1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 扫雪机吸液壶盖注塑模具设计及数控仿真加工 所在学院 专业班级 械设计制造及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 本次设计的课题是扫雪机吸液壶盖注塑模具设计及数控仿真加工。使用材料是当前应用较为广泛的热塑性塑料聚丙烯。在设计 中使用一模两腔的形式，可进行大批量生产。 设计过程包括设计准备、塑件设计、模具设计、零件图的绘制和毕业设计论文的完成等五个环节。其中，塑件设计和模具设计是重要环节。 在整个模具设计过程中，涉及到了塑件的结构设计、注塑机的选择及注塑机的一些重要工艺参数的校核，并详细叙述了模具设计中的分型面设计、浇
2、注系统设计、顶出机构设计、冷却系统设计等。 在模具设计过程中主要运用了 Pro/ENGINEER 5.0 及其 EMX4.1 模块来完成整个设计工作，此外还利用了 AutoCAD2004 软件进行装配图及零件图的绘制。 同时，在 设计过程中，通过查阅大量资料、手册、期刊等，结合教材上的知识对注塑模具有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。 关键词 ：扫雪机吸液壶盖，注塑模具， Pro/ENGINEER 5.0 II the Snowplow suction lid injection mold design and NC machining simula
3、tion Abstract This design issue is the Snowplow hydraulic lid injection mold design and NC machining simulation. The Luggage handle belongs to the daily life thing. Therefore, uses the material is current applies more widespread thermoplastic pp. In the design uses one-mold and two-cavity form in th
4、is case. Can be mass-produced. Design process including design preparation, plastic part design, mold design, parts drawing and the completion of graduation thesis the five links. Among them, the plastic part design and mold design is an important part. In the mold design process, involving the stru
5、ctural design of plastic parts, the choice of injection molding machine and injection molding machine check some important process parameters, and mold design described in detail in the sub-surface design, Gating system design, ejector mechanism design, cooling system design. Mainly in the mold desi
6、gn process using the Pro / ENGINEER 5.0 and EMX4.1 module to complete the design work. In addition, use of AutoCAD2004 Software Assembly drawing and parts Drawings. At the same time, in the design process, through access to vast amounts of data, manuals, periodicals, etc. , with materials on the kno
7、wledge of the injection mold of the structure system with the understanding, broaden the horizons and enrich the knowledge, complete independence for the future die design has accumulated some experience. Keywords: Snowplow hydraulic lid,， Injection mold， Pro/ENGINEER5.0 III 目录 摘 要 . I Abstract . II
8、 1 绪论 . 1 1.1 选题的背景与意义 . 错误 !未定义书签。 1.2 塑料的组成、分类与特点 . 2 1.2.1 塑料的组成 . 2 1.2.2 塑料的分类 . 2 1.2.3 塑料的特点 . 2 1.3 塑料模具的种类 . 2 1.4 塑料的成型方法 . 2 1.5 注射成型工艺 . 2 1.5.1 注射成型工艺原理 . 3 1.5.2 注射成型工艺过程 . 3 1.5.3 注射成型工艺参数 . 3 1.6 Pro/ENGINEER 概述 . 4 1.7 本次注塑模具设计的主要内容 . 4 2 塑料注射模具的设计和结构组成 . 5 2.1 塑料注射模具的设计步骤 . 5 2.2 塑
