1、盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）1盐城纺织职业技术学院毕业设计（论文）牙签瓶盖注射模具设计及产品的模流分析班级模具1011专业模具设计与制造所在系机电工程系指导老师完成时间2012年12月10日至2013年6月16日盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）2摘要注射成型是塑料成型的一种重要方法，本题材就是将日常用品牙签瓶盖作为设计模型，以塑料成型工艺、注射模具设计与模流分析等相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。通过MOLDFLOW软件对其进行模流分析，再结合其他重要工艺参数，以便较好的设计浇注系统，以此作为依据设计了一副一模两腔的塑料模具。由于成型零件工作时直接和塑料接触，在一定的温度下
2、承受熔体的高温高压，所以成型零件要有合理的结构、正确的几何形状、较高的刚度和强度、较好的耐磨性、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。本次毕业设计主要从塑料的流动性能、产品的使用性能、模具的设计过程、工作原理、和理论计算等几个方面进行阐述。设计成型零部件时，根据塑件的特性、塑件的结构和使用要求，确定型腔的总体布局、选择分型面、确定脱模方式、设计浇注系统、排溢系统等，然后根据加工工艺和装配工艺的要求进行成型零部件的结构设计，计算成型零部件的工作尺寸，对关键零部件进行强度和刚度校核。关键词牙签瓶盖；注射；模具设计；模流分析盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）3目录第一章绪论511塑料模具的简介512塑料
3、模具的市场状况513对我国塑料模具未来的展望714本课题的研究对象9第二章牙签瓶盖的工艺分析1021设计资料10211牙签瓶盖的零件图11212牙签瓶盖的3D文件12213牙签瓶盖的性能要求1222牙签瓶盖的材料13221玻纤增强PP塑料概述13222玻纤增强PP塑料的主要优缺点1323牙签瓶盖成型工艺分析14231牙签瓶盖的工艺结构分析14232牙签瓶盖的尺寸精度分析15233牙签瓶盖的表面质量分析16234玻纤增强PP塑料的注塑工艺条件16第三章分型面的确定与型腔布局1831分型面的确定18311分型面的形式18312分型面的设计原则18313牙签瓶盖分型面的确定1932型腔数目及布局19
4、321型腔数目对塑料制件的影响20322牙签瓶盖型腔数目的确定20323牙签瓶盖的排位20第四章产品的模流分析2141模流分析的简介2142牙签瓶盖的模流分析21421牙签瓶盖的3D结构分析21422牙签瓶盖的填充分析22423牙签瓶盖的冷却分析25424牙签瓶盖的翘曲分析27425牙签瓶盖模流分析总结29第五章浇注系统的设计3051浇注系统的基本组成3052主流道的设计及浇口套的选择31521主流道的形式31522主流道的尺寸计算32523浇口套的选择3353分流道的设计33盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）4531分流道的截面形状及尺寸33532分流道的长度34533分流道的表面粗超度35
5、54浇口的设计3555主流道的凝料穴的设计36第六章注射机的选择3861注射机的结构3862注射机的种类3863本次注射机的选择38631注射量的确定38632注射压力的确定39633锁模力的确定40634注射机最大开模行程的确定40635模流分析中的注射机的各项参数41636选择注射机41第七章成型零部件的设计4371成型零部件的简介43711牙签瓶盖注射模具成型零部件43712牙签瓶盖注射模具成型零部件的工作尺寸计算43713模架的选择4572行位的设计46721抽芯距的计算47722斜导柱的尺寸计算47723斜滑块的设计49724镶针的设计50725行位在模具中的安装形式51第八章推出机
6、构的设计5281简单推出机构的分类5282计算脱模力5283本次设计的顶针、顶管尺寸53第九章冷却系统和排气系统的设计5491冷却系统的设计54911冷却介质54912冷却系统的简略计算54913冷却装置的布置5592排气系统的设计56第十章牙签瓶盖注射模具的总装配57101牙签瓶盖注射模具的2D总装配图及动作过程57102牙签瓶盖注射模具的3D总装配图58参考文献59致谢60附CAD图61盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）5第一章绪论11塑料模具的简介模具是由塑料、橡胶、金属、粉末、玻璃、玻璃钢等模具材料经加工设备加工而成的基础工艺装备，属于生产过程中的中间产品，用于最终产品的生产。模具加工
