削笔器笔屑收纳盒外壳塑料模具设计说明书

IV本科生毕业论文削笔器笔屑外壳塑料模具设计姓名学号学院专业班级指导教师年月日

削笔器收纳盒塑料模具设计摘要本次的毕业设计是对我先前学习的一种测验，我希望能以本文展示自己所学到的关于塑料模的内容，在长达半年的时间里，我对塑料模的理解超越了课堂上所学的理论，它逐渐变为了我的一种技能，这可能就是所谓的学以致用吧。本文的主题是设计能够制作出削笔器收纳盒的塑料模，所谓的塑料模就是利用现代机械制成塑料物品，只要进行投入，完全可以实现脱离人工的生产线，而本文按照课本中所记录的设计原则一步一步地对所需要设计的塑料模进行设计，在这个进程中，我会利用到一些不同于传统设计的软件工具，比如PRO/E，CAD，诸如此类的辅助性软件，它们能够使我的设计更加高效而且容错率高，因为一旦设计上出现了某些明显的偏差，可视化页面就会迅速地让我察觉到，这也是工业相关行业进步而反辐射到工业领域的一种典型。毕设进程中，我进行了塑料模的多个系统的设计，比如浇注，冷却等，比较难以设计的是浇注系统，因为它的各项参数并没有一个严格的推算手段，特别是主分交接之处的拐角，既要注意到设计时与其他系统的装配协调性，又要保证熔体的流动合理性与热度的不过量损失，这是很难的，所以这时候设计经验就相对而言变得重要起来，这部分设计我多次请教了老师与一些同学，随后才顺利地完成了任务。而冷却系统的设计也是十分不具有公式性，这些系统不用于成型零件，成品如何基本就能确定其形态，它们的灵活性使得优化方向变得繁多，似乎每一种方案都有进步的空间。课程中存在让人难以理解或者说通彻的知识点，所以在具体的设计中也存在着这样或那样的难点，本次毕设最大的设计难点就是导向系统，一般情况下它的构成十分简单，仅仅是导柱，再加上与之相套的导套，但是一旦考虑到这个系统的布局问题，这部分设计就会变得困难重重，因为成品的形态是多样的，所以导柱的布局要根据这种多样性来进行设计，这又是上段所提到的不具有公式性的系统设计，想要更加稳定我们就可以在每一个可以添加导柱的地方进行设置，但这样一来，在实际生产中，模具的重量还有制造经费就会提高很多，虽然在设计上是可行的但在实际情况下是不可行或者说没有企业想去做的，这就是设计与现实的区别，在整个毕设过程中，这种对比使我学到了很多。关键字：塑料模，PRO/E，浇注，导向；AbstractThisgraduationprojectisatestformypreviousstudy.IhopethatIcanshowwhatIhavelearnedaboutplasticmoldsinthisarticle.Inthecourseofhalfayear,myunderstandingofplasticmoldshasgonebeyondtheclassroom.ThetheoryIhavelearned,ithasgraduallybecomeaskillofmine,whichmaybetheso-calledlearningtouseit.Thethemeofthispaperistodesignaplasticmoldthatcanmakeamobilephonecase.Theso-calledplasticmoldisaplasticobjectmadeofmodernmachinery.Aslongastheinputismade,theproductionlinecanbecompletelyseparatedfromthemanual,andthispaperfollowsthedesignprinciplerecordedinthetextbook.Designingtheplasticmoldsthatneedtobedesignedinonestep.Inthisprocess,Iwillusesoftwaretoolsdifferentfromtraditionaldesigns,suchasPRO/E,CAD,andthelike,whichcanmakemydesignmoreEfficientandfault-tolerant,becauseoncetherearesomesignificantdeviationsinthedesign,thevisualizationpagequicklymakesmeawarethatthisisalsoatypicalexampleofindustrial-relatedindustryadvancementandanti-radiationtotheindustrialsector.Intheprocessofsettingup,Icarriedoutthedesignofmultiplesystemsofplasticmolds,suchaspouring,cooling,etc.Itismoredifficulttodesignthegatingsystem,becauseitsparametersdonothaveastrictcalculationmethod,especiallythemainsub-transferThecornersoftheplaceshouldnotonlypayattentiontotheassemblycoordinationwithothersystemsduringdesign,butalsoensurethefluidflowrationalityandheatloss,whichisdifficult,sothedesignexperienceisrelativelyspeaking.ItbecameimportantthatthispartofthedesignIhadconsultedtheteacherandsomeclassmatesmanytimesbeforeIsuccessfullycompletedthetask.Thedesignofthecoolingsystemisalsoveryunconventional.Thesesystemsarenotusedforformingparts.Thefinishedproductcanbasicallydetermineitsshape.Theirflexibilitymakestheoptimizationdirectionbecomemoreandmore.Itseemsthateverysolutionhasroomforimprovement.Therearesomedifficultpointsinthecoursethataredifficulttounderstandorthorough.Therefore,therearesomedifficultiesinthespecificdesign.Thebiggestdesigndifficultyinthisprojectistheguidingsystem.Undernormalcircumstances,itscompositionisverysimple.It'sjusttheguidepost,plustheguidebushings,butonceyouconsiderthelayoutofthesystem,thispartofthedesignwillbecomedifficult,becausetheshapeofthefinishedproductisdiverse,sothelayoutoftheguidepostisDesignedaccordingtothisdiversity,whichistheunconventionalsystemdesignmentionedinthepreviousparagraph.Ifyouwanttobemorestable,wecansetitineveryplacewherethecolumncanbeadded,butinthisway,Inactualproduction,theweightofthemoldandthemanufacturingexpenseswillincreasealot.Althoughitisfeasibleindesign,itisnotfeasibleintheactualsituationorthereisnoenterprisewantingtodoit.Thisisthedifferencebetweendesignandreality.Duringtheprocessofsettingup,thiscontrastmademelearnalot.Keywords:plasticmold,PRO/E,pouring,guiding;目录TOC\o"1-3"\h\uDesignOfInjectionMouldForPrinterCover 