洗衣机进水盒塑料注塑模设计[毕业论文+CAD图纸]

模具设计毕业论文：洗衣机进水盒塑料注塑模设计含论文，CAD图纸

洗衣机进水盒塑料注塑模设计[毕业论文+CAD图纸]

目 录

一、前 言
二、CAD/CAM/CAE的工作内容
三、塑料的工艺分析
四、型腔数目的决定及排布
五、分型面的选择
六、注射机的选与校核
七、浇注系统的设计
八、成型和结构零部件的选择与计算
九、模架的选择与模具结构设计
十、温控系统的设计
十一、小结
十二、参考文献

前 言

塑料模具的发展是随着工业的发展而发展起来的，进年来人们对各种时常用品轻量化和设备越来越高，这就为塑料制品提供了广阔的市场。塑料制品要发展就一定离不开模具的发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也得到了迅速发展，据相关报道2005年已发展到480亿元，三年平均年增长率21%高于模具行业总体发展速度近4个百分点。近年内，年增长率将保持15%以上的水平。

我国的塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大的发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距乃很大，一些大型、精密、复杂长寿命的中高档模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时。一些低挡模具已供过与求，市场竞争激烈，一些技术含量不太高的中挡塑料模具也有一些趋向供过于求。

加入WTO后，我国经济将从真正意义上溶入全球经济一体化，中国的市场不再只属于中国企业。产品，不仅仅是性能与价格的较量，现在制造业驾驭着微电子或新材料，工程师们在实验室敲击着键盘，然而加工中心与模具组成的流水线上精密地复制着工程师们捕捉来的最新的模具，最后达到批量生产销往全球，满足全世界人民的物质文化需求。

进入21世纪，先进制造技术将全面担负起快速、精密的生产更多门类的产品，以保障和提高人类现代生活质量的任务。

产品要在市场赢得占有率，需要以市场和用户为中心，以具有最优指标的产品快速响应市场的需求。因此，在产品开发的最前沿，把握好市场或用户对产品的需求，迅速、客观、全面和准确地对其进行分析和定义，建立有效的计算机辅助需求获取与分析系统，是提高产品的针对性，决定产品取胜得创新效果的关键。

先进制造技术基础的灵魂在于创新，在开发新产品的过程中，着眼于产品开发的最前沿过程，研究并开发能够准确捕捉和正确理解市场需求的需求获取、评估和分析系统，建立起快速响应市场的信息通信，及各种大型数据库的建立，对产品同类产品设计方法和技术，对产品技术的发展都具有重大的影响意义。总而言之，为适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，智能化设计是发展的必能趋势。

随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基础，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。

模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%---80%的零部件，都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。模具石“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，上百倍。模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。同时，模具工业的发展也日益受到人们的重视和关注。

注塑模传统的手工设计与制造已无法适应当前的形势。实践证明，缩短模具设计与制造时间、提高塑料件精度与性能的正确途径之一是采用计算机辅助设计和辅助制造（CAD /CAM）,以及辅助工程(CAE)。现代科学技术的发展，特别是塑料流变学、计算机技术、几何造型和数控加工的突飞猛进为注射模设计与制造采用高技术创造了条件。就此，在这次进水盒注塑模设计过程中我将借助现代先进的注射模CAD/CAE/CAM技术来加强模具设计的高科技水平。注射模CAD/CAE/CAM的重点在于塑料制品的造型、模具结构设计、图形绘制和数控加工数据的生成。注射模CAE的功能就更为广泛。CAE将模具设计、分析、测试与制造贯穿于注射制件研制过程的各个环节之中。

