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湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
機 電 工 程 系 機械設(shè)計制造其及自動化 教研室
教研室主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名: 伍益雄 學(xué)號: 1053010528 專業(yè)： 機械設(shè)計制造其及自動化
1 設(shè)計（論文）題目及專題： 飲水杯注塑模設(shè)計
2 學(xué)生設(shè)計（論文）時間：自2014年 2 月 17 日開始至 2013 年 6月 1日止
3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料：
1、零（塑）件實物；
2、現(xiàn)場資料；
3、《模具工業(yè)》《模具技術(shù)》《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)》和《塑料模具設(shè)計手冊》等參考文獻和設(shè)計手冊。
4 設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
1、模具結(jié)構(gòu)類型的選擇與設(shè)計計算；
2、型腔（凹模）、型芯（凸模）、鑲塊、成型桿和成型環(huán)、抽芯、推出等零件設(shè)計；
3、主要零件（型腔和型芯等）的機械加工工藝；
5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求：
1、模具總裝圖1張；繪制所有零件圖（全用計算機繪制），畢業(yè)答辯圖紙總量不少于3張A0圖；
2、設(shè)計說明書（打?。┎簧儆?5頁；
3、翻譯相關(guān)外文科技論文一篇，要求翻譯成中文，字數(shù)1500左右，作為設(shè)計說明書的附錄。
6 發(fā)題時間： 2014 年 2 月 17 日。
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖南科技大學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）進度表
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 起止時間：
學(xué)生： 指導(dǎo)教師： （簽名）系（教研室）主任： （簽名）
時 間
工 作 內(nèi) 容
備 注
第 1 周至第 2 周
（2月17 日至3月 11日）
查閱并整理設(shè)計資料，三維建模，選擇設(shè)備，初步計算。
第 3 周至第 4 周
（3月12日至 3 月25日）
模具結(jié)構(gòu)的確定，畫裝配草圖。
第 5 周至第 6 周
（3月26 日至4 月 1日）
模具結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)的設(shè)計計算。
某些零件的結(jié)構(gòu)工藝性確定。
第 7 周至第 8 周
（4月2 日至4月15 日）
畫總裝配圖。
第 9 周至第 11 周
（4月16 日至5月6日）
繪制零件圖；
編制主要零件加工工藝及校核；
修改總裝圖。
第 12 周至第12 周
（5月7 日至 5月13日）
零件的數(shù)控加工設(shè)計與加工仿真。
第 13 周至第13 周
（5月14 日至 5月20 日）
計算說明書的編制、整理、修改
第 14 周至第 14 周
（5月21 日至5月 27日）
交指導(dǎo)教師審核并及時修改圖紙。修改、定稿、打印。
第 15 周至第 15 周
（ 5月28 日至6 月 1日）
準備答辯。
第16 周
（6 月3日至 6 月8 日）
答辯。
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
注：此表一式兩份：一份存學(xué)院，一份發(fā)給學(xué)生。
實習(xí)報告
一．實習(xí)時間：2014年3月12日至2014年3月17日
畢業(yè)實習(xí)是每個畢業(yè)生都要經(jīng)歷并且不可缺的路程，這段路能讓我們變得更加適應(yīng)社會，更進一步的強化自己專業(yè)知識，加深機電在工業(yè)各領(lǐng)域應(yīng)用的感性認識，開闊視野，了解相關(guān)設(shè)備及技術(shù)資料，熟悉典型零件的加工工藝，到一些擁有較多類型的機電一體化設(shè)備，生產(chǎn)技術(shù)較先進的工廠進行生產(chǎn)操作實習(xí)。
二．實習(xí)目的
1.認識實習(xí)能培養(yǎng)我們?nèi)嫠伎嫉哪芰?；
2.認識實習(xí)能培養(yǎng)我們靈活思考與解決問題的能力；
3.實習(xí)培養(yǎng)我們較強的是讀圖與實踐能力；
4.通過實習(xí)，我們更詳細的了解了和我們同專業(yè)的工作人員是如何工作的，雖然由于專業(yè)知識有限，我們了解的還不是很詳細，但是我們對我們自己以后要做的作有了一個感性的認識，這樣更有利于以后理論的學(xué)習(xí)，感性認識上升為理性認識；
5.實習(xí)不僅可以逐步實現(xiàn)由學(xué)生到社會的轉(zhuǎn)變，還可以擴大學(xué)生知識面，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。
三．實習(xí)要求
1.自覺遵守學(xué)校，實習(xí)單位的有關(guān)規(guī)章制度，服從指導(dǎo)，安排，培養(yǎng)良好的風(fēng)氣；
2.認證完成實習(xí)內(nèi)容，按規(guī)定記筆記，收集相關(guān)資料；