绪论1.1背景如今的时代虽然是网络当道，但是高楼之下还需地基，工业就是这样一个存在，尽管在很多地区，基础工业都已经变为夕阳行业，无限饱和的从业人士与生产过剩使得工业企业的生存时刻都面临着巨大挑战，如何度过这些难关，我们的老前辈们给出了指示，它们是工业革命之初借着完全不同往日的爆炸生产力成为强国的发达国家，主要包括美国，德国，英国等欧美国家，近年来由于美国的帮助，日本在这方面也是突飞猛进，这些前辈的经验告诉我们，只有不断地进行技术创新才能使这个行业永远丰满活力，具体来说就是将一些已经落后的工业方法进行筛选，有进步空间的给予支持，这种支持不仅是在口号上，要在经济，人才这两方面进行支持才行，而那些似乎已经发展到头的方法则不断地进行淘汰或是将生产线搞成自动型，将落后繁琐的工作交给电子机器人，工作人员只需要在一旁等待故障信号就好。塑料模的出现使得大量制造塑料用品成为可能，这种可能性很快就得到了验证，它在效率与成品质量上彻彻底底地超越了人工，即使是没有实现自动化也是如此，塑料用品的使用在生活中似乎是不可避免的，人们的身边总是有那么几样拥有塑料外壳的东西，特别是电器。塑料模的工作过程即是将转化为熔体的塑料装入一个形态固定的容器内，它会在这个内部慢慢冷却，最后成为一个与容器内部形态相同的物品。虽然原理看上去很简单，但实际上塑料模内部有很多系统需要进行详细的设计，总的来说这是一项艰巨的任务。前面就说过我会在本次设计中尝试一些非常规的设计手段，其中就包括放弃手绘，原因之一是图纸过于巨大，在上面进行绘制其实是一个很麻烦的事，而且整个设计过程本身就是一个漫长的事，图纸的保持是一个难题，一旦出现了不可修复的损坏，那么前面的努力全部都白费也是有可能的，还有一个原因就是效率问题，手绘的复杂性使得设计者的思路不完全放在设计上而是转化为一种重复的画图劳动，由于过大的图纸很难一眼看完，所以对可能出现偏差的地方并没有一定的自觉发现性。综合这些考虑，我决定使用CAD与UG这两款软件，它们是我在课堂上学会的软件，用以这种复杂的制图再合适不过了，首先要介绍的是UG，它的功能非常实用，在建模模块中，我们可以根据成品的形态与自己的设计建立所需要的模型。塑料模的原理是将塑料经由很高的温度环境转化为熔体模式，这种能够流动的塑料被装在注射机当中，而在生产开始后，注射机就与塑料模的浇注机构相连，通过这个类管系统将这些流体注射进塑料模内部，流体流进成型区，在那里面等待冷却，时间足够长之后它就会定型，随后推出装置就会启动，它将塑料模打开，推出了已经定型的塑料，此时塑料的外形就是塑料模内部凹凸模的形状，也就是我们想要的形态，随后再循环进入下一次生产。注射模就是进行上节所述运作活动的具体执行机械，它包括很多个系统，其中最重要的就是成型系统，它决定了这个塑料模能够生产出怎样的成品，而其他的系统也同样重要，导向负责整个机械在装配与运作时的精准度，甚至能够防止某些工业意外发生，浇注负责运输流体塑料，还要对一部分必然会出现的在温度方面已经不符合加工要求的流体塑料进行保存。1.4课题意义毕设的意义有三点，其一是对已学知识的巩固与检验，通过自己独立完成注射模设计能够了解到自己的现有能力；其二是对工作的一种预习，课堂学习与考试相较于具体的设计而言内容较单薄，只有将整套设计流程走完才能体会到设计者的真实感受，其三是对综合能力的提高，在设计过程中我用到了很多软件，也学会了在图书馆查阅资料，在遇到困难时的解决措施的寻找，这些都是毕设不可忽视的意义。15 62工艺分析2.1材料与分析成品为一个矩体结构，细节简单，有一侧有一个内圆槽，需要注意的是成品的摆放方式能够决定加工方式的不同，当内圆槽的矩形面向上或者下时，可以进行直接成型，以通半圆面向上或下时理论上也可以直接成型，但对凹凸模的要求实在太高，实际情况根本不会实现，而如果以矩形面为侧边的话就需要使用侧抽芯结构，所以为了保证设计的简易性，决定采用如图所示的摆放方式。塑料模的材料选择直接决定了整个流程的各种选择，材料间接地决定了生产方向，一旦这个环节出现意外，后面的各道工序都会多多少少出现问题，所以一般要严格按照准则来进行材料选取，通常来说有这几种准则：首先是要选择合理的材料首先要考虑到成品的工作要求，如果它本身是要求抗压的，那材料方面自然不能选择易碎的。成型难易度，有些比较有精确度要求的成品自然需要能够进行精确成型且瑕疵较少的材料，而相反的，本身要求就不高的成品自然也就将工作重心放在了效率上。