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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： PP材質(zhì)φ250mm廢紙簍注射模 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機制1102班 學(xué)生姓名： 姚軻 指導(dǎo)教師： 陳慧珍 論文提交日期：2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期：2015 年 6 月 4 日 摘要 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機技術(shù)的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝裝備。特別是在塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，塑料模具的應(yīng)用及其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，其中廢紙簍的模具設(shè)計也成為具有代表意義的模具之一。市場上也的廢紙簍形狀、功能各異，有卡通版的、家具版的，這些都可以吸引顧客的目光，引起顧客的購買欲。此次設(shè)計的廢紙簍結(jié)構(gòu)較簡單，但在設(shè)計時考慮其應(yīng)用，還相應(yīng)地做了些曲面，所以曲面的結(jié)構(gòu)較多，計算也較多。本次設(shè)計闡述了模具CAD/CAE的技術(shù)特點以及先進制造模式在模具行業(yè)中的應(yīng)用。在進行注塑模設(shè)計時，可以方便、準確、快速地查詢和計算出所有設(shè)計參數(shù)，它是模具設(shè)計智能化、快速化的重要技術(shù)手段。 塑料是20世紀發(fā)展起來的新興材料，由于應(yīng)用廣泛已替代部分金屬、木材、皮革及其硅酸鹽等自然材料，成為現(xiàn)代工業(yè)和生活中不可缺少的一種人造化學(xué)合成材料，并與木材、金屬、硅酸鹽三種傳統(tǒng)材料一起，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中四種重要的原材料之一，而注塑模是其中發(fā)展較快的種類，它是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應(yīng)而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域。隨著機械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具的開發(fā)，設(shè)計制造的水平也須越來越高。因此，研究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。 近年來，出現(xiàn)了許多新的塑料成型工藝方法。如注射成型技術(shù)方面的無流道凝料成型、熱固性塑料注射成型、排氣注射成型反應(yīng)注射成型以及多種塑料的共注射成型，常用的成型工藝有注射成型、壓縮成型、傳遞成型、擠出成型、中空吹塑成型、真空吸塑與氣壓成型等。通過對塑料成型工藝的正確分析，設(shè)計了一副一模一腔的塑料模具。模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零部件稱為成型零件，包括螺釘、澆套口、型腔、型芯、推件板、動模板、吊環(huán)、導(dǎo)柱等的設(shè)計與加工工藝過程。成型零部件在工作時直接與塑料接觸，在一定的溫度下承受熔體的高溫和高壓，因此必須要有合理的結(jié)構(gòu)、較高的強度和剛度、較好的耐磨性、正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計算，推出機構(gòu)與澆注系統(tǒng)以及其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程。 根據(jù)塑料現(xiàn)有的設(shè)計計算資料及已知的設(shè)計參數(shù)，確定了塑料廢紙簍注射?？傮w設(shè)計方案。對塑料廢紙簍的工藝性能進行了分析，注射機的選擇、分型面的確定、型腔數(shù)目的確定、成型零件的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、脫模機構(gòu)的設(shè)計。根據(jù)計算結(jié)果最后完成了塑料廢紙簍注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計。除此之外，還包括模具型腔部分，并利用先進軟件將其加工部分直接生成文件。本文強調(diào)利用現(xiàn)代計算機輔助設(shè)計制造技術(shù)，等國內(nèi)外著名軟件進行輔助設(shè)計，既保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，還大大地提高了制造生產(chǎn)率，縮短了產(chǎn)品更新的周期。 關(guān)鍵詞：　模具設(shè)計；　方便；　注射； Abstract With the rapid development of modern manufacturing technology, the application of computer technology in industrial production, the mold has become indispensable to the production of various industrial productimportant process equipment. Especially in the production of plastic products, plastic mold and widely applied, is becoming more and more prominent in the position in all kinds of mold, the wastepaper basket mould design is also become one of the representative of mould. Markets on the waste paper basket shape, different function, cartoon version, version of the furniture, which can attract customers attention, cause the customer's desire. Wastepaper basket structure of this design is simple, but to consider in the design of its application, also did some surface accordingly, so the surface structure, calculation and more. This design elaborated the mould CAD/CAE technology characteristic and the application of the advanced manufacturing mode in the mold industry. In injection mold design, can be convenient, accurate and fast query and calculate all the design parameters, it is an important technology of the mould design intelligent, rapidness method. Plastic is