毕业设计（论文）-壳子模具设计.doc

本科生毕业论文（设计）题 目： 壳子模具设计 壳子模具设计摘要模具在制造业中有着重要的作用。变压器壳子，用的材料是ABS塑料，制造时需按照客户要求尺寸先做出3D造型，再分析产品的工艺性能，初步确定模架与注射机的规格。本论文根据客户的要求与产品的结构，确定用一副模具生产出四个不同的产品，其中上壳与下壳的材料颜色（有色）相同，透明片与盖子的材料颜色（无色）相同。采用上壳与下壳对称分布，透明片与盖子相对分布，分型面大致选择水平平面，保证整个浇注系统和模具产品质量；浇口的截面形状、放置的位置和尺寸大小对塑件的外观影响非常大，采用侧矩形浇口便于浇注系统和顶出系统的设计和功能实现。模芯使用一体镶块式的设计，节省模芯材料。模架根据模芯的大小选用CI2325-A40-B60-C80。所设计壳子模具基本能满足制造要求，降低了模具成本，取得了较高的生产效率。关键字：模具设计；壳子模具；模具设计流程；Shell Mold DesignAbstractDie plays a major role in manufacturing industry. Transformer shell, made of ABS plastics, is manufactured for the first step to make a 3D modeling in accordance with the requirements of customers, and then to analyze the product technology performance to determine the specifications of mold base and the injection machine preliminarily. According to the requirements of customers and product structure, the study determined to design one mold to produce four different products, the upper shell and the lower shell with same color (colored), transparent sheet and the cover with same color (colorless). The upper shell and the lower shell are adopted symmetric distribution, while the transparent sheet and the cover relative distribution. The parting surface is substantially chosen on horizontal plane to guarantee the whole pouring system and mold product quality. The influences of gate section shape, its handling position and its dimensions on appearance quality is very great. Side rectangular gate is adopted to make the designs of pouring system and ejection system convenient, and its functions are easy to realize. Mold core is designed in a whole insert block style, and mold core materials are saved. The mold base is selected as CI2325-A40-B60-C80, according to the dimensions of the mold core. The designed shell mold can meet the requirements of manufacturing basically, decrease the cost of molds and gained higher production efficiency. Keywords: mold design; shell mold; mold design process;II目 录摘要IAbstractII目 录III第一章 产品工艺分析11.1产品结构设计要求11.2产品结构设计21.3产品工艺性分析41.3.1材料性能41.3.2结构工艺性4第二章 模具基本结构52.1确定型腔大致的分布情况52.2大致选择模具的分型面52.3确定模具浇注系统62.3.1 主流道设计72.3.2. 