7、是材料成型的重要方式之一，与机械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生产、效益高等优点，因而在汽车、能源、机械、电子、信息、航空航天工业和日常生活用品的生产中被广泛应用。据统计，75的粗加工工业产品零件、50的精加工零件由模具成型，家用电器行业80的零件、机电行业70以上的零件也都要靠模具加工。同时，模具工业又是无与伦比的“效益放大器“。据国外统计资料显示，模具可带动其相关产业的比例大约是1100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。在国外，模具又被称为“金钥匙“、“进入富裕社会的原动力“等等。根据成型方法的不同，则可分为注射模、冲压模、压铸模、锻压模。根据加工精度不同，最终
8、可将模具统分为普通精度模具和精密模具两大类，一般认为，模具误差在2M内的即可称为精密模具。由于塑料产品在人们生产生活中的广泛运用，塑料模具也成为模具产品中最常见的一种，使用的成型方法众多，包括注塑成型、压塑成型、吹塑成型等多种方法。其中，公司使用的产品成型方式是注塑成型。注塑成型是指将模具装夹在注塑机上后，将熔融塑料注进成型模腔内，当塑料在腔内冷却定型后，将上下模分开，通过顶出体系将成品从模腔顶出离开模具的生产过程。成品顶出后，模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑进程循环进行。注塑成型方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，是塑料产品成型采用的最普遍的方法。由于注塑成型方法一般对模具加工精度要
9、求较高，因此，注塑模具是精密塑料模具产品的主要代表之一。12塑料模具的市场状况20世纪80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13，1999年我国模具工业产值为245亿，2000年为270亿元，其中塑料模约占30左右。在未来的模具盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）6市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、65KG大容量洗衣机全套塑胶模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑胶模具；精密塑胶模具方面
10、，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星IK模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为008MM的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达002005MM，表面粗糙度RA02M，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多
11、色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了CMOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10，与国外的5080相比，差距较大。在制造技术方面，CA
12、D/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国PARAMETRICTECHNOLOGY公司的PRO/EMGINEER、美国CV公司的CADS5、英国DELTACAM公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的CIMATRON、美国ACTECH公司的CMOLD及澳大利亚MOLDFLOW公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进
13、和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）7系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC50系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑胶模具钢，如P20、3CR2MO、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流