3.完成實習(xí)后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)交齊筆記，實習(xí)報告等。
四．實習(xí)單位介紹
平安電氣股份有限公司坐落于湘潭市先鋒工業(yè)經(jīng)濟園，是一家從事通風(fēng)、除塵、安全與環(huán)境工程設(shè)備及其配套電動機、控制輸送設(shè)備的集技術(shù)、制造、銷售與技術(shù)服務(wù)為一體的專業(yè)廠家是國內(nèi)通風(fēng)機專業(yè)生產(chǎn)龍頭企業(yè)。公司現(xiàn)有員工563人，2011年末總資產(chǎn)37482萬元，當(dāng)年實現(xiàn)銷售收入33081萬元，利稅8482萬元。公司整體技術(shù)水平居行業(yè)領(lǐng)先地位。公司一直致力于礦井通風(fēng)設(shè)備領(lǐng)域的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)和通風(fēng)系統(tǒng)配套解決方案的提供，尤其是在煤礦通風(fēng)安全設(shè)備領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗及主導(dǎo)優(yōu)勢，是國內(nèi)首家將自主核心技術(shù)運用于礦井通風(fēng)監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)研究開發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)，相關(guān)專利技術(shù)數(shù)居行業(yè)第一。公司擁有32項專利，其中發(fā)明專利5項，其核心技術(shù)均達到國內(nèi)領(lǐng)先或國際先進水平。
五．單位發(fā)展歷程
企業(yè)名稱變革歷程：1963-1975年，湘潭市先鋒機電修造廠；1976-1984年，湘潭市先鋒機電廠；1985-1994年，湘潭防爆電器廠；1995-2007年，湘潭平安電氣集團有限公司；2008-2010年，湘潭平安電氣有限公司；2011年至今，平安電氣股份有限公司。
企業(yè)性質(zhì)變革歷程：1963-1997年，集體所有制；1998-2007年，股份合作制；2008-2010年，有限責(zé)任公司；2011年至今，股份有限公司。
六．品牌和核心競爭力
平安風(fēng)機有著過硬的產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、良好的口碑、深厚的企業(yè)文化，“平安”商標于2011年被認定為“中國馳名商標”，平安產(chǎn)品連續(xù)三年被評為“湖南省名牌產(chǎn)品”，在礦井通風(fēng)行業(yè)中有著較好的口碑與知名度，為平安產(chǎn)品的暢銷起著至關(guān)重要的作用。
圍繞通風(fēng)機械及通風(fēng)系統(tǒng)工程，平安電氣已形成了自己特有的優(yōu)勢。葉片技術(shù)—彎掠組合正交型三維扭曲葉片技術(shù)：被國家煤礦安全監(jiān)督局鑒定為“國際先進、國內(nèi)首創(chuàng)”，是礦用風(fēng)機史上的一次重大革命；專用電機技術(shù)—YBF2系列風(fēng)機專用隔爆型三相異步電動機技術(shù)：應(yīng)用于礦用局部通風(fēng)機，安全可靠、性能穩(wěn)定，其配套產(chǎn)品DBKJ、FBDY等多次榮獲國家各級獎項；智能監(jiān)測及控制技術(shù)是集自動控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、動態(tài)仿真及可視化顯示等信息技術(shù)于一體的綜合性集成技術(shù)，運用該技術(shù)開發(fā)出的QBZ系列（具備聯(lián)機自動切換功能）真空電磁起動器、JKZ系列礦用主風(fēng)機在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)、礦井局部通風(fēng)機參數(shù)檢測儀等產(chǎn)品技術(shù)先進、性能優(yōu)異。
七．實習(xí)內(nèi)容
實習(xí)期間，我們在車間了解了車、鉗、磨、銑、刨等各種機床的加工方式和工作原理，我們還跟車間師傅學(xué)習(xí)了怎么使用各種機床的使用方法；參觀了各類車間，學(xué)到了一些平時學(xué)不到的知識，觀看了平安風(fēng)機；學(xué)習(xí)了普通零件的加工工藝規(guī)程和生產(chǎn)流程；對企業(yè)文化、企業(yè)管理模式也有一定的認識。
八．實習(xí)感悟
實習(xí)對我而言增加了自己的認知水平，提升了自我，學(xué)到了許多課本中學(xué)不到的知識，如了解到車床在一般機器制造廠的金屬切削機床中所占的比重最大，約占機床總臺數(shù)的40%。車床的種類很多，按其結(jié)構(gòu)及用途可分為：臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀車床、仿形車床、單軸縱切自動車床、多軸棒料自動車床等，另外還有曲軸及A輪軸車床、鏟齒車床及其他車床；鉗工作業(yè)主要包括鏨削、銼削、鋸切、劃線、鉆削、鉸削、攻絲和套絲、刮削、研磨、矯正、彎曲和鉚接等。鉗工是機械制造中最古老的金屬加工技術(shù)；磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等；銑床是指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，工件（和）銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等；刨床是用刨刀對工件的平面、溝槽或成形表面進行刨削的直線運動機床。還進一步觀看了平安風(fēng)機，它給我的第一感覺就是大，牢固，可靠。對于礦井作業(yè)的安全是首位，所以外觀給人的感覺就是安心。
