腔深的塑料制品。從國產(chǎn)二板機與肘桿式三板機相比（相同規(guī)格），其開模行程增加20%左右，若以國外二板機與國產(chǎn)同規(guī)格三板機相比，其開模行程增幅普遍在30%以上，有的甚至達到50%。 3) 調(diào)模速度快，循環(huán)時間短，生產(chǎn)效率高，節(jié)能較果明顯。如國內(nèi)某公司的二板機（與同規(guī)格三板機相比）速度快20%，節(jié)能達15%。 4) 用拉桿油缸進行增壓鎖模的二板機，由于油缸受力均勻，力線短，拉桿不易折斷，壽命長。但密封防漏很關(guān)鍵。 5) 由于起壓行程短，不易

27、磨損，所以鎖模油缸油封壽命長。 除此之外不同公司在個性方面還有一些特色：如國內(nèi)某公司的合模部件是開放式的，對模具的吊裝十分方便；相反有些公司為封閉式的，雖然模具更控顯得麻煩，但穩(wěn)定性比較好；又如某公司合模系統(tǒng)采用全液復(fù)合油缸結(jié)構(gòu)，其合模精度好，但缸的制造比較麻煩些；在液壓系統(tǒng)方面為了節(jié)能，有的公司采用多泵智能組合，也有采用蓄能器，能獲得高的注射速率，同時節(jié)省了能耗；在螺桿品質(zhì)方面，國外公司除提高硬化層深度外，不少公司還采用雙金屬螺桿。 相比之下，我們的差距還是比較大的。對有條件的大型塑料注射成型機制造廠（公司），應(yīng)投入一定的力量從事研究、開發(fā)工作，盡快地向市場投放高質(zhì)量、高性能、高可靠性的二板

28、機，以滿足型大、型深制品加工和求得客戶和市場的認可。(3) 全電動精密機的開發(fā) 全電動精密機的開始于上個世紀的80年代末期，由于它具有如下一些特點： 1）符合節(jié)能、環(huán)保，最佳狀態(tài)節(jié)能可達60%； 2）高性能鎖模結(jié)構(gòu)保證制品精密、穩(wěn)定、可靠； 3）通過工藝的有效疊加，實現(xiàn)無時間隔的高循環(huán)成型； 4）性能指標遠比普遍注射成型機高。(4) 經(jīng)濟型機種的開發(fā) 前面介紹了全電動注射成型機具有節(jié)能、環(huán)保、精密等特點，但價格偏高。而從實際出發(fā)，提高塑化能力和注射速率，有利于制品產(chǎn)量的提高和質(zhì)量的保證。為了達到這一目標，可以用伺服馬達預(yù)塑，從而提高其塑化能力；用蓄能器增速注射，從而提高其注射速率，這種整機成本

29、略有上升，但性能指標明顯提高，工藝范圍擴大，制品成本下降，是適合國情的高性能經(jīng)濟型機種，開發(fā)容易，前景樂觀。1.4.4 重點關(guān)注的技術(shù)問題 從六十年代開始，塑料注射成型機關(guān)注的重點在較長一段時間里是液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。近幾年重點轉(zhuǎn)移到主機上來了。通過幾年努力，合模機構(gòu)基本上已規(guī)范化。隨著整個塑料工業(yè)的發(fā)展，又有一些共性的問題有待解決。(1) 模板結(jié)構(gòu)合理化 早期的模板設(shè)計，大多用類比的辦法，由于當初制品相對比較簡單（以日用塑料制品為主），在制品尺寸、重量達到要求的情況下，所需合模力相對偏小，因而模板斷裂的情況基本沒有。但隨著制品質(zhì)量的提高，薄壁復(fù)雜制品的增多，且多年又處于滿負荷狀態(tài)，因