14、道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30以下，和国外先进工业国家已达到7080相比，仍有很大差距。13对我国塑料模具未来的展望近年来，虽然我国的模具工业的增长速度快速发展，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。塑料注塑模CAD/CAE是伴随着通用机械CAD/CAM技术的发展而不断深化的。从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始，到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系
15、统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特征的参数化实体/曲面造型技术的完善，为塑料注塑模采用CAD/CAE/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内外市场已涌现出一批成功应用于塑料注塑模的CAD/CAE/CAM系统。现在国外一些著名的商品化三维造型软件都带有独立的注塑模设计模块，如美国PTC公司的PRO/E、UGS公司的UGS、DRC公司的DEAS系统，这3个CAD/CAM系统目前在塑料模具工业中的应用最为广泛。注塑CAE技术是综合了高分子物理学、流变学、传热学、注塑成型工艺学、计算机、图形学、有限元等学科的交叉学科。它是指在模具制造之前，对给定的模具结构、工艺参数进行注塑成型过程的数
16、值模拟，以预测制品的成型质量，检查模具结构、工艺参数是否合理。塑料注塑模CAE技术的发展也十分迅速，从上世纪60年代的一维流动和冷盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）8却分析到70年代的二维流动和冷却分析再到90年代的准三维流动和冷却分析，其应用范围已扩展到保压分析、纤维分子取向和翘曲预测等领域并且成效卓著。塑料注塑成型CAE商品化软件中应用最广泛的当数美国MOLDFLOW公司的模拟软件MF。数值计算和人工智能技术的结合将是今后相当长时间内一件十分艰巨而重要的工作。传统的模拟软件基本上都是被动式计算工具，分析前需要用户事先设计成形方案和确定工艺参数，分析结果常常难以直接用来指导生产，这在很大程度
17、上影响了模拟软件的推广和普及。华中科技大学模具技术国家重点实验室在国产注射成型模拟软件HSCAE610中成功地引入了人工智能技术，对于注射时间、注射温度等具有连续取值空间的参数，采用人工神经网络进行优化，对于分析结果的解释和评价则采用基于规则推理的方法来处理。HSCAE610的专家系统规则库以专家知识为基础，涵盖了有关短射、流动平衡、熔体降解、温差控制、保压时间、许可剪切应力、剪切速率和锁模力等方面的领域知识，在对分析结果进行综合和提炼的基础上驱动专家系统进行推理，对成型方案进行评价并在分析报告中输出具体的改进建议，其目标是将模拟软件由传统的“被动式”计算工具提升为新一代的“主动式”优化系统。
18、近10余年来，我国对塑料成型CAE技术也开展了系统而深入的研究。华中科技大学、上海交通大学、郑州大学和南昌大学等相继取得了可喜的成果。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在最近推出的商品化塑料注塑成型集成化仿真系统HSCAE610，从1989年推出的HSCAE10版到如今的610版，经历了从二维分析到三维分析，从实用化到商品化，从局部试点到大面积推广应用的进程，已成维塑料制品设计、模具结构优化和工程师培训的有力工具HSCAE仿真系统目前已在国内80多家工厂和学校推广使用。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品
19、的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）9的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。21世纪模具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
20、标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。未来模具工业的发展趋势将会围绕普及模具标准化、CAD/CAE/CAM技术的应用；提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术；在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要；提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量；发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场；
