某型激光水平仪外壳注塑模具设计【机械类毕业-含CAD图纸】
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机械类毕业-含CAD图纸
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目录目录I摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 模具成型现状11.2 模具成型未来发展11.3 本次毕业设计的意义2第二章 水平仪三维模型结构分析32.1 水平仪三维模型结构分析32.1.1 水平仪外壳三维模型如图2.1所示32.1.2 水平仪外壳材料选择32.1.3 生产批量的选取32.2 塑件结构分析32.2.1 开模方向42.2.2 脱模斜度42.2.3 分型面42.2.4 收缩率42.3 塑件体积及质量42.4 ABS的材料4第三章 注射机的选择及校核63.1 注射机的选择63.2 模具空腔的设计73.3 锁模力设计83.4 开模行程的校核8第四章 浇注系统的设计94.1 分型面的选择94.2 主流道的设计94.3 浇口设计104.3.1 剪切速率的校核114.3.2 主流道剪切速率校核114.3.3 浇口剪切速率的校核114.4 冷料穴的选择设计11第五章 成型零部件设计135.1 型腔和型芯工作尺寸计算135.2 型腔侧壁厚度计算14第六章 推出机构的设计16第七章合模导向机构设计18第八章 侧抽芯设计198.1 斜导柱设计198.2 滑槽的设计208.3 楔紧设计208.4 滑块定位设计21第九章 模具运动原理23结论与展望25致谢26参考文献27I摘要现如今材料成型方法随着技术的不断进步、产品的更新、以及人类劳作向智能化的转变。注射成型越来越引起人们的重视。一件产品的优劣，最直观、最容易理解的就是注射成型的技术。不成熟的成型技术直接导致产品在人们心目中的地位。所以未来几年里，中国的注料模具将迎来很大的挑战。对于此次设计采用注塑成型，通过对零件的结构、力学、温度，进行必要的分析来设计模具型腔型芯。在模具设计决定之前，应该综合考虑因素有，模板，前模，后模，后模块等。此外还有塑料成型件直接接触的型腔与型芯，在一定温度下熔化在高温和压力下。这是设计一套简单模具应该所做的。由于一套可以正常生产的零件还需要进行多次修模，改模等多次修改，对于此次设计所具备的条件，我们就不再进行修模，改模等所涉及的问题。关键词：注塑、模具设计、型腔型芯Abstract Now material molding method along with the advance of technology, product updates, and the transformation of the human endeavors to intelligence. Injection molding is more and more arouse peoples attention. The pros and cons of a product, the most intuitive and easy to understand is the injection molding technology. Immature molding technology led directly to the product status in the eyes of people. So the next few years, China plastic mould could usher in a new challenge. For this design adopt injection molding, and through the structure, mechanics, temperature of the parts, the necessary analysis. Before design the mould a decision should