采用模具CAD/CAM/CAE集成技术后，制件不需要进行原型实验，采用几何造型技术，制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上，有限元分析程序可以对其力学性能进行预测。在模具投产之前，CAE软件可以预测模具结构有关参数的正确性。例如，可以采用流动模拟软件来考察熔体在模腔内的流动过程，以此来改进浇注系统的设计，提高试模的一次成功率。可以用保压和冷却分析软件来考察熔体的凝固和模具温度的变化，以此来改进冷却系统，调整成型工艺参数，提高之间治疗和生产效率，还可以采用应力分析软件来预测塑件出模后的变形和翘曲，模腔的几何数据能互相地转换为曲面的机床加工轨迹，这样可以提高模腔和型芯表面的加工精度和效率。
模具CAD/CAM/CAE技术是以科学、合理的方法，给用户提供一种行之有效的辅助工具，使用户在模具制造之前能借助于计算机对制件、模具结构、加工、成本等进行反复修改和优化，直至获得最佳效果，CAD/CAM/CAE技术能显著地缩短模具设计与制造时间，降低模具成本并提高制件的质量。

二、进水盒注射模CAD/CAM/CAE的工作内容

图1. UG软件界面与塑件图

① 塑料制件的几何造型 根据已有的二维图纸及样品（或者实体模型）采用Pro/E、UG进行线框造型、表面造型和实体造型，在计算机中生成塑料制件的几何模型。由于塑料制件大多部分结构不是很复杂，因此多采用实体拉伸、裁剪及曲面操作来产生制件的几何模型。在造型过程中还必须考虑到塑料制件的工艺性，如拔模斜度、圆角过渡等都是要考虑到的。

② 塑料产品的分模及模具方案的布置 在已有产品三维模型的前提下，进行分模，采用的软件是Pro/E2001、UG、Cimatron。PRO/E和UG对不是很复杂的实体产品可以轻松的解决，但是遇到比较复杂和结构烦琐或是片体零件的产品是用Cimatron会更加的好用，在国外一般使用这两个软件结合来分模。分模得到是型腔和型芯表面形状以及一些滑块和抽芯结构。在这之前要对塑料制件进行收缩率的设置，具体数值要查表，本次用于成型的塑料原料为PP（聚丙烯），由《塑料模具设计手册》可以查得该材料的收缩率为（1.0—2.5）%，成型工艺性能良好。根据实际生产的需要，塑件的收缩率设置为1.2%.在此过程中用软件来引导模具布置型腔的数目和位置，如需要并构思出浇注系统、冷却系统及推出机构，为选择标准模架和设计上模、下模总装图做准备。

③ 模架的选择 根据制件的大小和型腔数目的布置选择本公司建立好的标准模架库。为了能让设计的模具合理，模架的选择也要求合理性。

④ 部装图及总装图的生成 根据所选的标准模架和已完成的型腔布置，借助设计软件生成模具部装图和总装图。更加方便的是可以用UG装配出模架，能很直观的进行修改。

⑤ 模具零件图的生成 利用UG和Autocad强大功能绘制出模具结构零件图总装图，并进行完整的尺寸标注、公差、表面粗糙度的表达。

⑥ 注射工艺条件及塑料材料的优选 基以分析软件提供的有关型腔填充时间、熔体成型温度、注射压力以及最佳塑料材料的推荐值。根据其优点和缺点对最初选择的工艺参数和材料进行更改，以让最后的产品能具有最好的性能。

⑦ 注射流动、冷却过程的分析 一般采用有限元方法来模拟熔体的充模和保压过程以及冷却过程根据其提供的不同时刻熔体及制件在型腔各处的温度、压力、剪切速率、切应力以及所需要的最大锁模力等其预测结果对改进浇注系统和调整注射工艺参数有非常重要的意义。使用的软件为Moldfolw、Plastic advisor。