the emerging materials developed in the 20th century, due to the widely used replacing part of the metal, wood, leather and silicate has the natural material such as, become indispensable in modern industry and life a kind of artificial synthetic material, and compared with wood, metal, silicate three traditional materials together, become one of the four important raw materials in modern industrial production, and injection mold is one of the types of fast development, it is with the development of petroleum industry and should be born, at present plastic parts already in almost all industrial sectors and different areas of the People's Daily life. With mechanical industry electronics industry, aviation industry, instrument industry and supplies the development of industry, more and more demand for plastic molding parts, quality requirements also more and more high, this requires molding plastics mold The level of development, design and manufacture should be higher and higher. Therefore, the research injection mold to understand the plastic product production process and improve the quality of products has great significance. In recent years, many new methods of plastic molding process. Such as injection molding technology of flow condensation forming, thermosetting plastic injection molding, exhaust injection molding reaction injection molding, and a variety of plastic injection molding, common molding process of injection molding, compression molding, transfer molding, extrusion molding, blow molding, vacuum pressure molding (blister), etc. Through the correct analysis of plastic forming process, designed a pair of one module and one cavity plastic mold. Mold in the geometric shape and size of the plastic parts called molding parts, including screw, water mouth, cavity, core, ejecting board, dynamic template, the suspension loop, the design and machining process of guide pillar and so on. Molding parts in direct contact with the plastic at work, at a certain temperature melt under high temperature and high pressure, so there must be a reasonable structure, high strength and rigidity, good wear resistance, the correct geometry, high dimensional accuracy and low surface roughness. Important parts of the process parameters selection and calculation, and extrusion outfit, inject system and other structures of the design process. According to the calculation in the design of plastic existing data and the known design parameters, determine the overall design scheme of the wastepaper basket plastic injection mould. Performance of the technology of plastic waste paper basket was analyzed, and the determination of the selection of injection machine, the parting surface, cavity number, molding parts design, the design of gating system design, demoulding mechanism. According to the calculation results finally completed the plastic waste basket injection mould structure design. In addition, also including the mold parts, and use the advanced software to its processing part of the generated files directly. This article emphasizes the use of modern computer aided design and manufacturing technology, domestic and foreign famous software such as aided design, not only ensure the quality of the products, also greatly improved the manufacturing productivity, shorten the cycle of product updates. Keywords: mold design; Convenient; The injection; 目 錄 第一章引言 1 1.1　塑料模具的特點 1 1.2　注塑成型及注塑模 1 1.3　塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 2 1.3.1　模具的標準化 2 1.3.2　加強理論研 2 1.3.3　