模具设计与制造毕业设计机械类

湘潭大学函授毕业设计题 目： 透气罩注射模设计学 院： 湖南汽车技师学院专 业： 模具设计与制造班 级： 高模 10-1 班学 号： 037姓 名： x x x 指导老师： 陈少友完成日期： 2012 年 9 月2目 录一、 前言1. 绪论32. 任务说明书4二、塑件的工艺性分析1. 塑件的原材料分析.72. 塑件的成型工艺性分析.73. 塑件的表面质量分析.84. 塑件的结构工艺分析.8三、成型设备选择与模塑工艺规程编制1. 根据最大注射量初选设备.82. 塑件模塑成型工艺参数的确定.10四、注射模的结构设计1. 分型面的选择.112. 型腔数目的确定及型腔的排列.113. 浇注系统的设计.114. 型芯、型腔结构的确定.145. 温度调节系统的设计.156. 成型零件的尺寸计算.167. 注射机有关参数的校核.188. 模架的选择.19五、设计小结1. 设计小结.202. 参考文献.213一、绪 论随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴” 口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力 ”，德国则冠之为 “金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金 ”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。模具产品向大型化、精密化发展模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的 5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度公差要求在 1m 以下，这就要求发展超精加工。 多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十4分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到 10%，个别企业已达到20% 30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气) 注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小；(2) 可得到缩孔少的厚壁成型件；(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：(1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔； (2)充填完后能立即遮断浇口部；(3)压缩作用应仅限于型腔部。快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，未来，这种生产方式占工业生产的比例 将达 75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料(环氧、聚脂等 )制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一5的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件 规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN 、TiC 等)、等离子喷涂等技术。在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具 CAD/CAM 技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到 40000100000r/min,快速进给速 度可达到 30 40m/min，换刀时间可提高到 13s 。这样就大幅度提高了加工效率，如在加 工压铸模时，可提高 7 8 倍，并可获得 Ra10m 的加工表面粗糙度。形状精度可达 10m。 另外，还可加工硬度达 60HRC 的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进6了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。任务设计书1.产品图2. 产量：1 万件 3. 材料：聚丙烯（PP）3. 未标注公差取 MT5 级精度4. 设计要求：设计透气罩注射模具，绘制注射模装配图 1 张、工作零件和非标零件图 23 张，编制塑件成型工艺卡 1 份，成型零件机械加工工艺过程卡 23 份，编写设计说明书 1 份（20 页以7上） ，并提交电子文档。图 1二、塑件的工艺性分析 塑件的工艺性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析,其具体分析如下：1.塑件的原材料分析（ 1） 物 理 性 能 ： PP 为 无 毒 、 无 味 的 乳 白 色 高 结 晶 的 聚 合 物 ， 是 目 前 所有 塑 料 中 最 最 轻 的 品 种 之 一 ， 对 水 特 别 稳 定 ， 在 水 中 14h 的 吸 水 率 仅 为0.01%。 分 子 量 约 815 万 之 间 ， 成 型 性 好 。 但 因 收 缩 率 大 ， 原 壁 制 品 易 凹陷 ， 制 品 表 面 光 泽 好 ， 易 于 着 色 。 （ 2） 力 学 性 能 ： PP 的 结 晶 度 高 ， 结 构 规 整 ， 因 而 具 有 优 良 的 力 学 性 能 ，其 强 度 和 硬 度 、 弹 性 都 比 高 密 度 PE(HDP E)高 。 突 出 特 点 是 抗 弯 曲 疲 劳 性（ 7107） 次 开 闭 的 折 选 弯 曲 而 无 损 坏 痕 迹 ， 干 摩 擦 系 数 与 尼 龙 相 似 ，但 在 油 润 滑 下 不 如 尼 龙 。 （ 3） 热 性 能 ： PP 具 有 良 好 的 耐 热 性 ， 熔 点 在 164170 ， 制 品 能 在100 以 上 温 度 进 行 消 毒 灭 菌 。 在 不 受 外 力 的 作 用 下 ， 150 也 不 变 形 。 脆化 为 -35 ， 在 低 于 -35 会 发 生 脆 化 ， 耐 热 性 不 如 PE。 （ 4） 化 学 稳 定 性 ： PP 具 有 良 好 的 化 学 稳 定 性 ， 除 能 被 浓 硫 酸 、 浓 硝 酸侵 蚀 外 ， 对 其 他 各 种 化 学 试 剂 都 比 较 稳 定 ， 但 低 分 子 量 的 脂 肪 烃 、 芳 香 烃等 能 使 PP 软 化 和 溶 胀 ， 化 学 稳 定 性 随 结 晶 度 的 增 加 还 有 所 提 高 。 所 以 ，PP 适 合 制 作 俄 中 化 工 管 道 和 配 件 ， 防 腐 蚀 效 果 良 好 。 （ 5） 电 性 能 ： 聚 丙 烯 的 高 频 绝 缘 性 能 优 良 ， 由 于 它 几 乎 不 吸 水 ， 故 绝 缘性 能 不 受 湿 度 的 影 响 ， 有 较 高 的 介 电 系 数 ， 且 随 温 度 的 上 升 ， 可 以 用 来 制作 受 热 的 电 气 绝 缘 制 品 ， 击 穿 断 崖 也 很 高 ， 适 用 作 电 器 配 件 等 。 抗 电 压 、 耐电 弧 性 好 ， 但 静 电 度 高 ， 与 铜 接 触 易 老 化 ， （ 6） 耐 候 性 ： 聚 丙 烯 对 紫 外 线 很 敏 感 ， 加 入 氧 化 锌 硫 代 丙 酸 二 月 桂 脂 ，炭 黑 式 类 似 的 乳 白 填 料 等 可 以 改 善 其 耐 老 化 性 能 。 82.塑 件 的 成 型 工 艺 分 析注 塑 机 选 用 ： 对 注 塑 机 的 选 用 没 有 特 殊 要 求 。 由 于 PP 具 有 高 结 晶 性 ，需 采 用 注 射 压 力 较 高 及 可 多 段 控 制 的 电 脑 注 塑 机 。 锁 模 力 一 般 按 3800t/m2来 确 定 ， 注 射 量 20%-85%即 可 。 干 燥 处 理 ： 如 果 储 存 适 当 则 不 需 要 干 燥 处 理 。 熔 化 温 度 ： PP 的 熔 点 为 160-175 ， 分 解 温 度 为 350 ， 但 在 注 射 加 工时 温 度 设 定 不 能 超 过 275 。 熔 融 段 温 度 最 好 在 240 。 模 具 温 度 ： 模 具 温 度 50-90 ， 对 于 尺 寸 要 求 较 高 的 用 高 模 温 ， 型 芯 温度 比 型 腔 温 度 低 5 以 上 。 注 射 压 力 ： 采 用 较 高 注 射 压 力 （ 1500-1800bar） 和 保 压 压 力 （ 约 为 注射 压 力 的 80%） 。 大 概 在 全 行 程 的 95%时 转 保 压 ， 用 较 长 的 保 压 时 间 。 注 射 速 度 ： 为 减 少 内 应 力 及 变 形 ， 应 选 择 高 速 注 射 ， 但 有 些 等 级 的 PP和 模 具 不 适 用 （ 出 现 气 泡 、 气 纹 ） 。 如 刻 有 花 纹 的 表 面 出 现 由 浇 口 扩 散 的 明暗 相 间 条 纹 ， 则 要 用 低 速 注 射 和 较 高 模 温 。 流 道 和 浇 口 ： 流 道 直 径 4-7mm， 针 形 浇 口 长 度 1-1.5mm， 直 径 可 小 至0.7mm。 边 形 浇 口 长 度 越 短 越 好 ， 约 为 0.7mm， 深 度 为 壁 厚 的 一 半 ， 宽 度 为壁 厚 的 两 倍 ， 并 随 模 腔 内 的 熔 流 长 度 逐 肯 增 加 。 模 具 必 须 有 良 好 的 排 气 性 ，排 气 孔 深 0.025mm-0.038mm， 厚 1.5mm， 要 避 免 收 缩 痕 ， 就 要 用 大 而 圆 的 注口 及 圆 形 流 道 ， 加 强 筋 的 厚 度 要 小 （ 例 如 是 壁 厚 的 50-60%） 。 均 聚 PP 制造 的 产 品 ， 厚 度 不 能 超 过 3mm， 否 则 会 有 气 泡 （ 厚 壁 制 品 只 能 用 共 聚 PP） 。熔 胶 背 压 ： 可 用 5bar 熔 胶 背 压 ， 色 粉 料 的 背 压 可 适 当 调 高 。 制 品 的 后 处 理 ： 为 防 止 后 结 晶 产 生 的 收 缩 变 形 ， 制 品 一 般 需 经 热 水 浸 泡处 理 。3. 塑件表面质量分析：该塑件为工业用圆盖塑料,对其表面质量没有什么高的要求,粗糙度可取Ra3.2um ,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求,所以内外表面的粗糙度都3 取 Ra3.2um.4. 塑件的结构工艺性分析:9 从图纸上分析,该塑件的外形为回转体,壁厚均匀,都为 3.5mm,且符合最小壁厚要求. 塑件型腔较大,有尺寸不等的孔,如:42 、617。3 、塑件的尺寸精度分析:该塑件的未注公差按 MT5 级公差要求,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求三、成型设备选择与模具工艺规程编制 1.根据最大注射量初选设备通常保证制品所需注射量小于或等于注塑机允许的最大注射量的 80%，否则就会造成制品形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小注射机利用率就偏低，浪费电能，而且塑化长时间处于高温状态会导致塑料 分解变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定注射量的 20%。初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据。（1）计算塑件的体积:计算单个塑件体积： V=（3.140.358.3 2+3.1414.53.850.35+3.146.23.850.35-3.142.10.35-3.140.8520.356）cm 3=（75.71+61.35+26.23-2.31-4.76）cm 3=156.22 cm3计算单