[毕业设计精品]镜框塑料模设计与制造.doc

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1、 本科生毕业设计（论文）镜框塑料模设计与制造Plastic Mold Design and Manufacturing Frame总计： 毕业设计（论文）31 页表 格： 5 个插 图 ： 19 幅学院（系）： 机电工程系 专 业：机械设计制造及其自动化 学 生： 指导教师： 完成日期 2010 年 5 月 镜框塑料模设计与制造【摘 要】本课题是对镜框塑料模进行设计。通过对镜框零件的分析，记录塑件中存在的制造缺陷，测量出实体零件各部分的尺寸，从而画出正确的零件图，然而主要问题是塑料模具的设计。通过对镜框零件的工艺性分析，确定模具用一模一腔形式，并且采用点浇口进行进料浇注系统、推管推出机构、斜导

2、柱侧向分型抽芯机构、导柱导向结构的合模导向机构、组合式的成型零件结构形式并对成型零件尺寸进行了计算，对模具安装的注射机进行的初步选择和校核，最后确定了合理的模具结构设计。【关键词】塑料模；工艺分析；结构；镜框设计；Plastic Mold Design and Manufacturing FrameAbstract: This topic is on plastic mould design frame. Through the analysis of the components of frame，Records of plastic parts in manufacturing defec

3、ts，Measuring the size of each part of physical components， The main problem is plastic mould design.Through the analysis of technology of frame parts，Determine exactly a cavity mould with form，and a point for incoming gating system, Push tube slanting guiding pole, launch institutions side parting c

4、ore-pulling mechanism, the mould structure column orientation, steering mechanism of forming parts and components of molding structure size was calculated, the installation of mould injection machine and the preliminary, finally the reasonable structure of mould design.Key Words: Plastic mould; Proc

5、ess analysi; Structure;Frame design;目 录1前言11 塑件制品分析21.1 明确制品设计要求21.2 塑件材料分析21.2.1 ABS成型条件21.2.2 ABS 成型特性31.3 塑件结构工艺性分析41.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度41.3.2 壁厚41.4 明确制品批量41.5 计算制品的体积和质量52 注塑机的选用62.1 注塑机两种类型的优、缺点62.2 注塑机的选用63 模具材料的选用73.1 模具材料的选定原则73.2 本设计模具上零件的材料及热处理74 模具结构设计84.1分型面的确定84.2 浇注系统的设计94.2.1 主流道设计94.

6、2.2 冷料穴设计104.2.3 分流道设计104.2.4 浇口的设计114.3. 推出机构的设计114.3.1 推出机构的结构组成114.3.2 推出机构的设计114.3.3 推出机构的形式114.3.4 设计推出机构必须注意以下满足条件124.4 推出机构的导向与复位124.4.1导向零件124.4.2复位零件124.5 侧向抽芯机构设计124.5.1 斜导柱设计13（1） 斜导柱的结构及技术要求13（2）斜导柱倾斜角13（4） 斜导柱直径的确定14（5） 斜导柱的长度计算144.5.2 滑块设计144.5.3 滑块定位装置设计154.5.4 锁紧楔设计154.6 成形零件的设计164.6

7、.1凹模的结构164.7 注射模导向结构的设计174.7.1 设计导柱、导套时的注意事项174.7.2 导柱、导套在模板的位置184.8 成型零件工作尺寸计算184.8.1 影响工作尺寸的因素194.8.2 凸、凹模工作尺寸的计算194.9 其他小件的形状及尺寸214.9.1 浇口套的形状及尺寸如图16所示214.9.2 复位装置的形状及尺寸如图17所示：215 模具总体尺寸以及各模板厚度的确定226 注射机参数的校核226.1 最大注射量的校核226.2 锁模力校核236.3 模具与注射机安装部分相关尺寸计算校核236.4 开模行程校核237 模具装配图及工作原理248 部分模具零件的加工工

8、艺规程的编制25结论27参考文献28附录29致谢301前言随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。实际上，塑料制品是目标，塑料注射模是实现目标的一种手段，所以不能“孤立地为模具而只是考虑模具”，应从系统工程角度出发，把塑料注射模作为塑料注射成型加工系统中的一个环节，这样在设计与制造塑料注射模时，就应把这个系统中的其他环节作为塑料注射模设计与制造的考虑因素。所以，塑料注射模设计与制造所涉及的内容有：（1）塑料制品的结构工艺性；（2） 塑料的成型工艺特性；（3） 塑料注射机的匹配；（4） 塑料注射成型工艺及控制；（5） 塑料注射模的设计及模

9、具材料；（6） 塑料注射模的制造装备和制造工艺等；本次毕业设的题目为镜框塑料模设计与制造，该课题所涉及的问题有以下几个方面：对零件的测量、分析、绘制，塑料模具的结构设计;部分模具零件的加工工艺规程编制及加工后模具的组装。其主要问题是塑料模具的设计。 在本次设计中通过对镜框塑料件进行测绘及对该塑件进行结构工艺性分析，设计了一副生产该塑件的一模一腔的塑料模。该模具选择了平直形分型面，采用了点浇口三点式进料浇注系统、推杆推出机构、斜导柱侧向分型抽芯机构、导柱导向结构的合模导向机构、组合式的成型零件结构形式，并对成型零件尺寸进行了计算，对模具安装的注射机进行的初步选择和校核。利用CAD、UG等软件进行

10、绘图，设计出各块板块的尺寸，对零件进行模具设计并采用半合式加工方法对其进行加工，且进行抽芯处理，既要设计抽芯机构，又要计算抽芯距离，以及对抽芯材料、注射机的选取，典型机构的设计，以满足塑件成型的需要，这些都是完成本设计的关键。通过对镜框塑料模的设计，使我们能够掌握注塑模具设计的具体步骤；充分认识到模具设计要与工厂的设备、技术水平、生产纲领相适应，并采取相应的措施以适应生产环境。培养和提高学生独立设计注塑模具的能力，达到中级注塑模具设计人员水平，为我们毕业后从事注塑等模具方面的生产、设计、管理工作做好技术准备。1 塑件制品分析1.1 明确制品设计要求下图为一镜框塑零件图图1镜框技术要求：1.零件

11、表面应无毛刺，飞边，划伤，起皮等缺陷；2.未注脱模斜度1；3.材料ABS；4.公差等级按未注公差MT5 B级精度。该产品精度及表面粗糙度要求Ra1.6，精度及表面粗糙度要求不高，且有一定的配合精度要求。1.2 塑件材料分析该塑件使用材料为苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物（ABS），该材料为让热塑性材料，具有良好的流动性。1.2.1 ABS成型条件查塑料模设计手册表1-4，ABS的成形条件如表1：表1 ABS成形条件 缩写ABS注射成形机类型螺杆式密度（g/cm）1.031.07计算收缩率（%）0.30.8预热 温度()8085时间（h）23料筒温度（）后段150170中段165180前段180200喷

12、嘴温度()170180模具温度（）5080注射压力（MPa）60100成形时间（秒）注射时间2090高压时间05冷却时间20120总 周 期50220螺杆转速（r/min）30使用注射机类型螺杆、柱塞均可方法红外线灯、烘箱后处理温度（）70时间（h）24说 明该成形条件为加工通用级ABS料时所用1.2.2 ABS 成型特性 查塑料模设计手册表1-5得 ABS的成形特性：（1）无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，按品种确定成形方法及成形条件；（2） 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要长时间预热干燥；（3） 流动性中等，溢边料0.04m

13、m左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳醋酯，聚氯乙烯好）；（4） 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高宜分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080，注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140MPa，螺杆式注射机则取160220，70100MPa；（5） 模具设计是要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹

14、（但在热水中加热可消失），脱模斜度宜取2以上1.3 塑件结构工艺性分析 塑件的结构工艺性事指塑件在满足使用要求的前提下，其结构应尽可能符合成形工艺要求，从而简化模具结构，降低生产成本。在进行塑件结构设计时，应考虑以下几方面的因素：（1）塑件的物理与力学性能、电性能。耐化学腐蚀性能和耐热性能等；（2）塑件的成形工艺性，如流动性、收缩率等；（3）模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的复杂程度；（4）模具零件的形状及其制造工艺；（5）塑件的外观质量。塑件的结构工艺性的内容很多，现主要叙述如下内容： 1.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度（1）尺寸 塑件尺寸的大小取决于塑件的流动性。设计模具时要保证塑件零

15、件图上所标注的基本尺寸，并保证具有精度要求的尺寸。（2） 精度 ABS塑料的精度等级：高精度 MT2；一般精度 MT3；该塑件的精度等级为未注公差尺寸 MT5。（3） 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度Ra一般为0.8m0.2m，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低12级，所给塑件的表面粗糙度为Ra1.6m，故可实现。 1.3.2 壁厚 塑件的壁厚主要取决于塑件的使用要求，但壁厚的大小对塑件的成形影响很大。壁厚过小，成形时流动阻力大，难以充型；壁厚过大则浪费材料，还易产生气泡、缩孔等缺陷，因此必须合理选择塑件壁厚。查中国模具设计大典第二卷 表8.5-10知，ABS塑件的最小壁厚为0.5 mm,最大壁厚为

16、2mm。通过测量该塑件的壁厚为1mm故该塑件的壁厚符合要求。1.3.4 脱模斜度 脱模斜度是指平行于模具启闭模方向，塑件壁面所应具有的倾斜度。由于塑件在模塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯，则需在塑件内外壁有足够的脱模斜度。查中国模具设计大典第二卷表8.5-7知ABS塑件外表面脱模斜度为40120；塑件内表面为301，该塑件选用的脱模斜度为1，符合设计要求。1.4 明确制品批量该产品大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构，由于该塑件有3个小柱，需要半合式侧向抽芯机构，故模具采用一

17、模一腔结构，浇口形式采用点浇口，由于塑件壁薄且为圆形状，所以采用三点进料，以利于充满型腔。1.5 计算制品的体积和质量该产品材料为ABS，有前面查表可知其密度为1.031.07 g/cm，收缩率为0.3%0.8%，计算出其平均密度为1.05 g/cm，平均收缩率为0.55%。通过UG建模测量得知该塑件的质量M（塑件）=1.03g该塑件的体积V（塑件）= M（塑件）/=4/1.05=0.985 cm （式1）式中 -塑件密度，g/ cm。浇注系统体积 V（浇注）=5.417cm浇注系统质量M（浇注）=V（浇注）=5.417cm1.05 g/ cm=5.69g 故 V(总)= V（塑件）+ V（浇

18、注）=0.958cm+5.417 cm6.475g （式2）M(总)= M（塑件）+ M（浇注）=1.03g+5.69g6.72g2 注塑机的选用2.1 注塑机两种类型的优、缺点 采用卧式注射机的优点是注射部分和锁模部分在同一水平线上，工作位置低，操作方便，稳定性好，顶出后塑件可以自动脱模，是应用广泛的注射机，适用于大、中、小个各型注射机，但唯一的缺点是占地面积大。采用立式注射机的优点是占地面积小，缺点是操作位置高，对于注射量大的注射机，势必使注射机高度增加，操作台升高，操作不方便，注射机的工作稳定性也减少。因此，立式注射机多限于小型注射机。2.2 注塑机的选用根据塑件制品的体积或质量，查模具

19、设计与制造实训的附录5的附表5-1选定注塑机型号为：XS-ZY-125。注塑机的参数如表2所示： 表2 注塑机参数 螺杆（柱塞）直径（mm）30，42，45最大理论注射容量（cm）125注射压力（N/ cm）（12000）14600，11900，10400锁模力（KN）(1000)900拉杆间距（H*V）/（mm*mm）487*450最大注射面积（cm）（300）320最大模具厚度H（mm）300最小模具厚度H1（mm）200（145+10）模板最大距离L。（mm）600模板行程L1（mm）（375）300喷嘴圆弧半径R（mm）12喷嘴孔径d（mm）3喷嘴移动距离（mm）210推出形式两侧顶出

20、，没有推板，机械推出其他总力280KN，开模力8T，顶杆最大距离190 mm 3 模具材料的选用3.1 模具材料的选定原则在选择模具材料时，需要注意一下几点原则：（1）机械加工性能良好，易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维复杂形面的雕刻加工；（2）抛光性能良好，没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀，具有一定的使用性能（40HRC）;（3）良好的表面腐蚀加工性,要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工；（4）耐磨损，有韧性，可以在热交变荷的作用下长期工作，耐摩擦；（5）热处理性能好：具有良好的淬透性和很小的变形，易于渗氮等表面处理；（6）焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不发生变化，且不

21、开裂，变形等；（7）热膨胀系数小，热传导效率高，防止变形，提高冷却效果；（8）性能价格比合理，市场上容易买到，供货期短。在选择注射模具钢材时，要综合考虑塑件的批量、尺寸精度、复杂程度体积大小和外观要求等因素。该塑件的生产批量大，尺寸精度要求高，应选用优质模具钢。3.2 本设计模具上零件的材料及热处理本设计模具上用到得材料及其处理方法如表3所示：表3 所选用的材料及其处理零件名称材料牌号热处理硬度 动、定模座板45调质230270HB推管T10A淬火5458HRC定模固定板45调质230270HB动、定模板45调质230270HB动模镶块P20调质5055HRC型芯P20调质5055HRC支承板

22、45调质230270HB垫块45 调质 230270HB推板45调质230270HB推杆固定板45调质230270HB定距拉板45调质230270HB导柱、导套T8A淬火5055 HRC螺钉、螺栓45淬火4348HRC限位销45淬火4348 HRC推杆、复位杆45淬火4348HRC弹簧60Si2Mn调质230270HB浇口套T8A淬火5055HRC斜导柱T8A淬火5458HRC锁紧楔45淬火4348HRC滑块T10A淬火5458HRC侧型芯P20淬火55HRC（续表）4 模具结构设计4.1分型面的确定选择分型面应考虑的问题是：（1）是否能确保塑件的成型质量；（2）分型面设置的部位再清除毛刺及飞

23、边时是否容易；(3）是否有利于排除模型腔内的气味；(4)动模与定模分开后，塑件能否留在动模内。分型面选择需遵循以下几个原则：(1)分型面应设置在塑件外形最大轮廓处；(2)分型面选择应尽可能使塑件留在动模；(3)分型面选择应保证塑件的精度要求；(4)分型面选择应考虑塑件外观质量；(5)分型面选择应考虑排气效果；(6)拔模斜度较小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件的中间部位。该塑件为圆形，表面质量无特殊要求，塑件的高度为12mm，分型面选择如图2所示，这样既能降低模具的复杂程度，减少模具的加工难度，又便于成型后的脱模。图2 分型面选择4.2 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中由注塑机喷

24、嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统的作用是：将塑料熔体均匀的送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。对于浇注系统设计的要求如下：(1)重点考虑型腔布局；(2)热量及压力损失要小，则浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低；(3)均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置；(4)塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小；（5)消除冷料，浇注系统应尽能收集温度较低的“冷料”；（6）排气良好；（7）防止塑件出现缺陷，避免熔体出现不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力

25、；（8）保证塑件外观质量；（9）较高的生产效率；（10）充分利用塑件熔体的流动特性。4.2.1 主流道设计主流道是指注射机喷嘴与型腔（单型腔）或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。在卧式注射机模具中，主流道垂直于分型面。 根据塑料模设计手册查得XS-ZY-125型注塑机喷嘴前端孔径D=4mm,喷嘴前端球面半径SR=12mm。根据模具主流道与喷嘴的关系R=R+(23)mm及D=D+(0.51)mm，故取主流道球面半径SR=13mm,小端直径D=3mm.为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为26，表面粗糙度Ra2000

26、时K取0.07；F=400 cm2000 cm时，K取0.08；F400 cm时，K取0.09 F=30028010cm=840 cm 故取K=0.08所以 d=K=0.08=20.84 mm。故d取16mm（2） 导套的设计导套的引入可节省材料，减少生产成本。根据导柱的尺寸及导柱、导套的配合关系，查压铸模设计手册表6-46，得出导套的主要形式及主要尺寸如图14所示：图14 导套4.7.2 导柱、导套在模板的位置 图15 导柱、导套在模板的位置根据压铸模设计手册之三，查得导柱、导套在模板的位置如图15所示：其中圆柱的圆心位置距离板边缘的距离为：H1.5d即H1.55=22.5mm，故H取25m

27、m。4.8 成型零件工作尺寸计算成形零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸。在成形尺寸计算之前，还需注意以下三点：（1）针对塑料模的分型面处容易出现飞边的特点，在计算成形尺寸时，必须按分型面接触面积的大小，分别减去飞边厚度0.020.05mm；（2）塑件成型后为了脱模方便，沿脱模方向应设计脱模斜度，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件图的尺寸公差范围内，其中外形尺寸以大端尺寸符合制件图纸的尺寸公差要求，斜度取向小端方向上；内形则以小端尺寸符合制图纸的尺寸公差要求，斜度去向大端方向；（3）对塑件图纸进行认真的消化，分析塑件图中未注公差的尺寸中哪些尺寸属于负公差，哪些尺寸属于正公差，以及哪些尺

28、寸属于正负公差，分别用相应的计算公式计算。4.8.1 影响工作尺寸的因素（1）成形收缩 塑件成形后的收缩率与多种因素有关。再在计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算： =()100% 式中 塑件的平均收缩率 塑件的最大收缩率 塑件的最小收缩率（2）模具成形零件的制造公差 它直接影响塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成形零件的制造公差可选为塑件公差的，或选用IT7IT8级精度，表面粗糙度为Ra0.80.4um。（3）模具成形零件的磨损 模具使用过程中由于塑件熔体、塑件对模具的作用，成形过程中可能产生的腐蚀气体的锈蚀以及模具维护时重新打磨抛光等，均有可能时成形零件发生磨损。在计算成形零件工作尺寸时，磨损量应根据塑件的产量、塑件品种、模具材料等因素来确定。一般来说，对中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，对于大型塑件则取塑件公差的以下。此外，模具安装、配合的误差，塑件的脱模斜度等都会影响塑件的尺寸精度。4.8.2 凸、凹模工作尺寸的计算成形零件的工作尺寸是根据塑件成形收缩率、成形塑件的制造公差和模具成形零件磨损量来确定的。各公差根据机械设计课程手册查得。（1）凹模和型芯的径向尺寸凹模