毕业设计（论文）
塑料垃圾桶注塑模设计
摘要：根据日常生活中的塑料纸篓，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，其中重点介绍了分型面的设计与模架的设计与计算，本文主要运用Pro/ENGINEER 及其EMX4.1模块来完成整个设计工作。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化，设计的整个过程实现了无纸化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。
关键词：Pro/E；注射模；塑料垃圾桶；浇注系统；分型面
Abstract: according to the daily life of plastic basket, the entity model of measuring the size of product, by modeling the entity, and the design to the mold plastic parts, comprising a plastic product design, process parameter analysis and calculation, the working parts of the design, the mold structure design and processing plan, which focus on this paper introduces the design and calculation of design and mold surface, this paper mainly uses Pro/ENGINEER and the EMX4.1 module to complete the whole design work. Learned a lot of die design knowledge and knowledge of the college's deepening, the whole design process to achieve a paperless, improve the die's production efficiency and save the production cost, and shorten the production cycle.
Keywords: Pro/E; injection mould; plastic trash; gating system; parting surface
一、前言
1.1国内模具相关技术发展和现状
世界工业经济和科学技术的发展，带动了模具制造业的迅速发展。模具已经成为现代工业生产的主要成型工具。塑料，橡胶，陶瓷，玻璃，皮革，耐火材料以及建材制品等大部分产品也都是采用模具成型。因此个发达工业国家都十分重视对模具品种的开发，质量的改进，加工精度的提高和制造周期的缩短。
现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一，由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，目前，采用具有三维参数化特征造型功能的CAD支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开发方法。目前，CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。CAPP技术的应用，可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用，可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用，则可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题, 是模具发展的第二次变革。
1.2模具的发展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：
（1）加深理论研究 :在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具
设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
（2）高效率、自动化 :大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度 :由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
（4）革新模具制造工艺 :在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。
1.3宁波模具的发展前景
（1）发展潜力仍然很大：与全国塑料加工业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜在市场十分巨大。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%～50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，都会大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。
（2）设备有待提高：：然而，塑料模具尽管成为时下最为诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中
国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约
1．4毕业设计选题的意义
通过不断的学习，加之此次毕业设计，使我认识到模具发展的广阔前景，由于模具技术的迅速发展，对社会的快速发展有着积极重要的意义，模具设计与制 造成为一个行业，越来越引起人们的重视。
我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。当然模具的种类在不断的增多，模具的材料要求在不断的提高，所以说我国模具工业的前景是非常乐观的。
为了对模具有个初步认识，本设计以典型模具结构——注射模为设计任务，通过查询相关资料、个人设计和计算等一系列过程，完成塑料垃圾桶的造型设计、工作零件的构形设计，对模具其他零件的功用、分型面、浇注系统等设计进行分析说明
