毕业设计（论文）-仪器连接板注塑模设计（全套图纸）.pdf

湖南省湖南大学衡阳分校 2 2 20 0 00 0 03 3 3 级级级级级毕级毕毕毕毕业毕业业业业设业设设设设计设计计计计计 系别：机械工程系 专业：模具设计与制造 学号： 设计： 指导： 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 目目 录录 前言前言 1 绪论绪论 4 一一 零件的工艺分析零件的工艺分析 10 二二 模具设计计算过程模具设计计算过程 25 三三 模具零件的加工及制造要求模具零件的加工及制造要求 31 四四 参考文献参考文献 32 五五 心得体会心得体会 34 前 言 毕业设计是在修完所有大学课程之后的最后一个环节。 本次设计的课 题是连接套筒的双型腔注射模设计，它是对以前所学课程的一个总 结。 在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认 识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技 术向前迈进！模具就是“高效益” ，模具就是“现代化”之深刻含意， 也正在为人们所理解和掌握。 当塑料品种入其成型加工设备被确定之 后，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占 80。 由此可知，推动模具技术的进步应刻不容缓！塑料模具设计技术与制 造水平，常标志一个国家工业化发展的程度。由此可知，塑料模具设 计，对于产品质量与产量的重要性是不言而喻的。 对于一个模具专业的毕业生来说， 对塑料模的设计已经有了一个大概 的了解。 此次毕业设计， 培养了我综合运用多学科理论、 知识和技能， 以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案 的分析论证，原理综述，方案方法的拟定及依据材料的确定等。它培 养了我树立正确的设计思想， 勇于实践、 勇于探索和开拓创新的精神， 掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。 毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练， 通过独立 完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。另外，本次 毕业设计还必须具备一定的计算机应用的能力， 在毕业设计过程中都 应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、 分析和优化的 程序，如利用 ProENGINEER 2001 软件进行塑件的 3D 造型、塑件的 分模等，同时还具备必要的计算机绘图能力，如利用 AutoCAD 2000 软件进行二维图的绘制。 此次毕业设计除了对知识和能力培养的收获感受外， 还得到思想道德 方面的锻炼。通过这次毕业设计，让我感受到了作为一名高级工程技 术人员应该具备的基本精神，需要强化的工程实践意识，以及对设计 工作的质量要负责，具有高度的责任感，树立实事求是的科学作风， 并严格遵守规章制度。 本次毕业设计得到了广大老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！由 于实践经验的缺少，设计过程中的错误在所难免，望老师和同学们批 评指正。 绪 论 我国模具技术现状及发展趋势 一、现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量 不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展， 模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化， 除了国有专业模具厂 外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地 区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科 龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和 外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已 经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模 具制造是整个链条中最基础的要素之一， 模具制造技术现已成为衡量 一个国家制造业水平高低的重要标志， 并在很大程度上决定企业的生 存空间。近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技 术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国 际通用软件， 个别厂家还引进了 Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、 Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展， 但许多方 面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具 加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先 进的模具技术应用不够广泛等。 二、模具的未来发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、 “质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几 项： （1）全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。 随着微机软件的 发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加 大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度； 进一步扩大 CAE 技术的应用 范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、 跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使 虚拟制造成为可能。 （2）模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出 期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有 些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现 快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据， 用于模具制造业的“逆向工程”。 