2998 咖啡杯塑料模具設計

2998 咖啡杯塑料模具設計,咖啡杯,塑料,模具設計 分 類 號 密 級 寧XXXXXX畢 業(yè) 設 計 (論 文 )咖啡杯塑料模具設計所 在 學 院專 業(yè)班 級姓 名學 號指 導 老 師I摘 要模具，又被稱作為“工業(yè)之母” ，其在機械制造領(lǐng)域中的重要性不言而喻，各種模具在消費電子、汽車、飛機制造等工業(yè)中大量應用。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會和我國工業(yè)部統(tǒng)計，目前我國機械制造工業(yè)的零件中，其粗加工的 75%和精加工的 50%都將依靠模具完成。而塑料零件由于其流動性好，充模性能佳，更是大量使用各種模具，90%的塑料零件是由模具完成。模具生產(chǎn)的水平高低直接關(guān)系到一個國家制造水平和技術(shù)含量的高低，并且關(guān)系到產(chǎn)品的使用壽命、外觀造型、性能、創(chuàng)新性等方面。很多新技術(shù)的推廣往往與新材料和新制造工藝的產(chǎn)生密不可分，而這些新的產(chǎn)物都需要模具這種傳統(tǒng)工具作為依托才能真正應用到生活中。所以，模具對于工業(yè)制造領(lǐng)域有著重要的意義。通過查閱相關(guān)資料，了解本課題的國內(nèi)外發(fā)展趨勢并結(jié)合所學專業(yè)課程，本文以Pro/E 軟件作為分析，平臺完成了咖啡杯造型設計、模具結(jié)構(gòu)設計、模具總圖設計、模具三維造型設計，并制定完整的注塑成形工藝，為模具的快速設計提供了一定的參考，具有重要的意義。關(guān)鍵詞：模具，塑料零件，Pro/E，三維造型，注塑成形IIAbstractMold, and referred to as "the mother of industrial", its in the field of mechanical manufacturing is very important, all kinds of mould in consumer electronics, automobiles, airplanes manufacturing industry in great quantities in the application. According to the international production technology association and our country industry statistics, at present our country machinery manufacturing industry of the components, the rough machining precision of 75% and 50% of all will depend on mould completed. And plastic parts because of its good fluidity and filling mold performance is good, is the use of various molding, 90% of plastic parts is completed by the mould. The level of the mold production directly related to a country manufacturing level and technical level of the content, and related to the service life of the product, exterior modeling, performance, innovative, etc. A lot of new technology and new materials and promotion often new manufacturing processes produce inseparable, but these new products are need to mould the traditional tools as the basis to really applied to the life. So, mould for industrial manufacturing area has important significance. Through the access relevant information, understanding this topic development trend and unifies studies the professional course, this paper to Pro/E software as analysis, the platform completed the coffee cup modeling design, mould structure design, mold assembly drawing design, mould three-dimensional modeling design, and make the complete injection forming process, the rapid design for mould provides some reference, has the vital significance.Key Words: mould, plastic parts, Pro/E, 3 d modeling, injection formingIII目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................II目 錄 .......................................................................................................................................III第 1 章 緒論...............................................................................................................................11.1 國內(nèi)外塑料模具的研究現(xiàn)狀 ......................................................................................11.1.1 國內(nèi)塑料模具研究現(xiàn)狀 ....................................................................................11.1.2 國外塑料模具研究現(xiàn)狀 ...................................................................................21.2 國內(nèi)外模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................................................21.2.1 國內(nèi)模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................................................21.2.2 國外模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................................................31.3 本課題的任務 ..............................................................................................................4第 2 章 注塑模具設計的基本理論...........................................................................................62.1 注射成型的原理與過程 ...............................................................................................62.1.1 塑化 ...................................................................................................................62.1.2 注射 ...................................................................................................................62.1.3 定型 ...................................................................................................................62.2 注塑成型模具各零部件的設計 ...................................................................................72.2.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 ........................................................................................72.2.2 成型零件的作尺寸計算 ....................................................................................72.2.3 成型零部件的強度剛度校核 ............................................................................72.2.4 其它輔助構(gòu)件 ....................................................................................................8第 3 章 基于 Pro/E 的注塑模具設計 .....................................................................................103.1 Pro/Engineer 概述 ......................................................................................................103.3.1 pro/Engineer 軟件基本情況 ............................................................................103.3.2 pro/Engineer 主要模塊 ....................................................................................103.2 Pro/MOLDESIGN 模塊功能分析 .............................................................................103.3 Pro/E 模具設計的基本流程 ......................................................................................11IV第 4 章 基于 PROE 的咖啡杯造型及其模具設計 ................................................................134.1 咖啡杯工藝分析 .........................................................................................................134.2 注塑機的選用 .............................................................................................................144.3 注射模設計步驟 .........................................................................................................14第 5 章 咖啡杯模具設計.........................................................................................................155.1 塑料的基本特性及工藝分析 ....................................................................................155.2 