本设计说明书在在对塑料模具及塑料成型模具技术进行系统研究的基础上，对塑料水槽及其模具的设计做了全面的叙述。本设计design采用UG软件作为开发平台，不用草图sketch，可以在建模状态state下随心at your will得到所需要的结构形状form，提高improve了建模的精确性accuracy，加快了建模的速度。塑料水槽的设计的内容包括制品的材料选择，壁厚的确定，收缩率的确定以及用UG软件绘制的过程。塑料水槽的模具的设计，包括型腔数目的确定，型腔分形面及浇注系统的选择，注射成型模具零部件的设计及其它辅助结构件。在型腔数目的选择中，采用了一模四腔的设计方案，成型费用达到了最佳。
关键词：模具；UG 软件系统；塑料水槽；塑料成型模具；模具设计
1 水槽及其注塑模具设计总体方案
1.1 总体方案论证
本次毕业设计的任务包括塑料水槽及其模具的设计，水槽部分的设计应该充分考虑到它的拔模角度，因为如果制品的尺寸较大，必须使用大的拔模角度才能完成其开模。水槽模具的设计部分则应考虑冷却水道的分布是否合理，是否能够很好地冷却制品而且不影响其它零件的安排。顶出销顶出的部位是否会影响到制品的外观面。还有就是浇道的布置，不禁要在材料填充时充分填充，而且不能设置在制品的外观面上。最初，我的浇口设计在水槽中心，由于考虑到这个问题，我去除掉了这个浇道。还有一个和以往设计不同的地方就是制品的摆放位置和传统的相差了180度，这样在制品被顶出的时候就不会影响到其外观。
2 塑料水槽设计部分
2.1 UG软件设计部分
本次毕业设计的水槽设计和水槽模具的设计部分，我都是在UG软件里完成的。
Unigraphics（简称UG）是美国UGS公司的主导产品，是全球应用最普遍的计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程（CAD/CAM/CAE）一体化的软件系统之一，在全球已经众多用户，广泛应用于机械、汽车、飞机、电器、化工等各个行业的产品设计、制造与分析。[6]
在UG中，模型是由各种特征通过一定的组合关系和位置关系组合在一起的试题。尽管对模型中各种特征的建立顺序与组合方法没有限制，但为了建立一个好的零件或产品模型，减少模型编辑过程中相关相关更新时出现错误的几率，一般根据零件或产品的加工顺序来作为建立模型中各特征的顺序，采用的特征一般也尽可能采用与加工形状相一致的特征。
当然，CAD/CAM系统中的建模过程不可能与实际加工过程一致，所采用的建模特征也与加工时的形状不同，不要拘泥于实际加工方法。具体建模时，可大致遵循以下的过程，简单地说就是从粗到细的过程。由于模型的最终结果是实体，以下工程中只包含了直接进行实体建模的一些操作。对一些比较复杂的模型，不能直接采用实体建模的操作建立时，可采用自由曲面操作逐个建立实体的表面，在缝合成实体或采用其他方法形成实体。
2.1.1 选择基础特征
选择基础特征相当于准备一个毛坯。推荐使用以下特征作为基础特征：
扫描体：拉伸体（Extruded Body）、旋转体（Revolved Body）、管道（Tube）。
体素：块（Block）、圆柱（Cylinder）、圆锥（Cone）、球（Sphere）。
一般只使用以上特征中的某一个作为基础特征（特别是对体素特征），优先选用以草图曲线作为截面曲线建立的拉伸体或旋转体。
2.1.2 建立模型的大体形状
建立模型的大体形状相当于对毛坯进行粗加工。推荐使用以下特征建立模型的大体形状。
添加材料的特征：凸台（Boss）、凸垫（Pad）。
去除材料的特征：孔（Hole）、腔（Pocket）、直槽（Slot）、环槽（Groove）。
扫描特征：拉伸体、旋转体，用非坐标平面上建立的草图作为截面曲线，可用于添加材料或去除材料。
用户自定义特征（User Defined Feature）：可用于添加材料或去除材料。
2.1.3 对模型进行细化
对模型进行细化相当于对粗加工后的模型进行精加工。可使用各种特征操作来细化模型，完成对模型的建立：
布尔操作：并（Unite）、差（Subtract）、交（Intersect），一般在操作过程中完成（有些是自动完成），不需单独的布尔操作。
倒圆倒角：边倒圆（Edge Blend）、面倒圆（Face Blend）、软倒圆（Soft Blend）、倒角（Chamfer）。