這次實習(xí)也讓我明白無論做哪家公司的員工都要有高度的責(zé)任感強；比如你在檢驗時，你所測量的工件是否合格，全掌握自己的責(zé)任。做事要具有高度的責(zé)任心。而責(zé)任心來自兩方面，強制責(zé)任心，自主責(zé)任心。強制責(zé)任心就是通過規(guī)范的內(nèi)部控制制度實現(xiàn)，嚴格要求，互相監(jiān)督，賞罰分明。自主責(zé)任心來自于檢驗人員的職業(yè)道德和價值觀，認真對待每一個數(shù)據(jù)，高度負責(zé)對待每一件事。通過這次實習(xí)，也讓我感受到了自己素養(yǎng)不足，知識的匱乏和面對困難的勇氣，卻也磨礪了我的意志，使我有了耐心，學(xué)會了一個人靜靜的思考。我會繼續(xù)不斷努力的學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識，不斷學(xué)習(xí)提高自身專業(yè)素質(zhì)，更好的勝任崗位要求。
實踐是真理的檢驗標準，通過畢業(yè)實習(xí)，我了解到很多工作常識，而且讓我對專業(yè)知識得到了現(xiàn)實中的檢驗，讓學(xué)校抽象的課程在現(xiàn)實的實物中得到呈現(xiàn)，提高了我對專業(yè)理論知識的認識。對我來說，要多多利用這些機會，不斷的提升，不斷的進步，才可以成就更好的自我。此外，我還要感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師在實習(xí)期間對我的關(guān)心和教導(dǎo)。
瀟湘學(xué)院 2014 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目
飲水杯注塑模設(shè)計
作者姓名
伍益雄
學(xué)號
1053010528
所學(xué)專業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）
研究意義： 塑料相對金屬，密度小，但強度比較高，絕緣性能優(yōu)良，具有非常好的抗化學(xué)腐蝕性，在機械、化工、汽車、航空航天等領(lǐng)域，塑料已經(jīng)大規(guī)模的取代了金屬。目前塑料制件在工業(yè)、日常生活各領(lǐng)域幾乎無處不在。所以掌握模具設(shè)計這一門技巧，對于未來從事相關(guān)行業(yè)的我們極其重要。在本課題的制做過程中，我們還鍛煉使用UG 、AUTOCAD等CAD,CAE繪圖軟件的技巧。使我們在塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計、塑料成型工藝分析、塑料模具數(shù)字化設(shè)計、塑料模具零件的選材、熱處理、塑料模具零件的制造，以及資料檢索、英文翻譯等方面獲得綜合訓(xùn)練，為未來工作適應(yīng)期奠定堅實的基礎(chǔ)。
國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題：近些年來，我國模具工業(yè)發(fā)生了巨大的變化。塑料模具在設(shè)計、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)方面都得到相應(yīng)的開發(fā)和推廣應(yīng)用。在我國模具生產(chǎn)企業(yè)中，數(shù)字化設(shè)備比較齊全，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，采用高速加工的先進技術(shù)的企業(yè)也逐漸增多。模具標準間使用覆蓋率及模具商品化率都已經(jīng)有了較大幅度的提高。熱流道技術(shù)在塑料模具行業(yè)中應(yīng)用比例越來越高。注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量己超過50噸，最精密的注塑模具精度己達到2微米。制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時，CAE技術(shù)應(yīng)用越來越廣，以CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，特別是汽車、家電等工業(yè)快速發(fā)展，使得注塑模的發(fā)展迅猛。而在國外高新技術(shù)在模具企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在：（1）廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)a)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，3D設(shè)計已達到了70～80%。b)PRO/E、UG、CIMATRON等軟件普遍應(yīng)用。c)數(shù)控機床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。d)CAE技術(shù)已逐漸成熟（意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上）。（2）普遍采用高速切削加工技術(shù)a)特征：以高切削速度、高進給速度、高加工質(zhì)量。b)加工效率：比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。c)轉(zhuǎn)速：15000～30000r/min。d)效益：大大縮短制模時間。（3）普遍應(yīng)用快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)a)塑料模具：有專門提供原型制造服務(wù)的機構(gòu)和公司塑料模具廠家利用快速原型澆制硅膠模具，用于少量翻制塑料件。b)汽車模具：多為鋅基合金快速制模和使用環(huán)氧樹脂制作金屬成型模。面對日益進步的科學(xué)發(fā)展，對機械零件的復(fù)雜程度和精度越來越高。就對高速、超精加工、復(fù)雜加工、先進表面加工和處理技術(shù)提出了更高的要求。熱流道技術(shù)、精密測量及高速掃描技術(shù)、優(yōu)質(zhì)模具材料的研制也有待改善。