21、开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性；研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率；开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术；注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平等方面来加快模具发展的速度，提高模具的生产效率，为不断的发展的模具行业创造条件。模具工业作为国民经济发展的重要支柱，我国国民经济的高速发展会对模具工业会不断提出越来越高的要求。为和谐社会的实现打好坚实的基础。14本课题的研究对象本课题研究的内容是一款牙签瓶的瓶盖。其材质为内含30玻璃纤维的聚丙
22、烯（PP）塑料，它具有强度高、硬度高、透明度好、制品表面光泽好等优点。随着餐饮业的飞速发展，餐桌上的便用品变得越来越多，如餐厅纸的盒子，盛筷子的盒子，还有就是常见的牙签瓶等。这些给人们带来方便、快捷、卫生等,给人们带来很多方便盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）10第二章牙签瓶盖的工艺分析21设计资料模具设计的原始资料对模具设计有着至关重要的作用。通过原始资料可以得到模具设计的必备信息，如产品的结构、产品材料以及产品的性能要求等。这些数据都是模具设计之前必须掌握的。模具是一种技术含量高的工业设备，在设计模具之前必须完全了解它的成型对象，认真分析消化设计的原始材料，以便更好的满足客户的要求。设计原
23、始资料也称为设计任务书，它通常由客户提供给模具制造商。在学校完成论文设计的原始资料由设计指导老师提供。设计的原始资料不仅包含了产品的零件图、产品的3D文档和产品样品这三中之中的一种或几种都有（一般都有产品的零件图）。还包含其他如注射机、生产条件等信息。由于这次毕业设计是老师给定的题目，老师给定了产品的样品和一些测量工具。通过测绘，自己得到了产品的零件图和UG3D文档。产品的技术要求以及后处理都可以从零件图中获得，而注塑机可以综合考虑模具最优设计条件自己选择。盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）11211牙签瓶盖的零件图图21牙签瓶盖零件图零件图是从事工业制造行业人员之间沟通的重要语言，有着不可取
24、代的重大作用。它决定了工业制造的所有过程，不管是后续的加工还是成品的检验、验收以及某环节出错后责任的承担都是以设计零件图为基准的。图21是本次模具设计的塑料产品零件图。通过零件图可以得到如下信息1产品的质量，体积，密度，可以通过三维软件UG分析得到。2产品的平均收缩率为15。3产品的尺寸精度，必须认真分析计算，以确定注射成型能否达到此精度要盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）12求。由于此产品是餐桌上用的，并不需要其精度特别高，所以精度等级采用MT5，未注公差等级为MT6。4产品的外表面要求光泽且无熔接痕。5产品的壁厚为2MM。通过零件名称得知该产品主要用于餐桌，所以要确保产品无毒无害且环保。以
25、上信息是模具设计必须掌握的。如果零件图上没有说明的，也得查阅各种资料加以分析，也可以通过各种软件来辅助分析。212牙签瓶盖的3D文件产品3D文件不仅仅是比零件图更形象的参考图，而且是采用软件进行分模、进行模流分析以及产品结构对成型工艺的适应性分析不可缺少的文件。图22是通过测绘后用软件UG进行3D造型得到产品的3D图。AB图22牙签瓶盖的3D图213牙签瓶盖的性能要求通过对牙签瓶盖的功能分析，该塑料产品应具备以下性能1要具有一定的刚度和硬度。2产品的外表面要光泽美观，应满足现代人的艺术审美观。3确保产品要环保，无毒，无害，无味。4要有良好的经济性，要让市场容易接受。盐城纺工业技术学院毕业设计（
26、论文）1322牙签瓶盖的材料材料的性能直接影响产品的性能。各种各样的产品都具有一定的使用性能，而且应该具有一定的寿命，所以还必须满足各种力学性能的要求。现实环境的要求也决定了材料的选择。所以各种产品的选料除了具有一定使用要求和力学性能的同时还应该安全、环保和经济。221玻纤增强PP塑料概述聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有090091克/立方厘米，是目前所有塑料中最轻的品牌之一。它对水特别稳定，在水中24H的吸水率仅为001，分子量约815万。成型性好，但因收缩率大（为125），厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，还难于达到要求。制品表面光泽好，易于着色。玻纤增强PP
