基于PROE的搅蒜器结构设计及其注射模具设计

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1、装订线基于PRO/E的搅蒜器结构设计及其注射模具设计摘 要：本文设计产品是当今炙手可热的厨房用品搅蒜器，由于其造型美观、结构独特、使用方便，所以深受欢迎，应用前景十分广阔。本文主要工作分为两大部分，一是对搅蒜器产品进行三维造型：通过分析产品各个部分的功能，确定机构的运动方式和结构形式，利用Pro/ENGINEER Wildfire 3.0对产品进行实体建模。二是对搅蒜器产品关键受力塑件搅蒜器下盖进行注射模具设计：分析搅蒜器下盖塑件的工艺结构及品质要求，利用塑料顾问对产品进行模流分析，分析和优化注射成型工艺参数，通过Pro/ENGINEER Wildfire 3.0提供的模具设计模块Pro/Mo

2、ldesign对塑件进行模具分型面创建、体积块抽取、模具装配以及开模运动仿真，利用Pro/E中外挂的模具专家设计系统EMX4.1生成模架。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：搅蒜器；三维实体造型；分型面；注塑模具；开模运动仿真搅蒜器3D装配图 搅蒜器下盖模架爆炸图 3D Molding and Design of Injection Mouldfor Garlic Grater Based on Pro/EAbstract：3D molding and design of injection mould for of the G

3、arlic Grater are introduced, The Garlic Grater is very fast seller at nowadays. it attractive appearance, the structure is unique, easy to use, so it well received. The applicable foreground is very wild. This paper is divided into two parts, First, 3D Molding for Garlic Grater product underway, Ana

4、lysis of some of the functions of various products, identify ways and structure of sport, and use of Pro / ENGINEER Wildfire 3.0 to the entity modeling, Second is the Garlic Grater product key component-Garlic Grater -covered under the plastic mold design, analysis Garlic Grater -covered under the p

5、lastic parts of the structure and quality requirements, Through the Pro / ENGINEER Wildfire 3.0 provide the mold design features, Pieces of plastic injection molding process analysis, mold parting surface foundation, mold volume block extraction, mold open simulation, and mold assembly. And the use

6、of plastic products consultant-flow analysis, and optimize the parameters, reuse Pro / ENGINEER Wildfire 3.0 expert in the mold design system-on-design. In the whole process, the designer realizes a non-paper work which is beneficial to the efficiency of mould and decreases the cost. It shortens the

7、 procreative period dramatically.Key words：Garlic Grater; 3D Solid Molding; Parting Surface; Plastic Injection Mould; Mold Open Simulation 目 录1 绪论11.1模具行业及产品发展现状11.2国内外模具设计技术现状和发展趋势21.3选题意义31.4设计的具体内容及要求41.4.1设计内容41.4.2课题基本要求51.5本章小结52 搅蒜器产品结构的3D造型设计62.1搅蒜器产品结构分析62.2搅蒜器产品结构3D造型设计过程92.3 本章小结123 基于Pla

8、stic Advisor的模流分析133.1塑件模型建立133.2分型面位置的确定133.3塑件型腔数量位置的确定143.4塑件2D图技术条件143.5搅蒜器产品参数分析153.5.1材料选择153.5.2塑件收缩率153.5.3塑件的壁厚153.5.4塑件的拔模斜度163.6模具注塑过程的工程分析173.7成型工艺条件分析203.8模流分析结论213.9本章小结224 注塑设备的选用、校核与安装234.1注塑机的选用234.1.1塑件体积的计算234.1.2浇注系统凝料体积的初步估算234.1.3锁模力的计算234.1.4选择注塑机244.2注塑机有关参数的校核254.2.1注射量的校核25

9、4.2.2注射机工艺参数的校核264.3本章小结275 浇注系统设计285.1 浇注系统设计原则285.2主流道设计285.3分流道设计295.4浇口设计305.5浇口位置的确定315.6冷料穴的设计325.7主流道冷料穴325.8 本章小结336 Pro/Moldesign下成型零件的结构设计346.1成型零件的结构设计346.2成型零件钢材的选用356.3 成型零件工作尺寸的计算356.4 成型零件强度计算366.5模架的确定376.6 本章小结377 脱模机构和温度调节系统的设计387.1排气槽的设计387.2脱模推出机构的设计387.3温度调节系统的设计407.4冷却水道的结构设计42

10、7.5 本章小结428 用模具专家设计系统EMX4.1设计模座448.1根据型腔大小选择模座448.1.1 新建EMX项目448.1.2 加载并定义模架448.2加载模仁508.3添加定位环518.4添加浇口衬套528.5 模架3D系统设计528.6 本章小结589 模架开模运动仿真599.1打开组件599.2动画制作599.3本章小结6110 本文总结62参考文献63附 录64致 谢66 IV装订线 毕业论文（设计）报告纸1 绪论1.1模具行业及产品发展现状在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业，许多新产品的

