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1、 无锡科技职业学院毕业设计(论文)报告姓 名： 学 号：系 部： 机电工程系 专 业： 模具设计与制造 题 目： 导流罩壳注塑模结构设计及数控加工指导教师： 二00八 年 五 月 前 言 模具是现代加工制造业的基本工艺装备。模具技术水平已成为衡量一个国家制造业的重要指标。随着塑料模具制品在机械、电子、国防、交通、通讯、建筑、农业、轻工和包装等各行业的广泛应用，对塑料模具的需求量日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也就日益突出。本世纪90年代以来，我国塑料模技术的发展进入了一个新的阶段。以汽车保险杠、双缸洗衣机连体桶64cm(25in)以上彩电机壳和仪表用小模数齿轮等产品为代表的大型、精密、复杂
2、和高寿命塑料模，我国已能自行设计和制造以部分替代进口模具；电加工、数控加工和快速经济及特种制模技术已进入许多模具生产厂以代替通用机床加工；引进了P20、718、S45C、S50C和S55C等新钢种牌号并在国内许多钢厂生产，打破了长期以来主要用45钢制作模具型腔的情况，使模具型腔的抛光性能和寿命有了很大的提高；标准模架及模具标准件已有很多工厂定点生产，越来越多的单位采用标准件以改变过去完全由本单位包干的生产局面。摘 要随着我国国民经济的飞速发展，服装用、服饰用和产业用纺织都得到了蓬勃发展。塑料成型工业在基础工业的地位和对国民经济的影响显得日益重要。本设计是根据数控模型进行导流罩壳注塑模结构的设计
3、及型芯、型腔的数控编程及加工全过程的设计。在结构设计过程中，针对其结构特点，进行工艺分析；确定了浇注系统的型式、分型面、成型零件结构等。首先根据二维零件图绘出制件的三维立体图（在CAD之中）。接着对模具结构进行合理性分析，（主要通过CAD，Pro/E画图分析），通过不断分析进行改进，最终使设计达到要求。在成型零、部件的设计过程中，考虑到模具成本、生产工艺性、材料特性等因素，在不影响产品使用性能的前提下，尽量使结构具有较好的工艺性，完成了理论到实践的过程。本设计主要是根据塑件的材料、形状及其特点进行分析，经过多次的设计与计算最终确定一套较完整的设计过程。通过Pro/E软件进行成型零件的造型及自动
4、编程，既形象又生动。它在设计中也起了很大的作用。关键词： 结构设计 浇注系统 数控加工SummariesWith the rapid development of Chinas national economy, with clothing, used clothing and textile industries have been used to flourish. Plastics molding industry in the basic industries and the status of the impact on the national economy is becomin
5、g increasingly important.The design is based on the model NC diversion shell injection mold design and the structure of core, cavity of NC programming and machining process design. In the structure of the design process, in view of its structural features, process analysis, determine the type of gat
6、ing system, sub-surface, side core pulling molding Partsstructure. First of all two-dimensional parts in accordance with the plans drawn 3D parts (of the CAD). Then the mold structure reasonable analysis (mainly through CAD, Pro / E drawing analysis), through continuous improvement analysis, and fin
7、ally to achieve the design requirements. Forming zero in parts of the design process, taking into account the cost of the mold, production process, material properties and other factors, without affecting the performance of products under the premise of, as far as possible, the structure has good te
8、chnology, completed a theory to practice process.Key words: mold structure design Gating System Forming part of Size 目 录第1篇 塑料模具设计1 塑件的工艺性分析-81.1 塑件的工艺特性分析-81.1.1塑料ABS成型特点-81.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析-91.2 塑件的体积以及质量-101.3 估算选择注射机-102 塑件在模具中的位置-112.1 型腔数量数目的确定-112.2 分型面的确定及其选择原则-122.3 型腔的布置-122.4 成型零件的工作