聚丙烯主要用途及其成型特點 ................................................................................155.3 確定型腔數(shù)及位置布局方案 .....................................................................................165.3.1 型腔數(shù)的確定 .................................................................................................165.3.2 型腔布局方案 .................................................................................................165.3.3 確定分型面及模架組合形式 .........................................................................175.4 澆注系統(tǒng)設計 ............................................................................................................185.4.1 主流道、主流道襯套的設計 .........................................................................185.4.2 分流道設計、澆口的設計 .............................................................................195.4.3 冷料穴的設計及成形零部件的設計 .............................................................215.4.4 確定成形零部件工作尺寸 .............................................................................215.4.5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 .............................................................................22第 6 章 注射機的選擇校核和模具零部件結(jié)構(gòu)設計.............................................................256.1 注射機的分類 ............................................................................................................256.2 模具相關(guān)尺寸計算 ....................................................................................................266.3 合模導向機構(gòu)及脫模機構(gòu)的設計 ............................................................................286.4 注射量、注射壓力及鎖模力的校核 ........................................................................296.5 模具高度與注射機閉合高度的關(guān)系校核、開模行程的校核 ................................30總結(jié)與展望...............................................................................................................................32參考文獻...................................................................................................................................33致 謝.........................................................................................................................................35第 1 章 緒論1第 1 章 緒論模具是由機械零件構(gòu)成，它與相應的壓力成形機械相配合，具有直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)，使之成形為合格制品或半成品零件 [1]。作為一種高效率的工藝裝備，模具具有節(jié)約原材料、制件成本低廉等一系列優(yōu)點。目前，模具的應用日益廣泛，已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，模具工業(yè)的水平和發(fā)展狀況已被認為是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。而在當今模具行業(yè)中，占大部分比例的是塑料成型模具，而塑料注射成型又是塑料模具工業(yè)中主要的加工方法之一，據(jù)統(tǒng)計塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注射模具 [2]。近年來，隨著新塑料的研發(fā)，以塑代鋼、以塑代木的推廣，塑料模的比例不斷提高，塑料模將有更廣闊的應用前景。同時，由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模的精度要求也將越來越高，傳統(tǒng)的制模方法已不能滿足要求，這就促使了CAD/CAM技術(shù)在模具行業(yè)中的應用。而在CAD軟件的開發(fā)中，參數(shù)化設計方法的研究已成為研究的熱點，因此，研究塑料注射模具參數(shù)化設計關(guān)鍵技術(shù)，對提高塑料注射模具的設計效率具有更重要的現(xiàn)實意義。1.1 國內(nèi)外塑料模具的研究現(xiàn)狀1.1.1 國內(nèi)塑料模具研究現(xiàn)狀我國塑料模具起步較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展，取得了很大成績。