机械毕业设计（论文）-膜片夹片注塑模具设计（全套图纸） .doc

河南机电高等专科学校毕业设计说明书绪 论大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。随着工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要不断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。全套图纸，加153893706模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。1 模塑工艺规程的编制该塑件是膜片夹片产品，其零件图如图1-1所示，的材料采用尼龙6gf30%，生产类型为大批量生产。图 1-11.1塑件的工艺性分析1.1.1塑件的原材料分析塑件的材料采用尼龙6gf30%，属热塑性塑料。尼龙6为半透明或不透明的乳白色结晶形聚合物颗粒，熔点220，热分解温度大于310，相对密度是1.34，吸水率为1.8，具有优良的耐磨性和自润滑性，机械强度高，耐热性，电绝缘性好，低温性能优良，能自熄，耐化学药品性好，耐油性优良，加工成型比尼龙66容易，制品表面光泽性好。但吸水率较高，尺寸稳定性差。刚性小，熔点低，在恶性环境下能长期使用，在较宽的温度范围内仍能保持足够应力，连续使用温度105，介电损耗0.03mhz，体积电阻率1012cm,击穿电压16kv/mm，阻燃等级v-2，耐寒温度-30。拉伸强度139mpa，冲击强度9.8kj/m。1.2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.2.1.1结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。开口壁厚处有一个7的锥度,底部中心有一个底面半径为3mm的圆锥孔，底部外端有一凸台，凸台上有一侧凹，由于侧凹较浅，为简化模具结构设计，模具设计时只需设计一组对合斜滑块机构代替侧抽芯即可。1.2.1.2尺寸精度分析该零件重要尺寸，如3.2mm, 3mm, 24.7mm等尺寸精度为mt4级（gb/t144861993），次要尺寸，如20.6mm等的尺寸精度为mt5级（gb/t144861993）。未注公差的自由尺寸采用标准中的8级精度，查公差表得3+0.580mm， 5.5+0.580mm，1.4+0.480mm，0.9+0.480mm.从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3.2mm,壁厚均匀, 符合尼龙6的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，尼龙6gf30%6的强度较大不需增设加强。1.2.1.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有导电杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.1.3计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：v=1.22cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得尼龙6gf30%的密度为=1.34g/cm塑件质量：m=v =1.22101.3410 =1.388g采用一模四件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机xsz-30型。1.4塑件注塑工艺参数的确定查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，尼龙6gf30%的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度： 括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度： 后段温度t选用200210c；中段温度t: 选用230250c； 前段温度t: 选用220240c； 喷嘴温度： 选用200210c；注塑压力： 选用90130mpa；模具温度： 选用80120c；保压时间： 选用1540s；高压时间： 选用25s；冷却时间： 选用2040s；总周期： 选用4090s；后处理方法： 采用油水；后处理温度： 90100t/c;后处理时间： 410h。说明1：上述预热条件为采用鼓风烘箱。 2：凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100120c水中加热218h。1.5塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为xsz-30查材料知：标称注射量： 30cm螺杆直径/cm 28mm注射压力/10pa： 119mpa锁模力10kn： 250kn最大注射面积/: 90模具厚度/mm： 60180mm模板行程/mm: 160mm喷嘴 球半径： 12mm孔半径： 4mm定位孔直径/ 63.5推出两侧孔径/mm 20mm孔距/mm 170mm2 注塑模的结构设计 注塑模结构设计主要包括：分型面选择模具型腔数目的确定型腔的排列方式冷却水道布局浇口位置设置模具工作零件的结构设计侧向分型与抽芯机构的设计推出机构的设计等内容。2.1分型面选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为膜片夹片，采用一模四腔，塑件尺寸不大，为了便于取出浇注系统凝料，采用双分型面分型。第一次分型在i处分型，利用中间板与定模部分的分离来完成浇注系统的取出动作。第二次分型是在ii处分型，将塑件从模腔中取出，其结构简图如下所示：2.2确定型腔的数目及排列方式2.2.1模腔数量的确定塑件的生产属大批量生产，结构简单，尺寸较小，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量；2.2.1.1.按注射机的额定锁模力确定型腔数量n1n1=(f1-paj)/pas其中： f- 注塑机的锁模力 n p- 型腔内的平均压力mpa as- 每个制件在分型面上的面积（） aj - 流道和浇道在分型面上的投影面积（）aj 在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析aj为（0.20.5）as，常取b=0.35 as，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般成型工业制品为35mpa，实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用0.8f则n1=(f1-paj)/pas=2500000.8-0.3516762.2/16762.2=11.58（个）2.2.1.2.