160x120x80饭盒注射模具设计.docx

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160x120x80饭盒注射模具设计

沈阳化工大学科亚学院

本科毕业论文

题目：

160×120×80方便饭盒注射模具设计

专业：

机械制造及其自动化

班级：

学生姓名：

指导教师：

论文提交日期：

论文答辩日期：

摘要

方便饭盒在我们日常生活里的应用十分常见，在生活中方便饭盒给我们带来了很多方便，我们任何一个家庭中都会用到它。

我们在市场中也会看见各式各样的饭盒，不同大小，不同形状，不同材质。

这次设计的是日常用品的典型代表，这对我以后的模具设计的知识程度和水平有一定的提升和帮助。

此次设计的方便饭盒结构比较简单，我用了CAD软件对产品原件进行了电子绘图设计，通过查阅手头资料对产品的设计进行计算，使方便饭盒的结构更加的合理耐用。

在设计时候我们考虑到其应该结实并且耐用，积极查阅手上的资料进行去设计，保证了它在我们生活中的质量。

我所设计的方便饭盒是我们最长用的长方体形状。

这种设计的特点是结构简单，结实，不容易损坏，清洁起来相当方便。

冷冲模以及塑料模的课程设计是“模具设计与制造专业”的教学计划安排的十分重要的实践环节之一，它是毕业设计的首选内容。

模具设计的课程一般安排在学习冷冲模的设计和塑料模具设计之后进行，它的意义在于巩固所学的知识，熟悉相关资料，了解正确的的设计思想，以及掌握设计方式。

通过模具设计制造，学会了工艺性的分析、工艺的计算、设计模具的零件结构、在书写技术文件以及查阅文献方面接受到了一次综合性的训练，增加了自己的实践能力。

本次毕业设计的题目是“方便饭盒注射模具设计”，主要是对塑料饭盒设计的思路与加工的过程的介绍。

方便饭盒质量比较低、形状十分简单、方便清洁、具有耐腐蚀耐老化、强度比较强、使用寿命长、制作方便、价格便宜等特点，是非常受大家所喜欢的产品，方便饭盒具有很好的发展前景。

本次的方便饭盒设计所主要采用的技术是注射成型，注射成型又称为注塑成型，是现今塑料加工中最常见的方法之一，注射成型的产品约占塑料产品总量的20%-30%，它是成型热塑加工的主要方法。

到现在为止除了氟塑料以外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法去生产塑件。

注射成型的最大特点是成型周期短，品种多，制品尺寸精确，产品可以快速更新换代，生产可以自动化、高速化。

并且具有极高的经济效益。

在设计过程之中，必须先要对方便饭盒的塑件来进行工艺性分析，并且去了解这类型塑件的特性和用途等；再逐一的对模具的基本结构进行分析，根据模具基本的结构来选择的基本模架，接着再核对各种相关的工艺数据，以及根据参考书上的资料以及图书馆中的资料以及公式和一系列表格和参数等。

进行对型腔和型芯等零件计算并设计，最后对模具来进行加热和试模等重要环节。

关键词：

模具设计;CAD;方便饭盒;注射模

Abstract

Convenientlunchboxapplicationsareverycommoninourdailylife,inthelifeconvenientlunchboxbroughtusalotofconvenience,weuseitanyofafamily.Wewillseeinthemarketavarietyoflunchbox,differentsizes,differentshapes,differentmaterials.Thisdesignisatypicalrepresentativeofthedailynecessities,thedegreeofmolddesignknowledgeformylaterandlevelhascertainpromotionandhelp.Thedesignofconvenientlunchboxstructureissimpler,IusedtheCADsoftwarefororiginalproductsfortheelectronicdrawingdesign,bylookingatdataforcalculation,thedesignoftheproductathandtomakeconvenientlunchboxstructuremorereasonableanddurable.Inthedesigntimeweshouldconsideritssturdyanddurable,activelyrefertohanddatatodesign,ensuringthequalityofitinourlife.Idesignedbyconvenientlunchboxisourlongestwithrectangleshape.Thisdesignischaracterizedbysimplestructure,strong,noteasytodamage,cleanupisveryconvenient.