9、尺寸的计算-123 浇注系统的设计-133.1 浇注系统组成-133.2 浇注系统设计的注意事项-133.3 设计原则-143.4 主流道的设计-143.5 分流道的设计-153.6 浇口的设计-153.7 浇注系统位置的选择-153.8 校核流动比-163.9 冷料穴及拉料杆-164 注射模结构及注射机的选择-164.1 选择注射机-164.2 成型零件结构设计-174.2.1 型腔的结构设计-174.2.2 型芯的结构设计-174.3 选择标准模架-184.4 校核注射机-184.4.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核-184.4.2 开模行程的校核-194.4.3 模具在注射机
10、上的安装-195 合模导向机构的设计-195.1 导向机构的作用-195.1.1导向作用 -195.1.2 定位作用 -195.1.3 侧向压力 - 195.2 导向装置类型- 195.3 导柱导向机构- 195.3.1 导柱的形式-195.3.2 导柱数量、布置及其尺寸大小-20 5.3.3 配合精度-205.3.4 材料-205.4 导套-205.4.1 固定形式及配合精度-215.4.2 形式与尺寸-215.4.3 材料-216 推出机构的设计-216.1 推出机构的结构组成-216.1.1 顶出部件-216.1.2 复位部件-216.1.3 导向部件-216.2 推出机构的设计原则-2
11、16.3 脱模力计算-226.4 推杆强度计算-226.5 推杆的形状与固定-227 冷却系统的设计-237.1 冷却装置设计的要点-247.2 冷却水孔位置 -247.3 冷却水道的设计-248 排气系统的设计-249 开合模工作工程- -25第2篇 塑料模具制造10 型腔、型芯数控编程-2610.1型芯零件的加工-2610.2型腔零件的加工-2711 总结-2912 谢词-3013参考文献-31 第1篇 塑料模具设计1 塑件的工艺性分析1.1 塑件的工艺特性分析1.1.1 塑料ABS成型特性1）基本特性 ABS是具有良好的综合力学性能。有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，有良好的加工性和染色性
12、能。ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度在70度左右，热变形温度越为93度左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同，可分为超
13、高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。2）主要用途 ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、仪表壳、蓄电池的槽和冷藏库等。3）成型特点 ABS在升温时黏度增高，所成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50到60度，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60到80度。1.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析(1) 脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中
14、的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1-130。一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。为了便于塑件从形腔中脱出或能从塑件中抽出型芯，防止塑料件表面在脱模时划伤、起毛等，在设计时必须考虑塑件的内外壁应具有足够的脱模斜度。因该制件精度要求较高，且尺寸较大，塑件形状简单，故选用较小的脱模斜度。脱模后塑件留在型芯的一侧，以便于脱模，塑件内表面的脱模斜度可比外表面小。又因ABS在升温时粘度增高脱模斜度应取大点。故由文献（1）表2-2取型腔斜度40120，型芯斜度
15、301。(2) 塑件上各种孔的位置，不能影响塑件的强度，尽量不增加模具制造的复杂性，孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应太小，由文献（2）表2-8得热塑性塑料孔径与孔边距的关系，孔径d在36mm之间时，孔边距及孔间距为1.52.25mm，因此不影响塑件的强度。 (3) 制件的外表面较光滑，为了满足之间高光泽的要求，以及模具的方便，在塑件的大孔处采用侧浇口。(4) 为了方便加工和热处理，型腔和型芯部分采用拼镶结构。(5)该塑件为结构简单的壳类零件，上面有几处通孔，直径及小凸台，且开模方向与分型面一致，故无需采用抽芯机构。1.2 塑件的体积以及质量按照塑件图所示尺寸近似计算壁厚t=3mm塑件体积VS