第一章 塑料制品及工艺分析
一、制件图
图1-1 塑件图
塑件 高217.56mm 厚度2mm
二、塑件的工艺分析
1.塑件的使用性能
该塑件为塑料垃圾桶，顾名思义，主要用于垃圾的盛放，由于该塑件在使用时有碰撞，有潮湿等环境影响，要求材料有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较好，且配合关系要求高。根据产品要求，该塑件为小批量生产。
2.塑件的尺寸精度
一般精度要求
3.塑件表面质量
该塑件表面质量要求表面光泽，其表面粗糙为1.6μm，无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。
4.塑件的结构工艺性
由图可知，该垃圾桶整体结构为柱体，侧壁壁厚为2㎜，带孔部分较厚，塑件的属于中小件，PP材料能够满足充模流动要求。考虑制件壁厚不均，为防止变形，应强化冷却，模具温度取下限值，延长冷却时间。
5.原材料的工艺性 见下表：
第二章 确定注塑机机类型
1．注塑机的初选
1．计算塑件的体积
根据制件的三维模型与数据，估算求得塑件的体积为：V1＝320cm3；故一次注射所需要的塑料总体积为：V＝480mm3。
2．计算塑件的质量
查手册[1]得密度为：ρ＝0.9g/cm3
塑件的质量为：M1=V1×ρ =288g
塑件和浇注系统凝料总质量为：M= g=288g
3．选用注射机
根据总体积V1＝480 cm3,初步选取螺杆式注塑成型机海天海天200T。 注塑成型机海天200T主要参数如下表2-1所示
表2-1注塑机参数
2、注塑机的终选
（1）注射量的校核公式：
（0.8-0.85）W公≥W注
式中W公——注塑机的公称注塑量（cm3）；
W注——每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总
和（cm3）；
如前所述，塑件及浇注系统的总体积为480cm3小于注塑机的理论注射量499cm3，将数据代入公式得：480cm3 ＜499cm3，故满足要求。
（2）模具闭合高度的校核公式：
Hmin﹤H闭﹤Hmax
如装配图可知模具的闭合高度H闭＝400 mm，而注塑成型机的最大模具
厚度Hmax=510mm, 最小模具厚度Hmin=200mm,满足Hmin﹤H闭﹤Hmax安装要求。
（3）模具安装部分的校核
模具的外形尺寸为220mm×200mm，而注塑成型机拉杆内间距为510mm×510mm，故能满足安装要求。
模具定位圈的直径Ø100＝注塑机定位孔的直径Ø100，满足安装要求。 浇口套的球面半径为SR1=SR+(1-2)=11满足要求。
浇口套小端直径R1＝R+ (1-2)=3+1=4满足要求。
（4）模具开模行程的校核公式：
H模 = H1+ a≤H注
式中： H模——模具的开模行程(mm )
H注——注塑成型机移模行程(mm )
H1——包括流道凝料在内的制品的高度（mm）
a——安全距离5—10（mm）
代入数据得：H模＝217.56+10＝227.56mm≤H注＝470mm，满足要求。
（5）锁模力的校核公式：
F≥KAPm
式中：F——注射机的额定压力(kN) ；
A——制件和流道在分型面上的投影面积之和(cm)
Pm——型腔的平均压力(Mpa) ；
K——安全系数，通常取K=1.1～1.2；
将数据代入公式得：
KAPm=1.15×25×11.304=324.87KN
F=2000KN>324.87KN，满足要求。
（6）注射压力的校核公式：
Pmax ≥K′P0
式中：Pmax——注射机的额定注射压力(Mpa) ；
P0——注射成形时的所需调用的注射压力(Mpa)；
K′——安全系数
将数据代入公式得：
K′P0=1.3×90=117 MPa ≤Pmax=141Mpa 满足要求
结论：选取螺杆式注塑成型机海天200T完全符合本模具的使用要求。
第三章 模具结构分析与设计
1．型腔数目的确定：
制件为小批量生产，故采用一模二腔。
优点： 1) 保证产品的精度要求。
2) 冷却系统便于设置同时冷却效果很好。
毕业设计（论文）
塑料垃圾桶注塑模设计
摘要：根据日常生活中的塑料纸篓，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，其中重点介绍了分型面的设计与模架的设计与计算，本文主要运用Pro/ENGINEER 及其EMX4.1模块来完成整个设计工作。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化，设计的整个过程实现了无纸化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。
关键词：Pro/E；注射模；塑料垃圾桶；浇注系统；分型面
Abstract: according to the daily life of plastic basket, the entity model of measuring the size of product, by modeling the entity, and the design to the mold plastic parts, comprising a plastic product design, process parameter analysis and calculation, the working parts of the design, the mold structure design and processing plan, which focus on this paper introduces the design and calculation of design and mold surface, this paper mainly uses Pro/ENGINEER and the EMX4.1 module to complete the whole design work. Learned a lot of die design knowledge and knowledge of the college's deepening, the whole design process to achieve a paperless, improve the die's production efficiency and save the production cost, and shorten the production cycle.