27、是在原有纯PP的基础上，加入玻璃纤维和其它助剂，从而提高材料的使用范围。一般的来说，大部分的玻纤增强材料多用在产品的结构零件上，是一种结构工程材料。因为此产品要有良好的强度、刚度和透明性，所以为了争强其强度、刚度和透明性，在里面添加20的玻璃纤维。222玻纤增强PP塑料的主要优缺点1玻纤增强PP塑料的主要优点（1）玻纤增强以后，玻纤是耐高温材料，因此，增强塑料的耐热温度比不加玻纤以前提高很多。（2）玻纤增强以后，由于玻纤的加入，限制了塑料的高分子链间的相互移动，因此，增强塑料的收缩率下降很多，刚性也大大提高。（3）玻纤增强以后，增强塑料不会应力开裂，同时，塑料的抗冲性能提高很多。4玻纤增强以后
28、，玻纤是高强度材料，从而也大提了塑料的强度，如拉伸强度，压缩强度，弯曲强度，提高很多。盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）145玻纤增强以后，由于玻纤和其它助剂的加入，增强塑料的燃烧性能下降很多，阻燃变得困难。2玻纤增强PP塑料的主要缺点（1）玻纤增强以后，由于玻纤的加入，不加玻纤前是透明，都会变成不透明的。（2）玻纤增强以后，塑料的韧性降低，而脆性增加。（3）玻纤增强以后，由于玻纤的加入，所有材料的熔融粘度增大，流动性变差，注塑压力比不加玻纤的要增加很多。（4）玻纤增强以后，由于玻纤的加入，流动性差，增强塑料的注塑温度要比不加玻纤以前提高1030。（5）玻纤增强以后，由于玻纤和助剂的加入，增强
29、塑料的吸湿性能大加强，原来纯塑料不吸水的也会变得吸水，因此，注塑时都要进烘干。（6）玻纤增强以后，在注塑过程中，玻纤能进入塑料制品的表面，使得制品表面变得很粗糙，斑斑点点。为了取得较高的表面质量，最好注塑时使用模温机加热模具，使得塑料高分子进入制品表面，但不能达到纯塑料的外观质量。（7）玻纤增强以后，玻纤是硬度很高的材料，助剂高温挥发后是腐蚀性很大的气体，对注塑机的螺杆和注塑模具的磨损和腐蚀很大，因此，生产使用这类材料的模具和注塑机时，要注意设备的表面防腐处理和表面硬度处理。23牙签瓶盖成型工艺分析一个产品的成型工艺的好坏直接影响该产品的注射成型性和生产质量，也影响着其在生产过程中的成本，成本
30、的高低也决定了该产品在市场中的竞争优势。所以一个产品的工艺好坏对商家是非常重要的。一个产品的工艺往往偏重于该产品的结构和尺寸精度适合合理。231牙签瓶盖的工艺结构分析塑料注射产品结构的优良直接影响到产品的使用性能和力学性能以及注射工艺性。合理的结构可以提高产品的强度和冲击韧度，而且可以减少熔融塑料的填充阻力以减少成型周期降低成本。特别是塑料收缩率难以控制导致翘曲、局部盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）15凹陷、拱印以及尺寸精度难以控制等缺陷。产品的结构还直接影响到模具的设计和加工的难易程度。所以无论是从产品的机械性能还是从产品注射能力来说，我们都得设计出更好的产品结构以满足其性能的需求。由于牙
31、签瓶盖结构较为简单和规则，所以对结构方面，主要从壁厚、圆角、和拔模斜度三方面进行分析。1壁厚的分析塑料制品的壁厚对制品的质量有至关重要的影响。壁厚过厚，不但用料多，容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低；壁厚过薄，成型困难，流动阻力大。这里主要是分析壁厚对成型的影响，所以只验证产品在脱模顶出时保证不变型。该牙签瓶盖的壁厚为2MM，在玻纤争强推荐的壁厚范围内。所以本次产品的壁厚值能满足工艺要求。2圆角分析塑料制品的转角处应尽量用圆弧过渡。采用圆弧过渡可以避免应力集中、提高产品的力学性能、也可以提高模具的寿命、可以减少熔融塑料填充时的流动阻力、提高流动性、利于成型、缩短成型周期、
32、利于产品脱模。从图21牙签瓶盖的零件图中可以看出主要面的连接处均有至少R05MM的圆角过渡。所以此产品的设计满足此项要求。3拔模斜度的分析拔模斜度的大小直接影响产品的脱模性能，拔模斜度过小会使产品很难实现脱模，所以在结构和尺寸允许的情况下，尽量采用较大的拔模斜度。由于该产品大部分区域都是球面组成，球面本身就有很好的脱模性能，所以该产品无需另外计算拔模斜度。232牙签瓶盖的尺寸精度分析塑料注射产品的尺寸精度是衡量一个塑件是否合格的重要标志，而且尺寸精度还影响产品的外观。尺寸偏差过大，甚至会影响塑件的力学性能。所以保证塑件的尺寸精度尤为重要。影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损
