毕业论文-模具设计

北华航天工业学院毕业论文PAGEPAGE15模具设计摘要1模塑工艺规程的编制该塑件是外壳体，其零件图如下所示，本塑件的材料为ABS，生产类型为大批量生产。图1塑件的工艺性分析及使用分析：1.1塑件的原材料分析塑件的材料为ABS，材料的性能ABS为热塑性塑料，密度1.03~1.07g/cm，抗拉强度30~50Mpa，抗弯强度41~76Mpa，拉伸弹性模量1587~2277Mpa，弯曲弹性模量Mpa，收缩率0.3~0.8%，常取0.5%。该材料综合性能好，即冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性能也较好，并有良好的耐寒性。属热塑性塑料。结构特点为线性结构非结晶性，使用温度应小于70⁰C,从使用性能上看，该塑料综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好，机械强度较好，有一定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性大；从成型性能上看，该塑料的流动性较好，不易分解，成型容易，但吸水性大，成型前原料要干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥，易取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为≥250℃）。对精度较高的塑件，模温易取50～60℃，对光线而、耐热塑件，模温易取60～80℃，ABS塑料应用广泛，适于制作一般机械零件、减磨耐磨零件、传动零件和电讯零件。1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1从零件图上分析，该零件圆柱直筒型外壳，高度为14㎜，外壳体侧壁厚度为4mm，且两侧各有三个方形孔因此，模具设计时必须设置双侧向分型抽芯机构。2）尺寸精度分析：该零件要求精度等级为未注故用MT5级及IT11，精度要求较低，相对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证，从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为4mm，壁厚均匀，有利于零件的成型。（3）注射成型的工艺流程因为ABS即改性聚苯乙烯是一种热塑性是塑料，而且塑件批量大，所以我们采用注射成型。注射成型是热塑性塑料的一种主要成型方法；而且它成型周期短，能一次成型外形复杂，尺寸精密的塑料制件，且生产效率高，易于实现自动化生产。注射成型的工艺工程包括：成型前的准备；注射成型过程；塑件的后处理三个阶段。详细的工艺流程如下图所示：图2 1.3计算塑件的体积和重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V件=40cm计算塑件的重量：根据手册可查得ABS的密度为P=1.03~1.07g/cm故塑件的重量为G=V×P=40cm×1.05g/cm=42g流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。m2=0.6×42=25.2g1.4确定型腔数目根据制品的生产批量及尺寸精度要求采用多型腔模具，但考虑到模具的制作费用，初步确定为一模两腔。1.5注射机型号的选定由上述知确定模具为一模一腔，所以注射量为：M=1×m×1.6=1×42×（1+0.6）=67.2g流道凝料在分型面上的投影面积A,在模具设计之前是个未知值，根据多型腔模具的统计分析，A是每个塑件在分型面上的投影面积A的0.2∽0.5倍。因此可以用0.35A来进行估算，所以：总的投影面积AA=nA+A单个面上的投影面积A=42*42*3.14=5538.96mm即A=1×5538.96×(1+0.35)=7477.596mm在成型中小型所料制品时，型腔熔体内的压力p常取20～40MpP——型腔压力，P=30Mpa那么所需锁模力F=AP=7477.596×30≈68KN由以上所计算的注射量和锁模力可知，我们可选用SZ-100/80注射机SZ-100/80注射机的主要技术参数表1所示：表1注射机参数螺杆直径mm注射容量100cm3注射压力170MPa锁模力80kN模具厚度最大300最小170mm模板行程305mm喷嘴球半径10mm定位孔直径100mm顶出力15KN1.6注射参数的校核1.6.1最大的注射量的校核：当注射机的最大注射量以容积标定时，按下式计算：KV≥V式中：V———注射机的最大注射量(cm)K———注射机最大注射量的利用系数，一般取K=0.8V———塑件的总体积(cm)KV=0.8×100=80cmV=M/ρ=67.2/1.05=64cm80≥64满足要求1.6.2注射压力的校核注射压力的校核是校验注射机的额定压力能否满足塑件成型时所需的注射压力。P≥p式中P——注射机的额定压力为P=170MpaP——塑件成型时所需的注射压力。表得p=30Mpa故P公≥p注射压力可满足条件1.5.3锁模力的校核F≥qA式中F——注射机的额定锁模力。查表得F=80KNqA——塑件成型所需的锁模力。上以算出为68KN80≥68满足要求1.6.3模具型腔数目的确定按注射机的最大注射量确定型腔数n.