按產(chǎn)值計算，目前我國塑料模具產(chǎn)值約占全部模具的1/3左右 [3]。2006年，在第十屆中國國際模具技術(shù)和設備展覽會上 [4]，溫州市豐日模具廠的各類電器、開關(guān)、手機、汽配等注塑模具；精展精機有限公司的塑膠模具零配件；東莞精寶模具配件廠的各種精密模具零配件等都顯示了其強大的優(yōu)勢。CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍；氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，不少企業(yè)已能在電視機外殼、洗衣機外殼、汽車飾件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用C-MOLD氣輔軟件，取得了良好效果；熱流道技術(shù)的應用更加廣泛，近年來，熱流道技術(shù)發(fā)展很快，熱流道模具比例不斷提高；精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高；模具壽命不斷提高。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）2雖然近年來我國塑料模具技術(shù)水平已大大提高，但同國外發(fā)達國家相比還存在較大的差距 [5]。1.1.2 國外塑料模具研究現(xiàn)狀近年來，由于工業(yè)發(fā)展迅速的原因，國外發(fā)達國家的模具制造業(yè)發(fā)展也相當迅速。特別是在歐美，許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國際上都是一流的：在Arcam公司的基于EBM 技術(shù)的自由成形制造工藝直接工具鋼注射模具鑲塊方法研究中 [6]，首次將復雜的冷卻幾何與傳統(tǒng)的冷卻鑲塊的直接比較，并通過熱成像技術(shù)分析冷卻效率與分布，為注射模提供了一種高效制造型芯部鑲塊的技術(shù)，從而降低了生產(chǎn)時間和成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；在模具的正確定向研究方面 [7]，研究者針對在發(fā)動機艙中壓鑄鋁部件日益地被耐熱的熱塑性塑料的注射模制品所替代的問題，討論各向異性零件的模具設計，以玻璃纖維強化的PA廢氣回流閥為示例，在設計構(gòu)件的機械零件時，為了確保零件成型制品質(zhì)量，提出了制品纖維取向因素的模具設計方法；在高速銑削模具型腔的電火花加工（EDM）電極設計技術(shù)方面 [8]，對于復雜模具型腔，在模具型腔加工前， EDM設計者提出幾種可行的電極加工的組合設計方案，并確定最佳方案，給出了基于自動EDM電極設計系統(tǒng)理論的設計原理，以系統(tǒng)的邏輯運作方式，使 EDM工程師便于實現(xiàn)電極設計任務，描述自動設計EDM電極的整體步驟；在模具制造的激光加工技術(shù)方面 [9]，技術(shù)人員在高速銑削(HSM)與激光加工(LM)的粗、精的組合模具設計與加工時，通過嵌入在一個標準結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫中的輸入和輸出的模具工藝數(shù)據(jù)，為將來的模具工藝優(yōu)化和數(shù)據(jù)更新提供重要的技術(shù)支持，從而縮短了從模具設計到制造的時間。1.2 國內(nèi)外模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國在注塑模CAD技術(shù)開發(fā)研究與應用方面 [3]起步較晚。從20世紀80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時，某些高等學校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。我國注塑模CAD/CAE研究 [10]始于70年代末，發(fā)展較為迅速。多年來，我國對注塑模設計制造技術(shù)及其CAO的開發(fā)應用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實用CAD/CAM技術(shù)在精密注塑模制造中的應用”等國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目，還安排了第 1 章 緒論3國家“八五”重點科技公關(guān)項日“塑料注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)研究”。這些項目的成果對促進我國注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國注塑模CAD技術(shù)及應用水平很快提高。華中理工大學是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位。自20世紀80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬的研制方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，推出了塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑件二維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設計與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應用，取得較好結(jié)果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。在“八五”期間，由北京航空航天大學、華中理工大學、四川聯(lián)合大學等單位聯(lián)合進行了國家重點科技攻關(guān)課題“注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)”，并于 1996年通過鑒定，部分成果己投入實際應用。目前出現(xiàn)的擁有自主版權(quán)的軟件有—華中理工大學開發(fā)的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC2.0 ，鄭州工業(yè)大學研制的Z-MOLD 分析軟件等。浙江大學基于工作站的UG-Ⅱ系統(tǒng)開發(fā)出精密注塑模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。上海交通大學從1983年開始，對注塑模CAD進行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注塑模CAD系統(tǒng)中，于1988年開發(fā)出集成化注塑模智能以D系統(tǒng)。目前在工作站UG-Ⅱ平臺上進一步開發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。