11、开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水准的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。国外先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及CADCAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点，结构形式上有微型链以及多种输送链、缆链等，在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金

12、等材料，进一步提高了链条的性能。 在塑料件方面，有数据显示，今后5年，中国厨房用品市场的年增长幅度将在8%到，在设计上厨房用品能够根据市场的需要更快速地开发出具有消费群体所要求功能的新产品，还有14%之间，需求总额将超过3500亿元。随着人们生活水平提高，厨房用品的加速普及与换代升级必将产生惊人的市场推动力，厨房用品的市场发展前景非常广阔。2006年，中国厨房用品市场份额将进一步扩大，针对部分厨房用品质量标准不一的状况，国家将会出台更严格的厨房用品质量标准，促进了厨房用品品牌的优胜劣汰，强势品牌的厨房用品厂家成为真正的赢家。厨房用品的发展状况主要表现为：市场需要多样化，越来越多的厂商认识到，为

13、了与同类产品实现差异化，自己的产品必须能进一步满足消费者对质量、性能、感观、时尚性的要求。比如时常出差的消费者与主要在浴室内使用的消费者，对电剃须刀就会有不同的要求；功能多样化，为了满足市场的需要，制造商在设计生产厨房用品的时候，都要考虑到产品功能的多样化；效益高厨房用品的生产厂家一旦发现市场销路不畅，厂商可以迅速进行调整，由于投入的成本很低，因此其可能导致的损失也大大小于研发高级厨房用品。1.2国内外模具设计技术现状和发展趋势 在机械工业迅速发展的当今世界，效率和成本已经成为评价发展的一个重要因素，而模具不但在这方面有得天独厚的优势，而且在精密.大型.复杂.长寿命.范围广等方面也是首屈一指的

14、，目前模具基本上能达到23微米的精度，1微米也将成为必然的趋势，而纳米技术也将成为世人终将的目标，现代模具行业是技术资金密集型行业，它作为重要的生产装备行业在各行各业服务的同时，也直接为高新技术服务，由于它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.高速加工及超精度加工技术等，因此，模具工业已经成为高新技术产业的一个重要组成部分，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，因此成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。随着中国汽车、电子、通讯、家电等行业的发展，对塑

15、料模具的需求越来越大，对产品质量要求越来越高。塑料模具将朝着大型化、高精密度、多功能复合型的技术方向发展。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。譬如在生产汽车时，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。在塑料模具的设计制造中，热流道技术得到广泛应用。热流道系统在现今追求产品高质量的注塑加工业，已

16、成为不可或缺的加工手段。使用热流道，可以延长模具的寿命、节约材料、减少废品。同时在生产复杂、壁厚不一的塑料制品时，热流道的优势更为显着。此外，气辅注射技术和高效多色注射技术也开始成功应用。我国模具技术发展的特点：产需保持高速增势。技术水平明显提高。信息化管理富有成效。投资热情高涨，集群化初步显现。品牌建设得到重视.人才培训力度加大2007年国产模具水平得到明显提高，主要表现在：级进模水平提高较快，大型级进模长度已超过3米，精密级进模已可与2000次/分高速冲床匹配；热流道模具和气辅模具方面，有的已达到国际水平；在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAE/CAM一

17、体化技术得到进一步发展，并取得较好成果；模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现,有力地促进了中国塑料模具业发展。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做

18、出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD

19、/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.3选题意义中国是个农业大国，有着悠久的文化历史，俗话说“民以食为天”，一日三餐，人们有太多的时间都难免要在厨房里度过，随着人们生活水平地提高，厨房用品的更新换代也是越来越快，人们的生活效率也是越来越高，为了更好的

20、提高人们生活的效率，缓解在工作之余还要在厨房里劳作人们的压力，特设计一款方便实用小巧的厨房用品搅蒜器。蒜是人们经常食用的蔬菜之一，蒜是餐桌菜肴中一种最常见的食物，即可以生吃，也可以调味。大蒜的特殊功效之多使它成为最佳营养食品之一，被称为“天然的抗生素”。但是蒜皮剥起来是相当的麻烦而且耽误时间，有时候还剥不好。本产品特别针对剥蒜而设计，利用简单的机械原理以及其独特的结构，可以轻松的将蒜皮去掉，节省时间，而且剥蒜效果好，可以将蒜瓢单独的分离，不留任何蒜皮，而且搅蒜器拆洗方便，小巧，不占用厨房空间。根据市场调查，目前在中国市场，搅蒜器产品并没有得到普及，还有很大的发展空间，我国是个人口众多的国家，如

