家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计【毕业设计+开题报告+文献综述】.doc

1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 对模具工业在制造业中的地位进行了描述，主要对注射成型进行了说明，包括注射模具的结构组成，注射成型模具的分类 ，注射成型的工艺过程。塑料垃圾桶的设计，垃圾桶的结构设计，增加垃圾桶强度的设计。根据所设计的垃圾桶，然后设计相应的注射模具，包括注射机的选择，模具浇注系统的设计，成型零部件的设计，模具的力学计算。对比较重要的零件进行强度的校核，比如型芯、型腔、定模固定板等。 关键词： 塑料垃圾桶；模具设计；注射

2、成型 II Structure design and mold design of home meshes plastic waste basket Abstract On the tooling industrys position in the manufacturing sector are described. Described the mainly on the injection molding, including the structure of injection mold, classification of injection mold, injection moldi

3、ng process. The design of plastic trash, the structural design of the trash, designed to increase the strength of the trash. According to the design of the trash, then the corresponding injection mold design, including the choice of injection machine, die casting design, shaping the design of compon

4、ents, mechanical calculation of mold。 To check the more important part of the strength, such as the core, cavity, scheduled to die fixed panels. Keywords: Plastic trash;Mold Design;Injection Molding III 目录 摘 要 .I Abstract . II 1、绪论 . 1 1.1模具工业的概况 . 1 1.2注射成型最新的成果和动态 . 2 1.3课题的目的及意义 . 3 1.4课题的主要内容 .

5、3 2塑料件的设计 . 4 2.1材料的选择 . 4 2.1.1PP（聚丙烯） . 4 2.1.2PE（聚乙烯） . 5 2.2垃圾桶的外观结构设计 . 6 2.2.1精度的选择 . 6 2.2.2垃圾桶的结构 . 6 2.2.3桶身的斜度 . 7 2.2.4壁厚 . 7 2.2.5加强筋的设计 . 8 2.2.6圆角设计 . 9 3注塑成型模具的设计 . 11 3.1注射机的选择 . 11 3.1.1型腔数量的决定 . 11 3.1.2注射量计算校核 . 11 3.1.3注射压力校核 . 12 3.1.4 锁模力计算校核 . 12 3.2注塑模浇注系统设计 . 13 3.2.1主流道的设计

6、. 14 3.2.2浇口的设计 . 15 3.3成型零部件的设计 . 19 3.3.1分型面的确定 . 19 3.3.2成型零件的结构设计 . 21 3.3.3成型零件工作尺寸的计算 . 22 3.4塑料模具的力学设计 . 26 3.4.1注塑机定模板处接触压应力校核 . 26 3.4.2型腔侧壁壁厚计算 . 26 IV 3.5合模导向机构的设计 . 27 3.6脱模机构的设计 . 28 3.7侧向抽芯机构的设计 . 29 4 总结 . 30 6 致谢 . 32 附录 . 33 家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计 1 1、绪论 1.1 模具工业的概况 模具是现代工业，特别是汽车、拖拉

7、机、航空、无线电、电机、电器、仪器、仪表、兵器、日用品等工业必不可少 的工艺设备。锻件、冲压件、压铸件、粉末冶金零件以及非金属零件，如塑料、陶瓷、橡胶玻璃等制品都是用模具成型的。模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代能力和产品竞争能力。模具工业潜力很大，前景广阔。近十多年来，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值已超过机床总产值。模具技术进步极大地促进了工业产品生产发展，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”；在联邦德国，模具被冠之以“金属加工业中的帝王”之称；在罗马尼亚，有“模具就是黄金”之说。可见模具工业在 世界各国经济发展

8、具有极其重要的地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 1 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具及成型陶瓷、玻璃等制品使用的各种模具。 3 所以在生产行业里，模具工业有着其不可替代的地位。而其中的注射模具存在着 机械操作简单设备成本低，人员易操作 等众多优点，随着时代的发展还具备了 能制作结构复杂 ,精度很高的零件 ;可以采用多模腔来提高生 产率 ,加装工业机械手及相应夹具后可全自动生产 ,不会发生操作失误和工伤 的优点。生活中也处处离不

9、开注射成型制品，小到手机、电话，大到汽车、飞机都有他的身影，所以注射成型市场的前景还是非常的广阔的。 2 塑料注塑成型在模具工业占了非常大的比例，又称注射成型，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，除用于热塑性塑料成型之外，近年来，也用于部分热固性塑料的成型加工。注塑成型的生产效率高、易于实现机械化和自动化、并能制造外形复杂，尺寸精确地塑料制品，大约 60%-70%的塑料制件用此方法生产。本次毕业设计我的课题是家庭用 网状塑料垃圾框的结构设计及其成型模具设计，在设计过程中我会用一些先进的设计技术，对塑料垃圾桶的成型模具进行设计。 家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计 2 1.2 注射成