Coldstampingdieandplasticmouldofthecourseisdesignedto"molddesignandmanufacturingprofessional"oneoftheveryimportantpracticelinkofteachingplan,itisthefirstselectionofgraduationdesigncontent.Diedesigncourseofgeneralarrangementinthestudyofcoldstampingdiedesignandplasticmolddesign,itsmeaningistoconsolidateknowledge,familiarwithrelevantinformation,understandthecorrectdesignidea,andthewaythemasterdesign.Throughthemolddesignandmanufacturing,learnedtheartofmanufacturabilityanalysis,calculation,structuredesignofmouldparts,technicaldocumentsinwritingandliteraturetoacomprehensivetraining,increasetheirpracticeability.

Thetopicofthisgraduationdesignis"convenient"lunchboxinjectionmolddesign,mainlyforplasticlunchboxdesigntrainofthoughtandmachiningprocessisintroduced.Convenientlunchboxqualityislow,theshapeissimple,convenientandclean,withstrongercorrosionresistancetoageing,strength,longservicelife,convenientproduction,aswellasthelowprice,itisverypopularfavoriteproduct,hastheverygoodconvenientlunchboxthedevelopmentprospect.

Theconvenienceofthelunchboxdesignmainlyadoptsthetechnologyisinjectionmolding,injectionmolding,alsoknownasinjectionmolding,isnowoneofthemostcommonmethodinplasticprocessing,injectionmoldingproductsaccountedforabout20%ofthetotalplasticproducts-20%,itisthemainmethodofthermoplasticprocessingforming.Sofarinadditiontothefluorineplastic,nearlyallthermoplasticscanbeusedtoproduceplasticpartsinjectionmoldingmethod.Isthebiggestcharacteristicofinjectionmoldingmoldingcycleisshort,manyvarieties,productsizeprecision,canquicklyupdateproducts,productioncanbeautomated,highspeed.Andhasaveryhigheconomicbenefits.Inthedesignprocess,mustfirsttoconvenientlunchboxplasticpartsformanufacturabilityanalysis,andtounderstandthecharacteristicsofplasticpartsandusethistype,etc.;Themonebyoneofthebasicstructureofmouldisanalyzed,accordingtothebasicstructuretochoosethebasicmodeofmouldframe,thenchecktherelevantprocessdata,andaccordingtotheinformationonthereferencebooksandlibrarydataandformulasandaseriesoftablesandparameters,etc.Forcalculationanddesignofcavityandcoreparts,finallythemoldtoheatingandtestsuchasimportantsegment.

Keywords:

molddesign;CAD;Convenientlunchbox;Injectionmould

6.3满足经济性要求21

第一章绪论

1.1塑料模具的特点与发展趋势

近年来我国的塑料模具发展的速度十分迅速，由于塑料制品的品种和加工方式繁多，塑料成型机与塑料产品的结构又繁简不同，所以，塑料模具的种类与结构也是各种各样的。

有的需要生产外形漂亮、性能可靠、尺寸标准的塑料成品，需要了解塑料的各种性能并掌握塑料和模具设计相关的工艺性能，然后根据塑件的使用性能去正确的选择合适的塑料品种。

通常我们把塑料产品称为塑料制件，塑料制品或者塑件。

现在塑料制品应用广泛在我们的国民生产和居民日常生活中。

塑料产品的原料种类很多，形状不同，其性能与工艺各异。

1.1.1塑料基础知识

树脂：

ABS树脂是丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，是通用型树脂，经过改性（加入添加剂或者合金的方法）来提高性能的ABS叫做工程塑料，ABS合金产量高，种类多，被广泛应用，是重要改性塑料。

ABS无毒、无味、吸水率低，不透明，呈浅黄色粒状或珠状，具有优秀的物理机械综合性能，导电性能和耐磨性能十分优秀，能保持稳定的尺寸化学性能良好，表面光泽度高，方便一次性大量生产。

