1、安徽職業技術學院安徽職業技術學院畢業課程設計畢業課程設計課程名稱課程名稱：塑料模具設計設計題目設計題目：洗衣機進水盒塑料注塑模設計專專 業業：模具設計與制造班班 級級：模具441學生姓名學生姓名：朱 峰指導老師指導老師：張 作 勝二零零七年四月二十日二零零七年四月二十日目目 錄錄前言前言第一章第一章 塑料件工藝性分析塑料件工藝性分析1.1 塑件整體結構分析1.2 塑件工藝性的分析第二章第二章 注塑機型號選定注塑機型號選定第三章第三章 澆口和型腔數目的確定澆口和型腔數目的確定3.1 型腔數目的確定3.2 澆注系統的設計第四章第四章 模架的選擇與模具結構設計模架的選擇與模具結構設計4.1模架的選擇

2、4.2模具結構設計第五章第五章 冷卻系統設計冷卻系統設計第六章第六章 總結總結第七章第七章 致謝致謝參考文獻參考文獻前前 言言塑料模具的發展是隨著工業的發展而發展起來的，近年來人們對各種時常用品輕量化和設備越來越高，這就為塑料制品提供了廣闊的市場。塑料制品要發展就一定離不開模具的發展。汽車、家電、辦公用品、工業電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業近年來都高位運行，發展迅速，塑料模具也得到了迅速發展，據相關報道2003年已發展到176億元，三年平均年增長率21%高于模具行業總體發展速度近4個百分點。近年內，年增長率將保持15%以上的水平。我國的塑料模具無論是在數量上，還是在質量、技術和

3、能力等方面都有了很大的發展，但與國民經濟發展需求和世界先進水平相比，差距乃很大，一些大型、精密、復雜長壽命的中高檔模具每年乃大量進口。在總量供不應求的同時。一些抵擋模具已供過與求，市場競爭激烈，一些技術含量不太高的中擋塑料模具也有一些趨向供過于求。加入WTO后，我國經濟將從真正意義上溶入全球經濟一體化，中國的市場不再只屬于中國企業。產品，不僅僅是性能與價格的較量，現在制造業駕馭著微電子或新材料，工程師們在實驗室敲擊著鍵盤，然而加工中心與模具組成的流水線上精密地復制著工程師們捕捉來的最新的模具，最后達到批量生產銷往全球，滿足全世界人民的物質文化需求。進入21世紀，先進制造技術將全面擔負起快速、精

4、密的生產更多門類的產品，以保障和提高人類現代生活質量的任務。產品要在市場贏得占有率，需要以市場和用戶為中心，以具有最優指標的產品快速響應市場的需求。因此，在產品開發的最前沿，把握好市場或用戶對產品的需求，迅速、客觀、全面和準確地對其進行分析和定義，建立有效的計算機輔助需求獲取與分析系統，是提高產品的針對性，決定產品取勝得創新效果的關鍵。先進制造技術基礎的靈魂在于創新，在開發新產品的過程中，著眼于產品開發的最前沿過程，研究并開發能夠準確捕捉和正確理解市場需求的需求獲取、評估和分析系統，建立起快速響應市場的信息通信，及各種大型數據庫的建立，對產品同類產品設計方法和技術，對產品技術的發展都具有重大的

5、影響意義。總而言之，為適應大規模成批生產塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，智能化設計是發展的必能趨勢。隨著我國改革開放步伐的進一步加快，中國整逐步成為全球制造業的基礎，特別是加入WTO后，作為制造業基礎的模具行業近年來得到了迅速發展。模具是工業生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60%-80%的零部件，都依靠模具成型。國民經濟的五大支柱產業機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業的發展與之相適應。模具石“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍，上百倍。模具生產水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很

6、大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。因此，我國要從一個制造業大國發展成為一個制造業強國，必須要振興和發展我國的模具工業，提高模具工業的整體技術水平。同時，模具工業的發展也日益受到人們的重視和關注。注塑模傳統的手工設計與制造已無法適應當前的形勢。實踐證明，縮短模具設計與制造時間、提高塑料件精度與性能的正確途徑之一十采用計算機輔助設計和輔助制造（CAD /CAM）,以及輔助工程(CAE)。現代科學技術的發展，特別是塑料流變學、計算機技術、幾何造型和數控加工的突飛猛進為注射模設計與制造采用高技術創造了條件。就此，在這次進水盒注塑模設計過程中我將借助現代先進的注射模CAD/CAE/CAM