30、而時有模板（指前模板和動模板）斷裂的情況。為此對模板作了加強，同時按推薦的公式進行估算，但不夠理想。當前利用有限元方法來計算是比較合理，且最終確定的尺寸、結(jié)構(gòu)型式和模板的重量均比較理想。但方法比較復(fù)雜，對不同模板按不同邊界條件，感到麻煩，為此能否找出其共性的地方，采用一種相對比較簡捷、通用、比較規(guī)范化的辦法以求得其合理的形狀和相關(guān)尺寸，眼下北京化工大學(xué)正著手這方面的研究工作，這也是當前急需解決的共性技術(shù)問題。（2）螺桿的結(jié)構(gòu)型式過去我們使用通用型的螺桿比較多。但隨著塑料品種的增加和改性料的不斷出現(xiàn)，用傳統(tǒng)的螺桿加工往往會出現(xiàn)塑化沒有到位，充填不滿，制品性能達不到要求。因而視塑料的性能不同，出現(xiàn)

31、了不同型式的螺桿。如在通用螺桿上加屏障，加混煉頭，也有在漸變型螺桿、突變型螺桿中加屏障和混煉頭。如pa、pet料用的螺桿通常用突變型螺桿再加一個混煉頭。又如pvc普通塑料制品常用漸變型螺桿（帶回泄型螺桿頭）就可以了，若對制品要求高，如接頭之類則另加屏障段和混煉頭，保證塑化質(zhì)量。為此根據(jù)不同性能塑料提供一套較為完整的、相互匹配的螺桿系列，無論對設(shè)備制造廠和用戶廠均十分重要。目前浙江大學(xué)、北京化工大學(xué)等相關(guān)部門正著手做這方面的工作，由于它涉及到螺桿結(jié)構(gòu)、塑料原料、工藝參數(shù)，因而工作量很大。解決這一問題比較現(xiàn)實的辦法是調(diào)查統(tǒng)計與研究試驗相結(jié)合。1.5 本文主要研究內(nèi)容設(shè)計工作內(nèi)容：1） 查閱、收集國

32、內(nèi)外相關(guān)文獻；2） 學(xué)習(xí)并且熟練ug軟件；3） 基于ug軟件對塑料件進行建模并進行結(jié)構(gòu)分析；4） 根據(jù)順序定距分型塑料注射模具的結(jié)構(gòu)特點及對零件的結(jié)構(gòu)分析對模具進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；5） 完成ug裝配；6） 翻譯外文資料，撰寫說明書。第2章 ug塑料件模型建模與零件結(jié)構(gòu)分析2.1 塑料件模型建模當前，產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)已經(jīng)普遍由2d向3d轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)制造向先進制造轉(zhuǎn)變。以下是使用ug軟件對零件進行模型建模。(1) tmd1外殼模型建模1) 建模過程 如下是tmd1外殼的建模過程。圖2-1 tmd1外殼的建模過程。2) 建模命令 (2) 膠卷芯軸模型建模1) 建模過程 如下是膠卷芯軸的建模過程。圖2-2膠

33、卷芯軸的建模過程。2)建模命令 (3)前蓋模型建模1)建模過程 如下是前蓋的建模過程。圖2-3 前蓋的建模過程2) 建模命令 (4) 電視旋鈕模型建模 1) 建模過程 如下是電視旋鈕的建模過程。圖2-4 電視旋鈕的建模過程2) 建模命令 (5) 線軸模型建模1) 建模過程 如下是線軸的建模過程。圖2-5 線軸的建模過程2) 建模命令 2.2 零件結(jié)構(gòu)分析模型建模(1) tmd1外殼結(jié)構(gòu)分析圖2-6tmd1 外殼如圖2-1該零件結(jié)構(gòu)較簡單，但是其壁厚較薄給注射成型過程帶了很大的難度。由于零件的表面精度要求較高，可以考慮采用點澆口。(2) 膠卷芯軸結(jié)構(gòu)分析圖2-7 膠卷芯軸圖2-2是膠卷芯軸，該零

34、件較復(fù)雜，上、下表面有孔， 側(cè)面有凹槽，所以必須采用側(cè)向抽芯機構(gòu)。由于該零件用于相機中，固對其尺寸精度、表面精度的要求較高。(3) 前蓋結(jié)構(gòu)分析圖2-8 前蓋圖2-8為零件前蓋，該零件尺寸較大，兩個側(cè)面有孔，上表面有階梯孔，所以要采用側(cè)向抽芯機構(gòu)。開模時，由于下面部分對型芯的影響，所以也要在零件內(nèi)部置鑲件。因此綜上因素，該零件的成形模具較為復(fù)雜，同時也要考慮到零件的尺寸精度、表面精度。(4) 線軸結(jié)構(gòu)分析圖2-9 線軸如圖2-9，線軸的體積較大，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部有通孔，上、下表面有凹槽，所以我們必須很好的處理壁厚的均勻。譬如在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻造成了收縮率的不一致，這樣就只能通過