但是对气候的要求极高，不耐热，高温环境下容易燃烧［1］。

1.1.2模具

模具指的是在外力的作用下，使坯料成为特定形状和尺寸制件的工具。

普遍用于冲裁模锻，冷镦挤压，和粉末冶金件的压制以及压力铸造。

在压塑和注塑的成形加工之中可以生产工程材料、橡皮、陶瓷等产品的。

模具普遍具有内腔形状和特定轮廓，应用在有刃口轮廓形状，可以让坯料按轮廓线形状发生冲裁（分离）。

不同的立体形状由内腔形状决定，可以让坯料得到相应的造型。

定模（凸模和凹模）和动模两个部分组成整个模具。

分开时拿出塑件，合并时让塑料注入模具型腔内成型。

模具是精密的工具，形状繁复。

要承受坯料的膨胀力，并且需要有比较高的结构强度刚度和表面硬度以及表面的粗糙度和加工精度，模具生产水平的发展是检测一个国家机械制造水平

的重要标志之一。

1.1.3注塑模具的特点

注塑模具因为它可以一次成形许多个结构复杂、尺寸精细、整体质量良好的塑件，在塑料产品的生产中获得了广泛的运用。

可是注塑模具的制造设计过程特别的复杂，影响因素特别多。

浇注系统是注射模具结构设计中的一个必要的组成部分，同时还是唯一能让塑料溶体进入模具型腔的通道，它的结构尺寸和几何形状是否有合理设计，也会直接影响到塑料溶体在模具通道中的流动效果和填充特性，最后可能影响到塑件的品质。

生产实践表明，塑件成型的过程中有很多的缺陷,如喷射流、翘曲变形、溶接痕及欠注等不良现象，都和浇注系统的设计有着密不可分的关系。

　　但是在设计注塑模具的过程之中，绝大部分都是靠着设计模具人员的知识以及经验来去设计的，浇注系统的类型和结构的确定，设计是否合理只能依靠试模结果来去评价。

现在，虽然有一些企业运用了CAE分析工具能去对浇注系统设计来进行流动性模拟，但是由于塑件的结构和材料的变化性以及浇注系统与塑件材料流变性能的难以去匹配，在设计的时想要迅速的找出适合特殊塑件的结构以及材料流变特性的最优浇注系统数据，仍需做大量的工作。

从以上分析我们了解到了设计注射模具的过程时间过长工艺繁多，因此我将引入更多的技术去设计注射模具，运用cad，solidworks等软件对所设计的塑件进行三维立体的数据化建模。

从一开始就做到精确的数据测量，从而避免了之后一系列的误差。

模拟旧有的成功案例，构建高效率的设计机制和高水平的设计概念，建立一个科学合理的设计方案，并减少设计中可能出现的各种失误。

以科学的方法减少实验设计的时间，提高模具设计的质量，减少制造模具所用的时间。

这样就能达到本次设计的目的。

1.1.4塑料模具的发展趋势

在我们这个社会中模具工业是一个重要的基本工业，它能影响到国家经济。

而高分子材料在各个领域的应用也越来越广泛，其作用也日益增大，效益也越来越多，它的性能也逐渐的提高，各种优秀材料的更新飞速，也有更多的人去研究和提升性能因此造就了许多模具工业发展的飞快。