33、量，其次是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的时效率变化和盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）16模具结构形状对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求不能太高，应保证使用功能的条件下，尽可能选择低精度等级。该产品的零件图已把零件的公差尺寸按照国家推荐标准（GB/T1448693）规定的MT5级精度标出。如表21尺寸公差表所示。表21尺寸公差表233牙签瓶盖的表面质量分析塑件制品的表面粗糙度主要取决于成型模具表面的粗超度。另外，塑料品种、成型工艺以及成型模具型腔表面的磨损和腐蚀对产品表面粗糙度也有一定的影响。一般情况模具型腔表面的粗糙度要比所成型的塑料制品的表面粗
34、糙度低1到2个等级。234玻纤增强PP塑料的注塑工艺条件玻纤增强塑料是在原纯塑料上发展起来的，主要起到提高强度和刚度的作用，其实其性能和原纯塑料相差不大。只要控制好玻璃纤维在塑料中所占的比例就能够很快分析出其特性。在本次设计中，产品的材料采用含20的玻璃纤维的聚丙烯（PP），经查玻纤增强塑料的性能发现，含20的玻璃纤维的PP和纯PP在注塑工艺条件上几乎相同。所以可以参照纯PP的注塑工艺确定玻纤增强PP的注塑工艺。通过以上述说，含20的玻璃纤维的聚丙烯（PP）的注塑工艺如下料筒温度喂料区3050（50）区1160250（200）区2200300（220）区3220300（240）盐城纺工业技术学
35、院毕业设计（论文）17区4220300（240）区5220300（240）喷嘴220300（240）括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35和65。熔料温度220280料筒恒温220模具温度2070注射压力具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80140MPA（8001400BAR）；一些薄壁包装容器除外可达到180MPA1800BAR保压压力避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压（约为循环时间的30）；约为注射压力的3060背压520MPA（50200BAR）注射速度对薄壁包装容器需要高的注射速度（带蓄能器）；中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品，螺杆转速高螺杆转速（
36、线速度为13M/S）是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以计量行程054D（最小值最大值）；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量28MM，取决于计量行程和螺杆转速预烘干不需要；如果贮藏条件不好，在80的温度下烘干1H就可以回收率可达到100回收收缩率1225；收缩程度高；24H后不会再收缩（成型后收缩）浇口系统点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的缩水机器停工时段无需用其它材料进行专门的清洗工作；PP耐温升料筒设备标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊（LD251），直通
37、喷嘴，止逆阀。盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）18第三章分型面的确定与型腔布局31分型面的确定为了从模具中取出塑件和浇注系统凝料，或为了满足模具的动作要求，必须将模具的某些面分开，这些可分开的面统称为分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、充填性能及塑件的脱模。311分型面的形式分型面按数目分类有单分型面、双分型面、多分型面，按形状分类有平面、斜平面、阶梯面、曲面、垂直面等，如图31分型面的形式所示。A平面分型面B曲面分型面C阶梯分型面D斜面分型面E瓣合分型面F双分型面图31分型面的形式312分型面的设计原则（A）分型面应选在塑件外形最大轮廓处塑件在动、定模
