梳子后壳塑料模毕业设计.doc

毕业设计（论文）题 目:梳子后盖的设计学生姓名:秦烽学 号：110301111124 院（系）：机电系专业班级：模具设计与制造1111指导教师：王洪磊职 称： 摘 要本次毕业设计的主要任务是梳子后壳模具的设计，测量结构分析梳子后盖的设计，对实体进行建模，并对塑件当然模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计。梳子后壳的模具设计的内容主要包括塑件制品的工艺分析、模具类型和结构的确定、成型工艺条件的确定、工艺计算（注射量、注射压力、锁模力、成型零件尺寸等）、模架的选择、浇注系统的设计、冷却系统的设计、分型面的设计成型零件的设计、推出机构的设计、型芯型腔的安装方式、脱模机构的设计等。设计的过程中主要利用了UG NX 6.0和AutoCAD等软件来辅助设计。关键词：梳子后盖；工艺分析；浇注系统；模架目 录前 言3第1章 塑件工艺分析4 1.1 塑料制品分析5 1.2 塑件的结构分析6 1.3 塑件的尺寸精度与表面质量分析6第2章 成型工艺与方案设计62.1 分型面的选择72.1.1 分型面的相关定义72.1.2 分型面的一般形状82.1.3 分型面选择的一般原则82.1.4 分型面的选择方案92.2 成型工艺参数确定92.2.1 初选注塑机102.2.2 工艺卡片的制作102.2.3设备最大注射量的选择102.2.4模具与注射机和模部分相关尺寸的关系10第3章 模具结构设计与计算113.1 浇注系统的设计113.1.1确定型芯型腔123.1.2定位圈的确定以及图示123.1.3动模板的图示及确定133.1.4 垫块的选择及确定133.2 绘制模具装配图的细节143.2.1 导套的确定163.2.2主流道衬套的设计193.2.3浇口的设计193.2.4排气结构设计193.3 模具加热和冷却系统设计213.4 推出机构设计223.5 导柱的选用23第4章 模具图的绘制244.1模具装配示意图245.1 模具主要工作零件加工工艺规程编制256.1 绘制零件总装图和非标零件工作图267.1总 结26附 录 图纸26 前言 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM 、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。第1章 ：塑件工艺分析1.1塑件分析 模具设计的主要依据是制品图。在设计模具前，必须首先审查并分析制品图，详细了解制品的材料、结构形状、尺寸精度及成形工艺性等各发面的条件。 1.1.1塑件材料梳子外壳塑料采用ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、橡胶等高分子材料分析检测服务，测试项目包括材料成分分析、配方剖析、助剂分析、填料分析、玻璃化温度分析、热失重温度分析、熔点分析、结晶温度分析、薄膜落镖冲击强度分析、薄膜摆锤冲击强度分析、吸水率分析、拉伸性能分析、悬臂梁冲击强度分析等。塑件材料性能分析 梳子外壳选用 ABS 塑料成型,ABS 是一种具有良好综合性能的工程塑料,它具有聚苯乙烯的良好成型性,聚丁二稀的韧性,聚丁烯腈的化学稳定性和表面硬度。 材料名称:聚氯乙烯 (硬质) 牌号:PVC 特性及适用范围: 机械强度较高,电性能优良,对酸、碱的抵抗力强,化学稳定性好,。塑料材料因为性能优异，加工容易，在塑料、橡胶和合成纤维三大合成材料中，是产量最大、应用最广的高分子材料。目前，塑料材料的应用领域仍在进一步扩大，已经涉及国民经济及人们生活的各个方面。1.1.2 制品形状遥控器后盖的具体结构如图所示。1.1.3塑件结构分析 确定模具腔数，根据产品的尺寸大小，如果做一模一腔，则产品排位偏心；如果做一模四腔，则型芯尺寸相对过大，而且注射成型难度大。综合化考虑产品的排位的合理性，该产品 在我们设计的温控盒塑料模具的设计与制造过程中， 根据所学的知识和我们在毕业实习中所积累的经验，所采用方案如下：该塑件是梳子外壳其实和梳子材料一致，应此为大批量生产，塑件的材料采用常用的原料ABS，属于常用的工程材料。梳子外壳设计不需侧向分型机构，采用两板式模具，根据塑件再进行后续处理。1.4 梳子外壳塑料模具尺寸精度和表面质量分析 塑件的尺寸精度：塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件的结构分析：从图纸上分析，该梳子外壳的外形为长方体，壁厚均匀，符合最小壁厚要求。塑件型腔不大，有尺寸不等的深槽外形有若干不等的小槽。该塑件尺寸精度主要决定于塑件收缩率的波动和模具制造误差（影响塑件收缩率的因素是：塑料品种、塑件特征、浇口形式和尺寸、成型条件）可按IT14级查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）。基本尺寸30-40，7级精度附加值为0.20mm。 塑件的表面质量分析：该塑件要求柔韧性好，介电性能和化学腐蚀性能优良，粗糙度可取为Ra0.4um，而塑件内部没有较好的表面粗糙度要求。 ABS塑料密度1.08g/,弹性模量E=1.410MPa,成型收缩率=0.5%0.8%，泊松比。计算塑件的体积和质量：经初步计算体积为v=86mmX42mmX4mm-84mmX38mmX4mm=1680mm3。密度 ABS为1.04 。质量m=pxv=1.04x1680=1747.24mg。梳子外壳必须要与其包装的梳子产品相吻合，尺寸精度方面要与梳子作为依据来实施，所以因此梳子外壳的设计必须要先通过设计梳子的外形尺寸一级各方面的因素来确定梳子外壳的设计。