1、江西省渝工学院1毕业设计（论文）摘 要本设计详细地阐述了箱型底座工艺分析及注射模具设计的设计过程，给出了注射模具设计的一般步骤。在对产品进行结构分析和工艺分析的过程中，使用了 MPI 来模拟充型过程、分析成型过程中的参数变化、预测充型质量和可能出现的缺陷。列出了注射机选择的主要依据，并对主要参数进行了校核。在模具的结构设计的过程中，举出了各部分设计时应参照的原则，并结合本课题进行了具体的分析。在分型面的选择问题上，本设计列出了三种方案，通过分析比较，选择了一种最佳方案。侧抽芯主要参数的确定，参照了斜导柱的计算方法，指出了侧抽芯机构的设计要点。重点分析设计了调温系统，说明了调温系统对产品成型的重
2、要性，详细计算了进、出模具的热量，最终确定散热面积、冷却水道直径、冷却水道长度等工艺参数。应用 GU 完箱型底座模具及相关成型零件的三维参数化设计。对模具的安装和调试进行了大致的说明，对模具的开合动作做了必要的分析，对试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法。关键词：注射模，工艺分析，参数化设计，箱型底座目录第 1 章 绪论 .11.1 选题的背景、目的及意义 .11.2 国内外塑料模具的发展状况及已有的研究成果 .11.3 本设计基本设计思路及方法 .21.4 本设计预期结果和意义 .3第 2 章 塑料工艺性及成型工艺条件分析 .42.1 塑件结构工艺性分析 .42.1
3、.1 塑件结构分析 .42.1.2 塑件工艺分析 .42.2 材料的成型工艺性 .52.2.1 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的基本性能 .52.2.2 原材料的预热干燥 .52.2.3 材料的注射成型工艺参数 .5第 3 章 塑件成型工艺和设备的选择与校核 .73.1 利用 Moldflow 进行模料流动性分析 .73.1.1 模拟结果 .73.2 成型设备的选择 .9江西省渝工学院23.3 注射机的校核 .103.3.1 最大注射量的校核 .103.3.2 注射压力的校核 .113.3.3 锁模力的校核 .113.3.4 安装部分的校核 .12第 4 章 注射模的结构设计 .144.1 注射
4、模的结构分析 .144.2 制品成型位置及分型面的选择 .154.2.1 制品成型位置及分型面的选择原则 .154.2.2 模具分型方案的分析与确定 .164.3 模具型腔数目的确定 .184.4 浇注系统的设计 .194.4.1 浇注系统设计的基本原则 .194.4.2 流道的设计 .204.4.3 分流道的设计 .214.4.4 浇口的设计 .22第 5 章 排气系统的设计 .25第 6 章 成型零件的设计及力学计算 .266.1 凹模的结构设计 .276.1.1 方型腔尺寸计算 .276.1.2 凸台型腔尺寸计算 .286.2 凸模的结构设计 .296.2.1 主型芯尺寸计算 .296.
5、2.2 中心圆孔径向尺寸计算 .306.2.3 侧抽芯尺寸计算 .30第 7 章 导向及脱模机构的设计 .327.1 导向机构设计 .327.1.1 导柱导向机构设计的基本原则 .327.1.2 导柱导套的选用和排布 .337.1.3 支撑零部件的设计与选用 .347.2 脱模机构设计 .347.2.1 脱模机构的设计原则 .357.2.2 脱模力的计算 .357.2.3 脱模方案的分析与确定 .367.2.4 推杆的设计与校核 .387.2.5 推出机构的导向和复位设计 .397.2.6 限位钉 .39第 8 章 侧向分型于与抽芯机构的设计 .41江西省渝工学院38.1 侧向分型与抽芯机构的
6、方案分析与确定 .418.2 斜导柱侧向抽芯与分型机构主要参数的确定 .428.2.1 抽芯力的计算 .428.2.2 抽芯距的计算 .438.2.3 斜导柱倾角的确定 .438.3 斜导柱侧向抽芯与分型机构的结构设计 .448.3.1 斜导柱的设计 .448.3.2 侧滑块设计 .468.3.3 导滑槽的设计 .468.3.4 滑块定位装置的设计 .478.3.5 锁紧块的设计 .47第 9 章 温度调节系统的设计 .489.1 温度调节系统的分析 .489.2 冷却系统的计算 .489.2.1 冷却时间的确定 .489.2.2 冷却管道传热面积及管道数目的简易计算 .489.2.3 水管接
7、头的选用 .519.3 冷却系统的分布 .51第 10 章 模具装配与调试 .5210.1 模具的装配顺序 .5210.2 组件的装配 .5210.2.1 型芯和型腔与模板的装配 .5210.2.2 过盈配合零件的装配 .5310.2.3 斜滑块侧抽芯机构的装配 .5310.3 模具总装配 .5310.4 试模 .5510.4.1 试模的过程 .5510.4.2 试模时的注射工艺条件 .5610.5 试模时部分出现的缺陷、原因和调整方法 .5610.6 试模过程记录 .58结 论 .59参考资料 .60致 谢 .61附 录 .62箱型底座注塑模具设计图纸清单 .62江西省渝工学院4、 1 、