冷料穴的设计72.3.3.浇口的设计92.4确定型腔、型芯的结构及固定方式102.4.1.型腔、型芯的结构设计102.4.2.固定方式102.5 选择模具的顶出机构102.5.1.顶针数量及结构形式102.5.2.复位装置设计102.6 排气系统112.7冷却系统112.8模仁材料11第三章 注射机的型号123. 1注射量的计算123.2所有产品与流道的锁模力估算123.3选择注射机12第四章 成型产品的结构设计14第五章模架选择或设计17总 结18参考文献19致 谢20附 录25图125图226图327图428图529图63022青岛农业大学海都学院本科毕业设计（论文）第一章 产品工艺分析1.1产品结构设计要求图1-1电路板图1图1-2 电路板图2 如图1-1和1-2所示：这个是客户提供的一个电路板的3D图纸，要求做一个外壳。图1-3 外壳外壳分为盖子（图1-3中1的区域）、透明片（图1-3中2的区域）、上壳、下壳四个部分。图1-3中1的区域为电源接线处，一共有4根电线接入。2的区域为电源指示灯。下壳需要四个卡扣扣住电路板，上壳下壳包裹电路板，上下壳用倒扣扣住不松动。下壳还需要做一个挂在墙上的部分。1.2产品结构设计图1-4 产品如图1-4所示：根据客户所提出的要求做出的产品设计。工艺线：上壳、盖子与下壳之间0.5的间隙，为了防止模具制作和生产时的误差而产品配合不了，配合的产品之间都留有0.1的配合间隙，为了防止模具制作时的误差而产品配不合。图1-5 上壳图1-6 盖子图1-7 透明片图1-8 下壳如图1-8中1所示：卡扣为了扣住电路板，在壳中不摇动。如图1-8中2所示：挂墙的部分的最高与电路板的底有0.5的间隙，目的不影响卡扣的作用。1.3产品工艺性分析1.3.1材料性能ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）是工程塑料中的一个重要品种。其抗冲击性、耐热性好、耐低温性好、耐化学腐食性好及电气性能优良，还具有便于成型、产品尺寸稳定、表面光泽度高等特点。在-2560的环境下性能表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易染色和电镀。因此它广泛的应用于大部分的日常用品。相对密度为1.05 g/cm3，抗弯强度最小为80 MPa，缩水率为0.20.5%，这里取0.5%1.3.2结构工艺性所有的产品壁厚基本均匀，壁厚为2.0CM。而最大的壁厚均大于塑件的最小壁厚0.2mm，生产出的产品应该不会发生塑料填充不足或缺失的现象。1.3.3零件体积及质量估算所有的产品的材料是ABS，查手册或产品说明书得知ABS的密度是1.05 g/cm3。通过UG软件的分析3D的产品可得到 整体塑件的体积V=33.8cm3整体塑件的质量M=35.49g本设计初步确定采用一副模具生产出四个不同的产品，而流道凝固料头的质量根据经验可知按整体塑件重量的25%来计算，所以整体塑件加上浇注系统凝料大概的总质量和总体积如下：总体积V=42.25 cm3总质量M=44.36g第二章 模具基本结构2.1确定型腔大致的分布情况确定型腔数目的方法有：根据所需的最大注射量、塑件精密成度、所需的锁模力和经济方面来考虑。对于这副模具来说，它们属于精度要求不太高且尺寸不大的小型塑件，形状简单又需要大批量生产，如果采用一副模生产出所有的产品，是生产率大大提高，节省生产周期。一副模具可以排下所有的产品，且所需要的模仁材料不会太大，根据经验生产的产品不会有飞边等工艺问题。所以，考虑到浇注系统问题的平衡与同时注满所有型腔的问题。一模出四个产品，上壳与下壳的材料颜色（有色）相同，透明片与盖子的材料颜色（无色）相同。所以决定采用上壳与下壳对称分布，透明片与盖子相对分布。图2-1产品分解图2.2大致选择模具的分型面 分型面是动定模仁直接靠破的面域，从外形上分它包括产品的外侧分型面和产品内部。外侧分型面：以产品外侧最大的分型线和模仁边界为界限所围成的面。内侧分型面：多指孔特征的分型面形状，直接由也孔特征最大分型线的形状及最大分型线所在特征走势决定。因此脱模方便，分型面应设在塑件断面尺寸围成面积最大的地方，还不影响制品的外观，排气方面，并不能在产品表面上有倒扣影响产品脱模。据所有的塑件的造型结构的特征，初定水平分型面，用UG进行分析拨模角度前模角度为正、后模角度为负，如果不行的话把可以换选别的分型面，或者稍微修改产品结构，以确所有的产品可以顺利取出。所有产品排列位置与大致选分型面择如下图所示图2-2 产品排列图图2-3 分型的位置2.3确定模具浇注系统 由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成注塑模具的浇注系统。