合肥工業(yè)大學在注塑模結(jié)構(gòu)以D技術(shù)方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模 CAD系統(tǒng)IPMCAD和微機注塑模三維系統(tǒng)IPMCADV3.0，取得了較好的成績?，F(xiàn)在以AutoCAD R13.0和 MDT作為環(huán)境，進一步采用參數(shù)化特征模型技術(shù)，研制出注塑模 CAD三維參數(shù)化系統(tǒng) PIM CADV4.0，在技術(shù)水平和實用性方面都達到較高水平。1.2.2 國外模具 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀近二十多年間，國外注塑模CAD/CAM技術(shù)發(fā)展相當迅速。注塑熔體流體理論的研究始于20世紀60年代中期 [11]，美國、英國、加拿大等國的學者如J.R.pearson(英)、J.F.Stevenson( 美) 、M.R.Kamal(加)、K.K.wang(美)等開展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動與冷卻的基礎(chǔ)研究。70年代許多研究者對一維流動進行了大量研究，主要是計算塑料熔體在等寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）4直徑圓管，中心澆口的圓盤以及端部澆口的矩形型腔中的流動過程。塑料流變學、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計算機技術(shù)的發(fā)展有利地推動了注塑模CAD/CAM研究的深入，由最初的CAD技術(shù)和CAM技術(shù)以圖紙為媒介傳遞信息向以D/CAM一體化方向發(fā)展。80年代初開展三維流動與冷卻分析并把研究擴展到保壓分子取向以及翹曲預測等領(lǐng)域，人們成功地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(jié)合自身的經(jīng)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(zhì)量。由于CAD/CAM技術(shù)對提高模具和產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的巨大作用，許多國家的政府部門和科研機構(gòu)投入了大量的人力、物力進行研究。80年代中期注塑模CAD/C 胡進入實用階段，出現(xiàn)了許多商品化注塑模CAD/CAM 軟件，比較著名的有:1.澳大利亞MOLDFLOW公司的MoldFlow 系統(tǒng) [12]。它是一個率先推出的注塑模流動分析軟件具有流動分析、冷卻分析、翹曲分析、收縮分析、結(jié)構(gòu)應力分析、注塑機參數(shù)優(yōu)化、氣體輔助注塑分析、塑件纖維取向分析、中型面自動生成、熱固性塑料流動與融合分析等功能的軟件;2.美國PTC公司的 Pro/Engineer軟件。這也是一個通用的CAD/CAM系統(tǒng)，具有很強的參數(shù)化特征造型功能，另外它還包括一個專用的模具設計模塊Pro/Mo1dDesign 使模具設計更加方便和直觀;3.美國UG公司的UGⅡ系統(tǒng)。UGⅡ具有強大的曲面造型實體造型和CAM功能，是一個通用的CAD/CAM 系統(tǒng)。 UG帶有模具設計模塊 Mold wizard，它基于UG，利用UG/WAVE和Master Model技術(shù)提供了注塑模的型芯、型腔創(chuàng)建和模架庫等各種功能;4.美國和意大利P&C的 CAD/CAM軟件TMCONCEPT 。該系統(tǒng)包括材料選擇(TMC-MS)、成型工藝參數(shù)和模具費用優(yōu)化(TMC-MCO).流動模擬(TMC-FA)型腔設計(TMC-CSE)及冷卻分析(TMC-MTA) 共五個程序包 ; 5.德國工KV研究所的CAD-MOULD系統(tǒng)，可用于注塑模流動分析、冷卻分析、力學性能校核。進入20世紀90年代后開展了成型過程流動、保壓、冷卻、應力分析及翹曲的全過程模擬，將各獨立模塊有機地結(jié)合起來，考慮它們之間的相互影響，以提高模擬軟件的分析精度和擴大適用范圍。這些卓有成效的研究成果，為開發(fā)使用型的注塑模分析第 1 章 緒論5軟件奠定了基礎(chǔ) [7]。1.3 本課題的任務本文以咖啡杯為例，確定了咖啡杯的模腔數(shù)并選擇相關(guān)注塑機，完成對應模具總圖設計，模具總圖用2D-CAD繪制，總圖設計嚴格按標準，包含零件序號及零件明細表等；完成咖啡杯的造型設計，如動模、定模等型腔零件及動定模套板、澆口套等零件的設計，按制圖標準標注尺寸、公差、形位公差及表面粗糙度等；對模具分型面、澆注方案、冷卻方案等設計進行分析，如：內(nèi)澆口截面積的計算及壓室直徑的確定等；對模具零件關(guān)鍵尺寸的確定進行計算，如套板邊框尺寸、厚度尺寸、導柱直徑、壓室充滿度計算等，具有很強的工程實用意義。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）6第 2 章 注塑模具設計的基本理論2.1 注射成型的原理與過程塑料成型的基本原理就是利用塑料的可擠壓性和可模塑性，首先將松散的顆粒料或粉狀塑料成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱成熔融的塑化狀態(tài)，使之成為溶融態(tài)熔體，然后在柱塞或活塞的高壓推動下，以很大的流速通過注射機前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具型腔之中，經(jīng)過一段時間保壓冷卻后，開啟模具更可從模具型腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。注射成型過程是間歇操作，每完成一個操作周期需經(jīng)過塑化、注射和定型、脫模取出制件等幾個步驟:2.1.1 塑化塑化即塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過程。因此可以說塑化是注射成型的準備過程。塑料在進入模腔之前應達到規(guī)定的成型溫度，在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，熔料溫度應均勻一致，不發(fā)生熱分解。2.1.2 注射即柱塞或螺桿前移將塑化好的熔料以一定的壓力注入到閉合模腔的過程。注射過程中所采用的工藝條件如注射壓力、注射速度等與塑料的特性、制品結(jié)構(gòu)以及其它工藝條件等密切相關(guān)，它也直接影響成型制品的質(zhì)量。2.1.3 定型從塑料熔體進入模腔開始，模腔注滿之后，熔體在控制條件下冷卻定形，直至制品從模腔中脫出。具體可分為充模、冷卻、冷卻三個連續(xù)階段。