be comprehensive consideration, templates, before die, die, after after module, etc. In addition to plastic as direct contact of the cavity and core, under a certain temperature melting at high temperatures and pressures. This is to design a set of simple mould should be done. Because one set of the parts can be normal production need to repair the mold for many times, it many times change, such as conditions for the design and we no longer undertake repairing mold, change mould, etc. The issues involved.Keywords: plastic mold; injection molding; mold design.29第一章 绪论1.1 模具成型现状据不完全统计，现阶段中国有将近80%的产品涉及到注塑成型技术，特别像电子消费、日常用品类尤为突出。由于注塑产品的广泛使用，越来越多的对注塑产品提出高要求，一个产品的好坏很大程度上取决于塑件的质量。比如:好的注塑质量可以使产品的配合度比较好，后期的表面处理也可以顺利进行。中国现在注塑模具发展比较好的地方有广东东莞、浙江宁波、湖北武汉这是模具制造的集中地，总体来看成区域性分布。这也带动了地方的发展。同时，像苏州、深圳、上海这几个产品制造前沿市来说，注塑模具还有很大的发展空间。以苏州为例，苏州去年的电子产品制造90%的模具供应商在宁波。这很大程度上增加了企业的运输成本，更大程度上企业对最终的修模、改模也带了很大的不变。南京随着苏南塑料产品的带动，也慢慢从服务业，发展自己的工业产品。但是，南京现在的注塑模具企业也就十几家，完全满足不了产品对注塑模具的需求。虽然几个模具发展比较的好的城市带动了国内成型业的发展，但也有很大的不足。这几个城市虽然注塑加工厂比较多，但以小多为主，真正做的比较大，比较好的模具加工企业也是寥寥无几。所以对于模具新技术、人才引进有所欠缺。与德国注塑企业有非常大的差距。随着现在革新技术的不断更替，对产品提出很多要求，人们用传统的加工方法已经无法满足产品的质量和批量。现代化的很多模具加工企业也对设备和人才的不断提升，出现了一种市场化技术竞争。过去一天完成的工作量，现在只需几小时或者更少。一些前沿的模具企业更实现了全自动化，更大了解决了人工成本。大，超小型高精度因为塑料产品应用的扩大，一些汽车、门窗、大型塑料管道、大型设备淘汰了原始的加工方法。这个时候对塑料加工提出了很大的挑战。由于生产塑件打的原因，需要很大的加工设备，但现在对这个是一个欠缺，很多模具器械企业不愿去拿出研发经费来解决这个瓶颈，导致现在对大型注塑加工产生了欠缺。小的、高精度产品和先进的模具生产制造工艺提出了要求。1.2 模具成型未来发展近些年我国高新技术的不断发展，提出以下我国模具技术的未来方向。（1）模具成型的高效化，智能化；（2）模具制造结构的复杂性；（3）模具对注塑机床的通用性；（4）3D打印技术的进一步发展；（5） 注塑设备与数控设备的再开发；（6） 模具精度和表面粗糙度的进一步改进；（7）对新行材料的开发，寻找节能、环保和可再生能源其次，随着全球化的产品发展，对产品生产的未来提出4.0工业，向智能，自动化方向发展，很大程度上减少人力物力。1.3 本次毕业设计的意义(1).对4年在学院学习期间的一个自我鉴定；(2).利用在校期间所学的理论知识、解决实际生产中所遇到的问题；(3).熟练使用三维绘图软件，解决实际在遇到产设计时的应变能力；(4).