模具毕业论文

模具毕业 中文摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研 究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义 本说明书主要叙述关于帽盖-05注塑模设计的过程。根据对塑件的使用性能和成型分 析，设计出一模四腔的塑料模具。 本说明书详细叙述了模具的结构，包括分型面的确定、成型零件的结构设计、脱模机构、合模导 向机构、冷却系统的设计过程。还有重要零件的工艺参数的计算与选择，并对相关参数进行校核。 与等软件完成装配图和零件图。通过本次毕业设计巩固 本设计主要是通过使用Pro/EAutoCAD 了函授以来所学的模具专业知识，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问， 了解模具结构及工作原理,并充分发挥了自己的主观能动性和创造性，从而提高了自己独立分析问题， 解决问题的能力。 冷却系统 关键词 分型面 脱模机构 合模机构 Abstract Plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. This design specification is about the mold for a plactic protected cover of cap. A four-impression mold has been designed after analysizing the usage and its molding technology of the product. This design discusses the mold construction in detail, including the parting surface, the design of the cavity and core and ejection system etc. Moreover, the manufacturing technological parameters of the cavity and the core are caculated and chosen. The assembly drawing and detail drawing are completed by application of 、 and Pro/EUG . I have gained some abilities of analysizing and soving a specific problem and detail question, AutoCAD understands the mold structure and the principle of work may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain by using comprehensively what I have learned in the past teach by correspondence. Key words parting surface ejection system closing system cooling system 目录 1 前言…………………………………………………………………………………………………….1 1.1塑料工业状况…………………………………………………………………………………1 1.2塑料模具的发展………………………………………………………………………………1 1.3塑料模具的分类………………………………………………………………………………1 2 拟定模具的结构形式……………………………………………………………………………………2 2.1塑件成型工艺性分析 …………………………………………………………………………...2 2.2 分型面位置的确定………………………………………………………………………………..2 2.3型腔数量的确定…………………………………………………………………………………..3 2.4模具结构形式的确定……………………………………………………………………………..3 3注射机型号的选定……………………………………………………………………………………….4 3.1注射量的计算……………………………………………………………………………………….4 3.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算………………………………….4 3.3选择注射机………………………………………………………………………………………….4 3.4 注塑机工艺参数的校核……………………………………………………………………………5 4浇注系统形式和浇口的设计……………………………………………………………………………..7 4(1 浇注系统设计…………………………………………………………………………………….7 4.2顶出系统设计……………………………………………………………………………………….7 4.3浇注系统的平衡…………………………………………………………………………………...8 