注射机注塑量确定型腔数目n2n2=（km1-mj）/ms 其中： m1 注射机的公称注塑量（） ms 单个制件体积 （） mj 流道和浇口的总体积（） k 注塑机最大注塑量的利用系数，一般取0.8;生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.750.45倍，取0.6倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.21倍，现取c=0.6则 n2=（km1-mj）/ms =0.8g-0.61.388/1.388=19.36（个）从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取n1，n2中的较小值，在这里可以选取的个数是2，4，6，8，10个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的端盖注塑模具采用一模四腔的方案，即n=42.2.2型腔的排列方式本塑件属于小尺寸塑件的大批量生产,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等，为保证各个型腔所成型出的塑件尺寸性能一致，应使各个型腔能够同时充满且各个型腔的压力相同，因此，在布置型腔的排列结构时，我们采用流动支路平衡方式，即型腔的布置使主流道到达各个型腔的分流道、浇口，其长度、断面形状和尺寸都完全相同。其结构简图如下所示：图2-2-2-12.3浇注系统设计2.3.1 主流道设计根据xsz-30型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=4mm 喷嘴前端球面半径： r0=12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： r=r0+（12）mm d=d0+(0.51)mm 取主流道的球面半径： r=13mm 取主流道的小端直径d=4.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取24度经换算得主流道大端直径d=6mm（l=d+2ltg/2），为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=3mm的圆弧过渡。2.3.2分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙6gf30%的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径d=6mm，则梯形可选用上底为b=6mm,高为h=4mm的截面。其分流道截面结构简图如下所示： 图2-3-2-1分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5rm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。2.3.3浇口设计由于采用双分型面分型，因此，选用点浇口较为理想，以便浇口凝料脱模。设计时考虑不影响塑件的外观质量，从底部锥孔处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构上采用瓣合斜滑块式型腔，有利于填充排气。由于尼龙6gf30%的凝固时间很短，所以浇口位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5t（t为塑件厚度），查表初选尺寸为l=1.5mm，d=1.5mm，h=0.75d=4.5mm试模时修正. 图2-3-3-12.3.4排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于膜片夹片注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。尼龙6gf30%塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙6gf30%的流动性较好，也不宜开排气槽.2.3.5主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为t8a，热处理以后的硬度为5357hrc，主流道衬套和定模的配合形式为h7/m6的过渡配合。2.3.6冷料井的设计 为了防止冷料进入型腔而影响塑件质量，因此在主流道正对面的中间板上设计一冷料井是很必要的。对于主流道冷料井，开模时应将主流道中的冷凝料拉出，所以冷料井直径易稍大于主流道大端直径。此处是配合推杆使用，选用倒锥形。2.4斜滑块的设计2.4.1斜滑块的结构设计此设计的塑件底部凸台处有一浅内凹,它们均垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具脱出.因此成型小内凹的零件必须做成活动的型芯或滑块,由于侧凹较浅，抽拔距较小，为简化模具设计，采用瓣合式斜滑块。 由于顶杆与斜滑块是螺纹连接，且塑件高度不大，因此此处不用考虑斜滑块脱落问题。与动模板的固定采用t形滑槽。此外，初次分型是定模座与中间板的分离，不用考虑斜滑块的斜向移动，可不用设计止动销。2.4.2确定斜滑块的倾斜角度这种抽芯机构的抽芯动作和塑件的顶出同时进行，而且斜滑块的刚性较大，倾斜角可比斜导柱的倾斜角大，通常不超过30，本副模具取a=20。2.4.3确定斜滑块的尺寸根据塑件尺寸以及查阅相关资料取斜滑块的长l=62mm,宽b1=40mm，b2=30,厚度h=30mm。2.5推出机构设计 采用推杆推出，图2-5-1如图2-5-1所示,由于塑件凸台处有一侧凹，模具开模后，塑件将留在动模一侧斜滑块内。当运动一段距离后，推杆推动滑块斜向上运动，同时完成塑件的脱模和抽芯动作。2.6成型零件结构设计2.6.1型腔的设计2.6.1.1 型腔的总体结构设计本副模具采用一模四件的结构形式，因为采用斜滑块式抽芯机构，所以斜滑块就是型腔材料选用45钢, 硬度在50hrc以上.2.6.1.2型腔的尺寸设计膜片夹片属于中小尺寸塑件，计算时主要考虑其强度问题。所以按强度计算（1）侧壁厚度的计算r-型腔内孔径（mm）；-许用应力（mpa）；pm-模腔压力（mpa）。一般取25-50 mpa，此处取35 mpa。代入得tc=2.55mm，取tc=3mm。（2）底部厚度的计算代入得th=5mm。 