1、 本科毕业论文 （ 20 届） 塑料铅笔盒模具设计 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 本科生毕业论文 I 摘要 塑料是 20世纪才发展起来的新材料，而我国是塑料工业技术开发最活跃、市场发展最快的国家。目前，世界上塑料的产量的体积已经大大超过了钢铁产量的体 积，成为当前世界使用的第一大类材料。所以只有快速发展塑料加工业，才能使用各种性能优良的高分子材料制作功能各异的塑料产品，来满足人们对生活质量的需求，在国民经济各领域充分地发挥作用。注塑成型作为一种重要的塑料成型加工方法，生产的制件特点具有精度高、一致性高、复杂度高、生产率高和消耗低，有
2、宽度的发展前景和很大的市场需求。与这项技术密切相关的注塑模具结构设计与制造，在加工过程中是一项十分关键的生产手段。 本题为塑料铅笔盒注塑模具设计，介绍了塑料铅笔盒注塑模具设计，着重介绍了塑料铅笔盒的结构与设计意义。通过对工业常 用材料的比较和对塑料铅笔盒成型工艺的分析，确定了塑料铅笔盒生产的材料为 ABS。然后对模具材料进行了选择，通过对一些材料的比较确定了模具材料为正火态 45号钢。通过使用 CAD、 Proe等制图软件，对分型面、浇注系统、冷却系统、顶出机构进行了设计 ,查阅了塑料模具设计手册，对一些标准件进行了选择。最后对整体的模具装配图进行绘制，对整体的模具制造过程进行分析和学习。 关
3、键词 ：塑料铅笔盒；注塑模具；分型面； CAD 本科生毕业论文 II Abstract Plastic is a new material developed in the 20th century, it is the most active development technology of plastic industry and the markets fastest-growing in China. At present, the volume of plastic production has greatly exceed the steel in the world, the
4、current social used become a broad class of materials. Only development of plastia processing industry rapid , it can make all sorts of good performance of polymer materials into different function of plastic products, works best in national economy each field. Injection molding as an important plas
5、tic forming method, can produce various high precision, complexity parts, it has a large market demand and a great development prospect. And the is closely related to the mold structure design and manufacturing technology is a very key production methods in the machining process. The paper introduce
6、s plastic pencil-box injection mold design, the design of plastic pencil-box injection mold and the structure and design of plastic pencil-box for industrial common sense through the comparison and plastic material molding process analysis pencil-box determines the production of material to plastic
7、pencil-box ABS. Then the choice of mould material, through the comparison of some material determined for normalizing state die materials of 45 steel. By using CAD, Proe software, the parting surface, gating system, cooling system and ejection institution has carried on the design, consult the plast
8、ic mould design manuals, the choice of some standard. Finally, the whole mold assembly drawing was drawn, and the whole of the mould manufacturing process was analyzed and studied. Keywords: plastic pencil-box;injection mould;parting surface;CAD 本科生毕业论文 III 目 录 第一章 绪论 . 1 第二章 塑料铅笔盒结构与设计意义 . 4 2.1 塑料
9、铅笔盒的结构 . 4 2.2 塑料铅笔三维视图 . 5 2.3 塑料铅笔盒设计意义 . 5 2.4 注塑模具的介绍 . 5 2.5 塑料材料的分类与比较 . 7 2.6 通过分析塑料铅笔盒成型工艺确定材的料选用 . 8 2.7 塑件材料 ABS 的加工特性 . 8 2.8 材料收缩率与脱模斜度的确定 . 9 第三章 塑料铅笔盒注塑模具设计 . 10 3.1 注塑模具的基本组成 . 10 3.2 注塑模具材料的选择 . 10 3.3 注塑机的确定 . 11 3.4 浇注系统的设计 . 11 3.4.1 主流道设计 . 11 3.4.2 冷料井设计 . 12 3.4.3 分流道设计 . 13 3.