5成型零件的结构设计……………………………………………………………………………………..9 5.1凹模(型腔)尺寸设计……………………………………………………………………………..9 5.2成型零件材料的选用……………………………………………………………………………….9 6模架的确定和件的选用…………………………………………………………………………….10 7 排气系统的设计………………………………………………………………………………………….12 8 温度调节系统设计……………………………………………………………………………………….13 9 模具CAD出图…………………………………………………………………………………………….14 小结…………………………………………………………………………………………………………..16 致谢……………………………………………………………………………………………………….17 参考文献 ………………………………………………………….................................18 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第1章 前言 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在很久以前,就已将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15,的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 1.1塑料工业状况 塑料作为现代四大工业基础之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不断向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。有人说，模具是现代工业之母。新的已经到来，世界各国对模具生产技术非常重视，出现许多新工艺、新技术。从而促进注塑工艺的不断提高和发展。 1.2塑料模具设计的发展 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是手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。模具在国民经济中有重要的地位，其中注射模具占有很大的比例。随着我国经济建设的迅猛发展，注射产品的应用越来越广泛。特别是在电子电器和汽车工业，注射产品的数量与日俱增。对其质量的要求也越来越高。而注射模具的设计在其生产使用过程中是至关重要的。 1.3塑料模具的分类 塑料成型模具是保证塑件形状、尺寸、精度和表面质量的主要工具，是模塑工艺三大要素之一。根据塑料类型、塑件结构、生产批量、成型方法与加工设备的不同，采用各种不同形式的模具。 塑料成型模具的种类繁多，分类方法不尽相同，现介绍下述几种常用的塑料模具: 1、 按模塑方法分类: (1) 压缩模 压缩模具又称为压塑模或压模，是在液压机上采用压缩工艺来成型塑件的模具。这种模具主要用于热固性塑件的成型，也有用于热塑性塑件的成型。 (2)压注模 它又称为传递模、挤塑模，是在液压机上采用压注工艺来成型塑件的模具。这种模具用于热固性塑件的成型。压注模比压缩模具多了加料腔、柱塞和浇注系统等 (3)注射模 注射模又称为注塑模，是在注射机上采用注射工艺来成型塑件的模具。它主要用于热塑性塑件的成型，也可用于热固性塑件的成型。 2、 按型腔数目分类 (1) 单型腔模具 这是在一副塑料模具中只有一个型腔，一个模具周期生产一个塑件的模具。这种模具与多型腔模具相比，结构简单，造价较低，但生产率低，往往不能充分发挥设备潜力。单型腔模具主要用于大型塑件和形状复杂或嵌件多的塑件的生产，或生产批量不大的场合。 (2) 多型腔模具 这是在一副塑料模具中有两个以上型腔，一个模塑周期能够同时生产两个以上塑件的模具。这种模具生产率高，但结构复杂，造价较高。多型腔模具主要用于塑件较小、生产批量较大的场合。 共18页 第 1页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第2章 拟定模具的结构形式 2.1 塑料成型工艺性分析 该塑件是一个塑料帽盖,如图(2-1)所示,塑件生产数量为10万件,材料为PS(非结晶型),是无色 3透明的玻璃状粒料,其密度为1.04-1.09 g/cm ,透明度达88%-92%,具有优越异的着色性能,制品的尺寸稳定性非常好,最多连续使用温度为60-80? ,它还有一般塑料的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能;其缺点是具有较大的脆性,易受冲击而开裂,表面受摩擦而易引起刮痕. 图2-1 帽盖 2.2分型面位置的确定 根据塑件的结构形式，分型面选在帽盖的底平面，如图(2,2)所示。 共18页 第 2页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 图2,2 分型面及型腔排列 2.3型腔数量的确定 2.3.1型腔数量的确定 该塑件精度要求不高，可以采用一模多腔的形式,经多方面考虑,如制造费用和设备运转费用等.初定为一模四腔的模具形式. 