因此，也将会有更多的设计人员加入进来，从而使塑料模具工业的发展更加蓬勃，目前我国塑料模具的设计和分析与制造主要是依靠

设计人员拥有的技术知识和经验技巧，通过试模才了解之后才知道是否有一个合理的设计，制品有没有缺陷等，这样就浪费了大量的时间和金钱。

想要很大程度的提高塑料模具设计制造水平及制品质量，采用计算机辅助设计、分析和制造（CAD/CAE/CAM）一体化的技术是一个好办法。

模具工业能快速发展，那么现代工业的发展水平和技术也会飞速提升。

一个国家想要加强自己的社会发展和国家的经济，就需要进一步的发展自己的模具设计工业，如果不这样的话就会影响国家的整体工业发展水平，因此发展模具工业至关重要。

在当前的市场环境之下，竞争也越来越激烈，不断的提高自己的技术水平才能在国际市场中成功。

1.2注射模设计的要求与程序

1.2.1注射成型的原理和特点

注塑成型又称注射成型，在现今的塑料加工中普及最为广泛，注射成型制品大约占塑料制品的百分之二十到百分之三十。

到当前为止，除了氟塑料外，大部分的热塑性塑料都允许用注塑成型方式生产塑件。

现在注射成型不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功的运用在热固性塑料成型。

它的成型的时间短，品种样式多，制品尺寸稳定，产品便于更新，生产可以高速化、自动化，具有极高的经济价值。

因为以上原因，注射成型受到广大生产厂家的青睐，应用于各种各样的模具生产之中。

不同于其它的生产加工工艺，因其简单易懂的操作方式。

使它能在模具加工生产的领域中可以占有一席之地。

虽然仍有某些缺陷，但是其优点远大于缺点。

成为受大家欢迎的加工方式之一。

虽然当今市场中有着越来越多的竞争对手，但以长远的角度来讲短时间内注射成型的加工方式不可能会被其他加工方式所迅速取代选择了注射成型这种加工方式，可以让使用者有更加长远的发展。

而先进新型的塑料加工方法大多数也都是在注射成型的基础上改良而来，即使有较大的技术革新，运用旧的注射成型的知识也能迅速适应新型的生产方式方法，从而再次投入生产之中，这就比其他的塑料生产方式要节约掉许多不必要的加工成本和原料。

注塑成型的主要原理是把颗粒状或粉末状的塑料投入到设计的料斗中，在注射机内部加热使塑料热熔化并让其保持流动状态，然后在一定的压力下注入闭合的模具之

中，经过冷却定型后，熔融的塑料经过固化变为所需的固件。

注射成型的特点有：

注射成型的生产时间短，生产效率高，运用注射成型的方法可以生产尺寸要求高，形状复杂和带着各种嵌件的塑件，其它的塑件成型都无法做到的。

还有注射成型再次生产的过程中容易实现自动化，如注入、脱模、摘除浇口等过程都能实现自动化，所以注射成型的方法得到了广泛的应用。

然而注射成型的方法也存在一些缺陷。

比如注射设备的要求比较高、注射模具的结构比较复杂等［3］。

第二章塑件的工艺分析

塑料工业的发展本是伴随石油工业的发展而产生的新兴工业，它在工业领域方面发展迅速。

从20世纪30年代左右开始发展至今，塑料作为一种新兴的工业材料不断的被应用、开发，直到目前为止已经发展成为系列化的产物，生产方式的自动化以及不断开发功能塑料的新兴领域。

以及电子领域、机械领域、航空航天领域、仪器仪表领域和日用品领域的快速发展，塑件也有了越来越多的需求量，质量的要求也会越来越高，这就要求塑件成型的模具的设计、开发和制作水平也必然会越来越高。

作为一个模具设计者，只掌握一种单一的知识是远远不够的，一个模具从设计到加工，需要运用到各式各样的领域的知识，这对一个模具设计者来说是相当困难的。

这就需要查阅各不相同的资料。

比如模具专业的技术人员应该掌握设计及制造的工艺；这样设计出的模具才会是一个合格的质量优秀的产品。

在日益更迭的市场环境能够得到更多厂家的喜爱。

2.1材料的工艺分析

在我们的日常生活中会接遇到到许许多多的材料，它们用途不同，效果不同，下面去分析具体材料的工艺性。

2.1.1材料分析

ABS:

ABS是由丁二烯、丙烯腈、苯乙烯共聚形成的非结晶型的高聚物。

这三组都有各自的特征，因为ABS具有优秀的综合物理性能。

ABS不透明，无毒无嗅，呈浅象牙白色或白色，可燃烧。

密度为1.02~1.05g/cm3。

它有聚苯乙烯的光泽和稳定加工性能，有聚丙烯腈的刚性、耐弯曲性和优异的机械强度，而且还发挥了橡胶成分所拥有的良好的抗冲击性，ABS有硬质、刚性的特点，导电性优异，耐腐蚀、耐磨损。

ABS可以运用注射、压延、真空成型等方式成型。

成型的特点：

ABS材料拥有吸湿性，要求在较为干燥的环境下加工，建议干燥条件：

八十摄氏度～九十摄氏度的温度下最低干燥两个小时上，湿度应低于百分之零点一，ABS易产生溶接痕，设计模具时浇注系统对材料流的阻力应该降至最低；ABS材料在普通的成型条件之下，壁厚、

熔体温度对收缩率影响较小。

主要运用：

ABS是一种综合性能优异的材料在生产中广泛运用的新型塑料。

用来在机械工业中制造零件、桨轮、日用品、扶手、电脑电视、和高强度工具（切割机、粉碎机、压缩机等）、手机壳体、电脑键盘等。

在汽车领域中，用ABS制造汽车仪表、工具舱盖、挡泥板、把手、散热器等。

ABS还可用来生产手表壳、纺织用品、电子零部件、体育用品、玩具、模型及录音机壳体、食品包装容器、杀虫喷雾器和家具等。

2.2塑件尺寸精度分析

塑件尺寸的大小会受到多种影响，在注射过程中会出现各种不同的情况，可能会影响到塑件的尺寸和精度。

这些原因可能是因为模具的先天缺陷或后天的磨损造成的，而且在使用过程中还可能会产生损耗。

在制成壁厚较大的或壁厚较薄的制品时要特别的考虑塑件的收缩率，脱模角度。

但是对塑件的精确度要求太过精确是不合适的。

另外还需要考虑到注射机的注射量，模架的尺寸。

目前，我国已颁布的GB/T14486—2008模塑件尺寸公差代号为MT，公差等级为7级。

塑件在模具中成形完毕时，有可能出现以下情况：

塑件会产生收缩，主要是由于冷却的形变，这时塑件会吸附在模具的外表面。

在这种情况下，不适当的脱模手法和脱模斜度会使塑件的表面产生各种瑕疵，这样就会影响塑件的精度和尺寸。

为了避免这种情况就需要了解塑料的性质与性能，再去了解这种塑料的脱模斜度。

用这些基础的手法对整体塑件有一个大致的了解之后，这时就需要更加严谨的去思考如何把上述所了解的知识运用到下面的设计之中。

对于我这种设计新手来说，想要获得一个表面光洁，外型美观的方便饭盒。

需要多次的尝试和计算。

即使这样也无法完全避免失误的出现［5］。

在查阅手头书籍和多方资料后经不断的计算研究，知道了ABS材料的性能，模具的各方面影响。

以及在复杂的工作条件下多种不同状况的影响。

把以上这些都考量进去。

最后，查资料书《塑料模具的设计与制造》可得ABS材料的脱模斜度，型腔：

35'—1，型芯：

40'—1，20'—1，从零件图可得到以下分析，该零件有一个等大环型、再加上一个长方矩形。

厚度为1.5mm，总宽为120mm，环形大小为：

长度163mm,宽度为123mm。

因此，设计该模具的时候不需要设置比较复杂的零件机构，该零件

为较为简单的零件［6］。

2.2.1塑件的表面质量分析

本次设计的方便饭盒属于透明塑件对塑料模具加工的过程有着更加精细的需求，透明塑件的表面要求尤其严格，要避免各种可能产生的缺陷。

这是与不透明塑件之间的最大不同。

2.2.2塑件的表面粗糙度分析

从工艺上尽可能的避免产生冷疤，波纹等瑕疵可以使塑件的表面粗糙程度降低，成型零件的表面粗糙程度主要靠模具决定。

塑件的表面粗糙度要比普通模具的表面粗糙程度高一个等级。

要求对于透明的塑件的型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明的塑件，则根据使用状况可以不相同。

这个零件要求其表面粗糙度为Ra1.6可以满足其精度得要求，生产出一个外形漂亮，色彩鲜艳，表面没有瑕疵及熔接痕的塑件。

［1］

2.3塑件的工艺分析

2.3.1结构工艺性分析

脱模斜度、壁厚、图案、支承面和凸台、侧凹与侧凸、圆角，嵌件、孔、螺纹、锯齿、符号标记文字、挂模槽等都是塑件的物理结构之一。

模具中塑件成形结束后，可能会出现以下状况：

塑件冷却之后会使塑件收缩包紧在模具型腔或型芯中的凸起部分；对收缩率较小的塑件来说，已经成型的塑件极有可能紧紧的吸附于模具腔体表面上；对于吸附力很高的塑件，当模具型腔具有高表面光洁度时，已经成型的塑件也许会紧紧吸附在模具腔体的表面上；以上现象的存在，都会影响从模具的型芯或型腔中取出加工好的塑件。

为了避免脱模时拉伤或扯伤塑件，塑件设计时必须考量塑件内表面沿脱模方向都拥有充足的倾斜角度，即脱模斜度［4］。

第三章