是为了使注射机喷嘴里的塑料熔体能够稳定顺利的流进并充满整个模具的型腔，同时，在注塑的过程中，注射机的喷嘴能将注射压力大体均匀传导给型腔的各个角落，来确保塑件的完整成型，没有注不满模腔的情况而出现的废品。2.3.1 主流道设计 1.主流道尺寸主流道的一头与注射机的喷嘴紧密相碰，另一头是一段与分流道垂直相接并带有一定拨模角度的流动通道，其拨模角度为26，目的是为了在注射之后取出产品时料头卡在主流道中。主流道其小头一端的尺寸为3.54mm。2.主流道衬套的形式在生产的过程中主流道较小的一端入口处与注射机喷嘴需要重复不停的相碰，非常容易磨损，因此模具的主流道部分设计成可拆御更换的主流道衬套形式即浇口套又称为唧咀，浇口套是标准件，其对材料的硬度要求较高，可以直接在模具配件店中买到。其长度可以根据前模固定板和A板高度来确定。如下图所示图2-4 可拆换的主流道衬套2.3.2. 冷料穴的设计冷料穴俗称冷料井，是在塑料注射成型模具中用来储放注射时因为通过过长的流道而冷却下来的材料头进入型腔中影响塑件质量,并且使温度差不多的熔料能顺利地充满所有的型腔的一个模具结构。冷料穴一般放在主流道与分型面相接触的那一端，当分流道长度较长时，应该在分流道长端末处也应该开设冷料穴1.主流道冷料穴的放置位置注塑完成之后开模时必须将主流道中的塑料头拉出，所以冷料穴直径大小应做的稍大于主流道与分型面接触那端的直径。并且有一根特别的顶针比分型面低很多且头部呈现z字形叫做拉料杆。图2-5主流道冷料穴的放置位置2分流道冷料穴的放置位置当分流道较长时，可以按分流道端部沿塑料的流动前进方向多做出一段分流道作为分流道冷流穴，以储贮存前锋冷料。图2-6分流道冷料穴的放置位置2.3.3.浇口的设计浇口是连接分流道和模具型腔的进料通道也相当于一个“门”的作用，它是整个浇注系统和模具产品质量的非常关键的地方，浇口的截面形状、放置的位置和尺寸大小对塑件的外观面影响非常大。我们这里采用的是侧浇口。侧浇口又称矩形浇口。在这副模具中侧浇口将开设在后模的分型面上，这样塑料熔体从后模型腔的侧面充模，浇口的截面形状为狭小的矩形。这里选择小浇口的好处：1小浇口可以加快塑料熔体通过时的速度2小浇口可以提高塑料熔体的温度，提高塑料熔体的流动性3小浇口可以平衡各型腔的进料速度4便于生产出的产品修整也就是除去料头。1.浇口结构尺寸的确定本塑件设计取 h=2mm b=5mm L=2mm浇口的深度h；浇口宽度b；浇口的长度L2浇口位置的选择在模具设计时，浇口放置的位置及尺寸大小要求也比较严格，其开设位置对产品外观面的质量影响很大，因此如何合理选择浇口的开设位置是提高产品外观面的质量的重要环节。尽量减少浇口，如果浇口多的话产品的外观面上会产生熔接痕影响外观面所以尽量使用一个浇口。但初步试模发生了不满模的话可以再开一个浇口或者修改浇口的尺寸。反正为要使塑件具有良好外观面和产品质量的话，必需要认真考虑浇口放置的位置，通常要考虑以下几个因素：1) 浇口应开设在塑件壁厚较大的地方。2) 必须尽量减少熔接痕。3) 避免产生喷射和蠕动。4) 注意对外观质量的影响。根据本模具的特征，综合考虑以上几个因素。图2-7浇口位置2.4确定型腔、型芯的结构及固定方式 2.4.1.型腔、型芯的结构设计 为了便于加工和节约优质模具钢， 型腔采用整体镶块式结构。型腔的最高点离分型面的距离为22.如果用镶块的话可以节省模仁材料。而且方便之后修改。2.4.2.固定方式 型腔与型芯均通过螺丝固定，防止在生产中镶块因为顶出产品时脱落，破坏模具。这副模具的镶块最小的宽度为16可以使用M8的螺丝进行固定。对于上下壳的镶块比较大需要使用2个螺丝进行固定2.5 选择模具的顶出机构顶出机构的结构因塑件结构的脱模要求不同而有所变化，而对于顶出机构都应应达到的基本要求：使所有的塑件在顶出过程中不能发生产品的损坏变形或刮伤产品外观面;保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的模板上，对于这副模来说的话也就是后模上。一次顶出机构是模具设计中最常用的结构，根据本模具的实际情况也只需要一次顶出就能实现所有的塑件脱模。所以该模具选用推杆一次顶出的结构。2.5.1.顶针数量及结构形式 根据顶针布置许可空间和产品本身的倒扣位置必须通过制做斜顶，上壳分布6根，4根8mm，2根4mm；下壳产品可以通过四个斜顶全部顶出；透明片因为产品外观要求就分布2根2mm；盖子因为产品外观要求靠两个斜顶顶出2.5.2.复位装置设计这副模具因为顶针不算太多，所以顶针板复位可以直接复位杆恢复不需要在复位杆上增加弹簧。综上顶针的分布情况如下图图2-8 顶针分布2.6 排气系统该模具是小型模具，完全可以通过分型面与型芯的间隙和镶块与动模的间隙排气.