16、=78847.2mm3塑料ABS的密度为1.021.05g/cm3(注射级密度为1.05 g/cm3)单件塑件的投影面积AS=17322.7mm2单件塑件的质量ms=78.81.05=82.7g 1.3 估算选择注射机注射模具必须安装在与其相适应的注射机上才能进行生产，因而在设计模具时，必须根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备和注射工艺等进行选择。熟悉所选用的注射机的技术规范。注射机参数的校核（忽略浇注系统）（1） 最大注射量的校核塑件连同浇注系统的凝料在内的重量一般应不大于注射机公称注射量的80%nms +mjkmp k取0.8 mpms/0.8=82.7/0.8=103
17、.4g 根据上面算出的塑件的质量，一次成型一个塑件的注射量远小于它的80%很显然是符合要求的(2)注射压力的校核 保证注射机的额定注射压力大于成型时所需的注射压力 P额P成型 查文献（1）表3-1得ABS塑料成型时的注射压力P成型=70-90Mpa（3）锁模力的校核由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将发生溢料现象，即 FZ=P(nAS+Aj)FP P塑料成型时型腔压力 查文献（1）表4-1得ABS塑料的型腔压力P=30MpaFZ=3017322.7=519681N=519.7KN根据以上分析计算，查文献（1）表4.2初选注射机型号为：G54-
18、S200/400。项目为G54-S200/400理论注射容量/cm2200400注射压力/MPa109锁模力/KN2540注射时间/s0.45最大开合模具行程/mm260喷嘴球半径/mm182 塑件在模具中的位置2.1 型腔数量数目的确定在设计实践中，有先确定注塑机的型号，在根据所选用的注塑机的技术规范及塑件的技术经济要求，计算能够选取的型腔的数目；也有根据经验先确定型腔数目，然后根据生产条件，如注塑机的有关技术规范等进行校核计算，看所选定的型腔数目是否满足要求。类型优点缺点适用范围单型腔模具塑件的精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短塑件成型的生产率低、成本高塑件较大
19、，精度要求较高或小批量及试生产多型腔模具塑件成型的生产率高、成本低塑件的精度低（每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%8%，应此4腔以上一般不能生产高精度的塑件）；工艺参数难以控制；模具结构复杂；模具制造成本高，周期长大批量、长期生产的小型塑件本设计中根据制件的批量、质量控制要求、成本和注射机的锁模力和注射量等综合确定为一模一腔。2.2 分型面的确定及其选择原则模具上用以取出塑料制品和浇注系统凝料的可分离的接触表面，称为分型面，也可以称为合模面。分型面的选择应遵循以下原则：1）分型面避免影响制品的外观，尤其是对外观有明确要求的制品，同时要考虑到分型面
20、处的飞边是不是容易修整和清除。2）分型面应尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积。当塑件在合模分型面上的投影面积超过机器允许的最大面积是，将会出现涨模和溢料现象。3）利于模具加工，特别是型腔的加工。4）利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计。5）分型面应设置在最大轮廓处，利于制品的脱模，确保在开模时使制品留于动模一侧。6）分型面应可能设置同一半模具型腔内，以保证塑件的精度要求，与分型面垂直方向的高度尺寸，以保证同轴度。有利于金属嵌件的安装。该塑件的外表面较光滑，根据其特点并结合分型面的选择原则得到：在塑件外形的最大轮廓处，同时要有利于顺利脱模，并且尽量能使塑件留在动模一侧，故分型面应该选择在底平
21、面位置。2.3 型腔的布置对于单型腔模具，塑件在模具中的位置比较简单，我选择将塑件全部处于动模中。 2.4 成型零件的工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯的位置关系尺寸。由于制件的精度级别较低，制件的制造误差和磨损误差忽略不计。 型腔零件图型芯零件图3 浇注系统的设计3.1 浇注系统组成浇注系统是指从浇注中心的喷嘴到模具型腔的浇口的这一段塑料流动的通道。浇注系统由主浇道，分浇道，冷料穴，和浇口组成。3.2 浇注系统设计的注意事项 1）塑料制品的结构分析其充填过程，以保证塑料制品的内在质量和尺寸稳定。2）设计浇注系统时，应当非常注
22、意浇注系统对制品外观的影响。3）设计浇注系统时，应该考虑到模具在注射时，是否能适应全自动操作。4）系统的设计，必须考虑到塑料制品生产的后续工序。5）设计浇注系统时，应留有一定的余地，这样在使用时即使有些不足之处，亦可以比较方便地得到解决。6）设计浇注系统时，其主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合。3.3 设计原则设计浇注系统的基本原则，是在满足塑料制品质量的同时，还应有利于提高成型速度来缩短成型周期。3.4 主流道的设计（1）主流道是指喷嘴口起至分流道入口处止的一段通道，它的形状和尺寸直接影响塑料的流动速度及填充时间。它与注射机喷嘴在同一轴心线上，熔料在主流道中并不改变方向。R=球头半径=S
23、R+（12）mm主流道的锥度。一般在24范围之内选取。d主流道小端直径，即主流道与注射机喷嘴接触处的直径。d一般在48mm范围内选取d=5mm。（2）浇口套的初步设计查文献4表1-20取：d=40mm 取D=50mm浇口套与模板间采用H7/m6的过渡配合。浇口套与定位圈采用H9/f9的配合。浇口套：40+0.025+0.009mm 模板内孔尺寸：400+0.025mm定位圈用内六角螺钉固定在定模座板上,用两个M6的内六角螺钉。 图1 浇口套3.5 分流道的设计分流道是指塑料熔体从主流道进入型腔的过渡段，它能使塑料熔体平稳地转换流向型腔，一般取830mm。分流道的截面形状常用的有圆形、梯形、U形
