模具設計畢業(yè)論文

1、開封大學畢業(yè)論文 題 目 玩具車輪模具設計 學 院 機電工程學院 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 09模具（2）班 學 號 學生姓名 導師姓名 目 錄前言4一、零件工藝性分析5二、澆注系統(tǒng)設計7三、導向機構設計10四、脫模機構設計12五、成型零件的設計與計算14六、模具調節(jié)溫度設計19七、注塑機有關參數(shù)的校核21八、繪制模具總裝圖22結 論23參考文獻24前 言本說明書是相機外殼注塑模設計的詳細設計過程，包括分析說明與計算過程。說明書有四部分組成，主要闡述了設計過程的全過程，包括塑件的工藝性能分析，注射成型模具設計、模具與注射機的關系、注射成型零部件設計與計算、模具成型零部件的設計與計算，試模

2、與模具的維修。在經(jīng)過閱讀大量書籍的基礎上，詳細的闡述了模具設計的個過程，并繪制了一定的零件圖和裝配圖！同時，由于照相機上殼設計在工業(yè)產(chǎn)品設計中是一類比較典型的操作型產(chǎn)品的設計涉及到多方面因素，如何設計出有特點，符合大規(guī)模生產(chǎn)要求，同時又要充分滿足使用要求保護照相機使用壽命和外觀美，是照相機上殼中必須考慮的問題。因此本次設計是對畢業(yè)生在大學三年中所學知識的一次全面的素質與能力的綜合檢驗。同時，學會準確運用技術標準和資料，培養(yǎng)了認真負責、踏實細致的工作作風和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，強化了質量意識和時間觀念，從而形成了從業(yè)的基本職業(yè)素質。值此之際，向對本次設計提出寶貴意見的老師和同學們致以衷心的感謝！由于水

3、平有限，如有錯誤之處，請求各位老師指正。模具設計實例一、塑件工藝性分析：如圖所示，該塑件是一個照相機外殼，成型材料POM，批量生產(chǎn)，塑件的原材料和各種工藝成分分析如下。 1.1：塑件的原材料分析 塑件的原材料分析，如下表所示：塑件名稱結構特點使用度溫化學穩(wěn)定性性能特點成型特點聚甲醛線性結構結晶度170190/較好比較穩(wěn)定綜合性能良好強度剛度好抗沖擊，耐疲勞，蠕動性能較好，減磨耐磨性較好，吸水少，尺寸穩(wěn)定性好易流動成型，但熔融或凝固速度快，料溫稍低于熔融溫度，即發(fā)生結晶，流動性下降，吸溫性低，一般無需干燥處理結論該塑件有較好的工藝性能，適宜注塑成型，不需要干燥處理1.2：塑件的尺寸精度分析影響模

4、具尺寸精度的因素十分復雜，主要有模具制造的精度，模制時由于工藝條件的變化引起成型收縮率的波動，由于磨損會造成模具尺寸在不斷的變化，在滿足使用的情況下盡可能選用較低精度，本次設計的是找相機外殼，屬于小型零件，為自由尺寸，可按MT4級精度查取公差值。1.3塑件的表面質量分析：該塑件表面質量要求較高，外表美觀，表面光滑無斑點，因此表面粗糙度可取Ra1.5。而塑件內部沒有較高的粗糙度要求。1.4塑件的結構工藝性分析：1）、此塑件的外形為方形體，壁厚為3，壁厚均勻2）、塑件型腔較大，總體尺寸合適3）、塑件成型性能良好，但側壁有圓形孔，需考慮側抽芯裝置。結論：該塑件采用成型加工。二、塑件注射成型工藝參數(shù)的

5、確定2.1塑件的注射成型工藝參數(shù)：根據(jù)該塑件的結構特點和得成型性能，查相關手冊得到聚甲醛的成型工藝參數(shù)：塑料名稱縮寫密度g/cm注射機型類型計算縮率（%）預熱溫度/時間/h聚甲醛pom1.14柱塞式1.23.0100 23料筒溫度噴嘴溫度/模具溫度/注射壓力/Mpa螺桿轉速（r/min）后 段中段前段170-18080100 701202040170180170-190170-190成型時間/s后處理說明注射時間保壓時間冷卻周期總周期方法溫度時間min25h1550 206050150油浴退火氣浴退火1401504060min2.2計算塑件的體積根據(jù)塑件的三維模型，利用三維軟件可直接查詢塑件的

