毕业设计（论文）-剃须刀塑料盖模具设计【全套图纸】.doc

毕业设计说明书毕业设计（论文）课题名称： 剃须刀塑料盖模具设计 专 业： 模具制造与设 计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 全套图纸，加153893706目 录前言 2一、产品的设计要求 3二、塑件的工艺2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征 52.2分析塑件的结构工艺性. 52.3工艺性分析6三、初步确定型腔数目及排列方式3.1初步确定型腔数目 7四 注射机的选择4.1 塑件体积的计算84.2 注射机的最大注射量确定型腔数目84.3估算浇注系统的体积8五 浇注系统的设计 5.1主流道的设计95.2 分流道的设计105.3浇口的设计11 5.4冷料穴的设计125.5排气系统的设计125.6分型面的选择设计原则12六 模架的选用13、14七 成型零部件的设计15、16八 导向机构的设计8.1导柱的设计178.2导套的结构设计188.3推出机构的设计19九 加热、冷却系统的设计9.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量209.2 求冷却水的体积流量V20十 校核 10.1组合式圆形型腔壁厚度的计 2110.2组合式圆形型腔底板厚度的计算 2110.3注射机有关工艺参数的校核 2110.4模具厚度H与注射机闭和高度 .22十一开合模过程 . 22结束语23致谢24参考文献24剃须刀盖注射模设计汽车与机电工程系模具设计与制造摘要 : 科技的飞速发展使模具的发展也进入了一个全新的发过程。消费类电子产品的更新速度加快和塑料工业的发展，必将带动塑料模具行业飞速发展。 CAD/CAM/CAE软件的广泛应用使模具的设计与不断向高精度方向发展,同时也对模具设计人员提出了更高的要求。关键词: 科技 电子产品 模具 CAD/CAM/CAE 前言 随着社会的不断进步，人类不断的创造和发明，好质量、高科技的产品进入我们的生活中，剃须刀是男人不可缺少的工具之一，为了美观，市场上出现了不同的剃须盖。根据市场上出现的剃须盖，但不容忽视的方面：表面粗糙度以及质量问题。剃须刀也跟着社会的进步而变化着，从手柄式刮剃须刀逐渐改变为电动手捏式单刀片、双刀片、三刀片剃须刀。剃须刀在使用后为了保持刀片的卫生情况，从而需要剃须盖防止灰尘和细菌进入，为了美观，市场上出现了不同的剃须盖。根据市场上出现的剃须盖，选择单刀片剃须盖为设计对象。（根据市场上单刀片剃须盖的观察以及了解，发现该产品的脱摸痕迹过于明显。所以此次设计对该制件在如何脱摸以及脱摸时减少脱摸痕迹为主要研究方向）一、产品的设计及要求零件名称：剃须刀生产批量：大批量未注公差取：MT4精度要求设计一套模具图一（工件图）图二（工件图） 二 塑件的工艺分析2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用PS（聚苯乙稀）。具有一定的力学强度，化学稳定性及电气性能都较优良，透光性好，着色性佳，并易于成形。它的特点是差不多完全能耐水。缺点是耐热性较低，性较脆。而且其制品由于内应力容易碎裂，仅能于低负荷和不高的温度(6075)下使用。 聚苯乙稀无色透明、无毒无味，落地时发出清脆的类似金属的声音，密度为1.054 g/cm。聚苯乙稀的力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质量有关。相对分子质量越大，机械强度越高。聚苯乙稀有优良的电性能（尤其是高频绝缘性能）和一定的化学稳定性。聚苯乙稀能耐碱、硫酸、磷酸、10%30%的盐酸、稀酸酸及其他有机酸，当不耐硝酸及氧化剂的作用，对水、乙醇、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的抗蚀能力，能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮类和脂类等。聚苯乙稀耐热性低，热变形温度一般在7098C，所以只能在不高的温度下使用。聚苯乙稀质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，因此，限制了它在工程上的应用。进几十年来，由于有了改性聚苯乙稀和以聚苯乙稀为基体的共聚物，这在一定程度上克服了聚苯乙稀的缺点，又保留了它的优点，从而扩大了它的用途。各种仪表外壳，骨架，仪表指示灯，灯罩，汽车灯罩，化工贮酸槽、酸输送槽(特别如氢氟酸)，化学仪器零件，电讯零件，由于透明度好，可用于制造光学仪器零件及透镜 。 结论：聚苯乙稀的流动性和成型性优良，故成品率高，但易出现裂纹，所以成型塑件的脱模斜度不宜过小，且推出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂，且应注意塑件壁厚应均匀；宜用高料温、高模温、低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高，则容易出现银丝；由于流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。1.无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力2.流动性较好，溢边值0.03mm左右，防止出飞边3.塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件，(如有嵌件应预热)，缺口，尖角，各面应圆滑连接4.可用螺旋杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式5.宜用高料温，模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形(尤其对厚壁塑件)，但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差6.可采用各种形式浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取2以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可用热浇道结构 流道和浇口所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。