1. 充模階段從柱塞或螺桿前移直至塑料充滿模腔為止。充模過程中所采用的充模速度或充模時間等工藝條件對成型制品中的分子取向、熔接線的強度等都有一定的影響。2. 保壓階段從熔體充滿模腔起至柱塞或螺桿撤回為止。在這段時間內(nèi)，塑料熔體會因冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，因此料筒內(nèi)的熔料仍然會向模腔內(nèi)繼續(xù)流入，以補足因收縮而留出的空隙。壓實階段對于提高制品的密度、降低成型收縮和克服制品表面缺陷等都有影響。此外，由于塑料還在流動，而且溫度第 2 章 本章標題7又在不斷降低;取向分子容易被凍結(jié)，所以這一階段是大分子取向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子取向程度也越大。3. 冷卻階段從澆口的塑料完全凍結(jié)時起到制品從模腔中脫出為止。模內(nèi)塑料在這一階段內(nèi)主要是繼續(xù)冷卻，以便制品在脫模時具有足夠的剛度而不致發(fā)生扭曲變形。在此階段內(nèi)由于模內(nèi)塑料的溫度、壓力和體積均有變化，到制品脫模時，模腔內(nèi)壓力不一定等于外界壓力。模腔內(nèi)壓力與外界壓力的差值稱為殘余壓力。4. 脫模既從模具中取出制件。注射成型過程的流程圖如圖2-1所示塑化合模保壓階段 冷卻階段 脫模沖模階段下一個制件圖2-1 注塑成型過程的流程圖2.2 注塑成型模具各零部件的設計2.2.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計成型零件包括型腔和型芯兩種，分別是：1.型腔結(jié)構(gòu)形式:整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式、局部拼鑲式、四壁合拼式。2.型芯的結(jié)構(gòu)形式: 整體式、組合式、小型芯單獨性加工后再嵌入模板中、非圓形小型芯、復雜型芯的組合方式。2.2.2 成型零件的作尺寸計算1.成型零件的工作尺寸指成型零件上直接用來成型制件的尺寸。型芯型腔的徑向尺寸、型芯的高度尺寸、型腔的深度尺寸、中心距的尺寸。2.影響制件尺寸的因素:成型零件本身制造公差、使用過程中的磨損、收縮率的波動、成型零件尺寸計算誤差等。2.2.3 成型零部件的強度剛度校核成型零件型芯和型腔組成的型腔全部被充滿的瞬間，內(nèi)壓力達極大值，成型零件取出制件寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）8的剛度，強度校核;1.大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，以剛度校核為主;2.小尺寸型腔，強度不足為主要矛盾，以強度校核為主。2.2.4 其它輔助構(gòu)件其它輔助構(gòu)件是安裝、導向、裝配、冷卻、加熱及機構(gòu)動作等作用的零部件的總稱。1.導向零件作用:定位，導向及承受側(cè)向壓力的作用。類型:導柱/導套導向、錐面導向及斜面導向等。2.裝配固定零件固定板 固定板用來固定型芯、型腔、導柱、導套、拉料桿等固定安裝作用，要求固定板有一定的強度和厚度。墊板 墊板的作用:防止型芯、導柱、拉料桿等從固定板上脫出，并承受壓力。要求 :具有較高的平引度和硬度。支承件 支承件的作用:構(gòu)成頂出機構(gòu)的運動空間，調(diào)節(jié)模具總厚度，安裝固定的作用。3.冷卻、加熱零件模具的型腔溫度直接影響到制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，因此需要控制模具的型腔溫度，保證制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，一般用電加熱器給模具的型腔加熱，用水給模具的型腔冷卻。冷卻裝置:冷卻孔與型腔距離一般不要小于 10mm，加熱裝置:電加熱，蒸汽加熱，熱水加熱等。4.脫模機構(gòu)脫模機構(gòu)是使制件從模具上脫出來的機構(gòu)稱脫模機構(gòu)或稱頂出機構(gòu)，脫模機構(gòu)的動作方向與模具的開模方向是一致的。要求脫模時制件不變形，不損壞，頂件位置位于制件不明顯處。5.抽芯機構(gòu)當制件有側(cè)孔或側(cè)凹時，成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件必須是可活動的型芯，脫模前，活動型芯必須先抽出，完成側(cè)向活動型芯抽出的機構(gòu)稱作抽芯機構(gòu)。第 2 章 本章標題96.復位機構(gòu)復位機構(gòu)是在脫模機構(gòu)在完成制件脫模后，頂出桿伸出型腔外，它們需復位才可以開始下一次注射循環(huán)。復位機構(gòu)的作用是使模具的合模過程順利，保證模具的連續(xù)作業(yè)。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）10第 3 章 基于 Pro/E 的注塑模具設計3.1 Pro/Engineer 概述3.3.1 pro/Engineer 軟件基本情況1985年P(guān)TC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。從1988年vl.0 的 Pro/Engineer誕生，后經(jīng)過 30余年的發(fā)展，Pro/Engineer現(xiàn)在已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/Engineer 200l、Pro/E Wildfire.1.0、Pro/EWildfire2.0、Pro/E Wildfire3.0。在我國有許多的企業(yè)正在使用這些系列軟件進行相關(guān)設計，許多大專院校大多開設Pro壓有關(guān)課程供學生學習，Pro/E系列軟件在我國使用率在三維圖形軟件中是比較廣泛的一種。PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設計、機械設計和模具設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro壓還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。Pro/Engineer的主要功能有 :零部件設計、裝配設計、工程制圖、NC加工和切削模擬、注射流動模擬。 pro/Engineer提供了一個易于使用的完整三維解決方案，它詳細描述了產(chǎn)品的形狀、配合和功能。特別是Pro/Engineer中的MOLDDESIGN模塊的出現(xiàn)使PTC可以進行塑料模具設計。3.3.2 pro/Engineer 主要模塊1.工業(yè)設計模塊主要用于對產(chǎn)品進行三維幾何圖形設計，傳統(tǒng)設計在零件未制造出來時，是無法觀看零件形狀的，只能通過工藝人員從二維平面圖進行想象出它的三維形狀?