模具扫描系统已在汽车、 摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大 的作用。 （3）提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高， 估计目前我国模具标准件使 用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 （4）优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就 显得十分必要。 模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性 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 处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂 等技术。 加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有 利于我国的改革开放有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作， 有利于世界经济的稳定发展。 我国在制定法律法规时要遵守 WTO 的规 则，增加透明度，减少行政干预等；在市场开放方面，需要逐步降低 关税，取消非关税措施，开放服务业市场等。这无论在观念上还是在 体制上都会带来一定的变化。我国加入 WTO 同时也将为各国、各地 区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。使我国的投资环境 将更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国 的市场体系将更加完善和发达。 国内和国外模具企业都可以从中得到 更多的机会和收益。 由于国内某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的 差距，使短期内国内模具难以与国外先进模具的抗衡。这对我国模具 产业将产生一定的冲击。另一方面也促进国内行业优化资源配置、调 整经济结构、 提高社会劳动效率， 促使企业苦练内功， 提高管理水平。 应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发展只要发挥自身优势，减 少技术差距， 我国的模具必将逐步占领国内市场， 并拓展国际空间。 . 仪器连接板 1 工艺性分析 材料： ABS 塑料 基本特性：ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组 分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有良 好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有良 好的加工性和染色性能。ABS 无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件 有较好的光泽。密度为 1.021.05g/cm。 ABS 有极好的抗冲压强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械 强度和一定的耐磨性、 耐油性、 耐水性、 化学稳定性和电气性能。 ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜 色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70C 左右，热变形温度 为 93C 左右。耐气候性差，在紫外线作用下变硬变脆。 主要用途：ABS 广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育 用品、玩具等。 成型特点：ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上 的脱模斜度宜稍大，ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产 生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的 成型条件下， 壁厚、 熔料温度及收缩率影响极小。 要求塑件精度高时， 模具温度可控制在 5060C，要求塑件光泽和耐用时，应控制在 6080C。 （具体参数见下页） 3. 产品工艺性与结构分析 (1) 尺寸的精度 塑件的尺寸公差推荐值参考模具设计与制造手册的 2-17，塑 件的精度等级参考表 2-18。 表二：建议采用的精度 作为一个鼠标的一个外壳，其精度不必太高，故选用一般精度 IT4。 材料 高精度 一般精度 低精度 ABS 3 4 5 塑料制件公差参考教材塑料成型工艺与模具设计表 3-8 （SJ1372-78） 具有韧， 硬， 刚相均衡的优良力学性能， 绝缘性能好， 耐化学腐蚀性， 尺寸稳定性，表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不好，耐候性 较差。密度=1.021.05 3 /g cm 收缩率： ABS： （抗冲） 0.30.8 （耐热） 0.30.8 （30玻璃纤维） 0.30.6 成型温度和模温。成型温度：200o270o 模温：40o80o ABS 的注射工艺参数 注射类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 3060 喷嘴形式 直通式 温度（） 190200 料筒温度 前段 （） 200210 中段 （） 210230 后段 （） 180200 模具温度（） 5080 注射压力（MPa） 70120 保压力（MPa） 5070 注射时间（S） 35 保压时间（S） 1530 冷却时间（S） 1530 成型周期（S） 4070 该塑件的尺寸较小， 一般精度等级， 为降低成型费用， 采用一模多腔， 并不对制品进行后加工。 为满足制品的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。 为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用并镶结构。 2.确定型腔数目 （1） 型腔数量的确定。要点：既要保证最佳的生产经济性，技术上 又要充分保证产品的质量，也就是应保证塑料件最佳的技术经济性。 1）塑料制作的批量和交货周期方面：该塑件（鼠标底盖）是大批量 生产的产品， 交货周期要短， 使用多型腔模具可提供独特的优越条件。 2）质量控制要求方面：该塑件不属于高精度生产要求的产品，精度 要求不高采用多型腔有较高的生产效率。 3）塑料品种和其他方面：该塑件所用塑料为 ABS 工程塑料，流动性 能好；浇口位置在靠近塑件边缘上，另外塑料尺寸小，形状简单。 经过以上分析所得，总结出：采用一模两腔是最佳形式，具有最佳的 经济性。 2. 