2.2 分析塑件的结构工艺性 1）该塑件尺寸较小，除内表面带有小块特征外，其他结构比较简单，复杂程度不高。 2）尺寸精度分析 该件特殊要求尺寸有（单位均为mm）：型腔：、型芯：、还有部分尺寸较小，对模具设计与制造没有太大影响，可忽略不计。 3) 表面质量分析 该塑件表面要求美观、无斑点、无熔接痕，而且表面质量要求比较光滑，故要对模具表面进行抛光外理。2.3 工艺性分析 为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口进料，塑料熔体通过型腔的侧面的底部注入型腔。查表和参考工厂实际应用的情况，聚丙稀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。注射成型机类型：柱塞式密度（g/cm）：1.041.06计算收缩率：0.60.8预热/温度：6075预热/时间：2注射压力（Mpa）：60110适用注射机类型：螺杆、柱塞均可后处理/方法：红外线灯、鼓风洪箱后处理/温度（C）70后处理/时间（H）24 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。 PS塑料成型工艺参数：工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度t/6075注射压力p/Mpa60110时间 /h 2料筒温度t/后段140160成型时间/s注射时间1545高压时间03中段冷却时间1560前段170190总周期40120模具温度t/3265螺杆转速n/（r）48三 初步确定型腔数目及排列方式3.1初步确定型腔数目根据塑件的结构及尺寸精度要求，采用组合式型腔，一模四腔，设计型腔排列如下：图3.1 型腔分布图这样设计有利于浇注系统的排列和模具的平衡，模具设计简单，模具加工方便，有利于脱模，减少模具厚度，但是分流道较长，塑料熔体填充较难。四 注射机的选择4.1 塑件体积的计算根据零件的三维模型，利用三维软件直接查询到塑件的体积为1784.5 mm塑件总体积： 1784.5 cmx4=7138mm 塑件重量：M=7138x1.04g7.4g4.2按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）得 (4-2) 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; 注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g； 4.3估算浇注系统的体积 图4.1 浇注系统示意图经估算浇注系统体积得=8.2cm4.4=19.125cm4.5考虑其尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为XS-ZY-125。注射机参数： 螺杆（注塞）直径（mm）：42额定注射量（）：125注射压力（）：120注射行程（mm）：115注射方式：螺杆式允许模具最大厚度（mm）：300允许模具最小厚度（mm）：200锁模力（KN）：900最大成型面积（）：320最大开合模行程（mm）：300喷嘴圆弧半径（mm）：12喷嘴孔直径（mm）：4动、定模固定板尺寸（mm）：428*458拉杆空间（mm）：260*290合模方式：液压-机械液压流量（L/min）：100、12液压压力 （）：6.5电动机功(KN):11螺杆驱动(KN):4加热功率(KN):5机器外形尺寸（mm）：3 340*750*1 550五 浇注系统的设计 5.1主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止的塑料熔体的流动通道。 根据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：； 喷嘴前端球面半径：； 根据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径： 取主流道小端直径：为了便于将凝料从主流道拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为2-6度，经换算得主流道大端直径约为。 图5.1 主流道示意图5.2 分流道的设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算复杂，但一模四腔的设计，分流道较长，使熔料填充型腔比较难，因此选用截面形状为梯形分流道，在查表的基础上结合实际加工经验，设计分流道如下（分流道表面粗糙度 ）：图5.2 分流道示意图各级分流道截面如下：图5.3 分流道截面示意图5.3浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应尽量开设在塑件壁厚较厚处。我本次设计根据剃须刀外形要求，将浇口设计在组合式型腔底端，这样既对剃须刀外形没有太大影响，又方便加工。浇口设计如图：图5.4 浇口示意图5.4冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体填充的速度，又影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出。 图5.4 冷料穴示意图5.5排气系统的设计利用配合间隙排气是最常见也是最经济的，更具有使用性5.6分型面的选择设计原则 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。1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2） 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；3） 分型面的选择应保证塑件的精度要求；4） 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；5） 分型面的选择要便于模具的加工制造；6） 分型面的选择应有利于排气；7） 分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小。该塑件为圆形类工件，选择分型面要充分考虑分型推出制件质量，经综合考虑选择下图所示的分型面较为合适,这样既可降低模具的复杂程度,减少模具加工难度降低成本又便于成型后推出制件。 