2.3.2型腔排列形式的确定 该塑件形状比较简单,因此本设计可采用顶杆顶出.行腔排列方式如图(2-2)所示. 2.4模具结构形式的确定 从上面分析中可知，本模具拟采用一模四腔，双列直排，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口。 共18页 第 3页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第3章 注射机型号的选定 3.1注射量的计算 m15g1m通过建模分析,可知塑件质量为15g, 塑件体积V,,,Pro/E113,1.05gcm 3m14.286.流道的凝料质量还是个未知数, 可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为cm2 一模四腔，所以注射量为 ，，mn,m,nm+m,nm+0.6nm1.6=1.6415,96. g2111 3m式中 —— 一副模具所需塑料的质量或体积(或); cmg n —— 初步选定的型腔数量; 3 m—— 单个塑件的质量或体积(或); cmg1 3 m—— 浇注系统的质量或体积(或)。 cmg2 3.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 A 流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积,在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统2 AAnA计分析，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍,0.5倍，因此可用0.35来进行估算，211所以 2，，nAAnAnAnA=+=+0.35=1.35=1.3542562.24=13836.096 mmA12111 2A 通过建模分析，式中=2562.24。 mmPro/E1 ，FAP==13836.09635=484263.36=484.263 NKNm型 2式中 —— 塑件及流道凝料在分型面上的投影面积(); mmA 2A —— 单个塑件在分型面上的投影面积(mm); 1 2A —— 流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积(mm); 2 F ——模具所需的锁模力(); Nm PMP —— 塑料熔料对型腔的平均压力()。 a型 成型时塑料熔体对型腔的平均压力，其大小一般是注射压力的30,,65,。 3.3选择注射机 mF根据上面计算得到的和值来选择一种注射机，注射机的最大注射量(额定注射量)和额定Gm 锁模力应满足 F 共18页 第 4页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 m96,=112.941 ,gG,0.85 ,式中 —— 注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75。 F>>484.263 FKNm 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用注塑机型号为JPH150A。 注塑机的参数如下: ， 410410 200 拉杆内向距/mm3理论注射容积 /cm 螺杆直径 40 移模行程 620 /mm/mm 194 最小模具厚度180 /mm/MP注射压力 a 最大模具厚度 800 /mm 90 锁模形式 全液压式 注射速率/(g/s) 125 40 定位孔直径/mm塑化能力/(g/s) 10 22.5 喷嘴球半径/mm螺杆转速/(r/min) 锁模力 1500 喷嘴口直径 3 /KN/mm3(4 注塑机工艺参数的校核 3(4(1 注射量校核 3根据注塑件型腔的布置，初步计算注塑件的注射容积(包括浇注系统)约为68.25cm、质量约为 71.66g，模具注射量计算如下: (1)理论注射量 Wx=(1.3~1.1)×(制品重+浇注系统总重) =1.2×71.66 =85.992(g) (2)实际注射量 Wps=Wx×1.05/Vx 共18页 第 5页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 =85.992×1.05/1.05 =85.992(g) 其中:Wx—制品的理论注塑量 Wps—注塑机应具备的注射量 Vx—塑料比重(Vx为1.05) 通过计算，制品的实际注射量小于注塑机的实际注射量，满足注塑机的要求 3(4(2锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力.根据注塑件型腔的布置， 2。模具锁模力计算如下: 初步计算制品投影面积(包括流道面积)约为138.36cm P=KpS 138.36 =0.32× =44.3(t) 其中:P—锁模力(t) S—制品在模板上的垂直投影面积(cm2) Kp—锁模力常数(t/cm2)(常见塑料锁模力常数Kp如下表) 表1 锁模力常数Kp 塑料名称 PS PE PP ABS 尼龙 玻璃纤维 其它 Kp(t/cm2) 0.32 0.32 0.32 0.3.