基于UG的注射模设计—毕业论文设计

1、毕业设计说明书 设计题目：基于UG的注射模设计摘要UGMoldWizard是UG系统的一个独立的智能化设计注射模具的模块,它运用知识嵌入的基本理念,按照注射模具设计过程的一般顺序来实现模具设计的整个过程。在此过程中,它只需根据一个产品的三维实体模型,即可建立一套完整的且与产品造型参数相关的三维实体模具。在UG平台上设计注射模具,大大提高了模具设计的效率。以洗发水瓶盖为例，设计者利用UG软件提供的MoldWizard模块，完成模具设计的全过程。这样就大大减少了模具设计制造的周期，取得了显著的经济效益。关键词:UG;按钮;模具;设计。AbstractUGMoldWizard is an indep

2、endent mode of UG system to design injection mold intelligently, which uses the basic knowledge-embedded theory to realize thewholemold designing process in a normal order ofinjectionmold designing process. In the process, UG can establish a complete 3-D mold related to the product parameters only o

3、n the 3D productmode. The efficiency of the mold design are greatly improved by using UG to design and program injection mold.As the Shampoo bottle cap for example, the designers complete the design of plastic injection mold .So, it decreases the time of moldmaking with the result of increasing econ

4、omic efficiency.Key words:UG; button; mold; design.目 录摘要 . II Abstract . II第一章 绪 论 . 1§1.1 前言 . 1§1.2UG/NX提供的注射模具设计功能 . 2第二章 产品分析 . 4§1、 产品名称 . 4§2、 产品材质及外观分析 . 6§3、 产品成型结构分析 . 6§4、 确定模具结构 . 7第三章 注射机的选择 . 8§3.1注射机及其技术规范 . 8§3.2注射机的选择及注射成型原理 . 9第四章 塑料成型性能 . 12&

5、#167;4.1热塑性塑料的特性 . 12§4.2塑料的成型收缩特性 . 15第五章 注射模具结构设计 . 19§5.1分型面的选择与浇注系统的设计 . 19§5.2成型零部件设计 . 22§5.3结构零部件设计 . 26§5.4推出机构设计 . 29§5.5力的计算和注射机的校核 . 31§5.6强度的计算 . 32第六章 塑件成形不良的原因 . 33参考文件 . 37 致谢 . 错误！未定义书签。第一章 绪 论§1.1 前言在工业生活中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属和非金属材料制出所需形

6、状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已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。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世纪机械制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，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。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一，世界上许多国家，特别是一些工业发达的国家都十分重视模具技术的开发。随着模具工

7、业的发展，传统的模具设计制造方法已经不能适应产品生产的要求。缩短模具设计与制造周期，提高模具精度和质量，加快新产品的上市速度，最有效的手段就是采用CAD/CAE/CAM一体化技术。1近几年来国外先进工业国家对模具CAD/CAE/CAM技术的开发非常重视，在CAO/CAE/CAM开发匕投入了很人的人力和物力，将通用CADC/AM系统改造成为适合模具行业的专用CADC/AE/CAM系统，并将其应用于模具的设计与制造。UnigraphicsNX是美国EDS公司开发的面向制造业的CAD/CAE/cAM系统。UGNX有强大的建模工具和分析模块，被广泛地应用于航空、航天、汽车、机械、模具、工业设计等行业。

8、UG/MoldWziard是UG系列软件中一个独立的应用模块，也是应用于注塑模具自动设计的专业应用模块。它应用知识嵌入的基本理念，按照注塑模具设计过程的一般顺序来模拟模具设计的整个过程，在此过程中，它只需根据一个产品的二维实体造型建立一套与产品造型参数相关的三维实体模具。它不但能自动设计一般模具，还能结合应用UG软件的其它应用模块来拓展其功能，设计出复杂程度较高的模具。此外，UG还提供了UG/DieEngineernigwizard(冲压模工程向导)、UO/ProgressiveDiewizard(多工位级进模向导)等专用。§1.2UG/NX提供的注射模具设计功能UG/NX提供的注射

9、模具设计整合了模具专家的经验，提供实务的设计流程，参数式图形建构，使模具设计经验较少的工程师也能在循序渐进的导览设计之下，快速完成从产品、型芯、型腔、模架与标准件的设计与装配、工程图2一系列过程。提高产品的设计质量并大幅度缩短制模周期，降低了生产成本。以下为其功能：(1)加载产品零件Load Product; (2)模腔阵列Family Mold Layout;(3)分模坐标系Mold CSYS; (4)缩水率设置Shrinkage;(5)加载毛坯Work Piece; (6)模具阵列Layout;(7)模具工具Mold Tools; (8)分模设计Parting;(9)模架选择Mold Ba