其他操作：修剪体（Trim Body）、镂空（Hollow）、特征引用（Instance）、拔斜度（Taper）、补片体（Patch Body）、缝合（Sew）[6]
我所用的毕业设计可以直接在建模部分里完成，不必借助于草图。因为如果在草图部分完成，所设计的很多地方都有参数关系，如果改变一个参数，那么其它地方也会跟着受到影响。而直接在建模部分来进行设计的话，在觉得不满意的部分可以随意的修改的。我觉得这是UG一个很大的特色。
比如说水槽制品的设计过程：
在建模状态下，用造型特征中的 块命令直接建立一个大小相当的实体出来，或者根据线结构，用定义矩形四个顶点的方法作出一个矩形，然后通过拉伸命令把矩形拉成矩形体。
水槽上面因为有一个边，是突出来的，那么就可以根据尺寸在矩形体的上表面开始往下定义在相应的位置修剪形体，在所得到的上部实体边缘进行补正，得到所需要的尺寸。此时水槽是两个分开的部分，但这个时候两部分还不能结合，因为在这部分分开后，要对水槽下面部分进行镂空操作。
对水槽的上表面进行镂空可以得到除上表面之外的五个实体面都有了一定的厚度，在本设计中各个实体面取的是同样的厚度。这样就可以的到水槽内部中空部分，但是此时水槽被分开的上半部分中间还没有镂空，这时可以析出下面部分的四侧内表面进行拉伸，然后对上部分进行切开形体，四边全部全部切开后将上面得到的四块实体以及下面的实体进行结合，就可以得到水槽的大概形状。
水槽的底部有一个台阶孔，UG软件里有专门做孔和凸台的命令，但是，按我个人的经验来说，用做孔和凸台的命令定位比较复杂，所以我选择用做出圆柱实体出来，然后两个实体进行布尔运算的相并或相差，这样一来就可以的到你所希望得到的圆孔或圆台。根据这个思路，我先在需要做凸台的地方做出一个圆，用拉伸命令得到圆柱实体，这个实体的长度不要超出水槽的内表面即可，量测凸出外表面的地方与水槽外表面的距离，“多退少补”，进行补正。然后两个实体用布尔运算并成为一个实体。以同样的圆心做最小的圆孔的基本圆，拉伸为实体，这个实体超出水槽的内外表面，两实体用布尔运算作差运算，得到较小的通孔。再以同样的方法，根据台阶孔低于内表面的尺寸做圆柱作差运算得到台阶孔。
水槽上面边上下侧有环槽,可以采用修剪形体的方法来进行处理。首先把水槽下半部分的外表面析出并缩放，或者利用上下部分的交线用三点的方式进行切开形体，都可以得到同样的效果。然后把交线向外补正到需要的位置，这个补正可以用曲线补正，这样可以比较方便一点。得到需要的曲线之后进行Z方向的切割，然后将曲线转换，在Z方向平移，平移的距离为槽的深度，再进行X、Y方向的切割，将多出的实体删除，剩下的部分进行结合，水槽的大致形状就已经得到了。
最后的步骤就是倒圆角，在所有需要倒角的部分进行倒圆角，所倒的圆角的大小有参考资料和实际情况决定。
对于UG我的最大的感受就是不用草图，可以在建模状态下随心得到所需要的结构形状。
2.2 塑料水槽的参数确定
2.2.1 制品的材料选择
低压聚乙烯，由于含有较高的相对分子质量、密度、结晶度，因此质地坚硬，耐寒性能良好，在70℃时还保持柔软。化学性能很高，能耐酸碱及有机溶剂。吸水性极小，有很突出的电气性能和良好的耐辐射性。用火焰喷涂法或静电喷涂法涂于金属表面，可以达到减摩和防腐蚀的目的。缺点是机械强度不高，热变
温度很低，故不能承受较高的载荷。[4]低压聚乙烯这种材料比较符合这里的要求，因此选择低压聚乙烯作为制造水槽。
2.2.2 壁厚的确定
根据原则上的要求，制品的壁厚要均匀。其理由大致有两条：一是因为成型周期中的冷却时间是由制品壁厚决定的，即若某一部分较厚，那么冷却时间受厚的部分影响而延长成型周期，使成型效率降低。二是，因为冷却中的树脂在凝固过程中继续收缩，若壁厚不均，则造成收缩不均，产生缩孔或者讨厌的内部应力，以致发生变形或开裂。
确定壁厚时需要注意的重点事项如下：
（1）是否具有足够的结构强度；
（2）是否具有足够的脱模强度；
（3）是否使冲击力均匀分散；
（4）能否防止因嵌入金属嵌件而引起的开裂；
（5）能否增强因制品的成型孔产生的熔接痕强度；
（6）能否防止薄壁部位的烧伤和厚壁部位的缩孔；
（7）是否充分考虑了薄壁及棱边部位的树脂流动性，能否防止填充不满的现象。[1]
因为该制品为水槽，可家用，也可用于工业中，因此我的壁厚确定在7mm，以保证起强度。