6、體積為V件=17898.1379 mm 計算的塑件的質量查手冊取密度p=1.14g/cm故塑件的重量為：=17.8981.03g=18.4g。2.3注射機的選用選用注射機時，通常是以某塑件（或模具）實際需要的注射量和注射壓力初選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機型的公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于某注射機的公稱注射量，即：式子中，實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（）。 為了保證注射成型，注射機的注射壓力要大于注射時需要的壓力。查表得PP的注射壓力為70120Mpa 取70Mpa查閱塑料模設計手冊的國產(chǎn)注

7、射機技術規(guī)范及特性，可以選擇XSZY125XS-Z-22 型注射機的主要參數(shù)如下表所示主要技術參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值主要技術參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值最大注射量/ cm3 125最大模具厚度/mm300螺桿直徑/mm42動、定模固定板尺寸/mm428458注射壓力/Mpa120最小模具厚度/mm200注射行程/mm115中心孔徑/mm100注射方式螺桿式最大開模行程/mm300鎖模力/KN900噴嘴孔直徑/mm4三、澆注系統(tǒng)設計3.1：澆注系統(tǒng)的作用澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注塑機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內流經(jīng)的通道。其作用是：將熔體平穩(wěn)地引進型腔；將壓力傳輸?shù)叫颓坏母鞑课?，使塑料制品組織致密，減小變形。澆注

8、系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等組成。3.2：澆注系統(tǒng)的設計原則 了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動特性； 采用最短的流程，以減少熱量與壓力損失； 澆注系統(tǒng)應有利于良好的排氣； 防止型芯變形和嵌件位移； 便于修整澆口以保證塑件外觀質量； 澆注系統(tǒng)應結合型腔布局同時考慮； 流動距離比和流動面積比的校核；3.3：分型面選擇制品在模具中的位置，直接影響到模具結構的復雜程度，模具分型面的確定，澆口的設置，制品尺寸精度和質量等。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再考慮具體的生產(chǎn)條件（包括模具制造的），生產(chǎn)的批量所需的機械化和自動化程度等其他設計問題。選擇分型面的原則

9、是：脫出塑件方便、模具結構簡單、型腔排氣順利、確保塑件質量,無損塑件外觀、設備利用合理。所以，模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。故選用下圖所示的分型方式較為合理。這樣有利于成型后，塑件的脫模。3.4：確定型腔的排列方式本塑件在注塑時采用一模2件，即模具需要2個型腔，如下圖：3.5：主流道設計直澆口式主澆道呈截錐體,主澆道入口直徑d應大于注射機噴嘴直徑1左右。主澆道入口的凹坑球面半徑R應大于注射機噴嘴球頭半徑約2-3。錐孔壁粗糙度Ra0.8,主流道錐角為2-4過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流,卷入空氣。根據(jù)設計手冊查得XS-ZY-12

10、5型注塑機噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端孔徑：0=4mm； 噴嘴前端球面半徑：0 = 12mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 R = RO +（12）mm d = d0 +（0.51）mm取主流道球面半徑R = 13mm；取主流道的小端直徑d =4.5mm。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=8.5mm；可在主流道出料端設計半徑r=2mm的圓弧過渡。澆口套尺寸及形狀如下圖所示：3.6：分流道設計分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率、分流道長度因素來確定。本塑件形狀不算太復雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長度較短，為了方便加工起見，選用截面形狀為梯形的分流

11、道，截面尺寸如下圖：3.7：澆口的設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。在注塑模設計中常用的澆口形式有如下幾種：直接澆口、矩形側澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口和護耳澆口等。它的設計應注意以下原則： 盡量縮短流動距離。 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 必須盡量減少熔接痕。 應有利于型腔中氣體排出。 考慮分子定向影響。 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 注意對外觀質量的影響。綜合以上澆口的設計原則和分析產(chǎn)