学习与工厂和学校的对接，更好的融入接下来的工作；(5).锻炼自己的社会应用实践能力，与人沟通的能力；(6).根据参考资料，培养制定自己合理的设计计划；(7).培养自己敬业乐业的神。第二章 水平仪三维模型结构分析2.1 水平仪三维模型结构分析2.1.1 水平仪外壳三维模型如图2.1所示图2.1水平仪外壳三维图2.1.2 水平仪外壳材料选择水平仪是人们在水平矫正时使用，且在大部分情况下有一定的灰尘的环境中工作，激光水平仪一般在建筑、桥梁、装潢等复杂的环境中，在使用过程中难免会有比较打的磕碰、温度变化、刮擦等情况。水平仪外壳材料选用应该满足以下几点：1、 能够承受零下40-零上60度的温度；2、 有良好的耐刮擦；3、 有一定的韧性。 综合以上三种情况我们可以选取ABS材料。2.1.3 生产批量的选取水平仪水平仪是装潢家居常见物品，产品每年的出货量3w左右 ，所以生产纲领为大批量。2.2 塑件结构分析此水平仪外壳上壳和下壳属于方体，且上下面都有圆角过渡，有8处自攻螺纹，且有一厘米厚的加强筋，设计合理，适合注塑成型。2.2.1 开模方向水平仪为电子外壳类产品，工作环境比较有灰尘，要有良好的脱模方向。根据水平仪外壳结构，可以看出垂直装配表面处的方向，可以很好的实现脱模。2.2.2 脱模斜度水平仪外壳在装配表面处要求尺寸精度较高，由于我们设计过程中是将水平仪装配表面放置在同一水平面上，所以我们只需要考虑脱模方便就可以了，所以我们选择脱模斜度应设置为1左右。2.2.3 分型面因为激光水平仪属于电子消费类产品，所以外表面应有良好的表面质量，且配合处有一定的精度。综合考虑塑件的内表面安排在动模上，开模的过程中，塑件外壳会跟随动模移动，与定模分开，因此模具分型面优先选在在沿塑件的外表面上布置，具体设定在下面介绍。2.2.4 收缩率ABS的收缩率一般为百分之零点五。2.3 塑件体积及质量creo三维建模后得到塑件体积为62.23cm3，ABS密度为1.05g/cm365.34g。水平仪机壳质量：。2.4 ABS的材料ABS成型性能主要有：一般性能在实际塑件加过过程中，根据客户的要求，加入色素可着成五颜六色，并具很好的与色素相融合。ABS和其它热塑性材料有很好的相融性，这样可以使表面后期的处理。ABS的氧指数为1820，属于易燃聚合物，燃烧过程中火焰呈米黄色，并伴随有黑烟，燃烧时会有一定的刺鼻。电学性能ABS的具有良好的绝缘能力，所以电子常用在电子产品的外壳上面，而且绝缘能力不受外面因素的影响。ABS材料的加工方法ABS是现在电子类产品中常见才材料，有着良好的加工性能，且有很好的收缩率和稳定性，这里我们选择普通的塑件成型方法。 ABS和PVC、PC比较溶体流动性好些，比PE、PA及PS差，在加工过程中由于 ABS的热稳定性好，所以在热熔融过后还可以保持很好的力学性能。ABS材料在常温下吸水性能比较好，在成型加工时，我们要对材料进行干燥，一般干燥温度75度左右，上下可以相差10左右度，干燥时间根据吸水程度选择。23塑件材料成型条件表2-1ABS的注射工艺参数表2-2ABS的注射工艺参数表2-3ABS的热处理条件第三章 注射机的选择及校核3.1 注射机的选择在设计注塑机时要先考察工厂现有的注塑数控机床，必免设计完成时由于机床问题而无法加工。注塑机的速率在影响着注塑速度，我们正常情况下会选用速率比较大的注塑机，这样可以快速的完成工作任务，但是注塑机速率变大会导致整个加工压力增大，这是在注塑过程中不允许的。这里我们使用表3.1参数。表3-1注塑机技术参数塑化能力；熔融塑料注入型腔前，ABS材料在单位时间内可以形成流体的能力。锁模力；注射机在工作时保证模具正常工作、使模具不发生配合间隙，塑件不发生飞边、毛刺时所需要的压紧力。空循环时间；在注射机空程时所用的时间。根据上述相关工艺参数和水平仪外壳塑件情况综合考虑先拟定，表3.2注射机参数。表3-2注射机参数3.2 模具空腔的设计依照产品的市场需求、设计性能和设计成本综合考虑，本次模具设计为两腔结构，即模具腔数量n=2。由于腔的数目与注射速率、最大注入量和锁模参数有关，因此需要校核参数来检查其参数。