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武汉工业学院毕业设计(论文)设计(论文)题目:盒盖的塑料成型与模具设计姓名陈磊学号01808200045院(系)机械工程系专业模具指导老师殷燕芳2011年9月1日2目录第一章前言.………….………….………….………….….………51.1本研究领域的现状和国内外的发展趋势…….……………………………….…51.2本课题的研究内容.要求.目的及意义…………………………………….……6第二章塑料的结构工艺性分析………………….……………….……82.1塑件的几何形状分析……………………………………………….………….....………….82.2塑件原材料的成型特性…………………………………………….………..……………..92.3塑件的生产批量……………………………………………………………...............……112.4设备的选择……………………………………………….……………..…………....……122.5锁模力的校核………………………………………….……………..…………....……132.6开模行程的校核…………………………………….……………..…………....………14第三章分型面位置的分析和确定……………………………………153.1分型面的选择原则………………………………………………….…………….......…153.2分型面选择方案………………………………………………………..…………………15第四章浇注系统的设计………………………………..…….……….174.1主流道的设计…………………………………………………………………………….174.2浇口设计…………………………………………………………………….…………….17第五章成型零部件的设计………………………………………..…195.1成型零件的结构设计……………………………………………………….……........…….195.2成型零件工作尺寸计算……………………………………………………..………………1935.3成型零件的强度及底板厚度计算……………………………………..…..……….……..205.4成型零件的钢材的选用…………………………………………………..…………….……215.5标准模架的确定…………………………………………………………………….……….225.6模架各尺寸的校核………………………………………………………..…………….……23第六章成型设施备的校核计算………………………………………..246.1注射机注射压力校核…………………………………………………………………...……246.2注射量的校核…………………………………………………………………...……246.3锁模力的校核……………………………………………………………….………..………246.4安装尺寸的校核……………………………………………………………………..….……256.5推出机构的校核……………………………………………………………….…………..…236.6开模行程的校核……………………………………………………………………..…….…23第七章导向机构的设计…………………….……………………….26第八章温度调节系统……………………..…………………………278.1模具温度对制品质量的影响……………………………………………….………..……..26第九章排气槽的设计………………………………..………………29第十章模具的总体结构……………………..………………………29总结……………………………………………………….…………….33参考文献………………………………………………….…………34致谢………………………………………………….…………354第一章前言51.1本研究领域的现状和国内外的发展趋势1.1.1概述21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化.智能化.柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率.缩短设计及生产周期，降低生产成本，最大限度的提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。1.1.2国外的发展情况国外的模具发展状况具体表现为以下七个特征（1）集成化技术现代模具制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人员和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成.智能集成.串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需要。（2）智能化技术应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。（3）网络技术的应用网络技术包括硬件和软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础，目前早通过了Internet实现跨国界模具设计的成功例子。（4）多学科多功能综合产品设计技术产品的开发设计不仅用到机械科学的理论和知识，还用到了电磁学.光学.控制理论等，甚至要考虑到经济.心理.环境.卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求模具产品的动静态特性.效率.精度.使用寿命.可靠性与制造周期的最佳组合。（5）虚拟现实与多媒体技术的应用虚拟现实在21世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训.制造系统仿真的实现基于制造仿真的世纪与制造.集成设计与制造.实现集成人的设计等。美国已于1999年借助于VR技术成功地修复了哈勃太空望远镜。多媒体技术采用多种介质来存储.表达处理多种信息，融文字.语音.图像与一体，给人一种真实感。（6）反求技术的应用在许多情况下，一些产品并不是来自设计概念，而是起源于另外一些产品或实物，要在只有产品原型或实物模型，而没有产品图样的条件下进行模具设计和制造以便制造出产品，此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据畸形实物的CAD几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程PE。建立了CAD几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作。