12、品的需要，我們采用側澆口，在側澆口進入或連接型腔的部位，應用圓角以防劈裂。故側澆口選取如下圖：3.8：排氣系統(tǒng)的設計塑料熔體注入模腔的同時,必須置換出型腔內空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體,排氣系統(tǒng)是注塑模設計的重要組成部分。排氣不良有很多危害:增加熔體充模流動的阻力,使型腔不能充滿,會使塑件棱邊不清；在制品上呈現(xiàn)明顯可見的流動痕和熔合縫,其力學性能降低；滯留氣體使塑件產(chǎn)生銀紋,氣孔,剝層等表面缺陷；型腔內氣體受到壓縮后產(chǎn)生高溫,使塑件局部炭化或燒焦；常用的排氣系統(tǒng)設計方法:在分型面上開設排氣槽排氣利用配合間隙排氣利用排氣塞排氣強制性排氣。本模具可采用分型面排氣。四、脫模機構設計4.1：推出機構

13、設計原則1 推出機構應盡量設置在動模一側；2 塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞；3 良好的塑件外觀；4 合模時應使推出機構正確復位；5 推出機構簡單動作可靠；4.2：脫模力的計算塑件注射成型后，塑件在模內冷卻定形，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，當其從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大，脫模力計算如下： 本模具采用一模2腔，因此總的脫模力為：4.3：推出機構設計推桿布置原則： 推桿應設在脫模阻力大的地方； 推桿應均勻布置； 推桿應設在塑件強度剛度較大處；根據(jù)塑件尺寸，該塑件采用推桿推出形式。推桿形狀如圖所示：由

14、該模具結構確定推管的數(shù)量為12。4.4：推管的固定采用推桿固定板和螺釘固定方式，如下圖所示：4.5：推出機構導向設計為了保證推出機構在工作過程中靈活、平穩(wěn)，每次合模后，推出元件能回到原來的位置，通常還需要設計推出機構的導向與復位裝置。1 導柱及導套的尺寸及形狀分別如下圖所示： 推板導柱2導柱的固定形式如下圖：五、成型零件的設計與計算成型零件工作尺寸計算時采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。 查表得工程塑料（ABS）的收縮率為Q=0.3%-0.8%，故平均收縮率為Qcp=(0.3+0.8)%/2=0.55%。 尺寸精度為5級，查表1-4得各尺寸公差為：； ；5.1：型腔

15、和型芯工作尺寸計算公式按平均收縮率計算模具成型零件工作尺寸 型腔徑向尺寸 ； 型芯徑向尺寸 ； 型腔深度尺寸 ； 型芯高度尺寸 ；5.2：型芯尺寸的計算；5.3：型腔尺寸的計算；5.4：凹模型腔側壁計算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚。如果型腔剛度不夠，在熔體高壓作用下會產(chǎn)生過大的彈性變形，當變形量超過塑件收縮值時，塑件周邊將被型腔緊緊包住而難以脫模，強制頂出易使塑件劃傷

16、或破裂，因此型腔的允許彈性變形量應小于塑件壁厚的收縮值，即：s=1凹模側壁計算： 按強度計算： 故 ： ；按剛度計算： ；2底板厚度計算： 按剛度計算： ；按強度計算： ；由剛度和強度計算公式得,模板結構尺寸S和T應取剛度和強度計算值中的大值。綜上記得長度方向上s=15 厚度方向上h=12單型腔板尺寸BLH=8011034 兩型腔板尺寸BLH=16011032；按標準取標準模板BLH=25026045 GB/T 4169.81984；凹模零件圖如下圖所示：5.5：型芯的結構設計如下圖所示： 5.5：板料的選擇墊 塊 尺寸：BLH=4025080 GB/T 4169.61984；定模座尺寸：BL

17、H=30025030 GB/T 4169.81984；動模座尺寸：BLH=30025030 GB/T 4169.81984；凹模板尺寸：BLH=26025045 GB/T 4169.81984；動模板尺寸：BLH=26025030 GB/T 4169.81984；支承板尺寸：BLH=26025040 GB/T 4169.81984；推板尺寸 ：BLH=11820014 GB/T 4169.81984；推桿固定板：BLH=11820016 GB/T 4169.81984；5.6：模具閉合高度的確定5.7：模架的選擇模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機地聯(lián)系成為一個整體。標準模架一