7、技術來加強模具設計的高科技水平。注射模CAD/CAE/CAM的重點在于塑料制品的造型、模具結構設計、圖形繪制和數控加工數據的生成。注射模CAE的功能就更為廣泛。CAE將模具設計、分析、測試與制造貫穿于注射制件研制過程的各個環節之中。采用模具CAD/CAM/CAE集成技術后，制件不需要進行原型實驗，采用幾何造型技術，制件的形狀能精確、逼真地顯示在計算機屏幕上，有限元分析程序可以對其力學性能進行預測。在模具投產之前，CAE軟件可以預測模具結構有關參數的正確性。例如，可以采用流動模擬軟件來考察熔體在模腔內的流動過程，以此來改進澆注系統的設計，提高試模的一次成功率。可以用保壓和冷卻分析軟件來考察熔體的

8、凝固和模具溫度的變化，以此來改進冷卻系統，調整成型工藝參數，提高之間治療和生產效率，還可以采用應力分析軟件來預測塑件出模后的變形和翹曲，模腔的幾何數據能互相地轉換為曲面的機床加工軌跡，這樣可以提高模腔和型芯表面的加工精度和效率。模具CAD/CAM/CAE技術是以科學、合理的方法，給用戶提供一種行之有效的輔助工具，使用戶在模具制造之前能借助于計算機對制件、模具結構、加工、成本等進行反復修改和優化，直至獲得最佳效果，CAD/CAM/CAE技術能顯著地縮短模具設計與制造時間，降低模具成本并提高制件的質量。二七年四月一、塑件工藝性分析一、塑件工藝性分析（一）塑件整體結構的分析塑件為洗衣機進水盒，塑件材

9、料為PP（聚丙烯），由塑料模具設計手冊可以查得該材料的收縮率為（1.0-2.5）%，成型工藝性能良好。根據實際生產的需要，塑件的收縮率設置為1.2%，由塑件樣品可知該塑件總體尺寸為：長114毫米，寬85毫米 ，高111毫米。圖1. 塑件三維圖技術要求：塑件不得有影響外觀的缺陷飛邊、毛刺，縮影等熔接痕，表面粗糙度Ra均在0.02m，拔模斜度為1。合理的模具設計，主要體現在所成型的塑料制品質量（外觀質量及尺寸穩定性），這就要求有合理的模具結構和適當的材料以及合理的加工方法，也需要一定的后處理過程。為了保證在生產中制造出合格的塑料制品，除了合理選擇塑料材料外，還必須考慮塑件的成形工藝性。塑件的成形工

10、藝性與模具設計有直接的關系，只有塑件的設計能適應成形工藝要求，才能設計出合理的模具結構。這樣既能保證塑件順利成形，防止塑件產生缺陷，又能達到提高生產率和降低成本的目的。 塑件工藝性的分析塑件的幾何形狀與成形方法、模具分型面的選擇對塑件出模有直接關系。脫模斜度的選擇。塑件的脫模斜度與塑料性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關。據此進水盒塑料件的脫模斜度選擇為1。（這正符合公司有多年開模經驗的模具師傅的總結，公司的塑料件大多為空調外殼、家電塑料件、汽車件等，對這種塑料件其脫模斜度取11.5。）為了避免應力集中，提高塑件強度，改善塑件的流動情況以便脫模，在塑件的各面或內部連接處，采用圓弧過渡。這對塑

