机械毕业设计（论文）-充电式电筒外壳注塑模具设计【全套图纸】 .doc

中南林业科技大学本科毕业设计 充电式电筒外壳模具设计摘要本次毕业设计的题目是充电式手电筒外壳的设计。通过对手电筒外壳设计工艺规程的正确分析，最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。经过认真的设计计算，查找资料撰写设计论文。本文的充电式手电筒外壳的设计，它是针对市场的需求而设计的，从而能有效地满足当今市场上对充电式手电筒的需求。关键词 塑料模具；充电式手电筒外壳；模具设计；加工工艺全套图纸，加153893706title the mold design of rechargeable flashing casing abstract：my graduation project is the molddesignof rechargeable flashlight casing. through the analysis of the rechargeable flashlight casing, the plastic mold was designed. this topiccamefromthetechnologycapabilityofproduct,thestructureofthemoldembar-ks,thepourssystem,theinjectionmoldingsystemandtherelatedparameterexamina-tion,themoldtookshapethepartialstructures,theagainstsystem,thecoolingsystemallhadthedetaileddesign,atthesametime,theprocessingcraftofthemoldweresi-mplyestablished.auto cad drawings by drawing. through careful design and calculate,designed to find information to write papers.this paper design rechargeable flashlight casing,it is against the needs of the market designed so that they could effectively meet the market demand on the rechargeable flashlight.keywords plasticmold；rechargeable flashlight casing；mold design；processingcraft目 录 1 引言（或绪论） 52 塑件工艺性分析 52.1 塑件分析 6 2.2 abs性能分析 62.3 abs的注射成型过程及工艺参数 73 拟定模具的结构形式 83.1 分型面位置的确定 83.2 型腔数量和排列方式的确定 93.3 注射机型号的确定 104 浇注系统的设计 124.1 主浇道的设计 124.2 分流道的设计 134.3 浇口的设计 154.4 校核主流道的剪切速率 164.5 冷料穴的设计与计算 165 成型零件的结构设计及计算 165.1 成型零件的结构设计 165.2 成型零件钢材的选用 175.3 成型零件工作尺寸的计算 175.4 成型零件尺寸的计算 206 模架的确定 206.1 各模架尺寸的确定 206.2 各模架尺寸的校核 207 脱模推出机构的设计 217.1 推出方式的确定 217.2 脱模力的计算 227.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 238 冷却系统的设计 238.1 冷却水的设计原则及注意事项 238.2 冷却介质 248.3 冷却统统的简单计算 249 导向与定位结构的设计 2610 总装图 2611 结论 2812 参考文献 291 引言 根据设计图样或构思选择材料和工具制作手电筒原型。期间学习各种工具的使用。并体现制作的工艺水平通过课程设计，我们可以综合运用所学的工业设计的理论知识和方法，掌握设计的一般规律，培养解决机械工程中实际问题的能力。 随着市场经济的发展，人们消费水平的不断提高，以及科技水平的迅速发展，消费者的需求而发生在变化，为了发现新的需求，新的问题，更好的满足消费者的需求，使手电筒能够跟好的为人们提供服务，我们需要对手电筒进行调研手电筒的设计与制作承载了设计与技术知识和技能。整个设计和制作过程贯穿着设计的一般过程。在方案的构思阶段需要设计的一般原则进行设计分析，并且用草图等等技术语言表达设计方案。还可以学会从机器的功能要求出发，合理选择系统或零件的类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定其尺寸、形状、结构、材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济、安全等问题，训练设计能力。另外，在课程设计的过程当中，我们可以通过查阅、分析、计算、绘图等过程，学习正确运用标准、规范、手册、图册等技术资料，训练设计的基本技能。同时，把在理论教学中学到的知识具体运用到实际工作中，提高我们的综合素质。2 塑件成型工艺性分析 塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要求符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量是模具结构简单化。在进行制品结构工艺性设计时，必须在保证制品的使用性能、物理性能与力学性能、电气性能、耐蚀性能的前提下，尽量选用廉价且成型性能又好的材料。图2-1 塑件2. 1 塑件的分析 （1） 外形尺寸 该塑件壁厚为3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。 （2） 精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。 （3） 脱模斜度 abs属无定型材料，成型收缩率小，参考表课本2-10选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。2. 2 abs的性能分析（1） 基本特性 abs是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，a代表丙烯腈，b代表丁二烯，s代表苯乙烯。abs树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，它将ps、san、bs的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。