图2-6-1-2-1型腔的加工采用成型电极。2.6.2型芯的设计为节省优质模具钢，便于机加工和热处理，采用组合式型芯结构。型芯自底部向上倾斜7.其结构如下图所示： 图2-6-2-1根据分流道与浇口的设计要求，分流道设在定模座浇口设在型芯上其结构见下图所示。 图2-6-2-23 膜片夹片注塑模具的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。查常用塑料的收缩率塑料尼龙6gf30%的成型收缩率为s=0.51.0，故平均我们取为scp=0.75。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取=/3。表一：凹模工作尺寸的计算：塑件尺寸计算公式型腔工作尺寸24.7-0.20 dm=(dmax+dmaxscp3/4)0+ 24.740+0.0673-0.202.950+0.0333.20+0.13.250+0.0337.8+-0.1hm=(hs+hsscp2/3)0+ 7.830+0.0672.3+0.1-0.581.960+0.2275.50+0.585.70+0.193塑件尺寸计算公式型芯工作尺寸20.60+0.3dm=(dmin+dminscp+3/4)0-20.980-0.130+0.583.50-0.1934.10+0.58hs=（ hs+ hs scp+2/3）0-4.50-0.193材料选用45钢, 硬度在50hrc以上.成型零部件的制造误差： 成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取it69级，综合考虑取it8级。4 模具加热和冷却系统的设计塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）.在注射模具中溶体从200 c,左右降低到80c左右，所释放的能量5以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。,如果忽略模具因空气对流，热辐射与注射机接触所散失的热量，假设塑料熔体在模内释放的热量，全部由冷却水带走。则冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为80，用20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为25，产量为（1分钟4模）0.45kg/h。1. 求塑件在硬化时每小时释放的热量为q1，查表得尼龙6gf30%成型时冷却应排除的热量q1=627x103kg/h。2. 求冷却水的体积流量vv=wq1/60c (t1t2)=0.22 x10-3 m3/min式中v-冷却水的体积流量（m3/min）；w-单位时间内注入模具内的塑料溶体的质量（kg/h）；c-冷却水的比热容【j/(kgk）；-冷却水的密度（kg/ m3）；t1-冷却水的出口温度（c）；t2-冷却水的进口温度（c）；温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形 尺寸精度 力学性能 表面质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的1020倍。在次我选择湍流。 如图下表：冷却水道直径 d/（mm） 最低流量v /（m/s）流量 qv/（m/min） 8 1.16 5.010冷却水孔总传热面积a由下式计算得：a= wq1/3600(twt)将数据代入得a=1.3 m2式中a- 冷却水孔总传热面积（m2）； tw-模具温度（c）； t-冷却时的平均温度（c）；由于冷却水孔传热面积较小，其水孔数目及长度可根据经验而定。由于模具中成型制品的成型部分是侧滑块，其尺寸较小。所以冷却水道的分布，采用环绕滑块的方法。如下图所示：图4-15 模具闭合高度确定在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模座板德厚度h1=25mm，中间板厚度h2=10mm，斜滑块厚度为h3=30mm，动模板厚度为h4=32mm，垫块厚度h5=50mm动模座厚度h6=25mm。1计算模具的闭合高度： h=h1h2h3h4h5+ h6 =251030325025 =172mm 6 注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为230mm200mm172mm, xs-z-30型注塑机模板最大安装尺寸是235mm235mm。由于上述计算的模具闭合高度为172mm，xs-zy-125型注塑机的最小模具厚度为60mm，最大模具厚度为180mm，最大开模行程为160mm。1：模具厚度校核：60mm172mm180mm 2：模具开模行程校核： h1+h2+a+(5-10)mm=10+8+43+10=71mm71mm160mm h1-制品所用的脱模距离（mm）； h2-制品高度（mm）； a-取出浇注系统凝料的长度（mm）。经校核xs-z-30型注塑机能满足使用要求故可以采用。7 绘制模具总装图和非标零件工作图7.1本模具总装图和非标零件工作图见附图 图7-11-角螺钉 2-定距螺钉 3-弹簧 4-斜滑块 5-浇口套 6-型芯7-定模座板 8-中间板 9-导套 10-导套 11-导柱 12-支承板 13-垫板 14-复位杆 15-动模座板 16-内六角螺钉 17-推板 18-推板固定板 19-拉料杆 20-推杆 21-动模板7.2本模具的工作原理：模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起向右运动，在弹簧3的作用下，迫使初次在b处分型，塑件留在动模一侧向右运动的同时，冷凝料也在锥形拉料杆19的作用下随动模运动，当运动到一定距离时，在注塑机顶杆的作用下推杆20推动滑块4斜向上运动将塑件推出，同时，拉料杆19将冷凝料推出。合模时，复位杆14对滑块和顶杆进行复位。9 结束语通过塑料模课程设计，它使得我对塑料模知识进一步加深了认识。并且也加深了相关理论知识的认识。同时熟练掌握了专业工具书的使用方法。在整个过程中，增强了自己的动手能力及分析及独立思考解决问题的能力。当然，由于本人水平有限及缺乏生产实际经验，该设计难免存在不足之处。希望老师对此提出批评意见， 在此表示万分的感谢。通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强了创新意识和竞争意识，熟悉掌握了冲压设计的一般规律。在设计过程中，进行了设计计算、绘图及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机