11、料的填充和模具制造（提高了模具強度）都是很有利的。塑件的圓角選為0.5、1、3不等。具體大小可以參照塑件圖。塑件上孔的特征是根據塑料件本身使用要求來設計的，孔特征的存在不應影響塑件的強度。本塑件上孔特征較少，所成形的孔較簡單。塑件尺寸公差。根據SJ1372-78標準PP材料注射產品的精度等級選IT3具體不同尺寸的公差數值可以查表塑料模具設計手冊表2-19 公差數值表，在查出的公差數值一般采用雙向分布。塑件圖上未注公差尺寸的允許偏差，采用IT4級精度。公差的標注應符合GB4458.4-84的規定。二二 注塑機型號的選定注塑機型號的選定注塑機規格的確定主要是根據塑料制品的大小及生產批量。在選擇注塑

12、機時，主要考慮其塑化率、注射量鎖模力、安裝模具的有效面積（注塑機拉桿內間距）、容模量、頂出形式及頂出長度。當客戶以提供注塑機的型號或規格，設計人員必須對其參數進行校核，諾滿足不了要求，則必須與客戶商量更換。由于本次設計制品比較小，分析制件的模型可以得到： 體積V=5.92057e+08 mm3投影面積A=10628 mm注塑機的選擇主要以下列參數為參考： 最大注射量。 能保證制品的質量，又可充分發揮設備的能力，則注塑模一次成型的塑料體積（塑件與流道凝料之和）應在注塑機理論的50%80%之間。塑件體積為5.92057e+08 mm3,加上澆道里的塑料，約為1.55e+03cm3 注射壓力。 形狀

13、一般，精度要求較高，熔體流動性好，壁厚比較均勻，所需的注射壓力一般在7090Mpa. 鎖模力。 鎖模力為注塑機鎖模裝置用于夾緊模具的力，所選注塑機的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產生的脹模力。F鎖P腔A/1000。式中 F鎖鎖模力（KN）P腔型腔壓力（MPa）其壓力是注射壓力的80%A塑件及流道系統在分型面上的投影面積 F (3010628 mm)/1000 =625.7KN 注射速度。 每分鐘注射出熔體塑料的射程（m/min）。 塑件在分型面上投影面積，并且取最大成型面積以一定型腔壓力計算。 開模力取鎖模力的1/101/20。 模具厚度與開模距，模具厚度一定要在注射機規定的模具最大與最

14、小厚度范圍內，以獲得額定的鎖模力。注射機的最大開模行程等于注射機移動模板與模板之間的最大開距減去模具閉合厚度。即： Sk Hm + s單分型面下模具開模距離為： S=H1+H2+（510）mm=65+177+(510)=247252 mm 頂出裝置采用中心頂桿機械頂出方式。根據上述標準及公司的設備條件，可以選用HTF150X系列注塑機，其主要參數為:注射壓力 7090Mpa螺桿直徑 120 mm鎖模力 625.7KN螺桿轉速 0-110rpm.因而選用HTF150X注塑機，是非常合理的。三三 澆口和型腔數目的確定澆口和型腔數目的確定 型腔數目的確定模具型腔數量的確定主要是根據制品的投影面積、幾

15、何形狀（有無側抽芯）、制品精度批量及經濟效益來確定。型腔數量主要由以下因素進行確定：（1）制品重量與注射機的注射量；（2）制品的投影面積與注射機的鎖模力；（3）模具外型尺寸與注射機安裝模具的有效面積（或注射機拉桿內間距）；（4）制品精度；（5）制品顏色；（6）制品有無側抽芯及其處理方法；（7）制品的生產批量；（8）經濟效益（每一模的生產值）。這些因素有時是相互制約的，在設計方案時，應該進協調，以保證滿足其主要條件。從上述對塑件的結構分析來看，塑件為投影面積較大；同時具有較復雜的三側邊抽芯機構，故采用單型腔（一出一）結構。 澆注系統的設計根據制件的結構和其生產效益，該件選擇直接進澆進行注塑。直接

16、澆口，其形式是塑料通過澆口直接折射在塑件上，與限制進料口比較有很多不利之處，但是因為它具有壓力損失少，節約塑料，模具結構簡單等優點，因此仍廣泛使用。主流道設計：主流道是直接與注射機的連接部分。由于熔體在料筒內已被壓縮，此時流入模的空腔內，其體積必然要脹大，流速也略微減少。澆注系統的設計考慮的因素很多也很復雜。在CAE軟件飛速發展的今天省去了很多由于澆注系統設計而帶來對塑件的不合理充型。主流道直徑的決定，主要取決于主澆道內熔體的剪切速率。其經驗公式為：D=(4V/K)1/2(mm)D主澆道大頭直徑。V流經主澆道的熔體體積（包括各個型腔，各級分澆道，主澆道，以及冷料穴，的容積（cm3）;K因熔體材