考虑时间与金钱，这是实际的工程问题，在理论设计中其实并不会出现，但对于即将毕业的我们来说，这又是一个马上就要面对的问题，所以为了让我的毕业论文显得更加专业与符合现实，我觉得将经费与周期的考虑纳入设计范围内。符合上面几种选择准则的材料有很多，综合考虑后我决定使用ABS作为本次毕业设计的材料，它的材料特性有这些，ABS的工作预处理工作很重要，因为它是一种接触到水就会发生些微变化的材料。ABS的流体密度较大，所以流动的速度并不是很快，而且如果浇注机构设计得不够合理，可能会导致流体在某一个拐角处停止流动，进而导致生产失败，更严重时甚至会引发工业意外，所以一旦使用了ABS，浇注与注射系统的选择就尤为重要，直接关乎到生产到底能不能进行。图2.1三维图图2.2二维图3注射机塑料模具的注射机就是将流体放进模具容器的机械，要确定它的型号一般是通过注射量的比率来进行的，所以首先要进行一些计算。3.1体积估算UG软件中有一个很方便的计算体积模块，它能够将输入进模型模块的物品的体积直接计算出来，像这种不规则物体如果使用普通的计算方式的话是很难将它的体积参数计算出来的，这是UG软件的一大便利性的体现：再根据各系统的体积比率关系确定注射量：3.2选择实际量与所需量一般保持5/4的关系，所以。综合这些数据决定使用XS−ZY−250。具体参数如图。表3.1参数参数单位理论注射量250cm3螺杆直径50注射压力合模力模板行程max500模具厚度max350模具厚度min200定位孔直径喷嘴球头半径顶杆距280mm4结构设计4.1分型面分型面的作用是作为内部流体冷却后成品被取出时整个模具打开的地方，分型面的设计优良是与生产出来的成品优良挂钩的，所以马虎不得，通常来说这个部分的设计要注意这几点：前文就提过生产时内部会产生一个向外的力，为了防止这个力提前将分型面打开，分型面的位置要尽量远离那些壁薄处。分型面的确立要考虑到整个模具的外形，即是美观问题，现代工业中机械的外形也是很重要的。分型面一旦被设置好，很多相关机构的位置与大小极限也就定好，所以做考虑到协调工作。经费问题虽然不是设计时需要计较的事，但是设计的本质就是为了制造出实际的更好的东西，不然就失去了意义，为此经费也是一个考虑项。经过上面的这些考虑，最后确定了如下图的设计。图4.1分型面4.2型腔排布 首先根据上文所提到的成品摆放方式确定整个模具内部的格式，再依照正常的设计准则，确定了一模二腔的布局形式，如图： 图4.2型腔4.3浇注系统浇注系统是一个管状的载体零件，它的任务是将注射机内部的流体转移到模具内部，首先是与注射机直接对接的主流道，它需要承担注射时的巨大压力，然后流体在主流道中流经一段距离后会进入分流道，直至进入型腔内部。4.3.1主流道 主流道在整个浇注系统中是一个类似于先锋兵的角色，它的职责决定了设计制造方面的困难性，因为要考虑的因素有很多，一方面是流体带来的高压与高温，一方面也要兼顾后续的分流道与其他系统的设计分布情况，通常来说，整个塑料模中最容易损耗的地方就是主流道，选用XS−喷嘴孔径：d0=4.0mm；球半径：R0=14公式：R=R0d=d0主流道球半径：R=16mm；主流道小端参数：d=主流道最终被确立为圆锥状，斜度为经过慎重考虑后使用2°，大端D=8.4mm图4.3.1主浇道4.3.2分流道分流道的作用是分流，即将流经此地的流体全部分流至模具内部，除了作为载具这一作用外，分流道的存在还为主流道分担了很多压力，这种高压情况下的工作环境使得分流道设计变得尤为谨慎，分流道的截面一般是选用圆形，因为这种形状使得流速能够做到最大程度的放宽，而且它的设计与主流道一样要顾忌其他系统的分布情况，通过以下公式计算截面直径D=5mm。图4.3.2分流道4.3.3浇口浇口就是浇注系统的最后一端，是与型腔相连的部分，它需要将运输至此的流体完整无缺地送入塑料模内部，让这些流体进行凝固成型，变成我们想要的成品，它的设置地方一般来说会选择利于流体平缓进入型腔的位置。它的一些参数计算如下：深度参数：t=2mm。宽度：L=2.26mm图4.3.3侧浇口4.3.4定位圈定位圈主要是为了保证注射精度而设置的零部件，它一般位于高于模板5mm的位置，结构见图。图3.6定位环4.4成型零部件流体进行凝固成型的地方被称作成型零件，主要就是凹凸模，因为其所担当职责的重要性与特殊性，它们的设计要十分得谨慎且细致，因为这个容器需要承受整个模具中最复杂的工作环境。