型腔的布局 要点：型腔的排布与浇注系统布置密切相关，型腔排布应使每个型腔 都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力， 以保证塑料 熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。 这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短， 尽可能地采用平衡的 流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。 经分析确定的型腔布局为平衡式型腔布局： 根据塑件的生产批量及尺寸精度要求采用一摸八腔。 按照图塑料图所示尺寸(小狗.槽等部位简化)近似计算: 塑件体积： S V=16 3 cm 查表塑料 ABS 的密度为(注射级密度为 1.05 3 /g cm) 单件塑件重量: s m=161.05=16.8g 3.型腔.型心工作部位尺寸的确定 查表 ABS 塑料的收缩率是：0.3 000.800 平均收缩率：S=(0.3 00+0.800)/2=0.5500 型腔工作部位尺寸: 型腔径向尺寸: 0 0 (1) z s m Ls Lx + =+ V 型腔深度尺寸: 0 0 (1) z s m Hs Hx + =+ V 型心径向尺寸: 0 0 (1) z z s m ls lx =+ V 型心高度尺寸: 0 0 (1) z z s m hs hx =+ V 中心距尺寸: /2(1)/2 z mSZ CS C=+ 式中 : s L: 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸 s l：塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸 s H：塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 s h：塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸 s C：塑件中心距离基本尺寸的平均尺寸 x：修正系数，取 0.50.75 V：塑件公差（mm） z ：模具制造公差，取（1/31/4） 各工作部位尺寸计算结果如图所示 通常,制品中 1mm 和小于 1mm 并带有大于 0.05mm 公差的部位以及 2mm 和小于 2mm 并带有大于 0.1mm 公差的部位不需要进行收缩率计算 4.浇注系统的设计 (1)确定分型面位置 该塑件的结构如图所示,在双点划线所示区域以外表面有一处高为 5mm.斜度为3o的外表面,根据起特点及表面质量要求,采用阶级分型 面.在发生变化的部位要制成一定的角度,以免合摸时发生碰伤,可以 利用制品中的3o角度作为分型面发生变化的部位,如图所示 (2)确定浇口形式及位置, 为了提高成型效率,采用侧式浇口,并避开了制品高光亮区域.浇口 尺寸与位置 浇口直径可以根据经验公式计算 24 (0.14 0.20)dA= 式中 d: 浇口直径 : 塑件在浇口处的壁厚 A:型腔表面积 24 (0.14 0.20) 1.5 161dmmmm= (浇口直径也可根据经验直取 d=1mm) 浇口锥角取 15 = o 浇口倾斜角取 45 = o (3.)型腔位置的排部 该件采用一摸四腔的结构形式,那么浇注系统的设计应尽量采用从主 流到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的设计,即型腔平衡式不止的 形式, 4.选用模架 (1)型腔强度和刚度的计算 为了方便加工和热处理,其型腔镶件可分为三部分,如图 从图可以看出,型腔为整体式.因此,型腔的强度和刚度按型腔为整体 式进行计算.由于型腔壁厚计算比较麻烦,也可以参考经验推荐数据. 查本书表型腔侧壁厚 S=25mm 5.初选注射机 1) 注射量:该塑料制件单件重 3mg 浇注系统重量的计算可根据图浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 3 3.061 j Vcm 粗略计算浇注系统重量 3.5 j mVg 总体积 3 4 2.8123.06114.89Vcm=+= 塑件 （） 总重量 14.89 1.0515.64Mg= 聚苯乙烯的密度为 ABS 塑料密度为 1.021.05 3 /g cm 满足注射量 V机V 塑件/0.80 式中 V机:额定注射量 V塑件:塑件与浇注系统凝料体积和 V塑件/0.80=14.89/0.80=18.62 3 cm 或满足注射量 MM 塑件机2 /( 1 *0.8) 式中 M机:额定注射量 M塑件:塑件与浇注系统凝料的重量和 1 :聚苯乙烯的密度 2 :塑件采用塑料的密度 2)注射压力 PP 注成型 查表 ABS 塑料成型时的注射压力P 成型=7090MPa 3)锁模力: P 锁模力 pF 式中 P:塑料成型时型腔压力 ABS 塑料的型腔压力 F:浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和( 2 mm) 各型腔及浇注系统及各部分型腔在分型面上的投影面积 F=1600 2 mm pF=30*1600=48000kN 根据以上分析.计算 查表 初选注射机型号为:XS-Z-30 注射机有关技术参数如下 最大开合模行程 S 160mm 模具最大厚度 180mm 模具最小厚度 60mm 喷嘴圆弧半径 12mm 喷嘴孔直径 2mm 动.定模板尺寸 250mm*280mm 拉杆空间 235mm (3)选标准模架 根据以上分析,计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式 和规格.查表选用 1 A-160160-27-Z2 GB/T 12556。1-1990 定模板厚度 A=30mm 动模板厚度 B=37mm 垫块厚度 C=130mm 模具厚度 H模=40+A+B+C=237mm 模具外形尺寸 250*240*225 6.校核注射机 (1)注射量.锁模力.注射压力.模具厚度的校核.由于在初选注射机和 选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的, 所以注射量.锁模力.注射压力.模具厚度不必进行校核,已符合所选 注射机要求 (2)开模行程的校核 注射机最大开模行程 S2510hh+ 件浇 （） 式中 h件:塑料制品高度 h浇:浇注系统高度 主流道和分流道位于件的下方,所以 2510hh+ 件浇 （）=56mm 故满足要求 (3)模具在注射机上的安装 从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间,并采用压板固定模具, 所以所选注射机规格满足要求 分型面 分型面是决定模具结构形式的重要应素， 它与模具的整体结构和模具 的制造工艺有密切的关系， 并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性 及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计