8、绪论1.1 选题的背景、目的及意义塑料是以树脂为主要成分，添加一定数量和一定类型的助剂，在加工过程中能够形成流动的成型材料。塑料经过成型加工，可以制成具有特定形状又具有一定使用价值的塑料制品。由于塑料原料丰富、制造方便、加工容易、质地优良、轻巧耐用、用途广泛和投资效益显著，目前世界上的体积产量已经赶上和超过了钢铁，成为人类使用的主要材料。世界各国都非常重视塑料工业的发展，其低成本高效益为制造业带来了巨大的财富 1。大多数塑料制品的制造是靠模塑成型的。用模具生产的塑料制品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点。塑料模具的设计和制作水平，对塑料制品的成型质量具有至关重要的影响。从
9、某种意义上来说，塑料市场的开拓、塑料制品的优劣主要取决于模具质量。塑料的成型方法很多，主要有注射成型、挤出成型、中空成型、压缩成型、压缩成型、压注成型和固相成型。到目前为止，塑料注塑成型仍是塑料加工的最主要方法之一，世界上塑料成型模具产量中半数以上是注射模具。注射模亦称注塑模，其成型原理是：将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通
10、常，一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。1.2 国内外塑料模具的发展状况及已有的研究成果随着塑料工业的发展和进步，人们对注射制件的要求越来越高。如何缩短成型周期、降低生产成本、提高制件精度和使用范围，一直是塑料行业孜孜以来的目标。近 20 年来注射成型工艺及模具新技术发展很快，新工艺和新结构层出不穷，有热固性塑料注射模、无流道成型、新型冷却系统、气体辅助成型以及注射模计算机辅助设计（CAD） 、辅助工程（CAE）与辅助制造（CAM） 。在 20 世纪 60 年代以前，热固性塑料制件一直是用压缩和压注
11、方法成型，其工艺周期长、生产效率低、劳动强度大、模具易损坏、成本较高。进入 20 世纪 60 年代后，热固性塑料注射成型得到迅速发展，压缩成型工艺在欧、美、日等先进工业国家已逐渐被注射工艺所取代。日本在这方面成绩最显著，目前 85%以上的热固性塑料制件都是以注射成型方法获得的。中国虽然自 20 世纪 70 年代久开始推广应用热固性塑料注射成型工艺，但发展缓慢，目前只有 3%-4%的热固性塑料制件采用了注射成型方法。其主要原因是用于热固性塑料注射成型的原料需要具有特殊的工艺性能（流动与固化的特殊要求） ，在这方面我国还存在着一定的差距。注射模 CAD/CAE/CAM 技术已成为当今世界热门的研究
12、课题。其主要标志为分散、零星的研究迅速发展为集中、系统的研制和开发，一些研究成果很快地转化为促进模具行业进步的生产力。1978 年澳大利亚的 Moldflow 公司率先推出商品化的二维流动模拟软件，在生产中发挥了作用。在以后的短短十余年间，国际软江西省渝工学院5件市场便涌现出许多注射模 CAD/CAE/CAM 商品化软件，如美国 AC-Tech 公司的注射模 CAE 软件 C-MOLD，它包括了流动、保压、冷却、翘曲分析等程序。该公司的软件具有较高的水平和可信赖性。德国 Aachen 大学 IKV 研究所的 CADMOULD 软件，包括模具结构设计、模具强度与刚度分析、流动模拟及冷却分析等程序
13、 1。现在国外一些著名的商品化三维造型软件都带有独立的注射模设计模块,如美国 PTC 公司的Pro/E、UGS 公司的 UG-II、 SDRC 公司的 I-DEAS 系统。这三个 CAD/CAM 系统目前在塑料模具工业中的应用最为广泛。此外还有美国 CV 公司的 CADDS 系统、法国 MATRA 公司的 EUCLID系统、法国 DASSAULT 公司的 CATIA 系统、英国 DELCAM 公司的 DUCT 系统、日本造船信息系统株式会社的 Space-E 系统和日本 UNISYS 株式会社的 CADCEUS 系统等都各具特色,拥有各自的用户群。1.3 本设计基本设计思路及方法 2本设计的基
14、本设计思路是利用三维参数化设计软件 GU 进行箱型底座的三维造型、分模设计、装配设计和冷却系统设计等，从而完成整套模具的结构设计。在具体方法上，采用 GU 的工程图模块快捷地将三维图直接转化成二维 CAD 图，并利用 Auto CAD 迅速地实现图形的国标化，从而减轻工作的强度，缩短模具的设计周期，提高效率。此外，本设计采用 Moldflow 公司的专业模流分析软件 Moldflow Part Insight（MPI） ，对所设计的实体进行模料的流动分析。通过对熔体在模具中的流动行为进行模拟，有效预测和显示了熔体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和温度变化、气穴和熔接痕的位置等，以便有效确定