塑料制件的精密化、微型化和超大化 2 第二章塑料件結(jié)構(gòu)分析 3 2.1　注塑材料結(jié)構(gòu) 3 2.2　注塑材料的選擇 3 第三章塑件的工藝分析 4 3.1　塑件適用材料的種類 4 3.2 PE注塑成型的工藝條件 4 3.3　塑件材料的加工特性 5 3.4　塑料件壁厚的確定 5 3.5塑件的結(jié)構(gòu)分析 6 第四章注射機的選用 7 4.1　注射模的形成 7 4.2　注射模的特點 7 4.3　注射部分的選擇 8 4.3.1　注射壓力的校核 8 4.3.2　最前端的孔和球 8 4.4　注射量的校核 8 4.5　模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 9 第五章澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 5.1　澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 5.1.1　澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 10 5.1.2　主流道設(shè)計 11 5.1.3　主流道襯套的設(shè)計 11 5.1.4　分流道的設(shè)計 12 5.1.5　澆口的設(shè)計 14 5.1.6　冷卻槽的設(shè)計 15 5.2 分型面的設(shè)計 15 5.2.1 分型面的定義 16 5.2.2.分型面的選擇設(shè)計原則 16 第六章成型零件部的設(shè)計 17 6.1　型腔尺寸計算 17 6.2　型芯尺寸計算 17 6.3　脫模機構(gòu)的設(shè)計 18 6.3.1脫模機構(gòu)的分類 18 6.3.2脫模力的計算 18 6.3.3脫模機構(gòu)的要求 19 6.3.4模機構(gòu)的選用原則 19 6.4　推出機構(gòu)的設(shè)計 20 第七章加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 21 7.1　求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q 21 7.2　求冷卻水的體積流量V 21 7.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 21 小結(jié) 22 致謝 22 參考文獻 23 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 第一章　緒論 在飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會，市場對模具的需求量不斷增長。它以其特定的形狀通過一定的方式是原材料成型。塑料膜是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一種類型，其地位與重要性證日益被人們所認識。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝設(shè)備，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷的擴大，如：家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個設(shè)計合理的塑件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，成倍減少了整個產(chǎn)品中的各種緊固件，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。 1.1　塑料模具的特點 模具一般為單件生產(chǎn)，制造技術(shù)要求較高。模具精度是影響塑料成型件的重要因素之一。 注射塑料模具的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、包括： ⒈成型零件 ⒉澆注系統(tǒng)零件 ⒊脫模系統(tǒng)零件 ⒋冷卻、加熱機構(gòu) ⒌導(dǎo)向零件 ⒍分型抽芯機構(gòu) ⒎ 緊固零件 塑料注射模的特點是由塑料原材料的特性決定的，最主要的有兩點：一是注射時塑料熔體的沖模流動特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時的收縮行為，這兩點決定了注射模的特殊性和設(shè)計難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動過程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動過程中大分子沿流動方向產(chǎn)生定向。 1.2　注塑成型及注塑模 要了解注射成型和注射模，首先了解注射機的一些基本知識，注射機時注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。注射機為熱塑性或熱塑性注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種。 1.3　塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。 合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少的三項因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。 1.3.1　模具的標準化 為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標準化工作十分重要，目前我國模具標準化程度只達到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標準甲等已經(jīng)制定了一些國家標準。 1.3.2　加強理論研究 隨著塑料制件的大型化和復(fù)雜化，模具的重量達到數(shù)噸甚至十多噸，這樣大的模具，若只憑經(jīng)驗設(shè)計，往往會因設(shè)計不當而造成模具報廢，大量的資金被浪費，所以大型模具還是要向理論設(shè)計方面發(fā)展。 1.3.3　塑料制件的精密化、微型化和超大化 為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大化型等方面發(fā)展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001mm之內(nèi)的成型工藝方法，其制件主要用于電子、儀表工業(yè)。微型化的塑料制件要求在微型的設(shè)備生產(chǎn)上。 26 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 塑料件結(jié)構(gòu)分析 第二章　塑料件結(jié)構(gòu)分析 2.1　注塑材料結(jié)構(gòu) 此廢紙簍的結(jié)構(gòu)是生活中最普通的一款，結(jié)構(gòu)是長方形截面，大小適中，構(gòu)造簡單，塑件成型壁厚較薄1.5mm，成型時易發(fā)生變形，斷裂；起分型面也較容易確定，選擇截面積最大的廢紙簍口的位置為分型面；在紙簍底設(shè)置注塑口注塑成型，能保證工件的質(zhì)量。 2.2　注塑材料的選擇 廢紙簍注塑模用的材料是PE，PE為結(jié)晶性原料，吸濕性極小，因此在加工前無需進行干燥處理。PE分子聯(lián)鏈柔性好，鍵間作用小，熔體粘性低，流動性極好。因此成型時無需太高壓力就能成型出薄壁長流程制品。PE的收縮率范圍大，收縮值大，方向性明顯。 本塑料制品為日常生活用品，出保證美觀之外，其在環(huán)保安全方面也應(yīng)達到一定指標，要求有一定的熱固性，不能再盛入沸水時水杯外觀發(fā)生變形，并且不能含有有毒物質(zhì)，不能有異味。