根据公式n≤(0.8G-m2)/m确定式中G——注射机最大注射量（g）查表得160gm——塑件的质量（g）m2——流道凝料的质量（g）n=（0.8×100-0.6×42）/42=1.3≥1所以一模一腔可以满足。1.7塑件注射工艺参数的确定查找附录A:ABS的成型工艺台数可作为如下选择:注射温度:包括料筒温度和喷嘴温度料筒温度:后段温度t1选用160℃中段温度t2选用170℃前段温度t3选用190℃喷嘴温度：选用180℃模具温度：60℃注射压力:选用90Mpa注射时间:选用50S保压时间:选用5S冷却时间:选用20S2注射模具的结构设计注射模具的结构设计包括：分型面的选择，模具型腔数目的确定，型腔的排列方式，浇口位置，模具工作零件的结构设计，侧向分型和抽芯机构的设计，推出机构的设计内容。2.1分型面的选择模具设计中分型面的选择很重要，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件成型的要求来选择分型面。该塑件为圆状，表面质量无特殊要求，为降低模具的复杂程度，降低模具的高度又便于成型出件。分型面的形状如图所示。图32.2确定型腔排列方式模具在注射时采用一模一件单开式模具，即模具需要一个型腔。塑件布局如下图所示。采用这种方式最大的优点：便于设置测向分型抽芯机构又便于注射，降低了模具的生产费用，并且该件也可作为一种装饰品，采用直浇口提高了零件的表面的质量，由于该件体积较大，采用点浇口便于材料的充满型腔。图42.3浇注系统的设计2.3.1主流道设计根据设计手册查得SZ-100/80型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴的前端孔径d=Φ3㎜,喷嘴前端球面半径R=10㎜.根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R+（1～2）㎜D=d+（0.5～1）㎜.取主流道球面半径R=12㎜，取主流道小端直径D=Φ3.5㎜，球面配合高度h=3-5mm取h=5mm主流道长度尽量小于70mm，有标准模架结合该模具的结构，取L=45mm浇口套总长L=65mm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1°～3°。2.3.2分流道的设计分流道在多型腔模具中是必不可少的，它起连接主浇道和浇口的作用。分流道的形状和尺寸应根据塑件的体积，壁厚，形状的复杂程度，注射速度，分流道长度，等因素来确定。塑件外形不算太复杂，熔料填充比较容易，为了加工起见，选用截面形状为半圆形分流道。分流道的直径D==7.2mmG制品的重量，L分流道的长度所以D取8mm2.3.3浇口的设计浇口是连接分浇道和型腔的短浇道。分析塑件可知此模具应采重叠式浇口形式。重叠式浇口的优点：可避免熔体从浇口向型腔产生喷射现象。主流道、侧流道、侧浇口布局如5图所示图5主流道、侧流道、点浇口布局2.4侧抽芯机构的设计由于塑件有侧孔，模具采用侧向分型机构。2.4.1确定抽芯距：抽芯距一般应大于成型孔（或凸台）深度，塑件孔深为6㎜，另加2～3㎜安全距离，可取抽芯距S抽=8㎜。2.4.2确定斜销倾角：斜导柱的倾角α是斜抽芯机构主要的技术数据之一，它与抽拔力，抽芯距有直接关系一般取α=15～25°这里抽芯距比较大，可取α=20°。2.4.3确定斜销尺寸其安装部分与模板间可采用H7/m6或H7/n6的过渡配合。斜销与滑块间隙（一边）为1㎜。斜销长度为：L=S抽/Sinα=20/Sin10=24㎜。考虑抽拔力不大这里工作部分初定斜导柱直径d=φ12㎜。2.4.4滑块与导滑槽设计滑块与侧型芯的连接方式设计：采用相拼式型腔，滑块通过弹簧压紧并通过斜导柱和导滑槽导向，合模时为了保证楔块能压紧以保证零件的形状要求，楔块的角度应该大于斜导柱的角度取角度为25°。滑块与侧型芯的连接方式设计本塑件采用的是抽芯机构主要是用于成型塑件的两个侧壁上的方孔，由于侧想的两个圆孔的尺寸较小，综合考虑到型芯的强度和装配以及话快的加工难度，采用组合式的抽芯机构，成型新型和滑块的连接方式采用镶嵌的方式，如零件图所示②.滑块的导滑方式本模具中为使模具的结构紧凑，滑块的导滑槽开设在凹模固定板上上，采用T形槽式的导滑方式，如图所示：图6③.滑块的导滑长度和定位装置的设计该塑件的侧抽距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位装置要求即可。滑块的定位装置采用限位挡块来定位，如图所示：图72.4.5成型零件的结构设计：1）凹模的结构设计：模具采用一模一件的两开结构形式，并采用z型拉杆拉料并通过螺纹固定在支撑板上，根据分流道与主流道，浇口在凸模固定板上，这样型腔便于加工。2）凸模结构设计：凸模主要是与凹模相结合构成模具型腔，其凸模和侧型芯的结构形式如装配图所示。2.5模具排气系统的设计塑件中等，采用一模一腔结构，此套模具业属于小型模具，工件上有侧抽芯结构，注射成型的气体可以通过先抽芯的方孔进行排气，所以不必考虑单独开设排气槽等排气系统。2.6推出机构与复位机构的设计塑件的脱模力中等，由于模具结构简单所以用推杆推出塑件。考虑到塑件外形和脱模力，由于塑件所需的脱模力中等，推杆直径为10mm，长度较短，，因此推杆不必制成阶梯式的。推杆共有6根。推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f8间隙配合。推杆材料采用T8碳素工具钢，热处理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗超度为R=0.8合模时采用复位杆复位。2.7开合模导向机构的设计由于该模具采用的标准模架，但由于该模具是单开式模具所以用模架本身带有导向装置，不必重新设计导向机构，采用标准件导柱导套采用H7/f7间隙配合，以达到上述要求。3模具设计有关计算3.1有关型腔的工作尺寸计算本塑件的成型零件的工作尺寸计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。