10、型最新的成果和动态 模具设计长期以来一直依靠人的经验和机械制图来完成。自从 20 世纪 80年代我国发展模具计算机辅助设计 （ CAD） 技术以来，这项技术得到了越来越快的发展，已在模具制造中显示出了巨大的优越性。从 20 世纪 90 年代开始发展的模具计算机辅助工程分析 （ CAE） 技术现在也已有许多企业应用，它对缩短模具制造周期及提高模具质量有着显著的作用。一些工业发达国家的模具企业应用 CAD 技术已从 二维设计发展到三维设计，而且三维设计已达 70%以上。我国大部分企业还停留在二维设计的水平上，能进行三维设计的企业还不到20%。 CAE 软件的应用国外已较普遍，国内应用还比较少，而且

11、在用于预测零件成形过程中可能发生的缺陷方面水平还比较低。模具设计技术及 CAD和 CAE软件今后应在下列几方面得到发展，不断提高其水平。 （ 1）模具设计资料库和知识库系统。 （ 2）模具工程规划及方案设计。 （ 3）模具材料和标准件的合理选用。 （ 4）模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计。 （ 5）塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析（如注塑 成形包括塑料充模、保压、冷却、翘曲、收缩、纤维取向等模拟分析）、热传导和冷却过程的分析、凝固及结构应力分析等。计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、速度场、剪切应变速率场和剪切应力场的分布并分析其结果是非常复杂和非常费时间的。这一模拟技术已从中面流技术发

12、展到了双面流技术，不久即可发展到既正确又快速的实体流技术，产生满足塑料件虚拟制造要求的三维注塑流动模拟软件。 （ 6）冲压模金属成形过程的模拟、起皱及破裂分析、应力应变和回弹分析等。 （ 7）压铸模压铸件成形流动模拟、热传导及凝固分析等。 （ 8）锻模锻件成形过程模 拟及金属流动和充填分析等。 （ 9）提高设计和分析软件的快速性、智能化和集成化水平，并强化它们的功能，以适应模具的不断发展。 除了模具 CAD/CAE技术之外，计算机辅助工艺设计 （ CAPP） 技术在我国模具企业中也开始应用。由于大部分模具都是单件生产，其工艺规程有别于批量生产的产品，因此应用 CAPP 技术难度较大，也很难有适

13、应于各类模具和不同模具企业的 CAPP 软件。为了较好地应用 CAPP 技术，模具企业自身必须搞好开发和研究。虽然 CAPP 技术的应用和推广要比 CAD 和 CAE 难得多，但这也是一个发展方向，应予重视。基于知 识的工程 （ KBE） 技术近年来已越来越受到重视。它是面向现代设计决策自动化的重要工具，已成为促进工程设计智家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计 3 能化的重要途径。 KBE 技术作为一种新型的智能设计思想，将对模具的智能、优化设计产生重要的影响。 1 1.3 课题的目的及意义 这个课题是要通过自己的努力，运用在大学里学到的知识，发挥自己的长处，开动自己的脑筋，设计一个塑

14、料垃圾桶及其成型模具。 通过本次课题，可以加强掌握复杂结构的塑件成型方法及模具结构设计。模拟实际设计过程中遇到的种种问题，拟定解决方案，以此来培养设计经验，巩固自己在大学里面所学到的设计专 业知识。 1.4 课题的主要内容 首先要对家用网状垃圾桶进行设计，因为考虑到垃圾桶的使用环境为家居环境，所以垃圾桶在实用、牢固的基础上更要考虑其应具备美观、大方的的特点，在社会高速发展的今天还要考虑塑料垃圾桶身材质的环保，及其他各方面都要有创新。并且还要满足塑料的成型特征，不然将无法把垃圾桶制作出来。而垃圾桶的使用环境不是非常的苛刻，所以可以只要考虑垃圾桶在普遍环境中的使用要求，不用在这方面进行过多的研究。

15、然后对垃圾桶的桶身、桶口等容易损坏的地方进行受力分析及强度校核，在一些已破损的地方可以适当的加厚，或者加 上加强筋。 在网状塑料垃圾桶进行完结构设计后，设计出相应的塑料注射模具。主要内容有：浇注系统的设计、成型零件的结构设计、成型零件的尺寸计算、塑料模具的力学计算、合模导向机构的设计、脱模机构的设计以及侧向抽芯机构的设计。 家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计 4 2 塑料件的设计 2.1 材料的选择 对塑料垃圾桶材料的要求：强度高；对人体无害，没有有害物质；抗老化能力强；不会褪色；价格便宜。针对垃圾桶的特点选择两种材料进行比较分别为 PP（聚丙烯）和 PE（聚乙烯）。 2.1.1PP