4.4.1结构设计凹模位于下方，它的成型目标是与它相贴的成品所在面，它的形状也就觉得了成型这一面的形状，而凸模的职责与它一样，只是负责的面不同罢了，这两种装置都有很多种形态，由于本设计简单，所以两者都使用了最简单也最稳定廉价的整体结构，两者的外形如图所示。图(a)型芯图(b)型腔+4.4.2工作尺寸这个尺寸是指直接参与到生产中的部分零件尺寸，因为与成品的成型直接相关，所以精度的把控十分重要，所以设计过程要十分的谨慎，不能以经验来判定设计的好坏，而是要以数据做支撑进行设计。收缩率公式：(4.4.2)式4.4.2)中—平均收缩率；—收缩率max—收缩率min（1）型腔尺寸：L1=[54.5×(1+0.055)−(3/4)×0.45]=54.723L2=[40×(1+0.055)−(3/4)×0.35]=40.32型腔深度：h=[h(1+k)−(2/3)Δ](4.4.3)式4.4.3)中h高度尺寸；H成品深度尺寸。H1=[35×(1+0.055)−(2/3)×0.24]=35.381（3）.型芯尺寸：L=[L(1+k)+(3/4)Δ]（4.4.4）式(4.4.4)中：L凸模尺寸；L成品内尺寸。带入得L1=[36×（1+0.055）+（3/4）×0.24]=36.359L2=[50.5×（1+0.055）+（3/4）×0.34]=50.679型芯深度：h=[h(1+k)+(2/3)Δ]（4.4.5）式（4.4.5）中：h凸模高度尺寸；所以：H1=[26×(1+0.055)+(2/3)×0.18]=26.3544.5导向零件导向系统的作用是保证模具正在工作时的各类位置不是错误的。保证辅助固定装置如固定板的相对位置时正确的。保证模具在装配时有一个正确的参照标准。在模具工作时承受了一部分侧边力以保证模具不会发生变形或偏移。4.5.1导柱导柱与固定板通过H7/f7配合，际的模型细节图如下：图4.5导柱4.5.2导套以H7/f7配合导柱，实际的模型细节图如下：图4.5.2导套4.5.3布局本次设计选取了阶梯式散在四个角落以提供定位功能，称作为四角分布，是一种及其稳定的导向系统布局方式，符合我们本次设计的基本要求，结构细节模型图如下：图4.5导向机构的布置4.5.4顶出机构型后要被取出才能算是一个流程的结束，而取出这个动作自然不可能交由人工来完成，这个任务是脱模机构也就是推出系统负责的，它的主要构成是推杆，正常来说推杆的截面是圆或者椭圆状，本次设计使用的是圆截面推杆，要设定它的参数首先得知道将成品从模具内部推出来需要多大的力。图4.6顶出机构4.5.5脱模力计算公式：（4.5.5）==式（4.5.5）中：--型芯周长;--包紧深度;--正压力；--磨擦系数；--脱模斜度。 5辅助系统塑料模中不直接成型的系统并不是毫无用处的，如果没有它们的存在，整个生产或许不能正常进行，自然降温过程很缓慢，冷却系统能够加速这个过程，在快速制冷的情况下成品能够更加完美地成型，这也是顺利生产的必要措施，除此之外，除了塑料模内部容器，外部的辅助系统几乎都不是耐高温的，如果长时间处于一种高温工作环境，那么这些系统的使用寿命就会变得很短，为了防止这种情况出现，冷却系统的合理化设置是必须的。首先对于冷却系统的主要作用，即为成型冷却做加速工作，我们做一个详细的说明，如果冷却系统的设计不够合理，制冷的效果不是平缓均匀地分摊到每一个需要制冷的角落，那么高温流体的降温过程就会成为一种畸形的变化，主要表现在冷却并不完全遵循由外向内的传导，而是十分杂乱的降温，这样的形式对成品的最终质量无异是一种打击，而且由于温度的变化不够平缓，各系统的耐久度也会受到最大程度的降低，所以不管是从经费方面还是制作方面考虑，冷却系统的均匀制冷都是必须的5.1参数计算5.1.1传热 Q＝C1式（5.1.1）中--比热容；--初始温度；--终止温度；u—隐温通过查询知道.759；u=。Q=KJ/㎏。5.1.2体积流量V＝(5.1.2)=（1.25×=0.式（5.1.2）中V--介质体积流量；W--塑料重量；Q--放出热量；Ρ--介质密度；C--介质比热容；t--介质初始温度（℃）；t--介质终止温度（℃）。5.1.3热传面积=0.018㎡（5.1.3）K--传热系数；ΔT--温差。