故不需另设排气系统。如果排气效果不好的话产品会出现拉白，这时的话就要在模框上磨几个13丝的间隙用来排气。2.7冷却系统硬质ABS的成型温度和模具温度分别为 160190、3060，用常温水对模具进行冷却。水路走势必须途经所有产品使降温。2.8模仁材料 模具型腔 、模具型芯材料为T8A，淬火加低温回火硬度55HRC第三章 注射机的型号3. 1注射量的计算在实际的生产过程中料筒中还有留材料等实际因素，实际的注射量是为额定注射量的20%80%。则注射机的额定注射量为M=44.36/0.8=55.45g3.2所有产品与流道的锁模力估算A = A1+A2Fm= (A1+A2)*P型式中A所有产品与流道投影在分型平面上的面积（mm2）A1所有产品投影在分型平面上的面积（mm2）A2流道料头投影在分型平面上的投影面积（mm2）Fm模具锁模力的大小（N）P型塑料熔体对模具型腔的平均压力（MPa）流道凝料投影在分型平面上的面积为A2，通过UG软件对整体产品的分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍0.5倍，因此所有的投影面积可用0.2nA1来估算，所以A=A1+A2 =1.2A1 =13533.6mm2式中A1 =11278 mm2型腔压力P型取25MPa,则Fm= AP型 =13533.625 =33.8KN3.3选择注射机根据以上分析产品得出的所需要的注射量和锁模力，选用的注射机的规格如下：注射量：60g锁模力：50T只要能达到以上的规格的注塑机都可以用于生产该模具。第四章 成型产品的结构设计先将产品按照上述的分布方式分布好,产品与型芯边之间的大概为20mm，上壳与下壳的体积比较大且大致相同，而透明片与盖子的体积比较小且不相同，因此上下壳之间的距离为20mm然后在将上下壳的中心与浇口中心距离取整数，为了方便做线割孔。盖子因为体积比透明片大因而要更靠近浇口中心，因而选择侧浇。各个产品之间的距离大概为20mm。盖子透明片的中心与浇口中心取整数。型芯材料的尺寸为170*160。考虑动模的斜顶与水路安全距离5mm，定下动模材料厚为30mm。产品的最高点到分型面为28mm，水路直径和安全距离，因此定模材料厚为40mm。进行对产品进行分模。斜顶：带角度的顶出机构包络着倒扣。上壳倒扣采用的外斜顶（如图4-2），如果采用内斜顶的话，斜顶不好制作，易损坏。下壳倒扣采用为内斜顶（如图4-1），下壳倒扣较多，斜顶可将产品顺利顶出，因此下壳未分布顶针。盖子边上做两个外斜顶，为了产品的外观，也可将产品顺利顶出，因此盖子也未分布有顶针。斜顶的角度一般为偶数614之间。此处斜顶的角度全部取8.采用的是单边导出的斜顶，厚度为3mm。 图4-1下壳倒扣采用内斜顶 图4-2上壳倒扣采用外斜顶图4-3动模型芯图4-3为动模型芯，从型芯底高出30mm的部分作为镶块形式，为了节省造价和模具的透气性。 图4-4下壳的镶块 图4-5上壳的镶块图4-4为下壳的镶块，图4-5为上壳的镶块 图4-6透明片的镶块 图4-7盖子的镶块图4-8定模型芯图4-8为定模型芯，挂墙的部分的那个突出部分极易磨损，因此决定将其做为插销如图4-9所示图4-9插销第五章模架选择或设计由前面产品的布局以及相互的位置尺寸，在根据成型零件尺寸结合标准模架，采用大水口模架不必采用推板和支撑板因而选用形状CI型，模架尺寸为230*250mm的标准模架，可符合要求。（模架型号CI2325-A40-B60-C80）1.定模座板(230mmX250mmX25mm)2.定模板（凹模固定板）(230mmX250mmX40mm)3.动模板（凸模固定板）(230mmX250mmX60mm)4.模脚(230mmX250mmX80mm)5.动模座板 (230mmX250mmX25mm)定模板与动模板之间留有1MM的间隙是为了保证模仁能够完完整整的靠死。总 结整套模具设计完成后一定要做以下的几项检查，首先是镶块的拔模分析，看看有没有倒扣的地方，其次是模具各零件的干涉检查，看看分型面的选择是否有问题产品是不是可以顺利的取出。现在的3D软件都有这项功能，方便的很。如果有什么问题一定去问问厂里的钳工毕竟他们做过那么多的模具了解模具结构。另外就是模具各个产品的可加工性以及模具的装配过程，别辛辛苦苦设计出来了个巧妙的结构，理论计算也没有问题，加工完了，结果装不进去，或者不好装配。在设计过程中，我们不断地深入思考，然后综合各方面因素确定方案，相互帮助，相互合作，同时也领略到了别人在处理技能问题方面显示的优秀品质，更深切的体会到了那种团队合作精神的可贵。本次课程设计是在李显昌老师的指导下进行的，为更好地达到培养设计能力的要求，李老师提倡独立思考、认真严肃、精益求精的学习精神，教育我们要综合考虑多种因素，采用多种