15、浇口最佳位置和数目，以及最优化的浇注系统布局和工艺条件。1.4 本设计预期结果和意义通过本次毕业设计，拟达到以下成果：（1）通过本次设计的过程，了解塑料与成型加工有关的各种性质、塑料制件的结构分析及其工艺性，为学习认识其性质和塑料的成型工艺性与模具的设计打下基础。（2）了解注射成型工艺及模具设计的过程，熟悉模具的结构及特点，熟悉模具设计的基本方法和步骤，熟悉有关注射模具的相关设备，并能正确选用。（3）熟练应用计算机绘图软件 Auto CAD、GU 以及专业模流分析软件 Moldfolw 等进行设计工作，掌握相关资料、手册、标准的收集与整理，并熟悉资料及数据的查询方法。（4）通过设计过程，进一步
16、巩固所学专业基础知识，并能够理论结合实践，提高专业技术能力和水平，为以后踏上工作岗位积累经验和方法。毕业设计是大学阶段最后一个教学环节，通过毕业设计既可以巩固我们在本阶段学习的理论知识，培养我们运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力，又可以使我们初步掌握科学研究的基本方法和撰写符合规范要求的专业技术文件的能力。搞好毕业设计工作，对培养我们的实践能力、创新能力和创业能力，对于全面提高教学质量具有重要的现实意义。江西省渝工学院6、 2 、 塑料工艺性及成型工艺条件分析2.1 塑件结构工艺性分析2.1.1 塑件结构分析该底座是某个工件的一个配合件，因此在配合处有尺寸精度的要求，为了方便成型，转
17、角处用圆角过渡，而且塑件外表面要求光滑平正，不得又扭曲、飞边、气泡、银丝及明显的的痕迹等缺陷。塑件上由于是四面都有内凸起，采用斜滑块进行成型，内孔用外抽芯成型，整体而言，该塑件在结构上是比较简单的，因此采用注塑成型在工艺上是可行的的。具体尺寸见零件图。2.1.2 塑件工艺分析为了保证塑件的成型质量，需要确定合理的注塑成型工艺。本设计中，初步确定浇注系统采用多点进料，浇口的位置开在中心推杆上，这并不影响底部平整，四个侧孔采用斜导柱进行抽芯，内部四个凸起采用哈夫块进行成型。塑件顶出采用推杆机构推出。脱模斜度主要是为了便于脱模。脱模斜度的大小与塑件的形状、脱模方向的长度，塑件的表面质量有密切关系。热
18、塑件塑料在脱模是又很大的弹性的，即使在较小的脱模斜度也能顺利脱模，但是为了减少脱模阻力，一般在产品没有要求的形状处采用较大的脱模斜度，本设计中，采用1的脱模斜度。塑料的性质不同，所必须的脱模斜度也不同，其选用的一般规律为：1.硬质塑料比软质塑料的脱模斜度大，如热固性塑料的脱模斜度应大于热塑性2.塑件得壁厚大时，成型收缩大，脱模斜度要大，3.形状复杂的部分要比形状简单的部分需要大的脱模斜度4.型腔的深沟槽部分如加强筋、突胶，需要较大的脱模斜度。一般为 35。本模具采用 ABS 材料进行生产，查文献 1表 3-4 塑料常用塑料脱模斜度的，型芯的脱模斜度为 351，型腔的脱模斜度为：40120。由产
19、品图技术要求可知道未注脱模斜度为301。所以统一采用 1的脱模斜度。2.2 材料的成型工艺性2.2.1 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的基本性能苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的综合性能较好，冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好；易于成型和机械加工，与 372 有机玻璃的熔接性良好，可做双色成型塑件，且表面可镀铬。缺点是不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下容易老化。其密度为1.021.16g/cm 3，拉伸弹性模量为 2900Mpa。收缩率为 0.50.7%，压缩比是 1.82.0，与钢江西省渝工学院7的摩擦因数是 0.21。苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物用途很广，在机械工业上用来制
20、造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等；汽车工业上用ABS 制造汽车仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒，挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等；ABS 还可用来制造水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴、电话机壳体、收录机壳体、打字机键盘、电冰箱、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等 3。2.2.2 原材料的预热干燥ABS 具有吸湿性，为了保证制件质量，成型前，必须对原料充分干燥。干燥方法可采用在料斗式干燥器中干燥（温度 7085，时间 2 h） ；这种方法不仅能使干燥设备与注塑机相连，简化生产工序，而且还可防止吸湿性塑料再次吸湿。干燥后水分含量应不大于 0.1%。2.2.3 材料的注射成型工艺参数制定制件的注射工艺规程时，除需要根据塑料品种选择