10、se; (10)标准件选择Standard Parts;(11)顶出机构Ejector Pin; (12)滑块设计Slider&Lifter;(13)镶件设计SubInsert ; (14)浇口设计Gate;(15)流道设计 Runner; (16)冷却系统Cooling;(17)电极设计 Electrode; (18)模具裁剪Mold Trim;(19)标准件安装 Create Pockets; (20)零件清单Bills of Material;(21)模具工程图 Mold Drawing; (22)专家系统设置Default Settings.3第二章 产品分析§1、

11、产品名称产品名称：飘柔洗发水瓶盖。其外形再同类洗发水瓶盖中属于比较经典的类型，如下图所示：图2.14图2.2图2.3 5§2、 产品材质及外观分析洗发水瓶盖属于外观产品，对外观要求较严格：外观光泽；材质为：PP+GF20%(海蓝色)，收缩率：1.5%。聚丙烯(PP) 属于结晶性塑料，流动性极好，吸湿性小，可能发生熔融破裂，模温不宜太高(8090) ，冷却速度快，所以浇注系统应散热缓慢而可以不必设计冷却系统；其成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强，注射时应严格控制成型温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50以下塑件不光泽，且易产生熔接不良、流

12、痕；模具温度高于90以上时易发生翘曲、变形；要求塑件壁厚均匀，应避免缺口、尖角，防止成型时应力集中。模具应设计有足够的排气。 对聚丙烯(PP) 料的成型壁厚应不低于1mm。 产品成型壁厚低于1mm，为增加产品强度，需改性加GF15%。§3、 产品成型结构分析 此产品成型壁厚较薄，成型时易发生翘曲、变形；小盖咀与大盖口的配合应紧固，不宜松动；小盖折合处成型时不宜太薄或太厚，应具有足够的耐折和易折性，胶型弹片弧形不应太长，要保证小盖扣上后，表面无拱形、吻合恰好。6此外，瓶盖壁厚应尽量一致，以防止因冷却和固化速度不均而产生附加应力，引起翘曲变形，其壁厚变化应不超过1：3 。其产品内部结构成

13、型较困难：内部结构整体位置将决定着与瓶身装配后瓶盖和身的外观；内部结构与瓶口内接处较薄，且直径和高度应保证装配后能伸进瓶口并能胀紧内壁，起到密封作用，使洗发水不能从瓶盖内部流出；此洗发水瓶盖是采用胀性锁扣在瓶口外肋上，洗发水瓶盖内肋不宜成型后脱模；由于芯圆柱面对称处有凸起，所以瓶盖内肋在模具型芯上加工困难。 §4、 确定模具结构 为保证产品外观，采用产品顶面接近连接处(小盖覆盖面) 进浇 三板模直接点浇口形式；瓶盖在成型时小盖为开状，小盖型芯须装在A模板上，这样必须在开模时小盖部分先从定模脱出，才能确保小盖折合处不受损坏与大盖连接；模具必须有可靠的定模顶出结构 定模顶出；考虑成型因素

14、，采用1模2腔，需有浇口板且分型，此模浇口设计成自动脱落，模具需对浇口板分型面有定距分型装置 定距分型。洗发水瓶盖外形大致为椭圆，成型壁厚较薄，且瓶盖有内肋，较小，采用强制脱模，需用较大的脱模力，根据斜顶原理，动模脱模方式设计为型芯斜顶出，顶出力较大、可靠，动模顶出系统结构简单。7第三章 注射机的选择§3.1注射机及其技术规范注射机为热塑性或热固性塑料注射成形所用的主要设备。按螺杆类型划分为：柱塞式注射机、螺杆式注射机和排气式注射机等。注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压驱动装置和电气控制系统四部分构成，用来成型热塑性塑料、热固性塑料、橡胶、泡沫塑料等。生产方式是将预热胶料由螺杆

15、或柱塞推挤经喷嘴高压、快速注入模具型腔而经行硫化成型的通用橡胶塑料设备。注射最大容量在60cm3以下时，可使用柱塞式注射机；大注射量时均采用螺杆式注射机。注射机的技术规范注射机的压力表所示读数为注射油缸压力，实际注射压力应按以下换算：P注=P油×d油/d螺P成式中：P注注射压力 (公斤力/厘米2)P油压力表读数（公斤/厘米2）d油注射缸内径（厘米）8d螺螺杆式柱塞直径（厘米）P成成形时需要成形压力（公斤力/厘米2） 注射速度是指每分钟射入融料的射程（米/分）也有用射出每次注射量需用最短时间，即注射时间（秒）或每秒钟注入型腔内最大融料的体积（厘米2/秒）即注射速率表示。一般注射机都有高