式中注塑机最大成型流体系数，一般取0.8；整个模具成型过程中使用的材料重量，；单个塑件的质量，。估算浇注系统的体积：，故取可以使模具正常加工。3.3 锁模力设计为了便于有效的地锁模和不出现出料现象，锁模力应小于注射机额定锁模力。 3.4 开模行程的校核 开模行程的计算：（4-3）模具开模行程；顶杆把零件推出行程（脱模距离，H1=60mm）塑件高度；（H2=40mm）则，所以符合实际要求。第四章 浇注系统的设计4.1 分型面的选择分型面一般情况下是与主流道垂直的一个平面，结构复杂的产品涉及也会使用多个分型面，流道的布置也会发生变化。分型面的选择也是非常重要的，它的位置决定了整个加工过程中流体的冷却、脱模时受到的干涉、在注塑过程中所受的力都很大的关系。我们一般按照以下几种方法进行分型面的布置:1、 不得选取圆角处设置分型面；2、 分型面要有利于脱模3、根据型腔的位置和零件所要流体量来选择浇注系统的；4、模具加工的工艺性；5、不得影响水平仪外壳结构。根据零件的实际使用环境和电子产品要求美观，所以这里模具浇注形势使用侧浇口，如下图所示。图4.1分型面4.2 主流道的设计连接注射机喷嘴处到分流道那段流体空间，也是从注射机熔融塑料最先到达的地方。我们选用的是我是注射机，主流道与注射机垂直，为了最后可以让凝料容易从型腔中取出，我们要设计一定的锥度。在与注塑机喷口接触的部分我们才有的内凹球面与之配合，球面的大小取决于注塑机喷口的大小。流道长度要能够与连接塑件的分流道相连接。主流道采用沉头螺钉与型腔模板相连接。主流道内流道我们采用5就可以，太大会使残料增加，加大成本费用。综上所述，我们的设计如下图4.2所示。图4.2主流道4.3 浇口设计浇口又称进料口和水口，浇口一般通过螺钉连接在模架上，与主流道由一段锥形管道连接在一起，浇口的设计合不合理影响到整个浇注系统。（1） 、浇口位置应该适合注塑机的浇注；（2） 、可以有利于整个浇注系统的注塑量的保证；（3） 、不能影响到整个模具零件的正常成型；（4） 、选择有利于加工的材料和有一定的耐腐蚀耐热性材料；图4-3浇口4.3.1 剪切速率的校核生产实践表明，剪切速率为、塑料模具注入口位置的剪切速率为时，零件成型会表现的最好。在普通的热塑性塑料，都会把上面作为一定的依据，一般用下列公式表示：R= 式中 4.3.2 主流道剪切速率校核 T注射时间：T=2.5（S）； R= (满足条件)4.3.3 浇口剪切速率的校核R= 在这里：浇口面积,当量面积S=R 因此R=6mm。 4.4 冷料穴的选择设计冷料穴一般放置动模板上，方向一般与分型面垂直。冷料穴的作用主要是防止前段熔融材料在经过主流道时导致的温度降低，使材料温度不均匀等问题，设置冷料穴可以很好的解决拉白，熔融体的流动性的问题，从而保证塑件质量。开模过程中由于冷料穴的反卡口设计又可以很好的将主流道中没有用的材料拉出，保证下次充模时有很好地流动性。如下图4.4.1和4.4.2所示。图4.4.1冷料穴图4.4.2冷料杆第五章 成型零部件设计 在水平仪外壳 设计过程中外壳尺寸应用了评价尺寸、平均生产公差值和均匀的磨损量来设计的。在正常情况下ABS收缩率是，然后结合注塑厂的生产加工条件，模具的总体公差优先选用。5.1 型腔和型芯工作尺寸计算，整理得：，型腔计算：型腔高度计算:型芯计算:型芯高度计算:5.2 型腔侧壁厚度计算 (1)凹模型腔侧壁厚度计算:凹模空腔为组合式空腔，依据强度计算公式进行计算。式中各参数分别为：(2)凹模底板厚度计算:按强度条件计算，型腔地板厚为：图5.2.1型芯图5.2.2型芯第六章 推出机构的设计推出机构主要包过推出、复位、导向三大部分。在这次设计中我们选用注塑机自动脱模机构驱动模具结构实现自动化脱模。推出机构设计:式中，A与塑件型芯接触的面积;p型芯上所受力，P取帕；脱模斜度；ABS5;q大气压力0.09兆帕;塑件对型芯的摩擦系数，约为0.10.3；A1脱模方向的投影面积（2）。则，带入数据得（2） 顶杆直径: 式中：安全系数，常取=1.5；L顶杆的长度m；n顶杆数目。