D=K=将冷却系统设计如下：图5.1冷却水道5.2排气系统通常来说，工作环境中混入气体是不可避免的，但我们需要将模具生产过程中的气体降到最少，降到不影响生产的程度，它们一部分是机构内部本来就存在的气体，还有一部分是由于高温环境的存在，某些分子变成了气体，一般来说将这些气体排出的机构是排气系统，主要有排气槽或者利用其它机构进行辅助排气，但简易又小型的模具通常只采用间隙排气。23 2325256注射机6.1校核6.1.1注射压力P0式（6.6.1）中：P--所需压力；P0--最大压力。因为P0所以满足条件。6.1.2注射量公式为满足要求。6.1.3锁模力锁模力：（6.1.3）式（6.1.3）中：—最大锁模力；—安全系数。6.1.4喷嘴计算公式为：满足要求。6.1.6尺寸校核开合模的过程中，模具总的开模行程=(塑件推出距离)+(凝料高度(注射机最大开模行程)，符合要求6.1.7厚度校核需要满足下式Hmin≤H≤H式（6.1.7）中：H—闭合厚度；—模具厚度min—模具厚度max根据数据对比得知符合要求。292928 287模具装配图7.1模具装配图模具装配图8总结虽然毕设的整个路程很辛苦，但我觉得这些付出是值得的，是会得到回报的，首先是我对工业领域态度上的转变，原先我一直以为设计是死板的，只需要查阅相关资料就能够进行相应的设计，但这次的经历让我明白我之前的想法到底有多肤浅，模具设计的多变性使我在设计过程中预想到了无数个可能会更加好的方案，但在询问经验老道的导师之后便给予了否定，这是一种理论仅仅只能作为基础的学科，真正能让我成为一个好设计者的是创造力与在工作中积累的实战经验。在本次毕设中我一开始就对成品进行了细致的观察，通过它的形状预想了我的设计方案，然后根据它的体积推算出了所需的注射机的型号，再由这个推论的参数表去计算浇注系统的某些参数，然后就是对成型系统以及一些辅助系统的设计，总之设计的种类很多，我也学到了很多。总的来说，这次的设计之旅让我实现了从理论至上的学生到侧重工程实践的设计者的转变，这虽然只是心里上的变化，但它带给我的目标却不同于以往，我不再是一个只学会了点点理论就不可一世的无知者，我渴求从工作，从实践中获取更多的经验与实战知识，这种变化终将带领我走向工业领域的最高峰，为祖国的发展做出我的贡献。致谢首先我要感谢的是我的祖国，它的富强为我的学习与生活带来了坚实的基础，国家对于工业领域，乃至细致到模具领域的重视也使得我的前途看似十分光明，在学习过程中，我觉得自己的知识如果能转变为生产力，能够为祖国做出哪怕一点点贡献，我就会无比开心，如今世界是一超多强的局面，我希望我能够为祖国在这个舞台上的完美演出增添一丝光彩。其次我要感谢我的论文导师，如果没有他的悉心指导我根本完成不了这篇论文，每当我遇到无法解决的问题时，我都会向导师求助，而他也从来不会觉得厌烦，只是一遍又一遍地教导我，老师不光是我学习上的老师，更是我人生历程中的老师，他的为人处世态度让我向往，他是一个值得敬佩的人。最后我要感谢我的父母，如果失去了他们对我生活与学习的支持，我不会走到今天这一步，我对他们无私的爱表示由衷的感谢。参考文献[1]T.Altan,S.I.Oh,H.L.Gegel,MetalForming—Fundamentalsand-applications,AmericanSocietyofMetals,Cleveland,OH,1983.[2]中国模具工业协会标准件委员会编．中国模具标准件手册．上海：上海科学普及出版社，1989[3]赵仲治主编.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，1993．[4]SamiosHP.Objectorienteddatabaseandcomputeraideddesign.IntergraphCorporation,1993．[5]A.B.Tranmschek,M.h.mkumbwa.MathematicalModelingofRadialandNon-radialRotarySlidingVaneCompressorProceedingofICEC,1996[6]黄毅宏李明辉主编.模具制造工艺.北京：机械工业出版社，2000．[7]许越发编著.使用模具设计与制造手册.北京：清华大学出版社，2001．[8]翁其金．塑料成型工艺与模具设计[M]．北京：机械工业出版社，2001．[9]陈万林主编.实用塑料注射模设计与制造.北京：机械工业出版社，2002．[10]张孝民.塑料注射成型模具的设计.北京：机械工业出版社,2003．[11]陈剑鹤主编.塑