1、 沧州职业技术学院 设计 (论文 )题目 : 盒盖 的塑料成型与 模具设计 姓 名 牛 艺 松 学 号 27 院 (系 ) 机械工程系 专 业 模 具 指导老师 曹凤江 2012 年 12 月 31 日 沧州职业技术学院 2 目录 第一章 前言 . . . . . . 5 1.1 本研究领域的现状和国内外的发展趋势 . . 5 1.2 本课题的研究内容 .要求 .目的及意义 . 6 第 二 章 塑料的结构工艺性分析 . . 8 2.1 塑件的几何形状分析 . . .8 2.2塑件原材料的 成型特性 . . .9 2.3 塑件的生产批量 . 11 2.4 设备的选 择 . . . 12 2.5锁
2、模力的校核 . . . 13 2.6 开模行程的校核 . . . 14 第 三 章 分型面位置的分析和确定 15 3.1 分型面的选择原则 . . 15 3.2 分型面选择方案 . 15 第 四 章 浇注系统的设计 . . .17 4.1 主流道的设计 .17 4.2 浇口设计 . .17 第 五 章 成型零部件的设计 . 19 5.1 成型零件的结构设计 . . .19 5.2 成型零件工作尺寸计算 . 19 沧州职业技术学院 3 5.3 成型零件的强度及 底板 厚度计算 . . . .20 5.4成型零件的钢材的选用 . . 21 5.5 标准模架的确定 . .22 5.6 模架各尺寸的校
3、核 . . 23 第 六 章 成型设施备的校核计算 .24 6.1注射机注射压力校核 . 24 6.2 注射 量的 校核 . . 24 6.3 锁模力的校核 . . 24 6.4 安装尺寸的校核 . . 25 6.5 推出机构的校核 . . 23 6.6开模行程的校核 . . 23 第 七 章 导向机构 的设计 . .26 第八章 温度调节系统 . 27 8.1 模具温度对制品质量的影响 . . .26 第九章 排气槽的设计 . 29 第十章 模具的总体结构 . 29 总结 . .33 参考文献 . 34 致谢 . 35 沧州职业技术学院 4 第一章 前 言 1.1 本研究领域的现状和国内外的
4、发展趋势 1.1.1 概述 21 世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化 .智能化 .柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率 .缩短设计及生产周期，降低生产成本，最大限度的提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。 1.1.2 国外的发展情况 国外的模具发展状况具体表现为以下七个特征 （ 1） 集成化技术 现代模具制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人员和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成” 的概念，即信息集成 .智能集成 .串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需要。 （ 2） 智能化技术 应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化，以及模具设
5、备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。 （ 3） 网络技术的应用 网络技术包括硬件和软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口，系统操作控制 策略等，是实现各种制造系统自动化的基础，目前早通过了 Internet 实现跨国界模具设计的成功例子。 （ 4）多学科多功能综合产品设计技术 产品的开发设计不仅用到 机械科学的理论和知识，还用到了电磁学 .光学 .控制理论等，甚至要考虑到经济 .心理 .环境 .卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求模具产品的动静态特性 .效率 .精度 .使用寿命 .可靠性与制造周期的最佳组合。 （
6、5） 虚拟现实与多媒体技术的应用 虚拟现实在 21 世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训 .制造系统仿真的实现基于制造仿真的世纪与制造 .集成设计与制造 .实现集成人的设计等。美国已于 1999 年借助于 VR 技术成功地修复了哈勃太空望远镜。多媒体技术采用多种介质来存储 .表达处理多种信 息，融文字 .语音 .图像与一体 ，给人一种真实感。 （ 6） 反求技术的应用 在许多情况下，一些产品并不是来自设计概念，而是起源于另外一些产品或实物，要在只有产品原型或实物模型，而没有产品图样的条件下进行模具设计和制造以便制造出产品，此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据畸形实物的CAD 几何模
7、型的重新构造。这种过程就是反求工程 PE。建立了 CAD 几何模型沧州职业技术学院 5 后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作。 （ 7） 快速成型制造技术 快速成型制造技术 RPM 基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的集合复杂程度 无关，尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性它不仅能够迅速制造出原型供设计评估 .装配校验 .功能试验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的 NC 加工，因而 RPM 技术在模具制造中发挥着重要的作用。 1.1.3 国内的发展情况 目前国内模具行业的反展情况是，随着轻工业及汽车