9、料注射模具的结构组成 . 5 2.2.1 单分型面注射模的组成 . 5 2.2.2 单分型面注射模的工作过程 . 6 3 扫雪机吸液壶盖塑料件 . 7 3.1 塑料件的结构和特点 . 7 3.1.1 产品形状和参数 . 8 3.1.2 模具结构和参数 . 8 3.2 塑料件的材料 . 9 3.2.1 聚丙烯的性能和用途 . 9 3.3 扫雪机吸液壶盖 塑料件的参数 . 10 3.3.1 塑件的质量和体积 . 10 3.3.2 塑件的投影面积 . 11 4 塑料注射机选用 . 12 4.1 注射机的类型和组成结构 . 12 4.2 注射机的选用原则 . 12 4.3 注射机的选用 . 12 IV
10、 4.4 注射机的参数校核 . 13 5 塑料注射 模具设计 . 15 5.1 型腔数目和分布 . 15 5.2 分型面的选择 . 16 5.2.1 分型面原则和选择 . 16 5.2.2 扫雪机吸液壶盖 注塑模具在 Pro/ENGINEER 中的设计步骤 . 16 5.3 定模仁和动模仁的设计 . 22 5.3.1 动模仁的设计 . 22 5.3.2 定模仁的设计 . 23 5.4 浇注系统 . 23 5.4.1 浇注系统的作用 . 23 5.4.2 浇注系统的组成 . 23 5.4.3 浇注系统的设计原则 . 24 5.4.4 浇注系统设计 . 24 5.5 推出机构 . 28 5.5.1
11、 推出机构的作用与分类 . 28 5.5.2 扫雪机吸液壶盖 推出机构的组成 . 28 5.5.3 扫雪机吸液壶盖 推出机构的设计 . 29 5.6 导向机构 . 29 5.6.1 导向装置的组成和作用 . 29 5.6.2 导向机构的设计 . 30 5.7 冷却和排气系统设计 . 30 5.7.1 冷却系统设计 . 30 5.7.2 排气系统设计 . 30 5.8 机架的选用 . 31 5.8.1 选用标准模架的型号 . 31 5.8.2 确定模架的厚度 . 31 5.9 模具的开模仿真 . 32 6 模具的数控仿真加工 . 33 6.1 Cimatron 软件概述 . 33 6.2 Cim
12、atron 仿真加工 . 33 6.2.1 Cimatron NC. 33 6.2.2 扫雪机液壶盖注塑模具在 Cimatron 中的 仿真加工过程 . 33 结论 . 38 参考文献 . 39 V 致谢 . 40 附录 . 41 扫雪机吸液壶盖注塑模具设计及数控仿真加工 1 1 绪论 1.1 选题的背景与意义 随着市场经济的不断发展，适应大批量、高质量、高效率的生产需 求 ，模具技术充当着重要的角色。从 80 年代初 开始 ，我国的模具技术迅猛发展，逐渐形成专业化很强的技术，并涌现出许多专门从事模具加工生产的厂家。 那么，什么是模具呢？ 模具是利用特定的形状使原材料成型的工具。按成型设备分为
13、：冲压模、铸造模、锻造模、挤压模、 注塑模； 按成 型材料分：塑胶模、五金模 、 陶瓷模、玻璃模等。模具具有高效率、寿命长、质量稳定、适 合 大批量生产的特点，要求模具制造要 有 高 的 精度、低成本、寿命长、周期短。但是模具加工属于单件生产，模具材料硬度高，形状复杂 ， 因而模具应采用特殊的材料和加工方法 1。 为提高模具寿命，我国已经研究出了许多新 型 材料，对不同的工作环境 使用 不同 的模具材料，如冷作、热作模具钢。现在正向纳米材料发展 ， 随着模具材料的硬度、强度不断提高，产品形状越来越复杂，传统的机械加工方法 已经 满足不了模具成型的需要，因此出现了许多特殊的加工方法。 如线切割、
14、 激光加工、电火花、电化学、超声波磨削等，随着计算机技术的不断发展， CAD/CAM 技术不断的应用到模具技术中，开发出了许多模具设计辅助软件，如 pro/e、 AutoCAD、 UG、 Mastercam 和模具 CNC 设备。模具技术逐渐从传统的手工装配过渡到现代化成型技术 2。 模具是工业产品生产 所需 的重要工艺装备，在现代工业生产中， 绝大部分 的工业产品需 要 使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。而作为制造业基础的机 械行业，根据国际生产技术协会的预测， 21 世纪机械制造
15、工业的零件，其粗加工的 75%和精加工的 50%都将依靠模具 来 完成，因此，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业 ， 模具工业发展的关键是模具技术的进步。 数控技术起源于航 空工业 的需要， 20 世纪 40 年代后期，美国一家直升机公司提出了数控机床的初始设想， 1952 年美国麻省理工学院研制出三坐标的 数控铣床。 50 年代中期这种数控铣床已用于加工飞机 的 零件。 60 年代，数控系统和程序编制工作日益成熟和完善，数控机床已被用于各个工业部门，但航空航天工业始终是数控机床的最大用户。一 些大的航空工厂配有数百台数控机床，其中以切削机床为主。数控加工的零件有飞机和火箭的整体壁板、大梁
16、、蒙皮、隔框、螺旋桨以及航空发动机的机匣、轴、盘、扫雪机吸液壶盖注塑模具设计及数控仿真加工 2 叶片的 模具型腔和液体火箭发动机燃烧室的特型腔面等。数控机床发展的初期是以连续轨迹的数控机床为主，连续轨迹控制又称轮廓控制，要求刀具相对于零件按规定轨迹运动。以后又大力发展点位控制数控机床。点位控制是指刀具从某一点向另一点移动，只要最后能准确地到达目标而不管移动路线如何。 1.2 塑料的组成、分类与特点 1.2.1 塑料的组成 塑料是一种以合成树脂为主要成分，加入一 定量的添加剂制成的高分子有机化合物。在一定的温度、压力和时间条件下，塑料可以通过模具成型出具有一定形状和尺寸的制件，并且当外力解除后，