35、有效的控制模具溫度來調(diào)節(jié)收縮率。由于零件的結(jié)構(gòu)形狀比較特殊內(nèi)部有通孔，上、下表面有凹槽，外部有側(cè)凹，所以得采用側(cè)向抽芯機構(gòu)?？紤]到零件的橫向?qū)挾容^大、表面精度較高，可以采用雙點澆口注射。(5)電視旋鈕結(jié)構(gòu)分析 圖2-10 電視旋紐圖2-10為電視旋紐，該零件結(jié)構(gòu)較為簡單。其主要應(yīng)用于電視中，用于調(diào)臺。但是由于其上端的凹槽成為設(shè)計模具的主要難點。因為凹槽的高度為0.5mm，所以可以考慮使用扇形澆口、上下分型強制脫模。2.3 分型面的選擇塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。 （1）分型面的

36、形式 注射模具有的有一個分型面，也有多個分型面，分型面的形狀應(yīng)盡可能簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。由于本次設(shè)計的幾個零件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以這幾套模具均采用多個分型面分型。如圖2-11為外殼模具模型，采用兩次分型。 圖2-11 tmd1 外殼分型面（2）分型面的選擇原則1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng)使塑件流在動模部分，由于推出機構(gòu)通常設(shè)置在動模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在動模一側(cè)。 2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀

37、質(zhì)量和精度要求。 3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。4）分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯。5）分型面作為主要的排氣渠道，應(yīng)將分型面設(shè)計在熔融塑料的流動末端，以利于模具型腔內(nèi)氣體的排出。6）選擇分型面時應(yīng)使模具零件易于加工，減小機械加工的難度，要使模具加工工藝最簡單。如圖2-12為電視旋鈕的分型面，特點是結(jié)構(gòu)簡單，省去了推出與復(fù)位機構(gòu)。圖2-12 電視旋鈕的分型面2.4 外殼原料（abs）的成形特性與工藝參數(shù) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物abs樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛

38、性和加工流動性。因此abs樹脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但成形加工前原料要應(yīng)進行干燥處理，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好。工藝參數(shù)如表2-1：表2-1 abs成形工藝參數(shù)塑料名稱丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物縮寫abs注射成型機類型柱塞式密度/（g/cm3）1.021.05計算收縮率/0.30.8預(yù)熱溫度/8085時間/h23料筒溫度/后段150170中段165180前段180200噴嘴溫度/170180模具溫度/5080注射壓力/mpa60100成型時間/s注射時間2090保壓時間05冷卻時間20120總周期50220螺桿轉(zhuǎn)速 r/min30后處理方法紅外線燈、烘箱溫度/70

39、時間/h242.5 注射機的選擇2.5.1 型腔數(shù)量模具根據(jù)型腔數(shù)量可分為單型腔模具和多型腔模具兩種。單型腔模具的特是點：結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、周期短、塑料件的精度高等，但是塑料成形的生產(chǎn)率低、塑料件的成本高，適用于塑件較大，精度要求較高或小批量生產(chǎn)；多型腔模具的特點是：塑料成形的生產(chǎn)率高、塑件的成本低、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周期長等特點。模具型腔的數(shù)量是根據(jù)注射機的最大注射量、鎖模力以及產(chǎn)品的精度要求、生產(chǎn)經(jīng)濟性來確定的。如零件線軸的設(shè)計為一模一件，其主要的原因是線軸的體積較大，需要的注射量大，而外殼、膠卷芯軸、電視按紐的體積較小，需要的注射量小，固而采用一模多件。 2.5.2 估算塑件體積 使用u