（7）快速成型制造技术6快速成型制造技术RPM基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的集合复杂程度无关，尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性它不仅能够迅速制造出原型供设计评估.装配校验.功能试验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC加工，因而RPM技术在模具制造中发挥着重要的作用。1.1.3国内的发展情况目前国内模具行业的反展情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已经成为一个行业，但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少，精度低，制造周期长，寿命短，供不应求的情况。一些大型.精密.复杂的模具还不能自行制造.需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。为了提高模具企业的设计水平和加工能力，中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAM系统。但是国内优秀的CAD/CAM系统很少，只有少数适合模具行业应用。而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力.强大的结构有限元分所能力.强大的计算机辅助制造能力.产品数据管理能力等，但是价格昂贵，一般企业难以支持。1.2本课题的研究内容.要求.目的及意义1.2.1本课题的研究内容做盒盖的模具设计，使盒盖注射模结构简单，型芯.型腔.推出机构设计合理，并可自动脱模。并书写开题报告，和模具说明说。根据说明书画模具CAD图。1.2.2本课题的研究要求（1）检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。（2）初步掌握进行模具设计的方法.过程.为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写好科研论文打下基础。（3）培训自己的动手能力.创新能力.计算机运用能力。1.2.3本课题的研究要求（1）此塑件外表面不允许有印痕，并且要光滑。（2）要使注射模结构简单，并且可自动脱模。（3）流道设计合理，可保证产品质量冰球额又节约生产原材料。（4）了解聚丙烯的性能.特性和设计时的要求。1.2.4研究意义（1）对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的7掌握。以进一步的熟练掌握AuToCAD的运用。（2）锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。关键词：模具设计斜顶杆抽芯盒盖注塑塑料成型工艺第二章塑料的结构工艺性分析2.1塑件的几何形状分析8该零件为四侧有内凹的盒盖塑件，由于侧壁有1.65mm左右的内凹，而且交界处并没有通过圆角或者斜面过渡，根据公式(A-B)*100%/B=1.65/23.05=7.2%大于%5不符合强制脱模条件，因此需要采用斜拉杆抽出，内抽芯使模具机构相对来说比较麻烦，由于塑件高度在25mm一下，所以不需要考虑脱模斜度，其他结构比较简单，壁厚也比较均匀，该塑件采用聚丙烯成型。2.2塑件原材料的成型特性表1聚丙烯的力学性能9材料性能纯聚丙烯玻纤增强聚乙烯屈服强度/MPa3778-90拉伸强度/MPa-78-90断裂伸长率/%200-弯曲强度/MPa67132弯曲弹性模量/MPa1.454.5简支梁冲击强度（无缺口）/（kj/m2）7851简支梁冲击强度（缺口）/（kj/m2）3.5-4.814.1布氏硬度HBS8.659.1表2聚丙烯的热性能和电性能材料性能纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯玻璃化温度/C-18~-10-熔点（粘流温度）/C170-176170-18045N/cm2102-115127180/cm256-67127线膨胀系数/（10-5/C）9.84.9比热容/[j/(kg*K)]1930-热导率/【W/(m*k)】0.118-燃烧性/（cm/min）慢-10体积电阻/欧姆*cm1016-击穿电压/（KV/mm）30-表3聚丙烯的物理性能材料性能纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯密度/（g/cm3）0.90-0.91-比体积/（cm2/g）1.10-1.11-吸水性（%（24小时）0.01-0.030.05长时间浸水18d0.5-透明度或透光度半透明-表4聚丙烯的工艺参数材料性能纯聚丙烯玻纤聚丙烯成型收缩率/%1.0-3.00.4-0.811拉伸模量E/*103MPa1.6-1.73.1-6.2泊松比u0.43-与钢的摩擦因数f0.49-0.51-2.3塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件生产类型属于小批量生产，由于四侧有内凹，推出机构设计比较麻烦，运动相对来说比较复杂，需要采用斜拉杆抽出，故采用一模一腔，这样可以使模具结构简单，制造成本降低。2.4设备的选择（1）塑件体积及重量12V=5.3*103*10-3=5.3cm3又由于聚丙烯的密度为0.91g/cm3m=5.3*0.91=4.9g1.以容量计算时0.8V注=V件所以V注=6.625cm30.8C=GC=6.125g根据以上数据可以采用SZ-60/450卧式注射机；该注射机的参数如下表：理论注射量/cm3105螺杆（柱塞）直径/mm35注射压力/MPa125注射速率/（g/s）75塑化能力/（g/s）1013螺杆转速/（r/min）14-200锁模力/KN450拉杆内间距/mm280*250移模行程/mm220最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm100锁模形式双屈肘定位孔直径/mm55喷嘴球直径/mm202.5锁模力的校核锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射机锁模力的校核关系式为：F≥kpA式中F——注射机锁模力，查相关表得SZ-60/450锁模力为450KNK——压力损耗系数，一般取1.1～1.2；P——型腔内熔体的压力，本塑件p=30Mpa；A——塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，本模具A=3.6×