17、料而異的常數。（這里K取3）帶入以上數據可得D=5mm四、模架的選擇與模具結構設計四、模架的選擇與模具結構設計 模架的選擇模架一般采用標準模架，特殊情況或客戶指定要求時，可以對模架的部分形狀、尺寸和材料作出更改。標準件包括通用標準件和模具專用標準件兩大類。通用標準件采用了緊固件等。模具專用標準件有定位圈、澆口套頂針、頂管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件。上模板下模板導柱導套30029030300290252218226116模具外型尺寸300X290X356mm模具結構設計為了降低成本和提高注射效率等因素，該制件采用兩板式三側抽芯模具結構（具體見總裝圖）。在模具主要結構設計時，要確定

18、模具分型面，這里主要通過軟件（PRO/E，UG等）進行分模。這里很關鍵，是確定開模好壞，是否影響產品質量、精度問題。該件分模后如圖所示：圖2.滑塊圖3.滑塊圖4.滑塊圖5.上模（型腔）圖6.下模（型芯）五五 冷卻系統設計冷卻系統設計冷卻系統的設計方法很多，其位置主要根據模具的結構確定1、根據型腔的具體幾何形狀安排冷卻水道（1）水道孔徑 水道的孔徑與流量有直接的關系。水道中的水流處于絮流狀態。查塑料模設計手冊表5-53可知；該件選用孔徑為6的水道。（2）水孔位置 水孔中心位置距離型腔表面不可太近，太近則使型腔壁面溫度不均，同時當型腔內壓力大時，可使正對水孔型腔壁面壓潰變形。水孔間距不宜太近，也不

19、可太遠，最小永許間隔為1.7d,最大為3d.(3)水道布置方式 一般有串聯和并聯兩種形式此處采用串聯水道，且用外連接直通式。它能及時發現水道有無堵塞，還簡單方便。2、根據已布置好的水道計算用水量在注射成型中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率，要提高生產效率就必須設置模具溫度調節系統（冷卻裝置）。進水盒塑件屬于尺寸精度要求比較高的零件，不能有明顯的變形，還必須有一定的力學性能和表面質量，這些方面都跟模具溫度有直接關系。設置模具冷卻系統最直接的地方就是上模板、下模板以及型芯鑲塊。綜合分析進水盒模具結構和冷卻效果，在型芯內腔開一個水井20，在水井中間用鈹銅片隔開使冷卻水形成回路。在水道回路的

20、地方要用水管悶頭堵住，水井在型芯鑲塊和下模板接觸處要用O型圈密封，防止冷卻水益出。 六、總結六、總結模具設計的主要依據，就是客戶所提供的塑料制品圖及樣板，甚至還有許多臨時的改動。模具設計人員必須對制品圖及樣板進行詳細的分析及消化，同時在設計模具時，必須注意核查許多相關項目：（1）尺寸精度及相關尺寸的正確性；（2）脫模斜度是否合理；（3）制品厚度及均勻性；（4）塑料種類及其收水率；（5）表面要求；（6）表面顏色；（7）塑料制品成型后是否有后處理；（8）制品的批量；（9）注塑機的規格；（10）其它規格。這些內容進行一一對照，且必須認真的考慮和校對，以便滿足客戶的要求。七、致謝七、致謝本次畢業設計是在張作勝老師的悉心關懷下完成的，在畢業設計的三個月時間里，在畢業設計任務的順利完成，時時處處都傾注著張老師真誠的關懷，雖然所做畢業設計的地點在公司，但設計期間張老師以淵博的知識，高度敬業的精神，友善真誠的待人態度給我樹立了一個學習和工作的典范。在此，特向張老師表示誠摯的敬意和衷心的感謝！同時，畢業