40、g軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積。因此估算塑件體積為8 cm3，另預(yù)置澆道凝料為2 cm3 。 2.5.3 選擇注射機根據(jù)塑料制品的體積，查文獻塑料模設(shè)計手冊可選定注塑機型號為xs-zy-60，其工藝參數(shù)如表2-2：表2-2 注射機技術(shù)參數(shù)型號單 位xs-zy-60螺桿（柱塞）直徑mm38（柱塞）最大注塑量cm3 60注射壓力105 pa 1220鎖模力 n 50104最大注射面積cm2 130模具最大模厚 mm 200模具最小模厚 mm 70模板最大行程 mm 180噴嘴圓弧半徑 mm 12(1) 注射量的校核 （2-1）式中： v一個成形周期內(nèi)所需注射的塑

41、料容積（cm3）； n型腔數(shù)目； 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的容量。應(yīng)使 （2-2）式中： 注射機額定注射量（cm3）。計算得 v=28+2=180.860=48 cm3 滿足條件。(2)鎖模力的校核 （2-3）式中： f注射機額定鎖模力（n）； 、分別為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（cm2）； 塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（mpa）。注射機注入的塑料熔體流經(jīng)噴嘴、流道、澆口和型腔，將產(chǎn)生壓力損耗，一般型腔內(nèi)平均壓力僅為注射壓力p的1/41/2。查模具設(shè)計手冊，查得p=35mpa。計算得 f=50104=2.5104n 滿足條件。(3)最大注射壓力校核由表3-1和表3-2知，滿足條件。(4

42、)模具厚度的校核注塑機允許最小模具模厚=70mm；注塑機允許最大模具模厚=200mm；h 模具閉合高度=193mm。所以滿足 。 （2-4） (5)開模行程的校核 注射機最大開模行程=180mm；塑件脫模距離=10mm； 塑件高度=38mm； a 取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度=47mm； 所以滿足 +a+（510） （2-5）2.6 本章小結(jié)在模具設(shè)計過程中，對零件進行模型建模和結(jié)構(gòu)分析是必不可少的環(huán)節(jié)，同時對分型面的選擇也關(guān)系到對模具結(jié)構(gòu)、尺寸精度等方面的影響。本章首先介紹了零件的ug建模過程，并對零件進行結(jié)構(gòu)分析，對塑料件注射模具的分型面進行了選擇，為接下來的工作作好了準備。因為注射模具需安

43、裝在注射機上才能進行工作，兩者應(yīng)該相互匹配，所以注射模具設(shè)計之前要進行注射機基本參數(shù)的校核。只有這樣，才能處理好注射模具與注射機之間的關(guān)系，使設(shè)計出來的注射模具能在注射機上安裝和使用。接下來本章又對注射機的注射量、鎖模力、最大注射壓力、開模行程進行校核。第3章 澆注系統(tǒng)設(shè)計普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以才用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計時必須按如下原則：1) 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。2) 型腔

44、和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。3) 系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。4) 對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。5) 滿足型腔充滿前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料耗量。6) 澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。3.1 主流道設(shè)計主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能

45、順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設(shè)計成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動減斷。將主流道設(shè)計成錐形，半錐度為48，內(nèi)表面的粗糙度為ra0.8m。如圖3-1所示是零件線軸模具的主流道，3-2圖是其澆口套。圖3-1 主流道圖3-2 澆口套3.2 分流道設(shè)計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和u形等，圓形和正方

46、形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），特點是塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及u形。如圖3-3，a圖是外殼模具中梯形分流道，其特點是熱量損失較小、加工容易、流動阻力小。b圖是膠卷芯軸模具中半圓形流道，特點是熱量損失較大、加工容易、流動阻力大。 a) 梯形流道 b)半圓形流道圖3-3 流道在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應(yīng)部位的尺寸相等。這種布置可實現(xiàn)均衡

47、送料和同時充滿型腔的目的，是成型的塑件力學(xué)性能基本一致。而且在此模具中不會造成分流道過長的缺點。3.3 澆口設(shè)計澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是：1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。2）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。澆口位置的選擇：1）澆口位置應(yīng)使填充型腔的流程最短。這樣的結(jié)構(gòu)使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型

48、腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們在考慮塑件的質(zhì)量都要注意到這些適當值。2）澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補塑。3）澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側(cè)澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質(zhì)量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設(shè)在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生。4）澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免生成熔接痕。5）澆口位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細長型心或鑲件。澆口的類型：澆口的類型有直澆口、側(cè)澆口、平縫式澆口、扇形澆口、點澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、潛伏式澆口等。本次設(shè)計的幾套模具的澆口