2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進一步具體化）
研究目標：1）熟悉掌握畢業(yè)論文設(shè)計說明書的撰寫方法。
2） 掌握利用Pro/E等相關(guān)軟件建立產(chǎn)品的三維模型，繪制總裝圖和對模具進行模流分析。利用AutoCAD繪制零件二維圖。
3） 設(shè)計說明書（不少于40頁）等
4） 模具關(guān)鍵零件加工工藝分析及數(shù)控加工程序的編制
研究內(nèi)容：根據(jù)給定的塑料零件圖，利用Pro/E等相關(guān)軟件繪制出三維模型。根據(jù)模型在進行模具的設(shè)計、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進行模具分型面的設(shè)計、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計、充填過程分析等幾個方面。利用先進的特征造型軟件如PRO/ E 等很容易地確定分型面，生成上、下模腔和模芯，再進行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。設(shè)計圖樣要求符合最新制圖標準，表達完整，布局合理。
擬解決的關(guān)鍵問題：
1） 塑件成型位置及分型面選擇；
2） 模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設(shè)置；
3） 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
4） 頂出機構(gòu)設(shè)計；
5） 拉料桿的形式選擇；
6） 排氣方式設(shè)計。
3、 特色與創(chuàng)新之處
今年來，計算機輔助設(shè)計軟件已經(jīng)成為了設(shè)計的重要手段。在模具設(shè)計造型方面，Pro/E和UG等軟件得到了大量的應(yīng)用和發(fā)展。因為我們課程學(xué)過Pro/E，所以本次畢業(yè)設(shè)計，我將用Pro/E軟件來輔助我完成零件的三維圖，同時用它來輔助我完成對模具型腔和型芯的3D分模。許多二維圖都將在3D開模的基礎(chǔ)上繪制。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
1） 通過查閱技術(shù)文獻資料，利用網(wǎng)上資源了解注射模具的設(shè)計和零件及其材料
2）利用Pro/E軟件進行模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、計算、驗證。
3）分型面的設(shè)計:根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)進行拆模，設(shè)計型芯、模及定模的分型面。
4）創(chuàng)建塑模模具元件:生成型芯、動模、定模等模具的成型零件。
5）模具的充模、開模仿真:通過充模仿真，檢查該模具注塑出的具有單一實體特征的塑件是否符合設(shè)計要求;通過開模仿真，檢查開模是否能夠順利進行，開模是否發(fā)生干涉，從而確定模具設(shè)計的合理性。
5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備
Pro/E軟件，CAD軟件，測量儀器等。
6、參考文獻
1、 伍先明.塑料模具設(shè)計指導(dǎo).北京國防工業(yè)出版社，2006.5
2、 陳世煌，陳可娟.塑料注射成型模具設(shè)計.北京國防科技出版社，2007.9
3、 陳志剛.塑料模具設(shè)計.北京機械工業(yè)出版社，2002.
4、 李德群，唐志玉.中國模具設(shè)計大典.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.1
5、 塑料模具設(shè)計手冊編寫組.塑料模具設(shè)計手冊.北京機械工業(yè)出版社，1982.12.3
6、 姜勇.AutoCAD2006基礎(chǔ)培訓(xùn)教程.人民郵電出版社，2006.3
7、 謝龍漢.Pro/E Wildfire 5產(chǎn)品設(shè)計及制圖.清華大學(xué)出版社，2011.2
8、 王永章.數(shù)控技術(shù)。高等教育出版社
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計論文
湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計說明書
課題名稱 飲水杯注塑模具設(shè)計
學(xué)生姓名 伍益雄
學(xué) 號 1053010528
所在學(xué)院 瀟湘學(xué)院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 五班
指導(dǎo)教師 顏煥元
起訖時間： 2014 年2 月17 日～ 2014 年6 月 1 日
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
1 前言 3
1.1 課題背景 3
1.2 課題分析 4
2 塑件分析 6
2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 6
2.2 塑件材料的確定 7
2.3 塑件材料的性能分析 7
2.3.1基本特性 7
2.3.2成型性能 7
2.3.3主要用途 8
3 成型布局及注塑機選擇 9
3.1 進膠方式選擇 9
3.2 型腔的布局及成型尺寸 10
3.3 估算塑件體積質(zhì)量 11
3.4 注塑機的選擇和校核 11
3.4.1注射膠量的計算 11
3.4.2鎖模力的計算 12
3.4.3 注塑機選擇確定 13
表１ 注塑機參數(shù)(部分) 13
4 注塑模具設(shè)計 14
4.1 模架的選用 14
4.1.1模架基本類型 14
4.1.2模架的選擇 14
4.1.3導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計 15
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 16
4.2.1主流道設(shè)計 16
4.2.2分流道的設(shè)計 16
4.2.3澆口的設(shè)計 17
4.2.4冷料穴的設(shè)計 17
4.3 分型面的設(shè)計 18
4.4 成型零部件的設(shè)計 18
4.4.1成型零部件結(jié)構(gòu) 19
4.4.2成型零部件工作尺寸的計算 19
4.4.3模具強度與剛度校核 21
4.5 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇與設(shè)計 22
4.5.1側(cè)向抽芯機構(gòu)類型 22
4.6 脫模及推出機構(gòu) 25
4.6.1脫模力 25
4.6.2推出機構(gòu) 26
4.6.3定距分型機構(gòu)設(shè)計 27
4.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算 27
4.7.1冷卻水道設(shè)計的要點 28
4.7.2冷卻水道在定模和動模中的位置 28
4.7.3冷卻水道的計算 29
4.8 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 30
4.9 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 31
4.10 模具裝配圖及裝配要求 32
4.11 模具動作校核 32
5 結(jié)語 34
參考文獻 35
致謝 36
附錄1： 37
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計論文
摘 要
本設(shè)計說明書根據(jù)塑料制品飲水杯的特點，通過了解塑件的用途，分析了塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，結(jié)合塑件制件尺寸，采用一模兩腔，點澆口進料的方式設(shè)計了本模具。并合理設(shè)置了冷卻系統(tǒng)。注射機采用HTF 100XB型號。運用簡明的示意圖和精確的計算系統(tǒng)地分析了塑件，從而作出合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。 運用CAD和UG工程軟件繪制了二維總裝圖和零件圖，選擇了模具合理的加工方法。并對典型零件進行了數(shù)控加工程序設(shè)計。
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；模具設(shè)計；CAD繪制二維圖；UG繪制3D圖。
Abstract
To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a two pin gate feed injection machine adopts HTF 100XB models, and set a cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a conFAIse diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.
Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG draw 3D maps, injection machine selection.
1 前言
1.1 課題背景
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地擴大，越來越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。
由于模具的使用特點，決定了模具設(shè)計也區(qū)別與其它行業(yè)。模具設(shè)計要考慮的要點如下:
a．塑件的物理力學(xué)性能，如強度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長，在設(shè)計塑件時應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，避免或補償其缺點。
b．塑料的成型工藝性，如流動性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成型時充模、排氣、補縮，同時能使熱塑性塑料制品達到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。
c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和簡化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。
對于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性能等。
目前，我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。在塑料模具方面，能設(shè)計制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計算機輔助分析(CAE)技術(shù)對塑料注塑過程進行流動分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計方案進一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計和制造周期采用模具先進加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。某些國外電加工機床具有內(nèi)容豐富、實用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微細加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟模具制造技術(shù)、三維掃描測量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機的發(fā)展與應(yīng)用，對模具制造能力的提高也起到了很大作用。我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，模具設(shè)計與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。特別是模具成型零件方面的軟件等，這些技術(shù)采用計算機輔助設(shè)計，進而將數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實現(xiàn)計算機輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計與制造連成一體實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。
1.2 課題分析
本課題內(nèi)容是對飲水杯進行測繪及基于生產(chǎn)實踐之上對注塑模具設(shè)計。模具設(shè)計主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機構(gòu)設(shè)置、注塑機臺選擇及注塑工藝分析等。
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，本模具采用一模兩腔布局，點澆口進料，注射機采用HTF 100XB型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算分析，從而作出合理的模具設(shè)計。選擇合理的加工方法。模具方案確定后進行工藝分析。根據(jù)此方案可以達到設(shè)計的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。
2 塑件分析
2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件
在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
本次設(shè)計內(nèi)容是一個生活中常見的飲水杯，其零件外形如圖2.1所示。具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
圖2.1. 產(chǎn)品3D圖
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度等級。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT5級精度，未注采用MT8級精度。
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為Ra0.8，內(nèi)部為Ra1.2。
2.2 塑件材料的確定
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能。
此產(chǎn)品壁厚均勻，PS性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。
2.3 塑件材料的性能分析
2.3.1基本特性
PS是大多數(shù)商業(yè)用的透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。典型的收縮率在0.4～0.7%之間。是一種良好的熱塑性塑料。
2.3.2成型性能
PS吸水性極小,成型前可不予干燥。性脆易裂,熱脹系數(shù)大,容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。流動性很好,應(yīng)注意模具間隙,防止出現(xiàn)飛邊?？捎弥交蚵輻U式注射機成型,為防止淌料,建議采用直通式或自鎖式噴嘴。宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長注射時間,以利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔及變形。但料溫過高,容易出現(xiàn)銀絲,料溫低或脫模劑地多,則塑件透明性差?？刹捎酶鞣N形式的澆口,推出要求受力均勻。
注塑模工藝條件:通常不需要干燥處理。如需干燥，建議干燥條件為80℃、2～3小時。熔化溫度：180～280℃。對于阻燃型材料其上限為250℃。模具溫度：40～50℃。注射壓力：200～600bar。
2.3.3主要用途
PS在機械工業(yè)上用來制造殼體蓋、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用PS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用PS夾層板制小轎車車身。PS還可用來制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器及家具,產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。
3 成型布局及注塑機選擇
3.1 進膠方式選擇
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。常向的澆口形式有直接澆口，點澆口點式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。
澆口的位置選擇原則：
澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時，應(yīng)考慮以下幾點：
（1）. 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小?？梢詮囊韵聨追矫婵紤]：
a)流程(包括分支流程)為最短；
b)每一股分流都能大致同時到達其最遠端；
c)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進料；
d)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。
（2）. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體
由于本設(shè)計中塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用點澆口。點澆口在產(chǎn)品端面處，成形后切除澆口, 使用時澆口處被遮擋面。
3.2 型腔的布局及成型尺寸
因為本設(shè)計中采用點澆口，且塑件的尺寸小，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進行加工生產(chǎn)。
型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。
成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計算確定，需考慮成形封閉結(jié)合面大小，太大造成模具尺寸過大，成本浪費，太小易導(dǎo)致成型時溢料飛邊，甚至型腔變形。因模具是一模兩腔，考慮排布可得型腔布局如圖3.2所示：
圖3.2. 型腔布局
3.3 估算塑件體積質(zhì)量
本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的體積為28.3，PS的密度為1.05，即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為29.7g。
3.4 注塑機的選擇和校核
3.4.1注射膠量的計算
模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中：—型腔數(shù)量；
—單個塑件的重量（g）；
—澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）。
本設(shè)計中：n=2，29.7 g =10 g，
m≥（2x29.7+10）/0.8，即m≥86.75g。
因而預(yù)選注塑機額定注塑量最少為86.75g以上。
3.4.2鎖模力的計算
選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開而產(chǎn)生溢料。塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。
成型投影面積=
式中：n—型腔數(shù)目；
—單個塑件在模具分型面上的投影面積；
—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積。
n=2 =8262 =1101
本設(shè)計中，=2x8262+1101=17625。
鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計算公式確定：
/80%
式中：—鎖模力，kN；
—型腔壓力，MPa；
A—成型投影面積，mm2。
一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達60～80MPa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時型腔壓力通常為20-40MPa，這里取30MPa。
預(yù)選注塑機額定注塑壓力計算：
×A/1000=30×17625/1000/0.8=660.95 kN (取整661 kN)
得出注塑鎖模力F鎖>661 kN。
3.4.3 注塑機選擇確定
綜合考慮以上因素，選定注射機為HTF 100XB。其相關(guān)性能符合成型方案要求，相關(guān)參數(shù)如表3.1所示：
表3.1 注塑機參數(shù)(部分)
型號參數(shù)
單位
HTF 100×B
判據(jù)
是否符合要求
螺桿直徑
mm
36
理論注射容量
cm3
124
注射重量PS
g
113
>86.75
是
注射壓力
Mpa
183
200～600
是
注射行程
mm
122
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~220
鎖模力
KN
1000
>661 kN
是
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
465×465
允許最大模具厚度
mm
520
150
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