下面我们来分析梳子外壳的外形特征以及尺寸精度方面的一些要求：第2章 成型工艺与方案设计2.1 分型面的选择：2.1.1 分型面的相关定义分型面的选择应有利于下芯、合箱，使型芯安放稳固，便于检查型腔尺寸。分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处，使塑件留在动模一边，利于脱模。将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度。分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。一般的，分型面有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面和立体分型面等几种形式。2.1.2 分型面的一般形状分型面有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面和立体分型面等几种形式。2.1.3 分型面选择的一般原则分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处，使塑件留在动模一边，利于脱模。将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度。2.1.4 分型面的选择方案分型面的数目应少且为平面。尽量减少型芯和活块的数目。分型面的选择应有利于下芯、合箱，使型芯安放稳固，便于检查型腔尺寸。2 塑件成型的工艺性分析外壳零件图产品名称:梳子外壳材料:ABS数量:大批量2.1塑件的成型工艺性分析2.1.1塑件材料性能分析 梳子外壳选用ABS塑料成型，ABS是一种具有良好综合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二稀的韧性，聚丁烯腈的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达35-50MPa。ABS粘度适中，流动性好。它的另一个优点是耐气候性，其制品的使用温度范围为，适应性广。 2.2 成型工艺参数确定 ： 查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS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：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：前段温度t选用200c；中段温度t选用220c； 后段温度t选用190c； 喷嘴温度：180c；注塑压力：选用100Mpa；(相当于注射机表压35kgf)注塑时间：选用30s；保压压力：选用72Mpa；(相当于注射机表压25kgf)保压时间：选用10s；冷却时间：选用30s；总周期： 选用70s；说明 1：预热和干燥均采用鼓风烘箱。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。2.2.1 初选注塑机 根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-125查材料知： 标称注射量/ cm： 192 螺杆直径/mm ： 42注射容量/g： 125注射压力/MPa： 119锁模力/kN： 900最大注射面积/: 320模具厚度/mm： 200300模板行程/mm: 300喷嘴球半径/mm： 12孔直径/mm： 4定位孔直径/： 100推出两侧孔径/mm： 22孔距/mm： 230注射时间/s： 1.62.2.2 工艺卡片的制作塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点ABS材料线性结构结晶型10120较好耐疲劳性能突出,制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度成型时收缩率大，成型性能转好，易产生变型等缺陷健雄职业技术学院水果盘注射工艺卡片资料编号车间共 页第 页零件名称梳子后外壳材料牌号PA设备型号XS-ZY-125装配图号材料定额每模件数1零件图号单件质量1747.24mg工装号 材料干燥设备XS-ZY-125温度100105时间h23料筒温度后段210230中段240260前段270280喷嘴240260模具温度70120时间注射S25保压S510冷却S515压力注射压力MP60100背压MP2.2.3设备最大注射量的选择制品的质量必须与注射成型机的最大注射量相适应，否则会影响制品的产量和质量。注射机选择过大，既浪费电能，又可能导致塑料分解；若设备的最大注射量小于制品的质量，会造成制品的形状不完整或者内部组织疏散、强度下降等，为保证正常的注射成形，注射机的最大注射量应稍大于制品、流道凝料和飞边的质量或体积之和。通常，注射机的实际注射量应在注射机最大注射量的80%以内。2.2.4 模具与注射机和模部分相关尺寸的关系塑料注射模具主流道的小端孔径要比注射机喷嘴前端孔径大0.51mm，主流道衬套的球面半径要比注射机喷嘴前端球面半径大12mm。在注射成形时，主流道衬套处不能形成死角，也不能有融料沉积。第3章 模具结构设计与计算3.1 浇注系统的设计确定产品浇口形式，在进行模具设计前，要充分考虑浇口形式，最佳浇口位置以及浇口数量。浇口形式首先要满足客户对产品设计的要求。本产品外观较高，采用潜伏式浇口较好，以不影响产品外观与装配要求。 ：3.1.1确定型芯型腔滑块绘测好后，斜推杆细部结构可在模具总装配图中在详细绘制。下面是型芯型腔的确定的主视图整理后的动定模板主视图 本塑件在注塑时采用一模两腔,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采取如图3-2所示的型腔排列方式。