8、制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已经成为一个行业，但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少，精度低，制造周期长，寿命短，供不应求的情况。一些大型 .精密 .复杂的 模具还不能自行制造 .需要每年花几百万 .上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。 为了提高模具企业的设计水平和加工能力，中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的 CAD/CAM 系统。但是国内优秀的 CAD/CAM 系统很少，只有少数适合模具行业应用。而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力 .强大的结构有限元分所能力 .强大的计算机辅助制造能力 .产品数据管理能力等，
9、但是价格昂贵，一般企业难以支持。 1.2 本课题的研究内容 .要求 .目的及意义 1.2.1 本课题的研究内容 做盒 盖的模具设计 ，使盒盖注射模结构简单，型芯 .型腔 .推出机构设计合理，并可自动脱模。并书写开题报告，和模具说明说。根据说明书画模具 CAD图。 1.2.2 本课题的研究要求 （ 1） 检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 （ 2） 初步掌握进行模具设计的方法 .过程 .为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写好科研论文打下基础。 （ 3） 培训自己的动手能力 .创新能力 .计算机运用能力。 1.2.3 本课题的研究要求 （ 1） 此塑件外表面不允许有印痕，并且要光滑。 （
10、 2） 要使注射模结构简单，并且可自动脱模。 （ 3） 流道设计合理，可保证产品质量冰球额又节约生产原材料。 （ 4） 了解聚丙烯的性能 .特性和设计时的要求。 1.2.4 研究意义 沧州职业技术学院 6 （ 1） 对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以进一步的熟练掌握 AuToCAD 的运用 。 （ 2） 锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。 关键词： 模具 设计 斜顶杆抽芯 盒盖 注塑 塑料 成型 工艺 沧州职业技术学院 7 第 二 章 塑料的结构工艺性分析 2.1 塑件的几何形状分析 该零件为 四侧有内凹的盒盖塑件， 由于侧壁有 1
11、.65mm 左右的内凹，而且交界处并没有通 过圆角或者斜面过渡，根据公式(A-B)*100%/B=1.65/23.05=7.2%大于 %5 不符合强制脱模条件 ， 因此需要采用斜拉杆抽出，内抽芯使模具机构相对来说比较麻烦， 由于塑件高度在 25mm 一下，所以不需要考虑脱模斜度， 其他结构比较简单，壁厚也比较均匀， 该塑件采用聚丙烯成型。 沧州职业技术学院 8 2.2 塑件原材料的 成型特性 表 1 聚丙烯的力学性能 材料性能 纯聚丙烯 玻纤增强聚乙烯 屈服强度 /MPa 37 78-90 拉伸强度 /MPa - 78-90 断裂伸长率 /% 200 - 弯曲强 度 /MPa 67 132 弯
12、曲弹性模量 /MPa 1.45 4.5 简支梁冲击强度（无缺口） /（ kj/m2） 78 51 简支梁冲击强度（缺口） /（ kj/m2） 3.5-4.8 14.1 布氏硬度 HBS 8.65 9.1 表 2 聚丙烯的热性能和电性能 材料性能 纯聚丙烯 玻纤增强聚丙烯 玻璃化温度 /C -18-10 - 熔点（粘流温度） /C 170-176 170-180 45N/cm2 102-115 127 180/cm2 56-67 127 线膨胀系数 /（ 10-5/C） 9.8 4.9 比热容 /j/(kg*K) 1930 - 沧州职业技术学院 9 热导率 /【 W/(m*k)】 0.118 -
13、 燃烧性 /（ cm/min） 慢 - 体积电阻 /欧姆 *cm 1016 - 击穿电压 /（ KV/mm） 30 - 表 3 聚丙烯的物理性能 材料性能 纯聚丙烯 玻纤增强聚丙烯 密度 /（ g/cm3） 0.90-0.91 - 比体积 /（ cm2/g） 1.10-1.11 - 吸水性（ %（ 24 小时） 0.01-0.03 0.05 长时间 浸水 18d0.5 - 透明度或透光度 半透明 - 表 4 聚丙烯的工艺参数 沧州职业技术学院 10 材料性能 纯聚丙烯 玻纤聚丙烯 成型收缩率 /% 1.0-3.0 0.4-0.8 拉伸模量 E/*103MPa 1.6-1.7 3.1-6.2 泊
14、松比 u 0.43 - 与钢的摩擦因数 f 0.49-0.51 - 2.3 塑件的生产批量 塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件生产类型属于 小 批量生产， 由于四侧有内凹，推出机构设计比较麻烦，运动相对来说比较复杂，需要采用斜拉杆抽出，故采用一模一腔，这样可以使模具结构简单，制造成本降低。 2.4 设备的选择 （ 1）塑件体积及重量