abs工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化烧焦，发出特殊的肉桂气味，无熔融滴落现象。 （2） 使用性能 abs工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。abs树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。abs工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差. （3） 成形特点 1）无定形塑料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度、3小时。 2）宜取高料温、高模温，但料温过高易分解(分解温度为270度)。对精度较高的塑件，模温宜取5060度，对高光泽、耐热塑件，模温宜6080度。 3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取 高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 4)如成形耐热级或阻燃级材料，生产37天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。5) abs的主要性能指标 其性能指标见表2-1。表2-1 abs的性能指标 密度/gcm-31.021.08屈服强度/mpa50 比体积cm3.g-10.860.98拉伸强度/mpa38 吸水率(%)0.20.4拉伸弹性模量/mpa1.4103熔点/130160抗拉强度/mpa80计算收缩率（%）0.40.7抗压强度/mpa53比热容/j(kg) -11470弯曲弹性模量/mpa1.41032. 3 abs的注射成型过程及工艺参数(1)注射成型过程 1）成型前的准备 对abs的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于abs吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。 2）注射过程 塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3）塑件的后处理 处理的介质为空气和水，处理的温度为6075，处理时间为1620s.（2）注射工艺参数见表3-2。表3-2 注射工艺参数工艺参数内容预热和干燥料筒温度t/后段150170中段165180前段180200喷嘴温度t/170180模具温度t/5080注射压力/mpa60100成型时间/s注射时间1.6辅助时间8冷却时间20.4总周期30螺杆转速n/(r/min)303 拟定模具的结构形式 模具的总体结构应合理，模具型腔易于制造，模具的抽芯与推出机构简单。模具的分型、排气、补缩和冷却条件较好。 3. 1 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，分型面应选在安装接板截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3-1所示。图 3-1 分型面3. 2 型腔数量和排列方式的确定 （1）型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在23级之间，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本等因素，初步定为一模两腔结构形式。 （2）型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列。图3-2 型腔数量的排列布置（3）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出结构拟采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板。由上综合分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。3. 3 注射机型号的确定（1）注射量的计算通过pro/e建模分析得塑属性得 塑件体积：v塑=35 cm 塑件质量：m塑=v塑=1.0235g=35.7g参考表1-1可取1.02g/cm3的。 （2） 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为（即浇注系统的凝料和两个塑件体积之和为：v总=v塑（1+0.2）2=35.71.2 2cm3=85.68cm3 （3） 选择注射机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积v总=85.68cm3，并结合（课本4-18）则有：v总0.8=85.680.8cm3=107.1cm3根据以上的计算，初步选定工程注射量为179cm3，注射机型号为sz160/1000卧式注射机，其主要技术参数见表3-1。项目数 值项目数 值理论注射容量cm3179移模行程mm280螺杆注射直径mm44最大模具厚度mm360v注射压力mpa132最小模具厚度mm170注射速率gs-1110锁模形式液压塑化能力gs-110.5模具定位孔直径mm120锁模力kn1000喷嘴球直径/mm10拉杆内间距mm360260喷嘴口直径/mm3表3-1 注射机主要技术参数（4）注射机的相关参数的校核 1)注射压力校核。查表4-1可知，abs所需注射压力为80110mpa，这里取p0=100pa,注射机的公称注射压力p公=132pa，注射压力安全系数k1=1.251.4,这里取k1=1.3，则：k1p0=1.3110=130pa10,所以此处视为薄壁圆筒塑件，其脱模力式中，f是脱模力（n）；e是弹性模量(mp）；s是塑料成型的平均收缩率（%）；t是塑件的壁厚（mm）;l是被包型芯的长度（mm）；是塑料的泊松比；是脱模斜度 () ,这里脱模斜度取1；f是塑料与钢材之间的摩擦因数；r是型芯的平均半径（mm）;a是矩形型芯的短边长度（mm）；b是矩形型芯的长边长度（mm）；a是塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（mm）;当塑件底部有通孔时，a项视为零；是由f和决定的无因次数，;k是由决定的无因次数，其中的值与塑件的横截面形状和相关尺寸有关。