49、主要是點澆口和扇形澆口。如圖3-4是外殼模具中的點澆口，其特點是：進料口小，去澆口后殘留痕跡小，可減少熔接不良現(xiàn)象等。3-5圖是電視旋鈕模具中的扇形澆口。圖3-4 點澆口圖3-5 扇形澆口3.4 冷料井設(shè)計冷料井位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑?；诒敬卧O(shè)計的幾套模具，可采用帶有拉料桿的冷料井，這類冷料井由一個拉料桿構(gòu)成。拉料桿裝于定模板上，因此它不能隨脫模機構(gòu)運動。利用z形的拉料桿配合冷料井。圖3-6為z形拉料桿。圖3-6 z形拉料

50、桿3.5 本章小結(jié)澆注系統(tǒng)是注射模具中重要的組成部分，流道的截面形狀、澆口的尺寸、開設(shè)的位置及其形式等方面因素都會影響到模具的結(jié)構(gòu)、塑料件的表面質(zhì)量與尺寸精度。本章主要介紹了澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則、澆口位置的選擇，并對電視旋鈕模具中采用的扇形澆口與tmd1外殼模具中采用的點澆口進行比較。第4章 導(dǎo)向與脫模機構(gòu)的設(shè)計4.1 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，通常導(dǎo)柱設(shè)在主型腔周圍。導(dǎo)向機構(gòu)的主要作用有：定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力。1）定位作用:為避免裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉

51、合后使型腔保持正確形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。2) 導(dǎo)向作用：塑件在注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機的精度限制，使導(dǎo)柱工作中承受一不定的導(dǎo)向作用。3）承受一定側(cè)壓力：動定模合模時，首先導(dǎo)向機構(gòu)接觸，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免凸模或型芯先進入型腔，產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會對導(dǎo)柱進行徑向的剪力，導(dǎo)致導(dǎo)柱容易折斷。圖4-1 a為有肩導(dǎo)柱，b為直通導(dǎo)柱。圖4-2 a是帶頭導(dǎo)套,b為直導(dǎo)套。 a) 有肩導(dǎo)柱 b)直通導(dǎo)柱圖4-1 導(dǎo)柱 c)帶頭導(dǎo)套 d)直導(dǎo)套圖4-2 導(dǎo)套4.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計 在注射成形的每一環(huán)節(jié)中，塑件必須從模具的型腔及型芯中被脫出，這一

52、完成塑件脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)或頂出機構(gòu)。（1）脫模機構(gòu)的設(shè)計原則1）因為塑料收縮是抱緊凸模，所以頂出力的作用點應(yīng)盡量靠近凸模。因為塑件的壁厚的關(guān)系我們可以利用推板。2）頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強筋，壁厚等處。作用面積盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞。3）為了保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。將頂桿設(shè)計在塑件的內(nèi)部型腔。（2）脫模機構(gòu)的分類 脫模機構(gòu)的分類通常有以下兩種分類方式1）根據(jù)脫模機構(gòu)的驅(qū)動力來源分類可分為：手動脫模、機動脫模、液壓脫模、氣動脫模。 2）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分可分為：簡單脫模機構(gòu)、雙向脫模機構(gòu)、順序脫模機構(gòu)、二級脫模機構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機構(gòu)等。其中簡單脫模結(jié)構(gòu)又包括頂桿脫模機構(gòu)、頂管脫模機構(gòu)、頂板脫模機構(gòu)、頂塊脫模機構(gòu)、活動鑲件脫模機構(gòu)等。如圖4-3a為頂桿脫模機構(gòu)，圖b、c為頂桿。d圖是頂管脫模機構(gòu),e圖是頂管。 a)頂桿脫模機構(gòu) b)頂桿 c)頂桿 d)頂管脫模機構(gòu) e)頂管圖4-3脫模機構(gòu)4.3 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計4.3.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類、抽芯力的計算當注射成型側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動的零件，稱為活動型芯，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，否則就無法脫模。帶動活動型芯作側(cè)向移動的整個機構(gòu)稱為側(cè)