所以材料選用的是聚丙烯 聚丙烯原材料豐富，價格便宜具有許多優(yōu)良性能，聚丙烯是常用的塑料中密度最小的品種，具有良好的耐熱性，在無外力作用的環(huán)境中加熱至150°C也不會變形；并且聚丙烯還具有良好的力學(xué)性能。 聚丙烯的結(jié)晶能力高，模具的溫度對塑件的結(jié)晶狀況有較大的影響。模溫高，熔體冷卻模，塑件結(jié)晶度高，強度也就高。聚丙烯熔點不高，單比熱容較大，因此塑化時仍需消耗較多的熱量，故要塑化裝置要有較大的加熱功率，以便提高生產(chǎn)效率。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 塑件的工藝分析 第三章　塑件的工藝分析 3.1　塑件適用材料的種類 該塑件材料選用PE（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物）。PE有良好的耐劃學(xué)腐蝕及表面硬度，有良好的加工性和染色性能。 PE無毒、無味、成微黃色，成型的塑件有較好的光澤。PE有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。PE再升溫時粘度高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。PE塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。 3.2 PE注塑成型的工藝條件 ⑴ PE為結(jié)晶性原料，吸濕性極小，不超過0.01%，因此在加工前無需進行干燥處理； ⑵ PE分子鏈柔性好，鍵接作用力小，熔體粘度低，流動性極好，因襲成型時無需太高的成型壓力，就能成型出薄壁長流程型件； ⑶ PE的收縮率大，范圍大，方向性明顯，因此易變形翹曲，模具冷卻條件對收縮率影響很大，故應(yīng)控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定； ⑷ PE的結(jié)晶能力高，模具的溫度對塑件的結(jié)晶狀況有較大的影響、模溫高，熔體冷卻慢，塑件結(jié)晶度高，強度也就高，可見模溫對塑件性能的影響很大； ⑸ PE的熔點不高，但比熱容較大，因此塑化時仍需要消耗較多的熱量，故要求塑化裝置應(yīng)有較大的加熱功率，以便提高生產(chǎn)效率； ⑹ PE的軟化溫度反范圍小，且熔體易氧化，為此，在成型加工中應(yīng)盡可能避免熔體與氧發(fā)生接觸，以免降低塑件質(zhì)量； ⑺ PE制作的塑件質(zhì)地較軟，且易脫模，因此當塑件有淺惻凹槽時，可強力使其脫； ⑻ PE熔體的非牛頓性不明顯，剪切速率的改變對粘度影響小，PE熔體粘度受溫度的影響也較?。? ⑼ PE熔體的冷卻速度較慢，因此必須充分冷卻，模具應(yīng)有較好的冷卻系統(tǒng)； ⑽ 熔體在注射時采用直接進口進料，易增大應(yīng)力和產(chǎn)生收縮不均及方向性明顯的增大變形，因此應(yīng)注意選擇進料口參數(shù)； ⑾ PE的成型溫度范圍較寬，在流動狀態(tài)下，溫度的少許波動對注塑成型沒有影響； ⑿ PE的熱穩(wěn)定性較好，一般在300攝氏度一下無明顯的分解現(xiàn)象，對質(zhì)量沒有什么影響； 3.3　塑件材料的加工特性 ⑴ 結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期余熱金屬接觸已發(fā) 生分解； ⑵ 流動性極好，溢邊值0.03mm左右； ⑶ 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度； ⑷ 成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強； ⑸ 注意控制成型溫度，料溫低時取向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件無光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90℃以上時易發(fā)生翹曲、變形； 3.4　塑料件壁厚的確定 廢紙簍的注塑件材料選擇的是聚丙烯，應(yīng)選擇適中壁厚，選擇推薦厚度易于加工，所以水杯的壁厚設(shè)計為1.45mm。聚丙烯是流動性比較好的住宿材料，其H、L關(guān)系式為H=(L/100+0.5)?×0.6?H—壁厚L—流程，如下為聚丙烯數(shù)值參數(shù)見表1 表1 考慮因素 單位 參考值 密度 g/cm3 0.90～0.91 考慮因素 單位 參考值 吸水率 24h 0.01～0.03 熔點 ℃ 170～176 熔融指數(shù) g/10min 230℃ 維卡針入度 ℃ 140～150 熱變行溫度 ℃ 102～115 線膨脹系數(shù) 10-5 ℃ 9.8 比熱容 J/(Kg·K) 1930 熱導(dǎo)率 w/(m·K) 0.126 質(zhì)量體積 cm3/g 1.10～1.11 3.5塑件的結(jié)構(gòu)分析 脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定：塑件內(nèi)孔，以型芯小端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度由擴大方向取得：塑件外形，以型腔大端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。、 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 注射機的選用 第四章　注射機的選用 4.1　注射模的形成 塑料的種類很多，其成型的方法很多，有注射成型、壓縮成型、壓鑄成型、擠出成型、氣動與液壓成形、泡沫塑料的成型等。其中，注射成型所用模具稱為注射成型模具，簡稱注射模。注射模主要應(yīng)用于成型熱塑性形塑料，因此根據(jù)對零件的分析，該PC材料的塑料廢紙簍注射成形為最佳。見圖1 圖1 注射機 4.2　注射模的特點 模具先由注射機合模機構(gòu)合緊密，然后，由注射機注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后，開模取出塑件。因此，注射模可一次成形出外形復(fù)雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制作，對筆筒的外觀有精美、無明顯毛刺等要求的情況下，應(yīng)用注射成形可以很好地達到工藝要求。注射成型用注射機。 4.3　注射部分的選擇 4.3.1　注射壓力的校核 P1>P2 122（Mpa）>70～100（Mpa） P1—注射機的最大注射壓力 P2---塑件成型所需的實際注射壓力 4.3.2　最前端的孔和球 D2=D1+(0.5～1)(mm)=4+0.5=4.5（mm） (4-1) R2=R1+(1～2)(mm)=12+1=13(mm) (4-2) D2----模具流刀入口直徑（mm） D1----噴嘴注口直徑（mm） R2----模具澆注套球面半徑（mm） R1----噴嘴球面半徑（mm） 4.4　注射量的校核 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: (4-3) 式中--型腔數(shù)量 --單個塑件的質(zhì)量(g) --澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量(g) 本設(shè)計中：n=2 =19.83g =3.96g M= n+=2×19.83+3.96=43.62g 注塑機額定注塑量為60g 600.8=48g＞43.62g 注射量符合要求 4.5　模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。在此設(shè)計中，因為垃圾桶是倒過來的 ，所以投影面積就是大圓的面積，主流道也是一個錐型的，則投影面積為圓錐大圓，澆注系統(tǒng)的投影重合到垃圾桶上，則 A= A nA+A

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