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題目：基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923247 學(xué)生姓名： 袁蘊(yùn)芳 指導(dǎo)教師： 曹亞玲（職稱：講 師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于 Pro/E 的 接水盒注塑模具設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取 得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引 用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他 個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 96 學(xué) 號(hào)： 0923247 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，用模具生成制件所表現(xiàn)出來 的高精度、高一致性、高生產(chǎn)率和低能耗是其他加工制造方法所不 能比擬的。在江浙滬地區(qū)模具制造企業(yè)占有相當(dāng)大的比例，近年來， 中國(guó)模具工業(yè)將繼續(xù)朝著信息化、數(shù)字化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向 發(fā)展。Pro/E 作為 CAD/CAM 技術(shù)的主流軟件，其模具解決方案涉及 模具的設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)流程，從而在這些模具企業(yè)當(dāng)中獲得廣泛 的應(yīng)用。作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)所亟需的機(jī)械（模具）類專業(yè)人才，應(yīng)用型 本科高校畢業(yè)生掌握此類的 CAD/CAM 軟件是相當(dāng)重要的一項(xiàng)技能。 本課題旨在通過對(duì)接水盒產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)生模具設(shè)計(jì) 和模具計(jì)算能力；通過對(duì)三維實(shí)體模型的模具設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握注塑 模設(shè)計(jì)方法，建立一套與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體模具，最終 使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析與解決設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的實(shí)際問 題，為今后工作打下一定的基礎(chǔ)。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) I 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當(dāng)前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 2、能綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)（如注塑模成型與模具設(shè)計(jì)）進(jìn) 行中等復(fù)雜程度模具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 3、 熟練掌握 CAD/CAM 軟件 Pro/E 的三維造型、模具設(shè)計(jì)的原理 和方法。在 Pro/E 的模具設(shè)計(jì)模塊中設(shè)計(jì)成型零件。 4、熟練掌握利用專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)整套標(biāo)準(zhǔn)模架的流程和方法。 5、根據(jù)三維模架生成接水盒塑件注塑模的二維工程圖。 6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見解，文字通順，條 清楚，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，格式符合要求。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 96 班 姓名 袁蘊(yùn)芳 五、開始及完成日期： 自 2011 年 11 月 12 日 至 2012 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) I 2011 年 11 月 12 日 摘 要 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精 密塑件。本次設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用到了所學(xué)的注射模設(shè)計(jì)以及相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)等方 面的知識(shí)。分析了一副注射模的一般設(shè)計(jì)過程，即注射成型的分析、注射機(jī)的 選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算、模具總 體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制等。設(shè) 計(jì)主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列布置和 流道布局，還有澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)過程主要利用了 Pro/E 進(jìn)行三維零件的繪制并根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算繪制出模具的型芯和型腔以及基本模 架等，然后用 Auto CAD 進(jìn)行二維裝配圖和零件圖的繪制，最后通過對(duì)整體結(jié) 構(gòu)的校核，提高了其穩(wěn)定性和可靠性。 關(guān)鍵詞：接水盒；注塑模；ABS 塑料 Abstract Injection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses the Pro/E 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability. Keywords:water receiver;injection mold; ABS plastic 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 .1 1.2 塑料模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .2 2 塑件分析 .3 2.1 材料的選擇 .3 2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析 .4 3 設(shè)備的選擇與校核 .6 3.1 塑件質(zhì)量的計(jì)算 .6 3.2 型腔數(shù)量的確定 .6 3.3 注射機(jī)參數(shù)的校核 .7 3.3.1 注射量校核 .7 3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 .7 3.4 開模行程的校核 .8 3.5 脫模力 Q.8 4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .10 4.1 塑料制件在模具中的位置 .10 4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .11 4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) .11 4.2.2 主流道尺寸的確定 .12 4.2.3 澆口位置的選擇 .12 5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .13 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .13 5.1.1 型腔（或凹模）的設(shè)計(jì) .13 5.1.2 型芯（或凸模）的設(shè)計(jì) .13 5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 .14 5.2.1 型腔外形尺寸的確定 .14 5.2.2 型芯外形尺寸的確定 .15 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算 .17 5.2.4 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 .17 5.2.5 型腔底板厚度的計(jì)算 .17 5.2.6 中心距尺寸的計(jì)算 .18 6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .19 6.1 脫模力的計(jì)算 .19 6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .20 6.3 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位與導(dǎo)向 .22 6.4 模架的選取 .22 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) .24 7.1 抽芯距的確定 .24 7.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .24 7.2.1 斜導(dǎo)柱抽芯的工作原理及設(shè)計(jì)原則 .24 7.2.2 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇 .25 7.2.3 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算 .25 7.2.4 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算 .25 7.3 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) .25 7.3.1 側(cè)滑塊形狀設(shè)計(jì) .25 7.3.2 側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì) .26 7.3.3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) .26 7.3.4 楔緊塊的設(shè)計(jì) .27 8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .28 8.1 導(dǎo)柱 .28 8.2 導(dǎo)套 .28 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) .30 9.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 .30 9.2 冷卻回路的尺寸確定 .30 9.2.1 冷卻回路所需的總面積 .30 9.2.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度 .31 10 結(jié)論與展望 .32 10.1 結(jié)論 .32 10.2 不足之處及未來展望 .32 致 謝 .33 參考文獻(xiàn) .34 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 研究的內(nèi)容： （1）了解聚合物的物理性能、流動(dòng)特性，成型過程中的物理、化學(xué)變化及塑料的組成分 類主性能。 （2）了解塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn)，正確分析成型工藝對(duì)模具的要求。 （3）能掌握各種成型設(shè)備對(duì)各類模具的要求 （4）掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的模具。 研究的意義： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，它被稱為工業(yè) 產(chǎn)品之母，所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張，被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 譽(yù)為“磁力工業(yè)” 。模具設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)一個(gè)最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué) 科，是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造過程有個(gè)基本了解，為以后 的工作及學(xué)習(xí)深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。接水盒是日常生活中常用的基本品，對(duì)它的注塑 模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，有一定的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是順應(yīng)當(dāng)前模具制造行業(yè)發(fā)展需 要的，具有重大意義。 1.2 塑料模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀： 我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較 大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg 大容量洗衣 機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生 產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公 司和煙臺(tái)北極星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒 輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最 新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。 還能生產(chǎn)厚度僅為 0.08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。 注塑模型腔制造精度可達(dá) 0.020.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具質(zhì)量、壽命明顯提 高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 1030 萬次，淬火鋼模達(dá) 501000 萬次，交貨期較以前縮 短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī) 構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海 信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 2934 英寸電視機(jī)外殼以及 一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好 的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始 推廣，有的廠采用率達(dá) 20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用 具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難 度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10%，與國(guó)外的 5080%相比， 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電 器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國(guó) EDS 的 UG、美國(guó) Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer 等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量 資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對(duì)成型過程， 如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。 近年來，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P20、3Cr2Mo 、PMS、SM 、SM 等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響， 但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并 且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程 度一般在 30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到 70%-80%相比，仍有很大差距。 國(guó)外塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀： 注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法，二十多年來，國(guó)外的注塑模 CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70 年代已開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi) 的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80 年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過程，使 設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修 改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十多年來，注塑模 CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和 試驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí) 際應(yīng)用中不斷改進(jìn)、提高和改善。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當(dāng)前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 2、能綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)（如注塑模成型與模具設(shè)計(jì)）進(jìn)行中等復(fù)雜程度模具 的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 3、熟練掌握 CAD/CAM 軟件 Pro/E 的三維造型、模具設(shè)計(jì)的原理和方法。在 Pro/E 的模具設(shè)計(jì)模塊中設(shè)計(jì)成型零件。 4、熟練掌握利用專家系統(tǒng) EMX 設(shè)計(jì)整套標(biāo)準(zhǔn)模架的流程和方法。 5、根據(jù)三維模架生成接水盒塑件注塑模的二維工程圖。 6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見解，文字通順，條理清楚，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確， 格式符合要求。 2 塑件分析 2.1 材料的選擇 該塑件為接水盒,沒有太高的配合精度，所以從塑件使用性能上分析，其必須具備有 一定的綜合機(jī)械性能,包括一定的彈性和耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。而符 合以上性能的塑料材料很多，從材料的來源以及材料的成本和調(diào)配顏色來看，ABS（丙烯 腈-丁二烯 -苯乙烯共聚物）比較適合。ABS 是目前世界上應(yīng)用最廣泛的材料，它來源廣， 成本底，符合該塑件成型的特性。因此制作該塑件選用 ABS 塑料。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 3 表2-1 ABS的主要技術(shù)指標(biāo) 密度 比容 吸水率 收縮率 熱變形 溫度 1.021.16 0.80.98 0.2%0.4% 130160 0.3%0.8% 83103 抗拉強(qiáng)度 拉伸彈性 模量 彎曲強(qiáng)度 沖擊強(qiáng)度 比體積 50Mpa 1.8X107 80Mpa 11HB 9.7HB 0.860.96 表2-2 ABS的注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿轉(zhuǎn)數(shù) 噴嘴形式 噴嘴溫度 螺桿式 5070 直通式 180190 料筒的溫度 模具溫度 注射壓力 保壓力 190-200 200-220 170-190 5070 60 90Mpa 30-60Mpa 注射時(shí)間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 成型周期 3-5S 1530S 1030S 3070S 預(yù)熱溫度 預(yù)熱時(shí)間 計(jì)算收縮率 8085 23h 0.3 0.8% ABS 無毒無味，呈微黃色，成型塑料件有較好光澤。密度為 1.05-1.18g/m。ABS 的 抗沖擊強(qiáng)度極好，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒 性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于 成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。但其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70左 右，熱變形溫度約為 90左右。耐氣候差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。其成型特點(diǎn)： ABS 在升溫時(shí)黏度增高，所以成型壓力較高，導(dǎo)致塑料上的脫模斜度稍大。流動(dòng)性中等， 溢邊料 0.04mm 左右。易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力； 在正常的成型條件下，壁厚，溶料溫度及收縮率影響極小 19。 ABS 成型收縮率，拉伸模量，泊松比與剛的摩擦因素見下頁表 2-3 表2-3 ABS成型收縮率，拉伸模量，泊松比與鋼的摩擦因素 塑料名稱 成型收縮率/% 拉伸模量E/103Mpa 泊松比U 與鋼的摩擦系數(shù)f PE 1.5-3.5 0.212-0.98 0.49 0.23-0.5 PP 1.0-2.5 1.6-6.2 0.43 0.49-0.51 PS 0.6-0.8 1.4-8.9 0.38 0.45-0.75 ABS 0.3-0.8 1.91-1.98 0.38 0.20-0.25 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析 圖 2-1 塑件三維圖 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 5 圖 2-2 塑件二維圖 1、脫模斜度 脫模斜度取決于塑件形狀，壁厚及塑料的性能和收縮率。本塑件型腔深度一般 ，但 由于考慮到塑件配合精度不高，所以塑件兩側(cè)要有角度，所以采用使塑件強(qiáng)行脫模的方 式，而且往外偏有個(gè)小角度。該塑件脫模斜度取 1。