10、4.4 浇口设计 . 14 2.5 分型面的选择 . 15 3.6 排气系统设计 . 16 3.7 冷却系统设计 . 17 3.8 脱模机构统设计 . 19 第四章 成型零件的工作尺寸 计算 . 20 4.1 影响工作尺寸的因素 . 20 4.2 凹、凸模的工作尺寸计算 . 20 4.3 模具强度设计及模架的选择 . 21 本科生毕业论文 IV 4.4 模具结构及零件设计 . 21 第五章 塑料铅笔盒模具设计装配总图 . 23 5.1 模具结构图 . 23 5.2 模具结构图说明 . 23 5.3 塑料铅笔盒模具结构三维视图 . 24 设计总结 . 25 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文
11、献 . 26 本科生毕业论文 1 第一章 绪论 众所周知，一个国家模具生产水平是一个国家制造业水平高低的重要变现之一。因为产品质量的保证很大的程度上是靠模具的制造精度的。塑料工业发展带动了塑料模具工业的产生和发展。随着人们对产品和设备轻量化及手感和美观的要求的提高，这就为塑料制品提供了更为广大的市场。塑 料制品的发展必然带动塑料模具业的蓬勃发展。 在生产量高速增长的情况下，中国塑料模具水平也有很大的提高。国内目前已能生产行腔精度达 0.5 um的精密模具，单套重量达 60吨的大型模具， 4 m/min以上挤出速度的高速模具及一模 7800腔的多腔模具。 模具是塑料模塑成型的主要工具 , 它的结
12、构形式是由塑料的类型、模塑方法、成型设备、塑件结构及其生产批量等因素决定的。但是模具的一些零件还是有些相似的，模具的组件可以分为 2类，一类是成型件，第二类是结构件。如今，塑料制品在生活的普及率在不断的增高，对于塑料模具的要求也在 不断的提高，塑料制品中的大部分都需要塑料模具来制造。为了适应塑料制品的不断发展，塑料模具的需要量也在逐年的增加，特别是对塑料模具钢的性能和处理工艺提出了更高的要求。 模具技术决定了模具企业能否发展的重要标志，一个企业掌握了高新的模具生产技术的话就可在该行业有很大的竞争力。目前模具企业的生产技术方面状况大致可分为 : 1)CAE技术及 CAD/CAE/CAM一体化技术
13、已在部分行业里启用； 2)CAD/CAM技术已在行业中的到普及；3） RP/RT、高速加工、复合加工、逆向工程、虚拟网络等技术已在少数企业开始应用； 4）PDM/CAPP/ERP等信息化技术已在部分重点骨干企业中应用。 近年来由于塑料及塑料成型工业的发展， 对塑料模具的质量要求也越来越，随着塑料加工业的不断发展，塑料模具得到了长足发展，对塑料模具也提出了大型化、高精度、多功能、复合型的发展要求高。 在一些专家预测中，未来塑料模具的发展将高过其他模具的发展，成为模具行业的佼佼者。我国塑料模具工业将有以下几个主要发展方向 1： （ 1）提高精密、大型、长寿命模具、复杂的设计水平及比例。由于人们对塑
14、料制品的要求越来越高，企业为满足需求必须改革发展自己的技术，不断去 适应市场的竞争。 （ 2）在塑料模具设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术。近年来模具 CAD/CAM技术已经比较成熟，其硬件与软件价格已降到中小企业普遍可以接受的程度，基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统的混合 CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题 CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高塑料制件及模具的 3D设计与成型过程的 3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。为了提高产品的质量、生产效
15、率和节约塑料制品原料及能源采用热流道技术可以实现这一目的。气辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅降低生产成本。开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。应用优质材料和先本科生毕业论文 2 进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。 选用不同品种钢材作塑料模具 ,其化学成分和力学性能各不相同 ,因此制造工艺路线不同 ;同样 ,不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺 的特点。目前 ,塑料产品的普遍应用使得注塑模具得到了迅猛的发展。
16、随着计算机和与模具设计相关软件产品的运用 ,模具设计摆脱了以往传统的纸质设计和以个人经验为主的判断 ,转向了现代模具设计方法。 我国模具行业发展起步比较晚，所以在力求发展速度上走了捷径，所以发展上存在很多问题主要存在六个方面：一、发展不平衡，有些企业产品水平高有些低，而且总体水平普遍较低。二、工艺装备落后，组织协调能力差。难以整合和利用社会资源为我所用，从而就难以接受比较大的项目。三、多数企业由于技术人员比例低，导致企业开发能力弱，市场竞争差的弱点。 另一方面是科研开发投入少，观念落后，对开发部重视。四：企业管理的落后，导致国内企业面对国外企业的竞争处于下风，国内外模具企业管理上的差距十分明显
17、，管理的差距所带来的问题往往比技术的差异更为严重。五：由于市场的需求过大，生产发展一时还难以跟上，供需矛盾难以解决，特别是高档的产品供需关系越发紧张。六：体制个人才问题的解决尚待时日。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展，导致企业想要更新技术非常困难。 近年来 ,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占 30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模 具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率 ,缩短设计周期及制造周期 ,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具 CAD 技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来， C