24、和六角形等。在流道设计中要减少在流道中的压力损失，则希望流道的截面积大，要减少热损失，又希望流道的表面积小。因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。该比值大则流道的效率高；比值小则流道的效率高。所以本设计流道截面积形状选用圆形。塑料ABS分流道直径推荐值为4.89.5mm，取分流道的直径为5mm。当塑料熔体在流道中流动时，因冷却会在流道管壁形成凝固层，因塑料的导热性差，该凝固层起着绝热的作用，使熔体能在流道中心部畅通。从这一点考虑，分流道的中心最好能与浇口的中心位于同一直线上。3.6 浇口的设计本设计中选用的是侧浇口设计。其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模
25、时的剪切速率及浇口封闭时间。这类浇口加工容易，修整方便，因此它是广泛使用的一种浇口形式;但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注塑压力损失大，对深型腔塑件排气不便。浇口的计算浇口的尺寸根据经验值取，本设计中取浇口的长度l=0.72.0mm取l=1.5mm 宽度b=1.55.0mm 取b=3mm 厚度t=0.52.0mm 取t=1.2mm3.7 浇注系统位置的选择一般说来，选择浇口位置时应遵循下述原则， 1）浇口的尺寸及位置选择应尽量避免产生喷射和蠕动。2）浇口应开设在塑料件断面处最厚处。3）浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少。4）浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接
26、痕，增加熔接牢度。由于塑件表面质量高，且尺寸较大，为了尽量保证进料平衡，塑料熔体均匀的充填，缩短流动距离：为了后续模具的加工，将浇注系统放置于塑件的大孔处。3.8 校核流动比对于大型或薄壁的塑料制件，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。因此在设计过程中除了考虑采用较短的流程外还要对其注射型腔时的流动距离比或流动面积比进行校核。= 式中流动距离比 Li模具中各段料流通道及各段模腔的长度Ti模具中各段料流通道及各段模腔的截面厚度。=67/3.85+11.5/2.5+1.5/1.2+22.64/3+218/3=103.5因为影响流动比的因素主要是塑料的流动性。ABS塑料与
27、聚甲醛的流动性均为中等。查文献3可参考聚甲醛的允许流动比 =210-110 所以 符合要求。3.9 冷料穴及拉料杆冷料穴是用于储藏注射间隔期间产生的冷料头，防止冷料进入型腔而影响塑件质量。设计在主流道的末端，即主流道正对面的动模上，直径应稍大于主流道大端的直径。冷料穴除了具有容纳冷料的作用外，同时还具有在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住，使其留在动模一侧，便于脱模。采用倒锥孔冷料井。在脱模过程中，拉料杆固定在推杆固定板上同时也形成冷料穴底部的推杆，随推出动作推出浇注系统凝料。（直径d=8mm） 4. 注射模结构及注射机的选择4.1 选择注射机根据计算：总体积V总=79.8 cm3 质量 m总
28、=79.81.05=83.8g 浇注系统的投影面积Aj=83 mm2。(1)注射量m总kmpmp83.8/0.8=104.75g (2)注射压力 P额P成型查文献（1）表3.1得ABS塑料成型时的注射压力P成型=7090Mpa(3)锁模力FZ=（nAs +Aj）P(17322.7+83)30=522.2kN 根据以上分析，计算，初选的注射机规格满足要求 注射机G54-S200/400有关技术参数如下： 最大开合模行程S=260nm,模具最大厚度406mm，模具最小厚度165mm 喷嘴圆弧半径18mm，喷嘴孔直径4mm，动定模板尺寸532634mm，拉杆空间290368mm。4.2 成型零件结构
29、设计4.2.1 型腔的结构设计（1）由于该塑件尺寸中等，结构简单，且为了简化凹模的加工工艺，减少热处理变化，故选用整体嵌入式进行计算。型腔底板厚度的计算 公式hC型腔边长比l/b决定的系数，查文献（1）表6.7得到C=0.0277P型腔内熔体的压力E钢的弹性模量，取2.06105Mpa允许变形量 h=21.4mm 取hmm（）型腔的固定型腔采用整体式，由于该塑件尺寸中等，结构简单，且为了简化凹模的加工工艺，减少热处理变化，故选用整体式凹模结构。4.2.2 型芯的结构设计 该素件需要由一个主型芯和多个小型芯来成型型芯的结构设计主型芯采用镶拼组合式结构，将型芯单独加工后，再镶入模板中。凸模嵌入模板内用螺钉和垫板固定，销钉定位。型芯与模板采用H7/m6配合。型芯外形尺寸为：218.912 mm 109.108mm动模板内孔尺寸：218.912mm 109.108mm(2)小型芯的结构设计小型芯单独制造,再嵌入到大型芯上,固定部分与模板采用H7/m6配合。小型芯外形尺寸: 26mm 5mm 4mm 大型芯内孔尺寸：26mm 5mm 4mm4.3 选择标准模架根据以上分析、计算以及型腔尺寸等可确定模架的结构形式和规格。查文献3表7-1选择A2型模架。查表7-9选用：A2-450450-19-Z2 GB/T12556.1-1990动模座板： 560mm450mm40mm定