~0.48 0.64~0.72 0.64~0.72 0.64~0.8 通过计算模具所需锁模力P为44.3t，小于注塑机的锁模力(150t)，满足注塑机的要求。 共18页 第 6页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第4章 浇注系统和顶出系统的设计 4(1 浇注系统设计 浇注系统的合理设计，直接关系到零件注射的效果。本模具采用侧浇口进料，浇口套总长为83，直径为φ12，采用防转销和定位环。分流道成45?分布，形状为φ6的圆形，侧浇口采用1.4×0.4的矩形结构。分流道和侧浇口均布置在A板的模仁镶件的分型面上。 如图4-1所示浇注系统结构和拉料杆。 图4-1 4.2 顶出系统设计 本模具采用顶针顶出脱模。根据注塑件脱模力的大小分布，每个注塑件设计2根φ4的顶针，顶针位置如图4-2所示。 共18页 第 7页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 图4-2 4.3浇注系统的平衡 对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。 共18页 第 8页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第5章 成型零件的结构设计 5.1凹模(型腔)尺寸设计 为了节约材料，降低成本，采用镶嵌式的模仁结构形式，这种形式也是目前企业常用的模具结构形式。如图5-1所示，模仁外形尺寸为218×218，厚度取41。 图5-1 5.2成型零件材料的选用 该塑件的成型零件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性应该良好，机械加工性能和抛光性能也应该良好，因此构成型腔的钢材选用T10A钢。 共18页 第 9页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第6章 模架的确定和标准件的选用 零件外形结构比较简单，整体高度小，没有侧孔，因此，采用大水口AI型的三板式模具结构， 采用侧浇口进料，顶针顶出脱模。如图6-1所示，标准模架结构。 根据模仁尺寸，决定采用350×350规格的模架，A板和B板的厚度分别为56和40，模脚高度取100。如图6-1所示，模架各模板厚度尺寸。模具高度尺寸301，大于注塑机的最小装模高度，模具外形规格350×350小于注射机导柱内距尺寸410×410，符合注射机的模具安装要求。 图6-1 400mm，350mm30mm6.1定模座板(，厚) 定模座板是模具与注射机连接固定的板,也称面板，材料为45钢。 通过4个的内六角圆柱螺M10钉与定模固定板连接. 6.2 定模板(，厚) 350mm，350mm56mm 用于固定型腔、导套，应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230HBS,270HBS.本模架里采用45钢. 6.3 支撑板(，厚) 350mm，350mm45mm 支承板应具有较高的平行度和硬度，用于支撑动模板和倒柱及型芯镶件, 所以用材料45钢较好，调质230HBS,270HBS. 6.4 模脚(，厚) 350mm，350mm70mm 在底板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。 6.5 底针板(，厚) 220mm，350mm25mm 材料为45钢.与注塑机推杠相连.还起到支撑脱料杆和拉料杆的作用. 6.6 面针板(，厚) 220mm，350mm20mm 共18页 第 10页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 材料为45钢.用4个M10的内六角圆柱螺钉与底针板固定. 400mm，350mm30mm6.7 底板(，厚) 材料为45钢. 其上的注射机顶杆孔为,60mm. 共18页 第 11页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第7章排气系统的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流倒原有的空气,除次以外,塑料熔体会产生微量的分解气体.这些气体必须及时排出.否则,被压缩的气体产生高温,会引起塑件局部碳化烧焦,或使塑件产生气泡,或使塑件熔接不良引起强度下降,甚至充模不满等. 排气系统的排气方式一般有以下几种: ?排气槽排气:用于大中型塑件的模具,通常在分型面上的凹模一边开设排气槽,排气槽的位置以处于熔体流动末端为好.常用塑料排气槽深度尺寸见表7-1. 表7-1 常用塑料排气槽深度 塑料品种 排气槽深度 塑料品种 排气槽深度 PE 0.02 AS 0.03 PP 0.01,0.02 POM 0.01,0.03 PS 0.02 PA 0.01 SB 0.03 PA(GF) 0.01,0.03 ABS 0.03 PETP 0.01,0.03 SAN 0.03 PC 0.01,0.03 分型面排气:用于小型模具,但分型面须位于熔体流动末端. ? ?利用型芯、顶杆、镶拼件等的间隙排气. 本模具为小型模具,因此可用分型面上的间隙和型芯、顶杆、镶拼件配合间隙排气. 