18、AD技术的应用越来越普遍和深入 , 大大缩短了模具设计周期 , 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。是计算机重要的文字、图形图象输出设备，是中国计算机外部设备市场上最普及、最活跃，也是竞争最为剧烈的计算机产品之一。近年，由于在 SOHO（小型办公和家庭办公）应用领域的不断扩大；同时，自身也在技术上的集 成化、网络化，以及打印速度、质量的不断提高和发展使其拥有稳定增长且又不断扩大的市场 。 作为重要组成部分之一 壳体，它的结构设计及质量也式非常重要的。目前，主要采用注射成型的方法得到壳体，用这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。壳体采用的材
19、料主要有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物（ ABS）等。由于 ABS 综合性能好，冲击韧性好，机械强度高，易于成型和机械加工等优点，常采用其作为壳体材料。 壳体注射模 CAD 主要研究的是注射模具的结构 设计及分析 (CAD)、模具结构分析与优化设计 (CAE)、辅助制造 (CAM)。塑料模具 CAD 集成技术 , 就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来 , 统一数据库和文件传输格式 , 实现信息集成和数据资源共享 , 从而大大缩短模具的设计制造周期 , 提高制模质量。 模具的 CAD 设计、分析 , 包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型
20、芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件如 PRO/E、UGII 等很容易地确定分型面 , 生成上下模腔和模芯 , 再进行流道、浇口以及冷却水管的 布本科生毕业论文 3 置等。确定了这些设计数据以后 , 再利用模具分析软件 (CAE), 如 Plastic Advisor、 CFLOW进行塑料的成形过程分析。根据 Plastic Advisor 软件和它的丰富的材料、工艺数据库 , 通过输入成形工艺参数 , 可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况 (含多浇口注射时的塑料汇流纹分析 )、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等 , 根据分析情况来检查
21、模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如是否存在浇注系统不合理 , 出现流道和浇口位置尺寸不当 , 无法平衡充满型腔 ; 是 否存在注塑工艺不对 , 出现产品的翘曲变形等。模具通过 CAD 设计和分析 , 就可以将错误消除在设计阶段 , 提高一次试模成功率。 模具的计算机辅助制造 (CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。 CAM 技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。 技术在电脑上模仿机床的加工过程 , 能直观反映加工的结果 , 能直接评估加工后零件的质量 , 能检查出加工的错误。在检查加工后零件的质量时 , 可在电
22、脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切 , 直接测量其尺寸和精度。因此 , 它 能把错误消除在加工工艺编程设计阶段 , 减少加工后的修补和返工 , 大大提高模具的制造效率和质量。 综上所述 , 模具 CAD 集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。研究壳体注射模 CAD 是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大的意义 本次设计就是确定塑料铅笔盒的结构特点，设计与之相关的模具和合理生产工艺与顶出机构。 本科生毕业论文 4 第二章 塑料铅笔盒结构与设计意义 2.1 塑料铅笔盒的结构 塑料铅笔盒的具体结构与尺寸如图 1.1所示 图 2.1 塑料铅笔盒零件 尺寸图
23、 该零件的壁厚为 2 mm，内隔板的壁厚为 1 mm，过渡圆角 R=2 mm。 本科生毕业论文 5 2.2 塑料铅笔三维视图 图 2.2 塑料铅笔盒三维视图 2.3 塑料铅笔盒设计意义 日常生活中到处可见塑料制品。日用品（如塑料饭碗、脸盆、水桶、手机外壳等）和经常接触的家用电器（如电视机、收音机、电脑、洗衣机等）产品或是产品的外壳都是塑料制品。本题为塑料铅笔盒模具设计与制造，该课题主要是让学生掌握塑料模具设计的总体思路，培养学生独立思考分析问题的能力，让学生学会从整体出发，把握全局，考虑细节，做好整体的工作。虽然塑料铅笔盒结 构简单，不会给设计者带来太大的困难，但也必需很细心，有许许多多的细节
24、需要考虑和把握的，这对大学生来说也是个考验，同样也培养了我们大学生将会给自己以后的工作和学习都会受益匪浅。 2.4 注塑模具的介绍 塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。本文只是粗略介绍一下。设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的 ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和 压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷却加工，而经过加热多个分子发生交联反应，连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。 既然是链状结构，那塑料的在加工时收缩的