其分型面如图 图5.5 分型面示意图六 模架的选用 根据制件的特性选择标准模架如下：选用A2型 图6.1 模架模型图七 成型零部件的设计7.1型腔根据制件成型特点，采用组合式型腔结构，并且把浇口设计在型腔底部。该结构广泛应用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通机加工、数控机床、电火花、电铸成型等方法。将一个整体型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料可用低碳钢或低碳合金钢，渗碳淬火后抛光。7.2型腔型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。本模具中型芯采用组合式型芯结构。由于采用先抽芯后脱模结构保证质量。7.3型腔、型芯工作尺寸计算PS塑料的收缩率是0.6%-0.8%平均收缩率: =（0.8%-0.6%）/2=0.7% 型腔内径： (7-1)型腔深度： (7-2)型芯外径： (7-3)型芯深度： (7-4)7.4螺纹型芯尺寸计算大径： (7-5)中径： (7-6)小径： (7-7)深度： (7-8)螺距： (7-9) 型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差（参考文献4）-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；型芯、型腔尺寸计算类型基本尺寸/mm公差值/mm计算公式平均收缩率计算结果型腔径向尺寸380.260.7%38.08型腔轴向尺寸140.2013.95型芯径向尺寸360.2636.45300.2430.397.50.167.6770.167.176.50.166.67型芯轴向尺寸40.144.1320.122.10八 导向机构的设计 导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力 8.1导柱的设计 8.1.1长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。 8.1.2形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。 8.1.3材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。 8.2导套的结构设计 8.2.1材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。 8.2.2形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。图8-1带头导柱图8-2 带头导套8.3推出机构的设计 采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。 推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，采用四根推杆推出。推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔0.050.1cm.8.3.1推件力的计算 查塑料模具技术手册得，对于横截面为圆环时，所需脱模力（Q）： (8-1) 式中 E塑料的拉伸模量（），由塑料模具技术手册表329查找； -塑料成型平均收缩率（%），由塑料模具技术手册表329查找； t塑件的平均壁厚（mm）；-塑件包容型芯的长度（mm）； -塑料的泊松比，由塑料模具技术手册表329查找； -由和决定的无因次数，由塑料模具技术手册表330查找； -塑件与钢材之间的磨擦系数，由塑料模具技术手册表329查找； -脱模斜度； B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（），当塑件底部上有通孔时，10B项应视为零； 8.3.2 推杆的设计 推杆的强度计算 查塑料模技术手册得 (8-2) d圆形推杆直径(mm)安全系数，通常取=1.5；L推杆长度(mm)n推杆数量E推杆材料的弹性模量() Q总脱模力 取。 推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-98= (8-3) 取320N/mm 推杆应力合格，硬度HRC5065九 加热、冷却系统的设计 本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。 设定模具平均工作温度为，用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为。 9.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量 查表3-26得PS的单位流量为 得 =1.7J/kg 9.2 求冷却水的体积流量V 由式3-41得： (9-1) 查表3-27可知所需的冷却水管直径较小。 由上述可知，设计冷却水道直径为6mm符合要求。十 校核10.1 组合式圆形型腔壁厚度的计算10.1.1按强度条件计算 (10-1) 式中 -型腔内塑料熔体压力（）； r-型腔内半径（mm）; -模具材料的许用应力，45钢=160，一般常用模具钢=200； 校核条件成立 10.2组合式圆形型腔底板厚度的计算 10.2.1按强度条件计算 组合式圆形型腔底板可视为周边固定的圆板，在型腔内熔体压力作用下，最大绕度亦产生在底板中心，其数值为： (10-2)式中 -型腔内塑料熔体压力（） r-型腔内半径（mm）; -模具材料的许用应力，45钢=160，一般常用模具钢=200； 由于实际型腔底板厚度远大与9.4mm 所以校核条件成立10.3注射机有关工艺参数的校核（1）最大注射量的校核根据生产经验，注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当注射机最大注射量以容积标定时，按式（37）校核： (10-3) 式中：注射机的最大注射量（）；注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；V塑件的总体积（包括塑件，浇注系统凝料）。0.8x131=10537.75 合格 （