UG塑料碗注射模具设计.docx

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UG塑料碗注射模具设计

目录

摘要I

第1章绪论4

第2章塑件分析7

2.1塑件图7

2.2塑件的材料分析7

2.3塑件的结构和尺寸精度表面质量分析8

2.4计算塑件的体积、质量10

2.5本章小结10

第3章塑件成型方案设计11

3.1分型面选择11

3.2型腔数的确定11

3.3型腔布局11

3.4浇注系统的类型和位置的选择12

3.5成型零件结构设计13

3.6脱模机构的设计15

3.7导向与定位机构设计16

3.8排气及引气系统的设计17

3.9模温调节系统的设计17

3.10模架选用18

3.11本章小结20

第4章模具零件设计21

4.1模具成型零件尺寸计算21

4.2模具强度与刚度校核21

4.3脱模力的计算22

4.4浇注系统的设计22

4.5模具冷却系统的设计25

第5章注射机的选用及相关参数的校核26

5.1相关参数27

5.2最大注塑量校核28

5.3锁模力校核29

5.4模具与注塑机安装部分相关尺寸校核29

5.5开模行程校核30

5.6本章小结30

第6章模具结构总图31

摘要

根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。

本模具采用一模两腔，点浇口进料，注射机采用海天160×1B型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。

附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。

关键词：

机械制图；模具设计；CAD绘制二维图

前言

机械制造业作为虽是最基础的行业，然而却是一个国家的经济发展中一个重要的支柱。

虽然我国在机械制造领域的发展起步较早，然而技术的发展确实比较缓慢。

在其经历了大概200年的发展史中，它是由作坊的机器生产慢慢过渡到批量和低成本的大量生产再往着高质量的生产，所以机械制造业是不断地向上发展的。

而在今天，以互联网为代表的新一代信息技术带给人类经济社会的颠覆与创造、裂变与融合的影响更为深远，其在推动全球科技进步、产业分工深化和经济结构调整中的生产力作用日益突显。

在2016年5月20日国务院发布的《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》中明确指出：

“制造业是国民经济的主体，是实施“互联网+”行动的主战场”。

我国是制造业大国，同时也是互联网大国，把传统的制造行业与互联网结合在一起，有利于形成叠加效应、聚合效应、倍增效应，加快新旧发展动能和生产体系转换，前景广阔、潜力巨大。

因此，分析制造行业与互联网的现状及其特点，找出两者的结合点。

是实现进一步深化制造业与互联网融合发展，加快制造强国建设目标中最为基本，也算最为重要的一环。

1.塑件分析

1.1塑件图分析

在模具设计之前需要对塑件的工艺性进行分析的，零件如下图，需要对它的形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。

本设计PP塑料碗零件如下图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。

PP塑料碗三维立体图

1.2塑件的材料分析

1.2.1塑料材料的基本特性

PP一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PP成为非结晶性的线型聚合物。

由于苯环存在，PP具有较高的Tg（80～105℃），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。

聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PP，具有优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。

另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。

聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。

成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。

1.2.2塑件材料成型性能

1.吸水性极小，成型前可不干燥。

模温30-60度，料温140-200度。

2.性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力。

3.流动性较好，应注意模具间隙，防止缩孔、飞边。

4.宜采用高料温、高模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形，但料温过高，容易出现银丝，料温低或脱模剂多则透明性差。

5.可采用各种形式的浇口，脱模斜度宜大，顶出力均匀，以防开裂。

6.塑件壁厚均匀，最好不带嵌件，各面应圆弧连接，不宜有缺口、尖角。

1.3塑件的结构和尺寸精度表面质量分析

1.3.1塑件的结构设计

（1）脱模斜度

由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。

为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。

脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。

斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。

通常塑件的脱模斜度约取0.5～1.5，塑件材料PP的型腔脱模斜度为0.35～130/，型芯脱模斜度为30/～1。

（2）塑件的壁厚

塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。

塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。

一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。

因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。

但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。

选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。

塑件壁厚一般在1～4，最常用的数值为2～3。

本产品壁厚均匀，周边和底部壁厚均为3左右。

1.3.3塑件表面粗糙度

塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。

这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。

塑料制品的表面粗糙度一般为Ra0.02～1.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra0.01～0.63。

模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。

1.4计算塑件的体积、质量

本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在三维软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积8.7，因PP的密度为1.05，即可以得出该塑件制品的体积为质量约为9.2。

1.5本章小结

本章节介绍了塑件基本特性和的质量和体积，为后面模具的设计做铺垫。

2.塑件成型方案设计

2.1分型面选择

将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。

合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。

选择分型面时，应从以下几个方面考虑：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

2）使塑件在开模后留在动模上；

3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；

4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；

5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；

6）使塑件易于脱模。

综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧。

图2-1分型面的选择

2.2型腔数的确定

因为本设计中采用点浇口，且塑件的尺寸较大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模两腔，进行加工生产。

2.3型腔布局

型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使型腔每个区域都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满型腔,使塑件内在质量均一稳定。

这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道，以求达到良好的浇注质量。

型腔布局由图所示。

图2-2型腔布局方式

2.4浇注系统的类型和位置的选择

浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通点浇口浇注系统。

正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。

2.4.1浇注系统组成

普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分：

主浇道、第一分浇道、第二分浇道、第三分浇道、浇口、型腔、冷料穴

3.4.2确定浇注系统的原则

在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：

1）塑料成型特性：

设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。

2）模具成型塑件的型腔数：

设置浇注系统还应考虑到模具是一模单腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。

2.5成型零件结构设计

模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。

构成模具型腔的零部件称成型零部件。

一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。

成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。

成成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。

2.5.1型腔设计

型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。

本设计中采用整体式型腔，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。

不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。

图2-3型腔二维图

2.5.2型芯设计

本设计中零件结构较为简单，深度不大，经过对塑件实体的研究，塑件采用整体式和嵌入式结合型芯。

这样的型芯加工方便，便于模具的维护型芯与动模板的配合可采用。

图2-4型芯3D图

2.6脱模机构的设计

塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。

主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。

脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。

根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。

脱模机构的选用原则：

（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；

（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；

（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；

（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；

（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；

本设计中采用推板出机构使塑料制件顺利脱模。

推板布置：

其分布情况如图所示，推板均匀的分布在产品边缘处，使制品所受的推出力均衡。

图2-5推板布置

推板端平面不应有轴向窜动。

推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，PP塑料的溢料间隙为。

2.7导向与定位机构设计

导向机构的作用：

保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。

导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。

2.7.1导向结构的总体设计