，F(xiàn)代設計用三維軟件可以生成三維幾何實體模型，而Pro/E 中的單一數(shù)據(jù)庫是對設計中數(shù)據(jù)作統(tǒng)一管理，用Pro/E三維軟件生成的模型在工程實際中3.2 Pro/MOLDESIGN 模塊功能分析Pro/MOLDESIGN 模塊用于設計模具部件和模具組裝，它包括如下功能：(1)首先從設計模型產(chǎn)生參考模型，生成毛坯，并根據(jù)工藝要求設計分模面，然后使用分割方法自動生成模具型腔、斜銷和滑塊等模具組件。(2)使用組件模塊設計型芯，其設計靈活性與模具設計模塊類似。(3)對復雜的注塑模提供生成 Slider(滑塊)、Waterline(冷卻水道)等功能。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）11(4)用不同的收縮率設置方式重新修改設計模型。(5)提供了多種模具分析功能，包括:Mo1d AnalysiS(模具分析)、Thickness Cheek(厚度檢測) 、Projeted Area(投影面積)、Parting Surface Cheek(分模面檢測) 以及 Mold Opening(開模) 等。(6)可生成模具的特定組件，包括:Spruce( 流道)、Runner(澆道)、Gates (澆口)等。(7)Pro/LIBARARY 提供的功能可與 Pro/MOLDESIGN 結(jié)合使用，包括標準化的模具組裝及模具元件。3.3 Pro/E 模具設計的基本流程在 Pro/E 模具模式中進行模具設計的基本流程如下 :(l)創(chuàng)建模具模型模具模型包括參照模型和工件兩部分?？梢灾苯釉谀＞吣Ｊ街袆?chuàng)建參照模型和工件，還可以在零件模式中創(chuàng)建，再將其裝配到模具模式中。(2)拔模檢測和厚度檢測塑件或鑄件上必須有適當拔模斜度，才能從模具中順利脫出。在進行模具設計前，應根據(jù)開模方向?qū)⒄樟慵M行拔模檢測，并對參考零件上的各部位進行厚度檢測。對于檢測出不合理的地方，則需要更改設計零件。(3)創(chuàng)建收縮率由于塑件或鑄件在冷卻和固化時會產(chǎn)生收縮，所以必須增加參照零件的尺寸。在一般情況下應該創(chuàng)建各方向同性的比例收縮率或收縮系數(shù)。(4)創(chuàng)建分型曲面或體積塊分型曲面是一種曲面特征，主要用來分割工件。創(chuàng)建分型曲面時，需要用到曲面設計的各種功能。體積塊是沒有質(zhì)量的封閉曲面面組，也可以用來分割工件。(5)分割工件利用創(chuàng)建的分型曲面或體積塊將工件分割成為單獨的體積塊。(6)創(chuàng)建模具元件模具元件主要采用抽取模具體積塊的方法來創(chuàng)建，還可以直接在模具模式中創(chuàng)建模具元件。(7)創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)可以利用組件特征來創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。創(chuàng)建澆注系統(tǒng)是模具寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）12設計中的重要環(huán)節(jié)，應該綜合考慮各方面的因素來創(chuàng)建澆注系統(tǒng)。(8)生成塑件或鑄件可以模擬生成一個塑件或鑄件，用來檢查模具設計的正確性。系統(tǒng)將根據(jù)減去提取部分后工件中剩余的體積塊來自動創(chuàng)建鑄件。(9)仿真開?？梢远x打開模具的步驟，并對每一步進行是否與靜態(tài)零件相干涉的檢測。(10)創(chuàng)建其他部件通過前面的步驟，創(chuàng)建出了模具的型腔部分。而對于模具的其他部件(如模架、滑塊等)，可以在模具模式中直接創(chuàng)建，還可以在組件模式中創(chuàng)建。第 4 章 基于 PROE 的咖啡杯造型及其模具設計咖啡杯是我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫米疃嗟淖⑺苣＞咧唬疚木鸵钥Х缺瓰槔?，對其模具進行設計，對模具設計的一般過程進行說明。本文所使用的咖啡杯如圖 4-1所示。圖 4-1 咖啡杯造型4.1 咖啡杯工藝分析塑件的工藝性分析聚丙烯（PP ）水杯是我們?nèi)粘Ｉ钏仨毜挠闷?，是裝水的良好用具。其產(chǎn)品主要通過注塑模成型制造，塑件產(chǎn)品圖見圖 4-1。收縮率對于聚丙烯水杯產(chǎn)品，材料為 PP，理論收縮率為 15/1000，而實際與理論是有區(qū)別的。按照前人經(jīng)驗此項設計收縮率取 20/1000。塑件壁厚 塑料制品應該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）14或者太薄，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮坑，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應該控制在 1mm-4mm 之間。太厚，以產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。本文采用的是在 Pro/E 軟件中使用殼命令來進行壁厚的造型，該產(chǎn)品圖反映出，此塑料件最壁厚為 2mm，壁厚均勻，在 1mm-4mm 的推薦值之間。易于成型。塑件尺寸精度和表面粗糙度塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點又在相當大程度上影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應盡量選擇的低些。對于本產(chǎn)品，圖紙未注明尺寸精度，查手冊，我們?nèi)?IT7 級精度。4.2 注塑機的選用注塑機的選用包括兩方面的內(nèi)容：一是確定注塑機的型號，是塑件、塑料、注塑模及注射工藝等所需要求的注塑機的規(guī)格參數(shù)在所選注塑機的規(guī)格參數(shù)范圍之內(nèi)；二是調(diào)整注塑機的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。 根據(jù)塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設備及注射工藝等進行選擇。本制品采用臥式注塑機低壓注射。選用 G54-S200/400 螺桿式注塑機。4.3 注射模設計步驟塑件成型方案的確定本產(chǎn)品聚丙烯，要求材料為 PP，PP 為熱塑性塑料，且多為注射成型，根據(jù)實際，我們采用注射成型。型腔數(shù)目的確定根據(jù)塑件的精度：根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，塑件的尺寸精度就要降低 4%。但根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和尺寸形狀來看不起，由于該塑件尺寸形狀很大，只能為一模一腔。