38、的方位确定后，其分型面应选在塑件外形的最大轮廓处，否则塑件会无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。（B）分型机的选择应有利于塑件顺利脱模由于注射机的顶出装置在动模一侧，所以分型号的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于在动模部分设置的推出机构工作，若在定模内设盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）19置推出机构就会增加模具的复杂程度。（C）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量同轴度要求较高的塑件，选择分型面时最好把有同轴度要求的部分放置在模具的同一侧。（D）分型面的选择应有利于模具的加工通常在模具设计中，选择平直分型面居多。便于模具的制造，应根据模具的实际情况选择合理的分型面。
39、（E）分型面的选择应有利于排气分型面的选择与浇注系统的设计应同时考虑，分型面应尽量设置在塑料融体流动方向的末端。313牙签瓶盖分型面的确定通过以上的分析和阐述可以确定牙签瓶盖的分型面的位置，即牙签瓶盖的分型面类型为平面分型面，分型面的形式极其位置如图32所示。图32牙签瓶盖的分型面位置32型腔数目及布局型腔数目的确定不仅受到用户合同的生产纲领和用户提供的注射成型设备的规格的限制。另外还受到制件的复杂程度、精度要求和模具制造的难度限制。所以型腔数目的确定必须满足以上要求。此次设计中，由于是自己自定生产纲领盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）20和用户提供的注射成型设备，所以在合同里的信息不作详细叙
40、述。只对产品精度和模具制造的难度的影响重点叙述。321型腔数目对塑料制件的影响在增加型腔数目是特别注意制件的复杂程度、精度要求、生产纲领和模具制造的难易程度。复杂的模具，高精度制品不宜用多型腔，多腔模很难保证高精度。也很难保证多强的一致性。一般每增加一腔，产品的精度就会降低4，所以精度越高的制品尽量采用一摸一腔，采用多腔模时也尽量不要多于四腔。322牙签瓶盖型腔数目的确定该塑料制品的结构较为简单，产品投影到分型面的面积很小。由于此塑件带有行位，所以要尽量降低模具的加工成本和模具的复杂性。因此为了保证塑料原料的利用率、塑件的尺寸精度，以及降低模具的加工成本和模具的复杂性，此次设计规划好采用一摸两
41、腔。323牙签瓶盖的排位为了保证两腔的一致性，熔融塑料应同时注满两个型腔。所以必须采用平衡对称的排位方式。牙签瓶盖的2D排位图和3D排位图如图33所示。（A）2D排位（B）3D排位图33牙签瓶盖的2D排位图和3D排位图盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）21第四章产品的模流分析41模流分析的简介MOLDFLOW公司自1976年成立以来在模拟分析产品与设计上享有极好的声誉。MOLDFLOW与1986年成立的同类软件公司CMOLD于2000年2月11日合并后结合两者的优势已有为市场提供更专业的服务与支持。MOLDFLOW软件包括三部分MOLDFLOWPLASTICADVISERS产品优化顾问简称MP
42、A塑料产品设计师。在设计完产品后运用软件模拟分析在很短的时间内就可以得到优化的产品设计方案并确认产品表面质量。MOLDFLOWPLASTICINSIGH注塑成型模拟分析简称MPI。对塑料产品和模具进行深入分析的软件包括它可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩以及气体辅助成型分析等。使模具设计师在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷提高一次试模的成功率。MOLDFLOWPLASTICXPERT注塑成型过程控制专家简称MPX。集软硬件为一体的注塑成型品质控制专家，可以直接与注塑机控制器相连，可进行工艺优化和质量监控自动优化注塑周期、降低废品率
43、及监控整个生产过程。几十年来以不断的技术改革和创新一直主导着CAE软件市场。42牙签瓶盖的模流分析本次毕业设计主要是利用MOLDFLOW61软件从流动、冷却、翘曲三个方面对牙签瓶盖进行注射模拟分析。本次毕业设计主要是要了解MOLDFLOW61对塑件的基本分析流程。掌握分析后的部分重要参数，以及要知道这些参数是否符合塑件的技术要求，分析后要结合分析数据来规划整体模具的设计。421牙签瓶盖的3D结构分析通过分析图22牙签瓶盖的3D文件可知，该塑件存在一个把手，且把手上带有行位。这时就应该考虑进胶位置的选择，由于把手位的存在，进胶点就不能选在把手上，以免注塑时压力过大使侧型芯变形，从而影响塑件的成型
44、。另外，把手的两面都有行位，这就决定了该塑件必须采用两面抽芯。在模具盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）22的设计和生产过程中，应遵循在不影响塑件使用性能的前提下，尽量使模具结构简单，制造方便，把成本降低到最大限度。综上所述，通过对牙签瓶盖3D结构的分析，现在可以确定进胶点的位置。牙签瓶盖的进胶点的选择如图41所示。图41牙签瓶盖的进胶点位置422牙签瓶盖的填充分析通过对牙签瓶盖的3D结构的分析，可以初步人工拟定最佳浇口位置。分析前利用UG把产品图到出STL格式的文件以便于MOLDFLOW61的加载。加载后划分网格，网格诊断，网格符合分析要求后进行创建直流道、分流道、冷却水管等，然后进行正式模流