Keywords: Pro/E; injection mould; plastic trash; gating system; parting surface
一、前言
1.1国内模具相关技术发展和现状
世界工业经济和科学技术的发展，带动了模具制造业的迅速发展。模具已经成为现代工业生产的主要成型工具。塑料，橡胶，陶瓷，玻璃，皮革，耐火材料以及建材制品等大部分产品也都是采用模具成型。因此个发达工业国家都十分重视对模具品种的开发，质量的改进，加工精度的提高和制造周期的缩短。
现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一，由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，目前，采用具有三维参数化特征造型功能的CAD支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开发方法。目前，CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。CAPP技术的应用，可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用，可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用，则可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题, 是模具发展的第二次变革。
1.2模具的发展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：
（1）加深理论研究 :在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具
设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
（2）高效率、自动化 :大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度 :由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
（4）革新模具制造工艺 :在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。
1.3宁波模具的发展前景
（1）发展潜力仍然很大：与全国塑料加工业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜在市场十分巨大。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%～50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，都会大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。
（2）设备有待提高：：然而，塑料模具尽管成为时下最为诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中
国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约
1．4毕业设计选题的意义
通过不断的学习，加之此次毕业设计，使我认识到模具发展的广阔前景，由于模具技术的迅速发展，对社会的快速发展有着积极重要的意义，模具设计与制 造成为一个行业，越来越引起人们的重视。
我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。当然模具的种类在不断的增多，模具的材料要求在不断的提高，所以说我国模具工业的前景是非常乐观的。
为了对模具有个初步认识，本设计以典型模具结构——注射模为设计任务，通过查询相关资料、个人设计和计算等一系列过程，完成塑料垃圾桶的造型设计、工作零件的构形设计，对模具其他零件的功用、分型面、浇注系统等设计进行分析说明
第一章 塑料制品及工艺分析
一、制件图
图1-1 塑件图
塑件 高217.56mm 厚度2mm
二、塑件的工艺分析
1.塑件的使用性能
该塑件为塑料垃圾桶，顾名思义，主要用于垃圾的盛放，由于该塑件在使用时有碰撞，有潮湿等环境影响，要求材料有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较好，且配合关系要求高。根据产品要求，该塑件为小批量生产。
2.塑件的尺寸精度
一般精度要求
3.塑件表面质量
该塑件表面质量要求表面光泽，其表面粗糙为1.6μm，无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。
4.塑件的结构工艺性
由图可知，该垃圾桶整体结构为柱体，侧壁壁厚为2㎜，带孔部分较厚，塑件的属于中小件，PP材料能够满足充模流动要求。考虑制件壁厚不均，为防止变形，应强化冷却，模具温度取下限值，延长冷却时间。
5.原材料的工艺性 见下表：
第二章 确定注塑机机类型
1．注塑机的初选
1．计算塑件的体积
根据制件的三维模型与数据，估算求得塑件的体积为：V1＝320cm3；故一次注射所需要的塑料总体积为：V＝480mm3。
2．计算塑件的质量
查手册[1]得密度为：ρ＝0.9g/cm3
塑件的质量为：M1=V1×ρ =288g
塑件和浇注系统凝料总质量为：M= g=288g
3．选用注射机
根据总体积V1＝480 cm3,初步选取螺杆式注塑成型机海天海天200T。 注塑成型机海天200T主要参数如下表2-1所示
表2-1注塑机参数
2、注塑机的终选
（1）注射量的校核公式：
（0.8-0.85）W公≥W注
式中W公——注塑机的公称注塑量（cm3）；
W注——每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总
和（cm3）；
如前所述，塑件及浇注系统的总体积为480cm3小于注塑机的理论注射量499cm3，将数据代入公式得：480cm3 ＜499cm3，故满足要求。
（2）模具闭合高度的校核公式：
Hmin﹤H闭﹤Hmax
如装配图可知模具的闭合高度H闭＝400 mm，而注塑成型机的最大模具
厚度Hmax=510mm, 最小模具厚度Hmin=200mm,满足Hmin﹤H闭﹤Hmax安装要求。
（3）模具安装部分的校核
模具的外形尺寸为220mm×200mm，而注塑成型机拉杆内间距为510mm×510mm，故能满足安装要求。
模具定位圈的直径Ø100＝注塑机定位孔的直径Ø100，满足安装要求。 浇口套的球面半径为SR1=SR+(1-2)=11满足要求。
浇口套小端直径R1＝R+ (1-2)=3+1=4满足要求。
（4）模具开模行程的校核公式：
H模 = H1+ a≤H注
式中： H模——模具的开模行程(mm )
H注——注塑成型机移模行程(mm )
H1——包括流道凝料在内的制品的高度（mm）
a——安全距离5—10（mm）
代入数据得：H模＝217.56+10＝227.56mm≤H注＝470mm，满足要求。
（5）锁模力的校核公式：
F≥KAPm
式中：F——注射机的额定压力(kN) ；
A——制件和流道在分型面上的投影面积之和(cm)
Pm——型腔的平均压力(Mpa) ；
K——安全系数，通常取K=1.1～1.2；
将数据代入公式得：
KAPm=1.15×25×11.304=324.87KN
F=2000KN>324.87KN，满足要求。
（6）注射压力的校核公式：
Pmax ≥K′P0
式中：Pmax——注射机的额定注射压力(Mpa) ；
P0——注射成形时的所需调用的注射压力(Mpa)；
K′——安全系数
将数据代入公式得：
K′P0=1.3×90=117 MPa ≤Pmax=141Mpa 满足要求
结论：选取螺杆式注塑成型机海天200T完全符合本模具的使用要求。
第三章 模具结构分析与设计
1．型腔数目的确定：
制件为小批量生产，故采用一模二腔。
优点： 1) 保证产品的精度要求。
2) 冷却系统便于设置同时冷却效果很好。