16、速、低速两种特性并可调节使用。 最大成形面积为塑件在分型面上投影面积。 开模力一般设备说明书都未标注通常可取锁模力的1/10-1/20. 模具厚度及开模距的关系与锁模机构形式有关，可按下式计算：H=LL1=L2H1式中：H最大模具厚度（毫米）H1最小模具厚度（毫米）L模板最大升模L1模板行程（毫米）L2曲肘机构调模装置的可调节长度 顶出装置一般分为液压顶出及机械顶杆等结构§3.2注射机的选择及注射成型原理根据产品的特点以及经济性考虑，确定为一模两件两腔，即定模和动模9同时加工成形。由于产品净重约20g，聚丙烯的密度为1.18克/cm3,即塑件体积：V件= 20/1.18 =16.93

17、根据产品特点和塑件体积，选择柱塞式注射机。经查表，选用XSZ60型注射机，其各项主要参数如下：螺杆直径： 38mm注射压力: 122MPa注射行程: 170 mm注射方式： 柱塞式锁模力: 500 KN最大成型面积: 130cm2最大模具厚度H: 200 mm最小模具厚度H： 70 mm最大开合模行程： 180 mm喷嘴圆弧半径R 12 mm喷嘴孔直径d 4 mm动定模固定板尺寸： 330×340 mm拉杆空间： 190×300 mm10合模方式： 液压机械根据所设计的产品材料为聚丙烯，经查塑料成型工艺与模具设计中表4.1，应选择柱塞式注射机。柱塞式注射机的结构主要由柱塞式

18、塑化装置、开合模机构和电气液压控制系统三大部分组成。柱塞式注射成型原理如图3.1所示。首先塑料原材料被加入到注射机的料斗中，经过料筒外的加热器加热，塑料熔融变为粘流态，然后注射机开合模机构带动模具的活动部分(动模)与模具的固定部分(定模)闭合，塑化装置中的柱塞将物料沿着料筒内轴线向前推进，并采用高压把积存在头部的已经熔融成拈流态的塑料通过料筒端部的喷嘴和模具的注浇系统射入模具的型腔中，充满型腔的塑料熔体在受压的情况下经冷却固化而保持模具型腔所赋予的形状。最后，柱塞复位，开合模机构带动模具的动模打开模具，在推出机构的作用下，注射成型的塑料制件被推出模外。如此完成注射的一个周期。11第四章 塑料成

19、型性能§4.1热塑性塑料的特性热塑性塑料品种极多，性能复杂，即使同一种类的塑料也仅供注射或挤出之分，故本章主要介绍各种注射用的热塑性塑料。(1)吸湿性；具有吸湿或粘附分倾向的塑料，尤其是尼龙有机玻璃，聚碳酸脂等。若在成形12前水分含量超过限度，则在料筒内加热时，水分将挥发成气体，使塑件有气泡，影响塑件的强度及美观，为此将塑料在烤箱内进行烘烤干燥处理。(2)塑料状态与温度的关系；如图4.1所示为结晶形塑料和无定形塑料三态与温度之间的关系。温度小于Tg时塑料是玻璃态，温度在Tg-Tf之间是高弹态（即塑性良好的状态），温度小于Td时塑料降解而变稀。这时模内分型面处易溢料。塑料在玻璃态时可进

20、行机械加工；高弹态时可进行热冲压、弯曲、热锻及真空成形；粘流态时可注射、模压、吹塑挤压成型等。图4.113(3)流变性；塑料的粘度随着压力的增大而降低，随着温度的升高也降低。如图3-2，粘度降低可增加塑料的流动性，并利用塑件成形。(4)流动性；在一定压力和温度下，塑料在流道及型腔内流动并充满的性能称为塑料的流动性，不同品种的塑料具有不同的流动性，流动性差的塑料要增大浇口尺寸，并需要较大的压力。(5)结晶性；部分塑料如聚氯乙烯，聚丙烯，聚酰胺（尼龙）从加热熔融到流动成形，冷却凝固的整个过程中，高分子聚合物由无次序的杂乱状态变成有次序的正规模型，此部分塑料称之为结晶性塑料。结晶性塑料具有较大的收缩

21、率及收缩变动范围，因此，不宜作精度要求比较高的塑料制品。(6)相容性；两种以上的塑料分子结构相似，在熔融状态下具有混容的性质，并可提高其综合性能，如苯乙烯与丁二烯共聚可得203A改性聚苯乙烯，苯乙烯与丙烯腈共聚可得AS树脂苯乙烯与丁二烯，丙烯腈三元共聚可得ABS树脂。(7)热敏性；塑料温度过高时，降解分解变危，具有对高温敏感的性质，因此要求模具14浇注系统、冷却系统应设计合理，以防止塑料某处料温过高，因排气不良，气体集中在塑料某处。在高压状态下，亦可能使该料温升高而变色。(8)毒性 刺激性 腐蚀性。当此塑料加热到分解温度时，降解产生毒气，如聚四氟乙烯可产生氯化氢有毒气体，聚四氟乙烯可产生氟化氢毒气。聚氟乙烯对模具表面有腐蚀作用，可考虑电镀等表面处理。§4.2塑料的成型收缩特性塑件自模具中取出冷却到室温后，一