2.2.3 拐角部圆角的确定
内部应力集中在面与面的相交处,即集中在拐角处。为了减少变形，在根部设置圆角可使应力分散，同时还能改善树脂的流动性，也有利于脱模。[1]
通过改变壁的厚度T与R的比例，其应力系数也相应改变。当R/T为0.3以下时，应力急剧增加，而R/T为0.8以上时，则应力的增加反而不明显。
此次设计的制品需要内外壁都做成圆角,由上表可以取拐角的内侧做圆角,其R为1/2壁厚。这种作法减少了应力集中，使拐角处壁厚增加了1/3。制品在外侧也设置圆角，其R为2/3壁厚，这是最合理的设计。因此，制品的内侧圆角为3.5mm，外侧圆角为10.5mm。
2.2.4 加强筋的选择
塑件的结构形状，往往是由许多壁面所组成的。对于其中较大的平面，由于增加壁厚在工艺上受到限制，为了满足使用上对强度、刚度的要求，就要设置加强筋。
设计加强筋时，应使中间筋低于外壁0.5mm以上，这样使支承面易于平直。[3]
在本制品的设计中，我决定采用六根加强筋，来满足使用上对强度、刚度的要求。
2.2.5 注塑模成型零件的脱模斜度
在加工制造成型零件时,为了使塑件成形后易于从模具型腔内脱出，在垂直于分型面的凸模与凹模表面上必须制出脱模斜度。脱模斜度大小，可根据塑件形状、壁的薄厚、成形高度等因素来决定。在不影响塑件质量及精度情况下，应尽量选取最大值。
在加工与制造时，型腔的尺寸应以大端为准，而斜度应从大端尺寸向小端进取；型芯的尺寸恰好进取方向相反，应以小端尺寸为准，斜度应从小端向大端方向进取。[2]
为使制品在成型过程中能够顺利地从型腔中脱出以及顺利地型芯中被顶出，制品必须设有脱斜度。其脱模斜度的大小随制品表面粗糙度、形状以及尺寸精度的不同而不同，但通常最小不能低于0.5º。
对于高光亮且透明的制品（PMMA，S/AN，PC，等）为保证在脱模过程中，制品的内外表面都不会被划伤，其型腔与型芯的脱模斜度，最小不得低于2º。
在成型长宽比超过5：1，且在模具中没有太多的位置设置顶杆的制品时，为防止制品收缩与变形，往往施以较大注塑压力，因此应给予这类制品加大的脱模斜度，通常不低于8º。
当制品中出现透孔时，由于塑料对成型制品透孔的芯子有较大的“抱紧”现象，因此需要给其较大的脱模斜度。
在许多制品中没有较浅的凹台、凸台、筋等。
大多数图纸中这类形状不标注脱模斜度，但设计者应当注意，这些形状的公差范围必须要满足在模具制造是其脱模件斜度的需要。[4]
这里制品选用的材料为聚乙烯，但制品的尺寸较大，必须选择较大的脱模斜度，所以选取脱模斜度为4.7º。孔的脱模斜度选为10º
2.2.6 制品的尺寸公差
一般模具成型零件的公差约为制品相应尺寸公差的1/3~1/4。从对制品公差的比例来说，这可能被认为是要求过分的高精度。这是为了避免因公称尺寸的尺寸公差过大，而造成壁厚误差增大难以确保制品特有的薄壁尺寸所必须的精度。在成型零件的尺寸上也有一些尺寸不标注公差，但在必须精确的部位，如孔的中心距及位于公称尺寸端部的壁厚等就必须标注公差。表5.4表示这些尺寸的公差。
目 录
引言 1
水槽及其注塑模具设计总体方案… 3
1.1 总体方案论证 3
2 水槽设计部分 4
2.1 UG软件设计部分 … 4
2.2 塑料水槽的参数设定 … 6
3 水槽模具设计部分 11
3.1 确定型腔数目 11
3.2 型腔分型面及浇注系统 14
3.3 注射成型模具零部件的设计 16
3.4 其它辅助结构件 21
3.5 脱模机构 22
3.6 复位机构 22
3.7 预期结果 22
4 结论 23
致谢 24
参考文献 25
附件清单… 26
B9912063导套.dwg
B9912063导柱.dwg
B9912063顶出杆.dwg
B9912063顶出杆1.dwg
B9912063定模固定板.dwg
B9912063定位環.dwg
B9912063动模固定板.dwg
B9912063上頂出板.dwg
B9912063下頂出板.dwg
B9912063型腔.dwg
B9912063型芯.dwg
B9912063注料管.dwg
B9912063装配图.dwg
B9912063塑件图.dwg
工艺过程卡片111.dwg
B9912063目录.doc
B9912063设计说明书.doc
B9912063-颜云霞-附件清单.doc
B9912063摘要.doc