45、分析。首先对牙签瓶盖进行流动分析，本次模流分析在填充分析中主要从塑料的充填时间、压力、气穴、容积痕这四个对牙签瓶盖工艺要求影响较大的四个方面进行分析。（1）充填时间的分析结果如图42所示。盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）23图42充填时间的分析结果由分析结果可知，塑件的充填时间为09006S，在不到1S的时间内就能够充满整个型腔，这在塑件的充填时间内已经很快了，对于塑件而言充填时间越短越好，这样能保证塑件的质量。在最佳浇口人工选定的情况下，这样的充填时间已经很好了，并且由图看出，并未出现充填不足等现象，所以此结果满足塑件的充填条件。（2）压力分析结果如图43所示。图43压力的分析结果由压力的
46、分析结果可知最大的注射压力为2303MP，此压力小于玻纤增强PP盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）24塑料注塑工艺允许的最大注射压力（80140MPA）范围内。所以此分析结果满足塑件的成型条件。（3）气穴的分析结果如图44所示。图44气穴的分析结果注塑制品成型时很容易产生气穴，气穴是塑件主要缺陷之一。通过气穴的分析结果可以看出在塑件的把手内表面有气穴，气穴的范围很小，所以在设计顶出机构时，可以在把手面上设计顶针，这样可以通过顶针孔把气体排出，这样就消除了气穴的危害。（4）熔接痕的分析结果如图45所示。图45熔接痕的分析结果盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）25熔接痕是注射过程中有时会出现熔接痕
47、，熔接痕是塑件的主要缺陷之一。通过熔接痕的分析结果可以看出在把手的内表面存在少量的熔接痕，但此塑件对产品的内表面并无要求，只是塑件的外表面要求光泽、无熔接痕。所以内表面极少量的熔接痕不影响其注射成型。423牙签瓶盖的冷却分析在MDLDFLOW61中创建冷却水管，直径为8MM，对其进行冷却分析，本次模流分析在冷却分析中主要对温度制品、温度模具这两个重要的参数进行分析。（1）温度制品的分析结果如图46所示。（A）产品外表面温度制品的分析结果盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）26（B）产品内表面温度制品的分析结果图46温度制品的分析结果产品不同部位温差是不一样的，尤其是型芯和型腔的温差如果过大，会造
48、成产品的翘曲、延长成型时间。如果存在过高或过冷点，应调整冷却水的排布。通过温度制品的分析结果可以看出产品的内表面温度都比较均匀，但是内外表面的温差过大，就会引起产品的翘曲。所以要对冷却水管进行调整，采用直通循环式的冷却水路。改进的冷却水路如图47所示。图47改进后冷却水管的分布图（2）温度模具的分析结果如图48所示。盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）27（A）模具型腔温度模具的分析结果（B）模具型芯温度模具的分析结果图48温度模具的分析结果模具的温度和产品的温度是相应的，虽然型芯、型腔的温度都很均与，但型芯、型腔的温差过大，会使产品发生翘曲，所以要调整冷却水管的布局。改进后的冷却水管布局如图4
49、7所示。424牙签瓶盖的翘曲分析翘曲变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状，它是塑料制品常见的盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）28缺陷之一。有时翘曲变形是不可避免的，只要在不影响使用性能和制品的外观，适当的翘曲变形是允许存在的。本次模流分析的翘曲分析主要是分析产品的总的翘曲变形量。在MOLDFLOW中将未变形体设置为透明态、总翘曲变形量的比例因子放大到五倍，设置的对话框如图49所示。（A）B图49总翘曲变形量的属性对话框设置好对话框得到如图410总翘曲变形量的分析结果。图410总翘曲的变形量的分析结果塑件的翘曲变形大多数情况下是无法避免的，只要在产品的使用性能和外观的接受范围内，都可以讲微量的翘曲忽略掉，或设计模具时进行适当修改，可以减小塑件翘曲变形。由于牙签瓶盖只是餐桌上的用品，对其尺寸精度并无太高要求，关键是其外盐城纺工业技术学院毕业设计（论文）29观质量比较重要。通过总翘曲变形量的分析结果可以看出产品的最大翘曲变形量为032MM,最小变形量仅为