共18页 第 12页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第8章 温度调节系统设计 塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产率.对于热固性塑料,模具都要求有较高的温度,有的热固性塑料流动性较差(如PC,POM,PPO,PSF等),也要求模具加温,这些塑料成型时模具需要有加热装置.表8-1所示为常用热塑性塑料要求的模具温度. 表8-1常用热塑性塑料的模具温度 塑料名称 模具温度 塑料名称 模具温度 聚本乙烯 40,60 聚丙烯 55,65 低压聚乙烯 60,70 ABS 40,60 高压苯乙烯 35,55 聚碳酸脂 80,110 尼龙1010 40,60 聚甲醛 90,120 聚氯乙烯 30,60 聚苯醚 110,150 有机玻璃 40,60 聚砜 130,150 8.1加热系统 若模具温度要求在80?以上时,模具就要有加温装置.加热方法主要采用电流加热,一般包括以下3: 种 ?电阻丝直接加热:选择好的电阻丝放入绝缘瓷管中装入模板内,通电后对模具加热这种方法不常用. ?电热棒加热:电热棒是一种标准加热组件,只要将其插入模板上的孔内通电即可. 再装夹在特制的金属外壳中而构成电热圈,模具放在其?电热圈加热:将扁状电阻丝绕在云母片上, 中进行加热.这种加热装置较适合于压塑模、压注模的加热. 由于该套模具的模温要求在80?以下，所以无需设置加热装置。 8.2冷却系统 对于大多数热塑性塑料,模具上不需设置加热装置.为了缩短成型周期,需要对模具进行冷却,常用水对模具进行冷却.即在注塑完成后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内,以便迅速使模具冷却.如图8-2所示为本模具的冷却系统. 图8-2 共18页 第 13页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 第9章 模具CAD出图 9(1绘制模具装配图 如图9-1所示，调用标准图框，把模具视图、注塑零件图、技术要求以及零件明细表移动到标准图框内，填写标题栏，生成模具装配图。 图9-1 9(2绘制模具零件图 通过LTools模块下的模架插入标准模架的零件图。经补画标准模板上的结构如图9-2所示，本模具标准模架零件图主要有上模码板(上模板)、下模码板，A板、B板、左右C板(模脚)、顶针板、顶针底板。 共18页 第 14页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 图9-2 共18页 第 15页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 小结 通过本次毕业设计，让我改变了对注塑模具的肤浅认识，通过翻阅各种资料，让我对注塑模具有了更深层的理解，并对注塑模具设计有了一个全面深入的认识。之前学专业知识时总觉得很混乱零散，没有真正认识到那些知识的真正含义，只学到了肤浅的一面。本设计后让我很好的集中和整理了所学知识，并对专业知识的综合应用有了更深刻的体验和提高，对注塑模具结构和成型原理有了更清晰的认识和理解，而且能较熟练的运用Pro/E进行分模设计、运用AutoCAD进行模具设计和绘图，掌握了注塑模具设计的基本流程和技术要点，完成了项目的模具设计任务和论文的撰写，对自己从事岗位技术工作将有很大的帮助。 共18页 第 16页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 致谢 经过几个月的毕业设计，使我了解了设计一套模具的基本过程。但是在设计过程中遇到了不少的困难，毕竟是第一次设计模具，在许多细节方面和计算方面都是不能靠一个人来完成的。但是通过这个分析问题和解决问题的过程，从而提高了自己各方面的能力。本设计的顺利完成，是离不开老师的悉心指导和同学之间的相互交流与帮助。在此我非常感谢各位指导教授和老师，在毕设时期严格要求我们，时刻端正我们对毕设的良好态度，凭借多年来的教学和实践经验，细心而认真地指导我们;还有也非常感谢同学们的互相帮助，一起努力解决问题。使我能按时、圆满地完成这次毕业设计任务。通过本次毕业设计，巩固了我们所学到的专业知识，从而为我们踏入社会，加入工作队伍打下良好的基础，相信我们有能力闯荡出属于自己的事业～ 共18页 第 17页 教学二部 2008级 数控技术 函授大专 帽盖注塑模具设计 参考文献 [1] 朱光力、万金保等主编. 塑料模具设计. 北京:清华大学出版社，2007 [2] 杨立平主编.模具制造基础. 北京:化工工业出版社，2008 [3] 夏琴香、袁宁主编. 模具设计及计算机应用. 广州:华南理工大学出版社，2008 [4] 曾凡亮主编. Pro/ENGINEER项目式实训教程. 北京:电子工业出版社，2006 虞建中主编. 模具制造工艺. 北京:人民邮电出版社，2008 [5] [6] 乔友杰编著. 机械制图 第二版. 高等教育出版社，2005 共18页 第 18页 成人高等学历教育 毕业设计说明书 帽盖零件注塑模具设计 办学单位: 顺德梁銶琚职业技术学校 班 级: 08?级 数控技术 大专班 学 生: 谢传贵 10561086330402024 指导教师: 黄思铭 曾凡亮、 陈小燕 (华工教授) 2009 年 6 月 13 日 提交日期: