论文总字数：20169字

摘 要

本设计主要是针对塑料杯塑件进行工艺分析，详细介绍说明了注射成型的基本原理、分型面的设计以及对注塑产品提出了基本的设计原则。按照设计的要求对实际产品进行测量，根据测量的尺寸，借助UG软件进行塑料杯塑件及其注塑成型模具设计。再通过.stl格式把塑件导入MoldFlow软件中，进行3D注塑成型流动分析，利用MoldFlow软件完成塑件的网格分析，在网格分析的基础上进行MoldFlow塑料注射成型过程仿真集成分析，得到了一系列的重要参数，包括充模时间、压力分布、体积温度分布、熔接痕分布、翘曲分析、锁模力和剪切速率以及剪切速率分析。采用的分析结果再进行注塑模修改，通过分析得出该注塑模具的设计方案是可行的。

关键词：塑料杯 UG MoldFlow 模具设计

Design and simulation of plastic cup and its injection mold

Abstract

The design was analyzed for the injection process of plastic cup. The basic principle of injection molding and the parting surface design was explained in detail. The basic design principle of injection molding products was put forward. The actual product was measured by the requirements of the design. The mold was designed by measuring the size of cup and using UG software. The plastic part was guided into MoldFlow software by the format of STL. 3D injection molding flow was analyzed by this software. The grid analysis of plastic parts was completed by using the MoldFlow software. A series of important parameters was got based on the analysis of the grid integration of MoldFlow plastics injection molding process simulation analysis. The molding time, pressure distribution, temperature distribution and weld mark distribution volume, buckling analysis, clamping force and the shear rate and shear rate analysis were included. Injection mold was moldified by the results of MoldFlow analysis. The injection mold design was proved to be feasible by analyzed. 

KeyWords: Plastic cup; UG; MoldFlow; Mold injection design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1塑料制品加工业的发展 1

1.2模具及模具工业的发展与现状 1

1.3塑料成型模具及其分类 2

1.4CAD/CAE常用软件的介绍 2

1.5 UG在塑料模具设计中的应用 2

1.6本设计的内容、目的和意义 3

1.6.1内容 3

1.6.2目的和意义 3

第二章 塑料杯及其成型工艺设计 4

2.1塑料杯塑件材料的选择 4

2.2塑料杯塑件的设计 5

2.2.1塑件的尺寸精度设计 5

2.2.2塑件表面粗糙度和光亮度的设计 5

2.2.3塑料杯的尺寸设计 6

2.2.4圆角设计 6

2.2.5支承面的设计 6

2.2.6壁厚设计 6

2.2.7塑料杯塑件的3D模型加载 6

2.3塑料杯成型工艺设计 11

2.3.1塑料杯制件分析 11

2.3.2塑料杯成型工艺方案制定 11

第三章 塑料杯注塑成型模具的设计 13

3.1塑件的基本情况 13

3.2加载产品 13

3.3收缩率 14

3.4定义模具坐标系 15

3.5模具分型 15

3.5.1设计区域 15

3.5.2抽取区域和分型线 16

3.5.3创建分型面 16

3.5.4型腔面和型芯面 17

3.6上下模仁的创建 18

3.7型腔数目的确定 20

3.8模架的选择 21

3.8.1选择模架的有关依据 21

3.8.2模架类型的选择 21

3.9图层管理 23

3.10动、定模避开位的创建 23

3.11浇注系统的设计 25

3.11.1主流道的设计 25

3.11.2浇口的设计 26

3.11.3定位环的设计 28

3.11.4浇口套的选择 29

3.11.5浇注系统效果图 30

3.12冷却系统的设计 30

3.12.1冷却水的流向 30

3.12.2管道形状及动定模水路布置 31

3.12.3止水栓的设计 31

3.12.4 O型密封圈的设计及其形状 32

3.13脱模机构的设计 32

3.14撑头的设计 33

3.15复位弹簧的加载 35

3.16模具总装图 36

第四章 塑料杯注塑成型的模拟 38

4.1 MoldFlow模流模块分析过程 38

4.2应用 MoldFlow进行塑料杯注射阶段分析 38

4.2.1几何建模 38

4.2.2网格划分 38

4.2.3浇口位置及数量的确定 39

4.2.4材料及工艺参数设置 40

4.2.5设定注塑条件 40

4.3模拟结果分析 40

4.3.1充模时间 40

4.3.2压力分布 40

4.3.3体积温度分布 41

4.3.4熔接痕分布 42

4.3.5气泡分布 43

4.3.6剪切应力分布 43

4.3.7剪切速率 44

4.3.8锁模力 45

4.3.9翘曲分析 45

4.4总结 46

第五章 结论与展望 46

参考文献 48

致谢 49

第一章 文献综述

1.1塑料制品加工业的发展

塑料是一种低密度、质量轻、力学强度范围宽、电气绝缘性能好、耐腐蚀、防震和隔热性能好具有良好的加工性能的高分子材料^[1]。塑料工业是一门新兴的工业。最初塑料制品的品种不多，塑料制品只能与其他的相似材料的生产进行仿制，1910年，开始生产酚醛塑料，随后塑料品种逐渐增多，在生产技术和方法上面都有了显著的改进。虽然塑料工业的发展只有100年的时间，但其发展速度十分迅速，世界塑料产量从1910年的2万吨迅速增长到2007年的2.6亿吨，预计2015年产量将达到达到3亿吨。我国塑料工业起步于20世纪50年代初期，我国塑料工业迅速的发展始于1958年人工酚醛塑料在我国第一次合成。随着石油化工快速发展，高分子合成材料将广泛应用与各个领域，如工业、农业、电子、建筑及日常生活等。作为高技术的新型材料行业，塑料工业拥有着广阔的市场和美好的未来^[2]。

1.2模具及模具工业的发展与现状

模具是工业之母与工业相关的各行各业的发展均离不开模具的发展。近年来我国模具工业得到了迅猛的发展，1999年中国模具出口突破了1亿美元，2010年中国模具出口达到22亿美元，首次取代进口，截止到2013年我国模具工业已达到将近71亿美元的进出口额。模具生产总量中，冲压模具占到了生产总值的一半之多，塑料模具占1/3，其他各类模具所占比例不大^[3]。自20世纪90年代以来，我国塑料模具技术的发展进入了一个新的阶段。我国已能自行设计、制造大型、精密、复杂和高寿命塑料模，并已部分替代进口模具，电加工、数控加工和快速经济制模、特种制模技术的应用与发展，加之P20、718、S45C、S55C新品牌钢种投入生产，使模具型腔的抛光性能和寿命有了很大的提高^[4]，CAE技术在CAD/CAM快速发展的基础上得到了广泛的应用，三者一体化进程也随之迅速的发展起来，在模具生产中的运用具有里程碑的意义。

1.3塑料成型模具及其分类

高效的设备、先进的模具以及合理的加工工艺在塑料制件的生产过程中是必不可少的三大要素。其中塑料模具技术对于实现塑料加工工艺要求、满足塑件的形状结构和尺寸精度、降低塑件的生产成本等方面，起着非常重要的作用^[5]。根据塑料成型方法的不同将塑料成型模具分为：压制成型模具、压铸成型模具、注塑成型模具、挤出成型模具、真空制品吹塑成型模具、真空或压缩空气成型模具。以注塑模具为最大份额^[6]。注塑模具是由多种零件配合钢板组成的，大致可分为：a. 浇注系统；b. 成型部件；c.排气系统；d. 导向部件；e.支承零部件；f. 推出机构；g. 温度调节系统^[7]。

1.4CAD/CAE常用软件的介绍

CAD即计算机辅助设计，是利用计算机硬件系统和软件强大的计算机能和高效灵活的图形处理能力，帮助设计人员进行产品设计，以达到降低产品开发成本，提高生产力和产品质量，缩短设计周期，加快新产品上市速度的技术^[8]。

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