(2) 椭圆形型芯脱模力 10，所以此处视为厚壁圆筒塑件，其脱模力为（3）圆柱小型芯脱模力 因为10 所以此处视为厚壁圆筒塑件，其脱模力为（4）总脱模力7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 采用推杆及推管附加推板一同推出(1)推出面积 设8mm的圆推杆设置1根和4根推管及推板，那么推出面积 ，(2)推杆推出应力 53mpa(抗压强度）合格8 冷却系统的设计8.1 冷却水的设计原则及注意事项1）动、定模要分别设计，保持冷却平衡。2）孔径与位置，一般壁厚越厚，水管孔径越粗。3）冷却水孔的数量越多，模具内温度梯度越小，塑件冷却越均匀。4）冷却通道可以穿过模板和塑件的镶嵌交界面，但是不能穿过镶件与镶件的交界面，以免漏水。5）尽量使冷却水孔至型腔表面相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等，当塑件壁厚不相等时，壁厚出、处，应强化处理，水孔应靠近型腔，距离要小。6）浇口处加强冷却，一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强交口处的冷却，及冷却水从浇口附近流进，必要时，在浇口附近单独设置冷却通道。7）应降低进水和出水温差。如果水温温差太大，将会使模具的温度分布不均匀，一般情况，进水和出水温度不相差 5 摄氏度。8）标记冷却通道的水流方向。9）合理确定冷却水接头的位置。水管接头应设置在不影响操作的地方，接头应根据用户的要求选用。10）冷却系统的水道尽量避免与模具其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。 注塑模的温度对塑料熔体的冲模流动，固化成形，生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（35.7g）,薄壁（3mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以自然冷却。此模具设计中采用人工冷却。 这里只进行冷却系统的计算，忽略模具因空气对流、辐射以及注射机散发热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所带走的热量。8.2冷却介质abs属中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别为200和5080.所以，模具温度初步冷却选定为50，用常温水对模具进行冷却。8.3冷却系统的简单计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量w 1）塑料制品的体积v=v主+v分+n v塑=1.12+0.86+235=71.98cm 2）塑料制品的质量 m=v=1.0571.98=75.58g=0.0756kg 3）塑件的壁厚为3mm，查得=20.4s。取注射时间=1.6s，脱模时间为=8s。则注射周期：=+=20.4+1.6+8=30s。由此的每小时注射次数：n=（3600/30）=120次。 4） 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：w=nm=1200.0756=9.07kg/h（2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量q查得abs单位热流量q的值得范围在（310400）kj/kg，故取q=380kj/kg。（3）计算冷却水道体积流量 设冷却水道入水口的水温为22c，出水的水温为25c，取水的密度为=1000kg/m，水道比热容c=4.187kj/（kg）。q=380kj/kg根据公式得：=0.00457m/min （4）确定冷却水路的直径d当=0.00457m/min时，为了是冷去水处于湍流状态，查有关资料计算，取模具冷却水孔的直径d=8mm。 （5）冷却水在管内的流速=1.516m/s （6）求冷却管壁与水交界面的膜转热系数h因为平均水温为23.5，查书的f=6.7，则有：=2.610kj./(mh)（7）计算冷却水通道的导热总面积a=7.5710m（8）计算模具冷却水管的总长度l=0.30m=300mm（9）冷却水路的根数，设每条水路长度为200mm，则冷却水路的根数为根由上计算可以看出，一条冷却水道足够满足冷却。9 导向与定位机构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精确要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定位结构。设计导柱和导套需要注意的事项有：1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。3）导柱工作部分的配合精度采用h7/f6，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用h7/k6；导套外径的配合精度采取h7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。10 模具的总装图 经过上述一系列计算和绘图，把设计结果用总准个图来表示模具的结构，如图10-1所示。图10-1 模具装配图主视图结 论 本设计在张立强老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和反复修改，无不凝聚着张老师的心血和汗水，在四年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向张立强老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的四年大学认真负责的教导，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向中南林业科技大学大学机电工程学院的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培。 感谢答辩委员会的各位专家和老师，感谢你们在百忙之中抽出宝贵的时间批阅论文、出席答辩会并不吝提出宝贵的指导性建议。 更要感谢我最敬爱的父母、亲人和挚友，我的每一步成长都凝聚着你们的辛苦、汗水和希望，激励着我不断前进！ 参 考 文 献1 模具结构设计 模具设计与制造技术教育丛书编委会编 机械工业出版社 2 模具设计与制造教程 陈万林编 北京希望电子出版社 2001.13 模具制造 黄健求主编 机械工业出版社 2001.14 塑料模具设计 刘昌祺主编 机械工业出版社 1998.105 电火花技术在模具制造中的应用 骆骏等主编 化学工业出版社 2004.66 几何公差与检测 甘永立主编5版 上海科学技术出版社 7 塑料模设计手册编写组编 机械工业出版社