ABS的收缩率Q=0.4～0.6％.故平均收缩率为QCP=(0.4+0.6)％/2=0.5％,考虑工厂的一般加工情况，模具制造公差取z=△/3。型腔、型芯的工作尺寸计算型芯和型腔工作尺寸计算，如下表所示：表一类别模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔的计算凹模板84LM=（LS+LS×SCP%-3/4△）44HM=(HS+HS×SCP%-2/3△)型芯的计算凸模72HM=(HS+HS×SCP%+2/3△)8lM=(ls+ls×SCP%+3/4△)小型芯φ53.2型腔壁厚的计算由公式［δ］=st ［δ］——型腔允许变形量S——塑件材料的收缩率（%）查表得S=0.005t——塑件的壁厚（㎜）t=6［δ］=0.005×6=0.03由于模具型腔为组合式，所以按照组合式型腔计算公式h=进行计算 h——型腔侧壁厚(㎜) p——溶体内压力p=40Mpa a——型腔侧壁受溶体压力部分高度a=8 l1——型腔侧壁长边尺寸78 E——弹性模量，钢材取2.1×105Mpa 将以上数据代入得h=9.8mm取h=40mm底板厚度的计算：根据公式H= P溶体压力40MPaL1型腔长度40B底板上型腔承压部分的宽度40B底板宽度40E弹性模量，钢材取2.1×105Mpa代入数据得3.7mm取30mm3.3、模具加热和冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷却系统可作如下计算设定模具平均工作温度为40℃，用常温20℃的水作为模具冷却介质，其出口温度为30℃，产量为0.0135Kg/min（初算2min1套）求塑件在硬化时每小时释放的热量Q3查表得ABS的单位热流量为Q2=35×104J/KgQ3=WQ2=0.0135×35×104J/Kg=4725J/Kg求冷却水的体积流量V由式3-41得：V==））（203010187.410472533=1.1×10-5m3/min由体积流量V查表可知所需的冷却水管直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可4、模具闭合高度的确定根据3、5、2支承与固定零件的设计中提供的经验数据确定：定模座板：H1=30mm型腔板：H2=30mm凸模固定板：H3=40mm支承板：H4=50mm垫块：H5=100mm动模座板：H6=30mm因而模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=280mm5、注射机有关参数的校核模具的外形尺寸为250㎜×250㎜，选用SZ-100/80型，注射机模板最大安装尺寸为320㎜×320㎜，允许模具闭合高度最小Hmin=170mm。模具的闭合高度为280㎜，所以模具满足安装条件。由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机开模行程足够。经验证，SZ-100/80型注射机能满足使用要求，故采用。6、绘制模具总装配图和非标零件工作图本模具的工作原理；模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机定模板上，动模固定在注射机的动模板上。在模具上，侧型芯滑块安装在模的导滑槽中，合模后，注射机通过喷嘴将熔料注入型腔，经保压，冷却后，塑件成型，开模是动模部分随动模板一起运动逐渐将分型面打开，与塑件相连的主流道的凝料从浇口套中脱出，与此同时，动模板上的中间顶出装置通过推杆向上移动，侧型芯滑块在凹模固定板的导滑槽内分别向两侧移动而脱离塑件，直至斜导柱与它们分开，侧向分型与抽芯才结束。在滑块脱离斜导柱后要设置滑块的限位装置。合模时，随着分型面的闭合侧滑块由斜导柱插入后驱动复位，与此同时在它们的外侧由锲紧块锁紧，以使其在注射塑料溶体时产生的成型压力的作用下不发生位移，推杆也进行复位。7.设计总结在整个毕业设计的设计过程中，我学到了很多以前不太注意的细节，也学到很多新的知识，丰富自己的见识。综合运用了大学所学到的知识，可以说是对大学学习的一个很好整理归纳。查阅大量的图书资料和咨询许多老师和同学，得到他们的很大帮助。特别感谢指导老师赵军老师不辞劳苦的为我们解难、看草图、指出缺点和不足，也感谢其他模具教研室的老师们的帮助，使我的毕业设计能够顺利完成。再次对几位老师表示感谢！参考文献【1】 齐晓杰塑料成型工艺与模具设计机械工业出版社2005【2】 许发樾.模具结构型式与应用手册.机械工业出版社，2006.【3】 朱光力.模具设计与制造实训.高等教育出版社，2004.【4】 许发樾.模具结构型式与应用手册.机械工业出版社，2006.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发HYPERLIN