根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）15第 5 章 咖啡杯模具設計5.1 塑料的基本特性及工藝分析聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)聚合而成。無味、無毒，外觀似聚乙烯，呈白色的半透明蠟狀，是通用塑料中最輕的聚合物，其相對密度僅為 0.89～0.91g/ cm3，結(jié)晶度為50%～ 70%，具有明顯的熔點（164～170℃） 。聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學腐蝕性、電性能和力學性能。屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、硬度、剛度及彈性、韌性、延伸性比聚乙烯好，特別是經(jīng)定向后的聚丙烯具有極高的抗彎曲疲勞強度，可制作鉸鏈。聚丙烯可在 107～121℃下長期使用，在無外力作用下，使用溫度可達 150℃。聚丙烯是通用塑料中唯一能再水中煮沸且在 135℃蒸汽中消毒而不被破壞的塑料。聚丙烯的低溫特性不如聚乙烯，脆化溫度僅為-10～-30℃，低溫沖擊強度低，抗氧化能力很低，其制品在光、熱及氧的作用下易老化，故聚丙烯塑料中應添加適量的抗氧化添加劑。制品的材料采用增強聚丙烯，屬熱塑性塑料。該塑料吸水性小，熔融時流動性較好，成型容易，但收縮大。另外，該塑料成型時易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷；成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應力。因此，在成型時應注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。工藝分析：根據(jù)材料的性能，聚丙烯材料塑件的壁厚應為 0.9－4。合理的選擇壁厚很重要，在使用上要求壁厚有足夠的強度和剛度，脫模時能順利脫出，為方便實用，塑件取用壁厚為 2.0，太厚不但顯得笨重，而且還會增加成本，由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件冷卻后緊緊包住型芯或型腔當中的突起部分，為防止拉傷和擦傷塑件，設計塑件時，必須考慮塑件內(nèi)外表面沿脫模方向具有足夠的脫模斜度，常取 1?--- 30`。塑件轉(zhuǎn)角處采用過渡圓角，半徑為塑件壁厚的 1/3 以上。最少不宜小于0.5mm。5.2 聚丙烯主要用途及其成型特點主要用途：聚丙烯可用做各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件等；可用作冷熱水、蒸汽、各種非強酸、堿等的輸送管道，化工容器和其他設備的襯里、表面涂層等；可制造各種絕緣零件以及自帶鉸鏈的蓋體合一的箱殼類寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）16制件。聚丙烯優(yōu)良性還在于它能耐沸水蒸煮，而不損壞，因此，適宜做醫(yī)療器械，和餐具。成型特點：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為 80℃，溫度過低會造成制品表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。由于模具是與注射機配套使用的，設計模具時，大部分結(jié)構(gòu)都是根據(jù)注射機的技術(shù)規(guī)格來設計的，因此設計過程中，注射機的選用顯得尤為重要，而且應先選用注射機。5.3 確定型腔數(shù)及位置布局方案 5.3.1 型腔數(shù)的確定 為了提高模具的成形效率，把模具設計成有多個型腔的結(jié)構(gòu)，使得一次注射成形多個相同的塑料骨架。而 Sz-400/ZH-63 注射機的最大注射量為 63cm 3，這勢必會限制模具的型腔數(shù)。而且，此塑件成形模具必須帶有側(cè)向抽芯機構(gòu)，型腔越多，模具結(jié)構(gòu)就越復雜，從而提高模具的制造難度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。經(jīng)驗認為每增加一個型腔，制品尺寸精度降低 4%，因此型腔數(shù)也不宜過大。綜合考慮，初步確定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)。 5.3.2 型腔布局方案由于 Sz-400/ZH-63 注射機為臥式注射機，模具也應該設計成臥式的，因此模具在水平方向上實現(xiàn)合開模動作。而側(cè)向抽芯運動方向既可鉛垂（圖 3-1） ，也可水平（圖3-2） ，但對兩者進行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個側(cè)型芯的自重會影響各自的抽芯力，導致兩個側(cè)型芯所用抽芯力的大小不同，破壞兩個斜導柱的受力平衡。而且在開模后，上下兩個側(cè)型芯所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復雜性。若采用后者結(jié)構(gòu)，上述缺點就會全被消除，因此應該選用(圖 2)所示的水平抽芯結(jié)構(gòu)。側(cè)向型芯位置確定后，為了使斜導柱的安裝位置不與分流道的開設位置發(fā)生干涉，最好將兩個型腔上下設置，即一個型腔設置在整個模具的上半部分，另一個型腔設置在下半部分，形成一上一下的位置結(jié)構(gòu)（圖 3-3） 。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）17圖 3-1 圖 3-25.3.3 確定分型面及模架組合形式由于有兩個型腔，若模具設置成一個分型面，塑件成形后就很難使冷凝料和塑件自動脫落，而且取出塑件和冷凝料也會有一定困難，因此最好設兩個分型面，即一個主分型面----用來取出成形塑料制品，一個次分型面----用來取出冷凝料。此時，注射機、型腔數(shù)與布局及分型面都已確定，接下去就可以對模架的組成形式作出大致的確定。注射模架設計應盡量選用標準的模架組合形式，但由于一些標準模架不完全符合模具的設計結(jié)構(gòu)，所以模架不能完全選用標準件，因此可參照 GB\T 12556.1-90 模架標準進行模架設計。根據(jù)成形塑料零件及注射機型號，再參照 GB\T 12556.1-90 模架標準，初步確定模架主要結(jié)構(gòu)部件及主要尺寸。Sz-400/ZH-63 注射機所允許的模具最小厚度為 150mm，模具最大厚度為無限制，但要考慮到模板行程。整個模架的厚度應在 150㎜～500㎜之間。初定模架厚度為 200mm。模具高度或?qū)挾葢∮?Sz-400/ZH-63 注射機動、定模固定板上的拉桿間距，以使模具能穿過拉桿空間安裝在固定板上。若模具高度小于拉桿間距，安裝時應把模具吊起