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1、毕业设计(论文)说明书题目 喷嘴模具设计 前 言模具是塑性成形加工方法的主要工艺装备,模具的设计与制造直接影响制件的质量以及生产效率。20 世纪发展起来并逐渐成熟的计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM) UG 造型技术为提高模具设计水平与制造质量和效率起到了重要作用,目前已得到广泛而深入的应用。塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。塑料模具包括塑料模：注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、真空成型模等多种塑料成型模具。在高速发展中，注射模又将其它成型模具的优点吸纳、融合和发展形成了更加完善，更加优越也更加先进的一种新型技术。Unigraphics（UG）是美国 E
2、DS 公司出品的一套集 CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件系统，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等行业领域。它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。除此之外，装配功能、工程图功能、模具加工功能及与 PDM 之间的紧密结合，使得 UG 在工业界成为一套无可匹敌的高级 CAD/CAM 系统。UG CAD/CAM/CAE 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制
3、造。UG 面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。该软件不仅具有强大的实体建模、曲面建模、特征建模、虚拟装配和产生工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。另外，可用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型的数控机床。UG NX4 具有强大的实体造型、曲面设计、虚拟装配和生成工程图等设计功能，在设计的同时可以进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，从而大大提高了
4、设计可靠性。使用造型模块建立的三维模型可以直接生成数控代码用于产品加工，后处理程序支持多种类型的数控机床，它所提供的二次开发语言 UG/OPEN GRIP、UG/OPEN API 为用户开发专用 CAD 系统提供了接口。版本 UG NX4 具有如下 5 点优势：完整的全流程解决方案。NX4 的应用程序无缝集成并快速传播对产品和流程信息的变更，从概念一直到制造，使用一套统一的开发系统替代单点解决方案。可管理的开发环境。NX4 对所有产品数据和流程知识实施完全集成的同步管理，从而实现在一个结构化的协同环境中转换产品开发流程。知识驱动自动化。有了 NX4，公司可以在产品开发的所有要素中采用产品和流程
5、知识，以实现流程自动化并且最大程度重复利用知识。数字化仿真、验证和优化能力。NX4 中的综合仿真和验证工具以闭环、连续可重复的验证方式自动检查开发流程中每一个步骤的性能表现和可制造性。系统级的建模能力。NX4 的结构化多方案模型使得设计实践标准化，并允许快速创建变化的方案，将产品开发从基于零部件的设计转换为系统工程模式。塑件设计思路本次设计的塑料件为注塑机上用的喷嘴。它的作用是保护注塑机的注塑头在多次与模具接触的磨损情况，将注塑头保护好，并且是注塑机的注塑头的使用寿命增加。在设计中，先用 UG NX4.0 将零件进行造型，然后根据零件，制作型芯型腔及模具其他工作部分。首先，在产品造型好了以后，
6、就对塑件进行功能的设计，与材料的选用，进行校核，根据不同的塑件取不同的材料，以免浪费不必要的经济成本，材料的正确选用可以降低成本。而塑件功能的设计可以对模具的制作过程与材料还有精度进行计算。以免在模具设计与制造中避免不必要的麻烦。在材料选用好以后，就在 UG 造型中，将整幅模具的形状结构按一定的尺寸，把模具在虚拟的状态下完成。具体详细的过程将在第二章中详细解答。虚拟的模具造型完毕以后，然后就要对模具注塑成型前的准备，如；注塑机的选择，及校核交口套的计算及选用，还有喷嘴尺寸的计算。还有注塑成型的工艺条件，如；温度，压力，时间。再然后就是，1、模具分型面的确定，选择产品的最大外形轮廓处为产品的分型
7、面。2、确定浇口的尺寸。3、型腔数目的确定，按照产品的大小和精度不同，对模具的型腔数目进行确定。4、主流道与分流道的计算及确定。5、标准模架的选用。6、冷却系统的设计及选用。以上各个材料，标准件等它们共同构成了一套完整的模具。在设计过程中，自然会遇到各式各样的困难，在困难面前挺进，在磨难中坚强，正是设计的乐趣。通过这次设计，使我深入地学习了塑料模具设计的过程及需要注意的一些问题，以前不注意的一些标准问题在这次设计中得到了加强，对尺寸的完整性的认识也上升到了新的高度。通过这次设计，一定会受益匪浅。目 录第 1 章 塑件材料的选用 11.1 注塑件的设计及材料的选择 11.2 塑件的尺寸精度及表面
8、质量 5第 2 章 UG 造型及模具制造过程 72.1 UG 造型过程72.2 分模 82.3 标准模架与标准件的调用 9第 3 章 塑件注塑成型前的准备143.1 注塑成型的准备143.2 注塑机的选择153.3 注射机的校核17第 4 章 模具设计及材料的选择194.1 分型面的确定194.2 型腔数目的确定194.3 浇口确定194.4 模具材料的选择194.5 浇注系统设计204.6 模架的确定234.7 导向与定位机构244.8 顶出系统设计254.9 温度调节系统设计26收获与体会 30致 谢 31参考文献 - 33 -喷嘴模具设计（浙江工业大学成教学院 09 模具设计与制造 郭杭
9、军）指导老师：陆晓东第 1 章 塑件材料的选用1.1 注塑件的设计及材料的选择一、 功能设计功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是工作用品,承受外力的可能有点大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况可能会比较多;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求提高;作为一种工作用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;此外,塑料都会老化,作为一种光学用品,还要考虑到材料的光氧化等问题.二、 材料选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材
10、料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是摩擦性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表1-1所示。表 1-1 材料的特性塑料名称PS PC PMMA拉伸强度/MPa51.9 6672弯曲强度/MPa11095113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指数（OI）24.917.3热变形温度/ 85134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/cm10101719172.1101
11、610101415吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表 1-2 所示。表1-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途聚苯乙烯（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，成型性能好，成型前可不干燥，但注射
12、时应防止溢料，制品易产生内应力，易开因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件3080装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，抗冲击强度差，化学稳定性教好 裂日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕
13、变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等以上的性能分析对比中看出,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于该产品是用于喷嘴头上的，所以也有一定的技术要求，我们主要要求配合度跟美观度,其它如拉伸强度,断裂伸长率等则也是要考虑的指标(这由塑件的工作环境决定),最终选定PS为塑件材料.因为除了质脆和抗拉强度不如其它两种材料外，它所
14、拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。 图1-3 原始零件图三、 结构设计 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据.四、 对塑件的修改说明 塑件要求中心圆能够放入喷嘴中，并达到一定的配合间隙，且满足配合要求。关于零件的造型图如图2-3所示。（1）外型轮廓；原零件3D图产品属于规则,如图1-1和1-2所示。在用UG造型时外边等只要做好一个就可以镜像，只有里面的螺旋槽不是在同意高度的，所以这个要一个个依次做下去，以达到造型的效果。（2）结构；原图形为圆形的塑料件，中间带 图1-4