18、般有定模座板、定模板、動模板、動模支撐板、墊塊、動模座板、推桿固定板、推板、導柱、導套及復位桿等組成。模架的精度將直接決定著模具的精度和質量，一般對于模架生產(chǎn)要保證的工藝條件有：模架四周的垂直度、板件的平行度、板件平面度與側面的垂直度、導柱導套與模板配合的松緊程度、相對運動板件間的開合自如程度，另外，還有整套模架的外觀，如表面粗糙度、倒角等。標準模架的實施和采用，是實現(xiàn)模具CAD/CAM的基礎，從而可大大縮短生產(chǎn)周期，降低模具制造成本，提高模具性能和質量。本模架選擇如下圖所示：六、側向分型和抽芯機構的設計1、側向分型和抽芯機構長用來成型塑件上的外側凸起、凹槽和孔以及殼體的內側局部凸起和不通孔，

19、根據(jù)塑件結構選擇常用的斜導柱和側向滑塊抽芯。2、斜導柱抽芯結構的設計：（1）抽拔力計算：只計算抽拔力大的一側（及全部為長透氣的一側），代入數(shù)據(jù)得=178.2N（2）、抽芯距計算（3）、斜導柱彎曲力計算：該模具側抽芯的抽拔方向和開模方向垂直，滑塊受力，代入數(shù)據(jù)得：N=956.2 N（4）、斜導柱界面尺寸確定：斜導柱優(yōu)先選用圓形截面，因為圓形制造方便，裝配容易，應用廣泛。圓形截面斜導柱直徑，代入數(shù)據(jù)得，d=9.78mm 取d=10mm（5）、斜導柱長度及開模行程計算：代入數(shù)據(jù)得L=72.4mm，可查表得L=75mm，=（1） 斜導柱與滑塊斜孔的配合（2） 為保證開模瞬間又一很小的空程，使塑件在活動

20、型芯為抽出之前獲得松動，斜導柱和斜孔應有0.25到0.5mm的單邊間隙（3） 滑塊設計滑塊的導滑長度L應大于寬度B的1.3倍，滑塊完成抽芯之后，應繼續(xù)留在滑槽內，不小于全長的2/3.初取L=62mm,B=45mm,導滑槽長70mm，而抽芯距為5mm，可以保證運行平穩(wěn)。（9）、滑塊的定位裝置和壓緊裝置如裝配圖所示。七、模具調節(jié)溫度設計7.1：由于塑料件的壁厚均為2mm，塑料件尺寸又不大，確定水孔直徑為8mm。冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。由于冷冷卻水道的位置、結

21、構形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。成離型腔的上開設處冷卻水流道，在大型芯上鄰近分型面處開2處冷卻水流道。如裝配圖所示。7.2：冷卻時間的確定在注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一時間制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，這段冷卻時間一般約占整個注射生產(chǎn)周期的80%。因為我們所需要的塑件比較薄，固用此公式： 式中，a 塑料熱擴散系數(shù) ； S 制品壁厚 （mm）；現(xiàn)我們根據(jù)已知條件知道ABS的TS=260，TM=60，TE=100，而塑件的厚度為2mm：7.

22、3：冷卻系統(tǒng)設計原則、盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；、冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻；、盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等；、澆口處加強冷卻；、應降低進水與出水的溫差；、合理選擇冷卻水道的形式；7.4：冷卻系統(tǒng)的結構形式根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時還可以互相配合，構成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡單流道式。簡單流道式即通過在模具上直接打孔，并通過以冷卻水而進行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的一種形式，布局如下圖所示：7.5：冷卻系統(tǒng)的計算由塑料成型工藝及模具設計查閱可得，

23、POM的單位質量成型時放出的熱量為300KJ400KJ/Kg。放出熱量為218.4/1000350KJ=12.88KJ其中，1/3的熱量被凹模帶走，2/3由型芯帶去。八、注塑機有關參數(shù)的校核本模具的外形尺寸為300mm250mm255mm。XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸為428mm458mm，故能滿足模具的安裝要求。由上述計算模具的閉合高度H=207mm，XS-ZY-125型注塑機所允許模具的最小厚度H min=200mm，最大厚度H max=300mm，即模具滿足 H min H H max 的安裝條件。經(jīng)查資料XS-ZY-125型注塑機的最大開模行程S =300mm， 對于單分型面模具注