21、果给每个家庭配备一台搅蒜器，其需求量是相当大的，而在欧美等一些发达国家，人们在厨房里劳作的时间是相当少的，原因之一就是厨房配备了一些节省时间，提高效率的厨房用品，搅蒜器就是其中之一。所以本课题具有一定创新和实际应用意义。本毕业设计通过对德国法克曼（FACKELMANN）公司所生产的搅蒜器塑料产品的结构设计，以及对其中重要零部件的注塑模具设计，熟悉了解了一个产品的整体结构设计的一个基本流程，锻炼了塑料制品的设计及成型工艺的选择能力；塑料制品成型模具的设计能力、塑料制品的质量分析及工艺改进能力、塑料模具结构改进设计能力，熟悉了模具设计的常用商业软件。1.4设计的具体内容及要求1.4.1设计内容(1

22、)搅蒜器产品机构与造型设计利用美国PTC公司设计的Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 对搅蒜器产品进行3D造型设计，分析各个零部件的作用以及功能是否能满足搅蒜的条件，提出方案进行设计。(2) 注塑模具设计对搅蒜器产品进行工艺性分析，确定为其主要受力塑件搅蒜器下盖进行模具设计，分析搅蒜器下盖的结构，看其底盖采用的塑料是否能顺利完成注射、冷却、脱模，成型强度、刚度以及使用寿命是否满足使用的要求，找出不足之处，对底盖做出结构上的修正，直到满足这些条件为止；分析产品的最佳浇口位置，流动是否平衡，对注塑设备选择，根据现有的设备，从中选择合适的注塑设备；确定分型面：根据蒜器盖塑料件的几何形

23、状，尺寸精度要求，兼顾脱模方式等选择合适的分型面，选择模架时，模架为标准件，选择合适的即可进行系统设计：包括浇道的形状和位置的确定，设计成型件设计时，应设计合理的成型零件，确定模腔的数量及其排列方式，冷却系统设计与计算，冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系，在确定时，应尽可能地靠近型腔和尽可能地多，但不要发生干涉，在模具模拟开模时对模具的动态碰撞进行模拟检查。1.4.2课题基本要求1、根据任务书所提的要求，进行市场调查，确定产品的结构尺寸，以及主要部分的组成，完成产品初期的3D造型。2、分析完成的搅蒜器产品的合理性，并对其关键性部位进行模具设计。3、选择零件成型设备根据成型设备的种类来进行

24、模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。4、确定模具的总体结构,设计全套模具,考虑模具安装与加工精度。5、根据所选的关键受力塑件，分析其工艺性，测绘制品的尺寸，确定尺寸精度，绘制制品零件图。要求产品厚度均匀，变形较小，满足使用要求。 6、熟悉注塑机的工作原理，确定制品成型方法，选择零件成型设备，了解各种成型设备的性能、规格、特点。 7、掌握模具设计的方法与步骤、模具的制造工艺与方法，认真分析制品结构，确定模具设计的方案，绘制模具布置图。 8、认真进行分析、计算，绘制模具总装图、各个零件图。要求：模具的使用寿命在50万次以上；产品外表面要求光滑,无明显的熔接线痕迹；模具装配后分型面的贴

25、合间隙应不大于0.01mm，塑件不能有飞边，毛刺等缺陷。1.5本章小结本章主要介绍了模具行业的现状以及本产品的背景，明确了设计目的和设计要求，以及本课题的基本设计要求。2 搅蒜器产品结构3D造型设计2.1搅蒜器产品结构分析通过对搅蒜器产品结构功能的研究，为使其具有搅蒜功能，方便使用，现设计如下方案，将搅蒜器设计成为六个部分：旋钮、搅杆、搅蒜器上盖、搅蒜器下盖、定位夹、容器杯，这样设计方便拆卸清洗，其中每个部分的之间的关系如图所示，其工作原理是根据简单的机械传动原理，通过人手握住旋钮，使旋钮和搅杆之间发生相对运动，旋钮外表面设计成螺纹状防滑，搅杆在搅蒜器上盖和搅蒜器下盖组合成的容器内搅动，使蒜瓢

26、分离，并且剥落蒜皮，最后搅好的蒜瓢通过搅蒜器下盖设计的圆弧形槽，顺利分离掉落到容器杯内，这样就完成了整个搅蒜过程。搅蒜器各个部分机构关系如图1所示。图1 搅蒜器产品结构示意图(1) 搅杆 搅蒜器机构的主要部分，通过螺旋叶片和锯齿状的锥体，分别将蒜外部压碎然后将蒜瓢分别分开,通过底盖到达容器杯内。 图2 搅杆(2) 搅蒜容器上盖 用于盛放蒜,将蒜放进搅蒜器上盖后，然后通过搅杆的作用使蒜瓢分离。图3 搅蒜容器上盖(3) 搅蒜容器下盖 用于连接上盖,底部设计成3个圆弧大小中间为圆形是根据蒜瓢的大小设计，当搅杆将蒜瓢顺利压碎分离之后通过下盖的圆弧设计能很好的落到容器杯底部。图4 搅蒜容器下盖(4) 定

27、位夹 对定位夹的设计,其主要作用是用于固定搅蒜容器上盖和绞杆,因为在搅蒜的过程当中会产生少许偏心力这样搅杆和上盖不能很好的结合，搅起蒜来也不是很方便,用定位夹将它们固定，很好的解决拉这个问题。定位夹中间开槽部分的设计是因为在夹紧固定过程当中会产生弹性变形,而开槽则可以很好的解决弹性变形问题。 图5 搅蒜器定位夹(5) 容器杯 用于盛放绞好的蒜瓢。 图6 搅蒜器容器杯(6) 旋钮通过连接搅杆上的螺钉，使搅杆可以旋转，外部螺纹部分时可以防滑，中间通过螺钉连接，当人手转动时旋钮也随之转动，然后通过搅杆上的螺钉固定部分和搅杆之间产生相对运动,设计这样搅蒜省力。 图7 旋钮(7) 产品结构图 图8 搅蒜

28、器产品3D造型 图9 搅蒜器产品3D爆炸图2.2 搅蒜器产品结构3D造型设计过程 (1) 搅杆的造型设计搅杆部分的造型设计难点在于其不规则的螺旋叶片，由于要使其具有搅蒜特有的功能，搅杆底部设计为锯齿的状，一般大的蒜。首先要经过挤压，这样使蒜瓢分离，更方便搅蒜器搅杆的作用，搅杆上部螺旋较大，下部较小，这样是使蒜瓢由大到小最后顺利分离，其中造型设计步骤如下：拉伸草绘搅杆其它部位，如与上盖结合部分圆形，伸出机构平杆，其主要部分螺旋叶片，利用插入螺旋扫描伸出项，绘制扫描轨迹，扫描截面，最后得出螺旋叶片，其底部锯齿状由拉伸草绘阵列其特征完成。其它部分给予相应的倒圆角。图10 搅蒜容器搅杆2D结构图(2)

29、 搅蒜容器上盖的造型设计搅蒜容器上盖的造型设计主要是根据蒜瓢的大小而设计，其主要作用是用于承放蒜瓢，其大小也是根据可承放蒜瓢设计，因为搅蒜容器上盖要用于连接搅杆和搅蒜容器下盖所以其连接部位的设计要易于加工，外部设计螺纹是为了防滑。Pro/ENGINEER Wildfire 3.0造型设计步骤如下：拉伸草绘搅蒜容器上盖圆桶部分的设计，然后创建基准面，利用伸出项，混合完成其承放部分的设计，连接部分用旋转完成，外部防滑螺纹利用镜象阵列完成，最后利用倒圆角特征，使产品造型更加符合人性化的要求。 图11 搅蒜容器上盖2D结构图 (3) 搅蒜容器下盖的造型设计 搅蒜容器下盖其主要作用是连接上盖和容器杯，其

30、内部为了更好的配合搅杆的工作设计成锥状，下部为了使蒜瓢顺利脱落，根据蒜瓢的大小设计成3个圆弧和一个圆形，其尺寸大小根据市场调查，根据蒜飘大小设计，确保蒜飘完整的脱落，达到搅蒜器工作的目的。造型设计步骤如下：旋转草绘搅蒜容器下盖的大体形状，因为搅蒜容器下盖部分还带有容器杯的杯盖部分，杯盖部分设计要很好的和容器杯相结合，所以杯盖部分有开槽，杯盖利用旋转草绘完成，3个圆弧和一个圆形，则利用拉伸剪切材料，在定好尺寸的前提下完成其设计。其余部分给予相应的倒圆角。图12 搅蒜容器下盖2D结构图(4) 定位夹的造型设计 定位夹的造型主要是根据定位夹的作用，它是用于固定作用，固定的部分是搅杆和搅蒜容器上盖，所

31、以在搅蒜容器上盖部分有用于定位夹固定的固定凸槽，由于在搅蒜过程中可能会存在用力过大的现象，所以定位夹中间部分开槽，这样产生弹性变形，起到更好的固定作用。造型设计步骤如下：拉伸草绘定位夹基本表面，用于连接部分的上槽和下槽用壳和旋转完成，中间部分的开槽，用拉伸剪切材料完成。为了美观实用，其余部分则进行倒圆角的设计。图15 定位夹2D结构图(5) 容器杯的造型设计 容器杯主要是用于承放蒜瓢，并且连接搅蒜容器下盖，使搅蒜器搅好的蒜瓢顺利脱落到杯中，其大小尺寸应配合整体尺寸的设计，颜色为透明状。造型设计步骤如下：旋转草绘杯子的大体形状，利用壳特征，绘制成杯子的形状，最后在杯顶和杯底进行倒圆角的操作。 图

32、14 容器杯2D结构图(6) 旋钮的造型设计旋钮是搅蒜器受力的主要部分之一，也是人手直接接触的部位，它的设计要考虑到人性化，防滑并且易于操控，在这里设计旋钮的主要作用是为了是搅蒜更加省力，所以本旋钮考虑到的是螺钉固定，这样结构简单并且节约成本，本设计难点主要是螺钉固定部分的设计，为了减小受力情况，其中造型设计步骤大体如下：拉伸草绘旋钮截面草绘防滑部分螺纹利用壳特征生成旋钮外壁最后倒圆角设计造型完成。图15 搅蒜容器旋钮2D结构图2.3 本章小结本章主要介绍了搅蒜器的基本结构组成及其功能，简单阐述了搅蒜器的设计过程。3 基于Plastic Advisor的模流分析3.1塑件模型建立本塑件为搅蒜器

33、的关键结构部件，因为在搅蒜的过程当中，搅蒜器下盖承受较大的受力，当搅杆在运动过程当中与下盖之间产生摩擦，中间有蒜瓢的作用，使三者之间有个相对的运动，所以下盖所受阻力较大，当搅好的蒜瓢从设计好的圆弧形底槽内掉落时，下盖也承受一定的压力。由于该下盖是薄壁形零件，所以要特别考虑底部所承受的压力，以防止时间过久后会产生变形，由于搅蒜器下盖生产批量很大.外形尺寸和精度要求中等，因其底部结构连接脆弱，为保证塑件的强度，故对成型工艺条件要求高，必须对塑料在模具中的流动情况进行分析，优化成型工艺参数和浇口位置。图16 塑件三维立体图3.2分型面位置的确定选择模具分型面时要考虑如下基本规则：(1) 确保塑件的尺

34、寸精度。选择分型面时应该尽量减小由于脱模斜度而造成塑件的大小端尺寸差异 (2) 考虑注射机的技术规格 考虑到注射机的锁模力应尽可能减小塑件在分型面上的投影面积。模具的分型面尺寸在保证一定的型腔不溢料的边距的情况下，应尽可能减小分型面接触面积，从而以增加分型面的接触应力，防止溢料，并简化分型面的加工 (3) 尽量方便浇注系统的布置 (4) 便于排溢。根据以上原则，搅蒜容器下盖分型面的位置取在上表面边缘，因为搅蒜器下盖是塑件的最大边缘处，选择上表面有利于产品的脱模，并且保证了搅蒜器下盖的精度要求，选择上表面有利于零件的加工，综上所述，所以选择搅蒜器下盖外表面为分型面，其分型面如下图17所示。 图1

35、7 创建模具的分型面3.3塑件型腔数量位置的确定由于该搅蒜器产品容器下盖精度要求不是很高，并且尺寸不是很大(零件直径为87mm),所以初步定为一模四腔的布置，采用平衡式排列，以保证各型腔能平衡进料。 图18 模具型腔排列 图19 模具布局3D图3.4塑件2D图技术条件本模型2D图由Pro/E 3D图转换而来,并在软件AutoCAD上进行整理绘制出来的2D图如图所示，如果需要更加详细的塑件尺寸，请参照附件中的塑件的2D图，该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。 图20 塑件2D工程图3.5搅蒜器产品参数分析3.5.1材料

36、选择搅蒜器产品下盖为一般的零件,属于壳体类,没有特别的要求,根据以上的依据,选择材料ABS为塑料件的材料，ABS中文名称:苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其性能为：综合性能好，冲击韧，力学强度高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好，易于成型和机械加工。用途是：适于制作一般的机械零件，各类壳体,汽车配件,日用品，管材及文具等。ABS材料的成型特点如下：(1) 因ABS原料粒料极易受潮，致使制品出现斑痕、云纹等缺陷，因此成型前需充分干燥，含水率控制在0.1%以下。(2) ABS流动性好，流动距离比，即流动长度L与该处制品壁厚T之比达190，因而不易出现飞边。熔融温度低而宽，有利于成型，但含橡胶组分多的A

37、BS流动性较差。3.5.2塑件收缩率根据以上选用的材料为ABS，查相关资料可知，ABS的收缩率为0.0040.007，这里选择偏中值，为0.005。3.5.3塑件的壁厚一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。因此产品的厚度必须适中，根据材料的特性，查阅相关的资料，查得ABS制品的壁厚通常为1、1.2、1.5、2、2.5、3mm。本次设计中，由于搅蒜器下盖要承受较大的

38、压力，因为塑件的厚度对塑件的质量有很大的影响，厚度过小难以满足使用的刚度，成形使的流动阻力大，会出现缺料现象，而塑件的厚度过大，则有可能使成本增大。制品壁厚的作用如下：(1) 使制品具有确定的结构和一定的强度、刚度，以满足制品的使用要求。(2) 成型时具有良好的流动状态以及填充和冷却效果。(3) 防止制品翘曲变形。所以塑件的壁厚取为3mm。在设计完产品之后，为了确保产品的壁厚在确定的范围之内，需要对塑件进行检测，而在产品3D设计的软件Pro/ENGINEER Wildfire3.0中，就有用于检测产品厚度的功能，检测的结果如图21-22所示。 图21 厚度分析参数设置 图22 厚度分析结果 总

39、体上看，塑件基本上满足塑件的壁厚为3mm的设计要求，综上所述，该塑件的纵向壁厚满足设计的要求。3.5.4塑件的拔模斜度拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模是划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。在设计时，可以参考一些资料来确定塑件的脱模斜度，一般以塑件的材料为选择依据，而ABS塑料的脱模斜度为40度1020度 ，为了便于脱模，塑料制品壁在出模方向上应具有倾斜角度。脱模斜度确定要点如下：(1)制品精度热高，脱模斜度应越小。(2)尺寸大的制品，应采用较小的脱模斜度。(3)制品形状复杂不易脱模的，应

40、选用较大的脱模斜度。(4)制品的收缩率大，脱模斜度也应加大。(5)制品壁厚时，脱模斜度也应增大。综合以上因素查表可得该塑件的脱模斜度为2。在设计完成之后，为了检测塑件的拔模斜度是否符合要求，需要对塑件进行拔模检测，PTC公司的产品Pro/ENGINEER Wildfire3.0提供的完善的拔模检测方法，塑件检测完成后的结果如图23-24所示。 图23 塑件拔模检测设置 图24 塑件拔模检测结果 3.6 模具注塑过程的工程分析塑料顾问Plastic Advisor,是Pro/E系统的外挂程序之一，位于Applications/应用菜单中，属于计算机辅助工程（CAE）分析软件，专门用来塑料仿真，塑

41、件射出成型，处理注塑射出成形的模流分析，使设计者能在模具设计的阶段，辅助射出制程仿真，对注塑在型腔中的充填情况，产品的生产特性能快速掌握。使用“塑料顾问”做模流分析必须先了解几个重要的特点，现分述于下：(1) 直接读取Pro/E 3D模型数据，为STL格式，无须另外建立网络。(2) 计算是将胶体视为牛顿流体，即线性的假设。(3) 快速充填分析，可以知道：是否短射，充填时间，气泡及融合线的位置，压力，温度分布等。(4) 内建相当丰富的注塑数据库，包括世界各知名大厂。 步骤一 打开文件。如图，建立基准点PNT0。PNT0点即是零件的浇注点。图25 塑件的模流分析步骤二 创建基准点。如图 点选下拉式

42、菜单Applications/应用 Plastic Adviser/塑料顾问 点选PNT0确定进入了塑料顾问界面。 图26 塑料顾问分析界面步骤三 选择材料。点选第四个图标，点选如图27，接着找到Family name/俗称Add，输入所选的材料的俗称，本论文搅蒜器下盖的材料为ABS。搜寻结果如图28，根据材料介绍选择其中一种材料。 图27 选择molding window 图28 选择厂商材料 图29 材料参数步骤四 塑模分析。选择在Pro/E 中完成3D模型设计后，可以直接启动塑料顾问进行模流分析，不需要建立网格划分模型。此时要创建点，本课题为PNT0，虽然建立了点，但是在塑料顾问中却不能

43、显示基准点，因此在选注射点时就会发生偏差，导致对称的注件似乎不对称，这是外挂模块塑料顾问一个缺点。点选后，要指定注射点，是凭视觉选择的，如此，。接着选择开始分析图形按扭，视模型，塑料等情况而定，计算时间长短不一，计算结束时显示Results Summary (结果摘要)的画面。钩选Molding Window Analysis Start 弹出 Molding Window Analysis对话框，选Gloss,分析结果如图31。 图30成型参数窗口 图31 成型结果窗口图32 产生分析结果3.7成型工艺条件分析利用塑料顾问对零件的浇口位置、塑料流动性、填充可行性、填充时间、注射压力、冷却质量

44、、缩痕等进行分析，分析显示的塑件的状态如图33-42所示。 图33 浇口位置分析 图34 填充状态 图35 填充时间 图36 注射压力 图37 表面温度变化 图38 冷却时间变化 图39 冷却质量 图40 波前温度 图41 气泡分析最后制作报告书塑料顾问能自动将分析结果制作报告书，输出为网页模式，直接利用浏览器查看。可以点击 分别加注释和制作报告书(report),报告书所有文件会集中在数据夹中，打开名为：start.htm文件，浏览报告书。3.8模流分析结论(1)浇口位置确定：通过图33分析可知，蓝色区域为零件浇口最佳位置，由于考虑到浇口布置和型腔布局，所以本设计采用零件侧浇口。(2)成型工

45、艺参数优选：通过对塑件进行流动性分析，由图34可知塑件效果为绿色，填充状况良好，表明塑件比较容易填充。为保证塑件的质量，还必须多次调整注射压力、注射时间和注射温度这三个主要成型工艺参数，从中进行优选。图35中填充时间红色为最先填充区域，按照填充的先后顺序一次是黄色、绿色、蓝色。注射压力是指喷嘴在注射期间施加的压力，图36中红色代表压力最大的区域，按照压力由大到小依次为黄色、绿色、蓝色。通过了解塑料各个方面的工艺性能，针对所给参数得到的流动结果分析，修正注射时间、注射压力、注射温度参数，最后得到比较优化的工艺参数：注射压力128Mpa、注射温度203C、注射时间3.7s。(3)塑件冷却质量分析：

46、此种分析方法可以协助用户修改造型的几何，从而避免因冷却方法造成的变形。分析塑件表面温度变化，在冷却质量分析结果中，如图39，绿色所代表冷却质量最高，其次是黄色和红色。在塑件上圆柱表面的颜色为黄色时，表明该区域需要冷却，因此需对型芯进行冷却。(4)气泡分析：注射过程中会存在一些气体不能够很好的排除而困在模腔里面，使得流体不能够填充满整个模腔。通过分析发现：在塑件的边沿和圆柱面与底面的交接处会产生气泡，如图41，因此需要在分型面上远离浇口一侧开设排气槽、在型芯与固定板之间应设置排气间隙。3.9本章小结本章主要介绍了搅蒜器下盖分型面的选择，包括型腔的布置，以及利用Pro/ENGINEER Wildf

47、ire分析零件的厚度和拔模斜度等，都是为设计产品做前期的准备和分析工作，分型面的选择是零件注塑模具设计的重要环节，它不仅关系到模具的结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。在本章的最后，搅蒜器下盖的工程分析中，利用塑料顾问Plastic Adviser，对塑件做了进一步的分析，确定了浇口的最佳位置，优选了成型工艺参数，找到了排气的位置，为后续模具设计工作提供了理论依据。- 57 -4 注塑设备的选用、校核与安装4.1注塑机的选用4.1.1塑件体积的计算对于该搅蒜器下盖的参数在Pro/ENGINEER Wildfire 3.0中利用分析模型质量属性中可以计算得出：M=1.53g，V0=1.53c

48、m。图43 零件质量属性4.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍来估算，因为从上述分析中确定为一模四腔，所以塑件成型所需注射量为： 4-1结合生产实际，注射机的最大注射量是其额定注射量的80%，所以注射机的最大注射量为： 4-24.1.3 锁模力的计算模具设计时应使注射机的额定锁模力大于胀模力，即FA ,F为注射机额定锁模力（N）；为塑料熔体在型腔内的平均压力()；A为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（）。因为是一模四腔，根据多腔模的统计分析是每个塑件在分型面上投影面积的0.20.5倍，因此可用0.4进行估算，所以制品的投影面积估算为： 4-3 4-4型腔平均压力P通

49、常为2040MPa。因为所用材料为ABS，粘度高，精度高，压力损失大，根据查表应选择35.，所以锁模力： 4-5(4) 最大注射压力的计算注射机注入的塑料熔体流经喷嘴、流道、浇口和型腔，将产生压力损耗，一般型腔内平均压力仅为注射压力P的1/41/2。所以P=/（0.250.5）=35/（0.250.5）=70140。根据ABS材料的特性，成型时的注射压力为60100。所以最大注射压力70P1004.1.4选择注塑机为了保证正常生产和获得良好的塑件，在模具设计时应该选择合适的注射机，选择注射机时要考虑以下几个因素：(1) 额定注射量 国产注塑料的容积均表示一次注射量。(2) 额锁模力 选用注射机

50、的锁模力必须大于型腔压力产生开模力，不然模具分型面要分开而产溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力约注射压力的4070%。(3) 额定注射压力 如果考虑注射机的最大的注射量，最大成形面积和锁模力来确定注射机这还是不够的，选用的注射机注射压力必须大于成形时所需的压力。根据每一生产周期的注塑量和锁模力的计算值,可选用XS-ZY-500型卧式注射机。表4-1 XS-ZY-500型卧式注射机主要技术参数技术指标名称技术参数额定注射量/500螺杆直径/65注射压力/145注射行程/200加热功率/14注射方式螺杆式锁模力/3500最大成形面积/1000模具最大厚度/45

51、0模具最小厚度/300动、定模固定板尺寸/700850合模方式液压-机械拉杆空间/540440电动机功率/22最大开合模行程/500液压泵压力/6.5机器外型尺寸/6500130020004.2 注塑机有关参数的校核4.2.1 注射量的校核注射生产中，注射机每个成型周期向模内注入的熔体或质量称为制品的注射量，其中包括模内浇注系统和飞边所用的熔体量。根据生产经验，制品注射量一般不能超过注射机的最大注射量的80%，按注射机的最大注射量校核型腔数量。 4-6式中：K注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75；注射机允许的最大注射量，该注射机为400；单个塑件的品质和体积(g或)，取=1.5

52、3g；浇注系统所需塑料质量和体积(g或)，取=0.64。以上根据所计算得出的结果上式右边=17.24，所以符合要求。4.2.2注射机工艺参数的校核(1) 注射压力的校核注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型需要注射压力的大小与制品复杂程度、模具结构、塑料品种、注射速度、流动比、喷嘴及模具流到系统以及注射机类型等因素有关，该项工作校核注射机的额定压力能否满足塑件成型时所需要的注射力,生产实践中一般为70-150，k为注射压力安全系数，一般取1.251.4。所以 =1.3100=130，而=145。注射压力校核合格。(2) 锁模力校核高压塑料熔体充满型腔时，会产生很大的力，使模具

53、沿分型面涨开，该力等于制品浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔体的压力,即为作用在这个面积上的总力，该力称为工艺锁模力，它必需小于注射机的额定锁模力，否则在注射成型过程中会因为锁模不紧出现涨模溢料现象。注射时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大压力。为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注射机必须提供足够的锁模力。它同注射量一样，也反映了注射机的加工能力，是一个重要的参数。为使注射时不发生溢料和涨模现象，及满足下式： 4-7式中: A制品的投影面积mm； 锁模力安全系数，一般取1.11.2；F注射机的额定锁模力； ABS的型腔平均压力为35。 所以计算得出F1.233273.324

54、35=1397.479KN,而F=3500KN，所以锁模力校核合格。4.3本章小结本章选用了合理的注塑机，并对注射量、注射压力等主要技术参数进行校核。5 浇注系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来以后，到达型腔之前在模具中所流经的通道，其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳地引到模具的型腔，并在熔体充填和固化的过程中将注射压力和保压力传递到塑料制品的各个部位，以获得组织致密、外行清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制品。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计对注射成形效率和质量有直接影响。5.1 浇注系统设计原则在设计浇注系统时要考虑下列因素：(1)塑料的成形特性 (

55、2)制品的大小及形状 (3)模具成形制品的型腔数 (4)制品的外观(5)注射机安装范本的大小 (6)成形效率。5.2主流道设计(1) 主流道尺寸主流道是指连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，是熔体注入模具最先经过的一段流道。其形状、大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。为了使凝料能从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形。内壁表面粗糙度Ra一般取0.63m。设计主流道截面直径时，应该注意喷嘴和主流道对中。为了补偿对中误差并解决凝料的脱模问题，主流道的入口直径比喷嘴直径大0.51mm。根据所选注塑机,主流道小端尺寸为d=注塑机喷嘴尺寸+(0.51)=3+0.5=3.5mm。主流道球面半径为:

56、SR=喷嘴球面半径+(12)=18+2=20mm。球面配合高度 h=35mm,取h=3mm。在保证制品成形的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减小压力损失，取主流道的长度为:L=40mm。 图44主流道截面 图45主流道3D图(2) 主流道衬套形式 本设计虽然是小型摸具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取50mm，约等于定模板的厚度。衬套如图所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为100 图46 主流道衬套由于注射成形时，注射机对模具施加的压力很大，主要作用于主流道衬套上，且主流道与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般不将主流道直接开

57、在定模上，而是单独将它开在一个主流道衬套中，通常在淬火后嵌入模具中，这样在损坏时便于更换和修磨,选用T10A碳素钢,热处理硬度为50HRC55HRC。5.3 分流道设计良好的分流道是主流道与交口之间的料流通道，是塑料熔体由主流道流入型腔的过度段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在多型腔模具中起着将熔体向各个型腔分配的作用。分流道设计原则如下：以最短的路程、最小的热量损失，将熔体快速地输入型腔。材料必须能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口同时向型腔进料。考虑到节省材料与冷却条件，分流道的表面积/体积比应尽可能的小。分流道应能满足压力和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡地分配到各个型

58、腔，因此，本设计采用平衡式分流道，分流道的截面形状采用圆形，为了减少流道内的压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。为此用流道截面积与周长的比值来表示流道的效率。其中圆形的效率最高。(1) 分流道的长度根据型腔在分型面上的排布情况，分流道为二级流道。分流道长度应尽可能短，且折弯少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。第一级分流道 =60mm；第二级分流道 =10mm。(2) 分流道的直径对于壁厚小于3mm,质量200g以下的塑料制品,可以采用如下的经验公式确定分流道的直径(该公式的分流道直径仅限在3.29.5mm以内) 5-1式中D流道的直径，mm；m制品的质量，g；L分道的长度，mm。根据以上模型分析的得出的结果,塑料制件的质量=1.53g，D=5.2mm根据塑料的品种为ABS,其常用的分流道直径选6mm为分流道的直径，其分流道的截面如图所示图47 零件分流道布局5.4浇口设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量地注射成型。浇口的理想尺寸很难用理论公式来计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模中逐步加以修正。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口有直接浇口、侧浇口、