17、在常温下仍能使形状保持不变。成型所用的模具称为塑料模，它是型腔模的一种。 1.2.2 塑料的分类 按照塑料合成树脂的分子结构和受热特性分类，可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。这种分类方法反应了高聚物的结构特点、物理特性、化学性能和成型特性。 按照塑料的性能和用途分，可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。 1.2.3 塑料的特点 质量轻；比强度和比刚度高；化学稳定性好；电绝缘性 能好；耐磨和减磨性能好；消声和吸震性能好。 1.3 塑料模具的种类 塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。 3 1.4 塑料的成型方法 成型是塑料制品生产过程中最重要的工序，塑料的种类很多，其成
18、型方法也很多，主要有注射成型、挤出成型、压缩成型、压注成型、气动成型和泡沫成型等，其中前四种方法最为常用。热塑性塑料多采用注射和挤出方法成型。热固性塑料多采用压缩和压注成型，同时其注射成型工艺也有较大的发展。 1.5 注射成型工艺 扫雪机吸液壶盖注塑模具设计及数控仿真加工 3 注射成型又称注射模具，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法。 除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此方法成型。近年来，注射成型已成功地用来成型某些热固性塑料制件。 注射成型可成型各种形状的塑料制件，它的特点是成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，且生产效率高，易于实现自动化生产，所以广泛用
19、于塑料制件的生产中，但注射成型的设备及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件生产。 1.5.1 注射成型工艺原理 注射成型的原理是将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动 下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样就完成了一次注射工作循环（如图 1-1 所示）。 图 1-1 注射成型工作循环 1.5.2 注射成型工艺过程 1） 成型前的准备 原料与处理、料筒的清洗、预热嵌件、选择脱模剂 2） 注射过程 加料、塑化、充模、保压补缩、倒流、
20、冷却、脱模 3） 塑件后处理 退火处理、调湿处理 1.5.3 注射成型工艺参数 1）温度。注射过程需控制的温度有料筒温度 、喷嘴温度和模具温度等。 2）压力。注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。 加 料 预 热 注射充模 保压补缩 合 模 冷却定形 开 模 塑件脱模 清 模 扫雪机吸液壶盖注塑模具设计及数控仿真加工 4 3）时间。完成一次注射成型说需要的时间，成为成型周期。 4 1.6 Pro/ENGINEER 概述 Pro/Engineer 软件是 1985 年在美国波士顿成立的 PTC 公司研发的计算机辅助工程设计软件。其系列软件使用于工业设计和机械设计，还包括对大型装配体的管理、
21、功能仿真、分析制造和产品数据管理等，覆盖了众多的工程设计领域。 Pro/Engineer 软件的正式推出时在 1988 年，经过几十年的发展已经成为世界三维软件中的代表产品、当 今世界机械 CAD/CAM/CAE 领域的新标准。作为一个高端、全方位的三维产品设计开发软件，它以其尺寸驱动、基于特征、全相关及单一数据库的优点，逐渐成为国内最受欢迎的三维 CAD/CAM 软件，应用范围遍布汽车、机械、电子、模具等诸多行业。 Pro/Engineer 软件有如下特点：(1)信息相关性：所有模块的信息都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文
22、档，包括装配体、设计图纸、制造数据。 (2)基于特征的造型：在 Pro/Engineer 软件中，构造实体的 基本单元是特征，实体是由多个特征构成的。造型的过程就是不断的增加特征，以达到最终产品希望的模型。在构造实体完成后，可以对特征进行操作。如对特征进行修改、复位义、重排序等操作，为用户修改模型提供了极大的方便。 (3)参数化：由于采用参数化设计，实体造型较快，造型功能较强。用户在草绘特征时，只需按自己的意图构造几何形状，再按实际需要修改尺寸即可。这样可以成倍的提高生产效率。由于采用了参数化，某个特征的修改会使关联特征自动变更，可以随时保证设计意图。 本文采用的是 Pro/Engineer
23、野火版 5.0，在设计过程中主 要使用以下几个模块： (1)草绘模块 (Pro/SKETCH)，用于创建和编辑二维平面草图，是三维零件模型创建的基础。 (2)零件模块 (Pro/PART)，用于创建和编辑零件的三维实体模型，用户通过实体建模最终实现产品设计和生产的目的。 (3)模具设计模块(Pro/MOLDESIGN)，用于创建、修改、分析模具元件及其组件，并可根据设计模型的变化对它们进行更快速更新，并且提供了一些实用的分析检测功能，如投影面积计算、充模仿真、开模仿真等。 5 1.7 本次注塑模具设计的主要工作内容 本次注塑模具设计以单分型面注射 模具为主，主要内容包括所设计塑件的说明书、注塑机的选用、塑料注射模具设计、装配图和零件图纸的绘制等。