代入数据得：d=5（3）顶杆直径的强度校核公式：式中, 顶杆材料的许用应力Mpa；顶杆反受的应力Mpa。代入数据得: 所以，我们可以采用5个顶杆来进行塑件的推出。顶杆放置位置及顶杆结构如图所示，圆柱推杆和推杆孔在加工过程中容易获得，并且可以很好的保证其配合精度，而且圆柱推杆具有滑动阻力小，不会卡滞等优点。 图6.1推杆第七章合模导向机构设计合模导向机构的作用是：合模的过程中，可以使模具在加工过程中有合理定位和导向，主要是利用导柱导向和接触锥面的定位，此次设计中我们使用导柱导向定位，导向导柱在工作的过程中除了有的导向定位，还可以承受一定的测压力。熔融塑料在填充模具的过程中必然会产生对模具的一个侧向力，这时一部分侧向力由模具型腔吸收，还有一部分作用在导柱上。导柱使用带头导柱或者有肩导柱，一般情况下导柱的导面位置要比凸模的接触表面高出0.81.2cm。现在导向机构已经标准化，我们可采用以下参数：导柱材料采用T10，HRC5055；导柱固定部分Ra为0.8m；导向部分Ra为0.80.4m；具体结构如图7.1所示图7.1导柱导套第八章 侧抽芯设计8.1 斜导柱设计= -斜导柱设计固定位置长度;-斜导柱固定部分的直径（40mm）;-斜导柱固定板的厚度（20mm）;a -斜导柱的倾角。(4) 斜导柱受力分析与强度计算：受力方向如8.1.2所示：图 8.1.2斜导柱的受力分析F1是斜导柱与滑块间的摩擦力；F2是滑块与导滑槽间的摩擦力；侧(9-11)侧()式中F1=F2=由式解得：(9-13)由Fc斜导柱的倾斜角在相关书籍中可查到最大弯曲力Fw=1000KN 继而按照Fw和Hw=20mm以及查出斜导柱直径d=12mm。8.2 滑槽的设计滑槽采用T型结构，这样可以使整个滑块有很好的固定和导向，具体如图8.2所示。图8.2 滑块与导滑槽的配合形式8.3 楔紧设计(1) 楔紧块的形式图 8.3楔紧块与滑块的连接形式(2) 楔紧角的选择正常情况下比大一些，8.4 滑块定位设计设计过程中我们要注意以下几点:1、 滑块可以在沟槽内有很好的定位导向；2、 要有一定润滑装置；3、 不得干涉其他结构的工作；这里我们可以采用弹簧+挡块定位,如图8.4.1和8.4.2所示图8.4.1侧脱机构图8.4.2侧脱机构 第九章 模具运动原理动模和定模部分分别固定在注射机的固定平台上，设置好注塑机参数，合模，注射机将熔融塑料通过加压经过注射喷嘴注入型腔，经保压，零件成型。在注塑机做开模时动模运动从分型面处打开，顶杆的作用下，顶杆利用推杆将塑件和凝料系统顶出,这个过程中斜推杆随着产品一起运动，相对于它做水平运动，直到脱掉倒扣，与此同时由于采用的是侧浇口，在开模的瞬间，塑件和凝料分开。这个时候塑件自动会自动从模具上掉落，达到脱模的效果。图9.1整套模具装置图9.2模具装置内部结构图9.3脱模时装置位置 结论与展望这次设计也是大学期间最后一次设计，在论文设计计划期间本着认真负责的态度去完成。计划总是很好，虽然本次设计内容不是太难，但涉及到大学期间各种零碎的知识。真正的想运用起来，不是那么的容易，在设计过程中不理解所涉及哪些实际遇到的问题，比如注塑机的选用，在校期间学习了注塑机一些参数，但实际却没有真正体会过，一种型号的注塑机，不同品牌也会影响到最后的注塑效果。这次设计除了在说明书设计方面感受颇深，三维建模也是很重要的，要想真正学好一款三维软件也不是这么容易，本次设计三维软件涉及到Creo和Ug两款软件，因为现在对这两款软件都不是那种精通的状态，所以用到一些功能时也可以互相衔接一下。这次在工厂完成本次设计，也是令我感受很深。现在3D打印的时代已经慢慢到来，但是3D打印和注塑模具在未来10年里是一种互助的存在。3D打印在未来的很长一段时间内不能实现大批量和高精度的生产，但和注塑成型相比它在单件，形状复杂件之间会后绝对的优势，在没有3D打印前，一件烧结样要半个月才可以完成，现如今质量的一公斤的烧结样可以在两天内完成。很大的降低了研发周期和成本，这也给注塑成型带来很大发展。总的发展方
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