16、（ 聚丙烯 ） 聚丙烯， 英文名称 :Polypropylene， 比重 :0.9-0.91 克 /立方厘米 ，成型收缩率 :1.0-2.5%。 成型温度： 160-220 。 聚丙烯是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种，它是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。物料性能 稳定， 密度小 ，强度 高， 硬度耐热性均优于低压聚乙烯 ,可在 100 度左右使用 。 具有良好的电性能和高频绝缘性 .不受湿度影响 ,但低温时变脆 ,不耐 磨、 易老化 。 适于制作一般机械零件 ,耐腐蚀零件和绝缘零件 。 成

17、型性能 ： （ 1） 结晶料 ， 吸湿性小 ， 易发 生融体破裂 ， 长期与热金属接触易分解 。 （ 2） 流动性好 ， 但收缩范围及收缩值大 ， 易发生缩孔 、 凹痕 、 变形 。 （ 3） 冷却速度快 ， 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 ， 并注意控制成型温度 ，料温低方向方向性明显 。 低温高压时尤其明显 ， 模具温度低于 50 度时 ， 塑件不光滑 ， 易产生熔接不良 、 留痕 ， 9 0 度以上易发生翘曲变形 。 （ 4） 塑料壁厚 度 须均匀 ， 避免缺胶 、 尖角 ， 以防应力集中 。 （ 5） 特定条件下容易分解 常见制品：盆、桶、家具、薄膜、编织袋、瓶盖、汽车保险杠等。 聚丙烯

18、也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。 PP 粒料为本色、圆柱状颗粒 ，颗粒光洁，粒子的尺寸在任意方向上为 2mm 5mm，无臭无毒，无机械杂质。本品以高纯度丙烯为主要原料，乙烯为共聚单体，采用高活性催化剂在62 80 及低于 4.0MPa 的压力下经气相反应生产聚丙烯粉料，再经干燥、混炼、挤压、造粒、筛分、均化成聚丙烯颗粒。密度为 0.90 g/cm3 0.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种。聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围 -30 140 。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸家用网状塑料垃圾筐的结构设计及其成型模具设计 5 水，与绝大多数化学品接触不发生作用

19、。本品耐腐蚀，抗张强度 30MPa， 强度、刚性和透明性都比聚乙烯好；缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。可用作工程塑料，适用于制电视机、收音机外壳、电器绝缘材料、防腐管道、板材、贮槽等，也用于生产扁丝、纤维、包装薄膜等。 12 2.1.2PE（ 聚乙烯 ） 聚乙烯，英文名称： polyethylene ，简称 PE，是乙烯经聚合制得的一种 热塑性树脂 。在工业上，也包括乙烯与少量 烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒 ， 手感似蜡 ， 具有优良的耐低温性能 (最低使用温度可达 -70 -10

20、0 )， 化学稳定性好 ， 能耐大多数酸碱的侵蚀 (不耐具有氧化性质的酸 )， 常温下不溶于一般溶剂 ， 吸水性小 ， 电绝缘性能优良 。 聚乙烯对于环境应力 (化学与机械作用 )是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度 (0.91 0.96g/cm3）的产物。聚乙烯可用一般 热塑性塑料 的成型方法加工。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频 绝缘材料 。 聚乙烯的成型特征： （ 1） 结晶料 ， 吸湿小 ， 不须充分干燥 ， 流动性极好流动性对压力敏感 ， 成型时宜用高

21、压注射 ， 料温均匀 ， 填充速度快 ， 保压充分 。 不宜用直 接浇口 ， 以防收缩不均 ， 内应力增大 。 注意选择浇口位置 ， 防止产生缩孔和变形 。 （ 2） 收缩范围和收缩值大 ， 方向性明显 ,易变形翘曲 。 冷却速度宜慢 ， 模具设冷料穴 ， 并有冷却系统 。 （ 3） 加热时间不宜过长 ， 否则会发生分解 。 （ 4） 软质塑件有较浅的侧凹槽时 ， 可强行脱模 。 （ 5） 可能发生融体破裂 ， 不宜与有机溶剂接触 ,以防开裂 。 综上所述：以上两种材料都具有，无毒、环保、价格便宜、机械性能好、稳定等优点，但是聚丙烯在 强度、刚性和透明性 等方面 都比聚乙烯好 ，所以选择 PP（聚丙烯）作为塑料垃圾桶的材料。 12