⑧ 数控加工 利用CIMATRON强大的编程功能，对曲面的三轴、五轴数控铣削刀具轨迹生成及相应的后置处理程序。并可以实现仿真，能更加直接的看到整个加工过程。

图2 .注射模CAD/CAE/CAM集成系统图框

图3. CIMATRON界面

本次的毕业设计过程借助了强大的CAD/CAE辅助功能，让模具设计变的更加的轻松和完美，不管是UG、PRO/E、CIMATRON、MOLDFLOW等都让你在模具设计过程中考虑的更加的全面，让设计结果更加的趋于现实。但是从实际经验中总结的一些东西在软件里面得不到太多得体现，这就要从书本和有经验的模具师傅那里请教。模具设计是一个复杂，内容广泛的的职业，所以需要在不断的工作当中总结、积累。以至在以后的模具设计过程中减少一些不必要的错误。
由于本人水平有限，本论文中必然存在不少纰漏及错误之处，敬请评阅老师批评指正。

三、 塑件工艺性分析

图4. 塑件三维图

塑件为洗衣机进水盒，塑件材料为PP（聚丙烯），由《塑料模具设计手册》可以查得该材料的收缩率为（1.0---2.5）%，成型工艺性能良好。根据实际生产的需要，塑件的收缩率设置为1.2%，由塑件样品可知该塑件总体尺寸为：长114毫米，宽85毫米 ，高111毫米。

技术要求：塑件不得有影响外观的缺陷飞边、毛刺，缩影等熔接痕，表面粗糙度Ra均在0.02μm，拔模斜度为1º。

合理的模具设计，主要体现在所成型的塑料制品质量（外观质量及尺寸稳定性），这就要求有合理的模具结构和适当的材料以及合理的加工方法，也需要一定的后处理过程。

为了保证在生产中制造出合格的塑料制品，除了合理选择塑料材料外，还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的成形工艺性与模具设计有直接的关系，只有塑件的设计能适应成形工艺要求，才能设计出合理的模具结构。这样既能保证塑件顺利成形，防止塑件产生缺陷，又能达到提高生产率和降低成本的目的。

㈠ 塑件整体结构的分析

该塑件的材料为PP,它的性质如下：

1：基本特性

无色、无味、无毒，外观似聚乙烯，但比它更透明、更轻，密度仅为0.9~0.91g/cm3，它不吸水，光泽好，易着色，屈服强度、抗拉强度、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好，有特别高的抗弯曲疲劳强度。熔点为164~170C°，耐热性好。能在100 C°以下进行消毒，其低温使用温度达-13 C°，低于-33 C°时会脆裂，高频绝缘性好，绝缘性能不受温度的影响，在热、光的作用下极易分解老化，所以必须加入老化剂。

2：成型特点

成型收缩范围大，易发生缩孔凹痕及变形热容量大。注射成型模具必须充分进行冷却，冷却回路适宜模温为80 C°左右，不可低于50 C°，否则，会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，温度过高会产生翘曲现象。

3：成型工艺

聚丙烯材料的吸水性为0.01%~0.03%，收缩性为1.0~3.0 ，体积为1.10~1.110Cm³/kg，聚丙烯的成型是选用螺杆式注射机，物料要经过1~2小时的预热干燥。干燥的温度为80~1000C°，注射机料筒的加热温度分别为：后段160~1800C°。中段为180~2000C°。前段200~2200C°。模具温度为80~900C°。注射机的注射压力为70~100MPa。成型时分以下几段：注射时间为20~60s，保压时间为0~3s， 冷却时间为20~90s，总周期为50~160s，螺杆转速为48r/min。

㈡ 塑件工艺性的分析

塑件的几何形状与成形方法、模具分型面的选择对塑件出模有直接关系。

①脱模斜度的选择。塑件的脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。据此进水盒塑料件的脱模斜度选择为1º。（这正符合公司有多年开模经验的模具师傅的总结，公司的塑料件大多为空调外壳、家电塑料件、汽车件等，对这种塑料件其脱模斜度一般取1º～1.5º。）

②为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况以便脱模，在塑件的各面或内部连接处，采用圆弧过渡。这对塑料的填充和模具制造（提高了模具强度）都是很有利的。塑件的圆角选为0.5º、1º、3º不等。具体大小可以参照塑件图。