3.1.2定位圈的确定以及图示定位圈3.1.3动模板的图示及确定 3.1.4 垫块的选择及确定 垫块3.2.1 导套的确定 导套的结构形式导套与模板的安装孔径之间的配合公差IT7级，安装后下平面磨平。其布置形式如零件图定模固定板上所示。3.2.2主流道衬套的设计 由于注塑成型时主流道要与高温塑料熔体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开设在一个嵌套中，然后将此套再嵌入定模内，该嵌套称为主流道衬套(也有文献称为浇口套)。采用主流道衬套以后，不仅对主流道的加工和热处理以及衬套本身的选材等工作带来很大方便，而且在主流道损坏后也便于修磨或更换。 图3-3 主流道衬套设计浇口套时应注意以下事项： (1) 对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计。 (2) 主流道衬套应选用优质钢材（如T8A等），热处理后硬度为4043HRC。 (3) 衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具。 (4) 衬套与定模之间的配合采用H7/m6。考虑到上述注意的问题，浇口套的材料选用T8A，热处理后硬度40-43HRC，为了便于维修，主流道衬套与定位环分开设计。 3.2.3浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料。采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（blh）2mm1.5mm1mm,试模时修正.3.2.4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。 由于梳子外壳注塑模是小型模具，可直接利用分型面进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（ABS塑料的最小不溢料间隙为0.04mm，间隙较小，再加上ABS的流动性较好，也不宜开排气槽。）3.3模具加热和冷却系统设计本塑件在注射过程中不要求有太高的模温，因而模具上可不开设加热系统，是否需要冷却系统可作如下计算。设该模具平均工作温度为60，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1模）1383g/h。(1)求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q1，查有关文献得ABS的单位热流量取Q2=3.98J/g：Q1=WQ2=1383g/h3.98J/g=5504.34J(2)求冷却水的体积流量VV=4m/min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。 在注射模具中溶体从200 C,左右降低到60C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主要取决与冷却系统的冷却效果。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。在此我选择湍流。 根据冷却水处于湍流状态下的流速v与冷却水道直径d的关系(见下表),确定模具冷却水道的直径d=8mm。表5-1 冷却水道流速与水道直径的关系冷却水道直d/（mm） 最低流量v/（m/s）流量 qv/（m/min） 81.66 510101.326.210121.107.410 因为该塑件材料为ABS， 成型温度要求不高，并且塑件的体积并不大，所需冷却系统要求不高，所以，在此开两条直通孔冷却水道即可达到冷却效果。 3.5推出机构设计 根据塑件的形状特点,模具的型腔和型芯均由在动模和定模上的两对称部分组成。开模后，塑件留在动模一侧。其推出机构可采用推杆推出，推杆推出结构简单，推出平稳可靠。3.6导柱的选用 导柱选用带头导柱，由导柱直径与模板外形尺寸关系，其尺寸选用166535，材料选用20钢。GB/T4169.4-1984其结构形式如下图所示： 图3-9 导柱的结构形式其导柱的安装时与模板之间的配合的公差取IT7级，安装沉孔直径比导柱直径大（12）第4章 模具图的绘制 4.1模具装配示意图 模具装备示意图5模具主要工作零件加工工艺规程编制在此仅对型腔板和凸模的加工工艺进行分析。5.1 型腔板的加工工艺规程 型腔板的加工工艺路线：备料锻造热处理铣平面平磨钳工划线、加工螺孔铣钻孔电火花热处理平磨。如下表所示：表5-1 型腔板加工工艺过程序号名称内容0备料棒料1锻造145mm135mm30mm2热处理退火3铣平面铣六面至尺寸140.5mm130.5mm25.5mm4平磨磨六面至尺寸145mm135mm25mm，保证上下平面与四平面互相垂直，垂直度为0.01mm/10mm、对角尺5钳工划线划型腔轮廓线、各孔线、加工螺孔并保证平面平整6铣按照零件图所示铣出梳子除齿外的轮廓槽及分流道和浇口槽7钻孔20通孔，2-8冷却水孔并保证同轴度0.01mm8电火花用电火花成形加工出梳子齿槽9热处理淬火回火达到40-43HRC10平磨磨上下平面5.2 凸模的加工工艺规程凸模的加工工艺路线: 备料锻造热处理铣平面平磨钳工划线、加工螺孔铣钻孔电火花热处理平磨。如下表所示：表5-2 凸模加工工艺过程序号名称内容0备料棒料1锻造145mm59mm30mm2热处理退火3铣平面铣六面至尺寸140.5mm54.5mm25.5mm4平磨磨六面至尺寸140mm54mm25mm，保证上下平面与四平面互相垂直，垂直度为0.01mm/10mm、对角尺5钳工划线划凸模轮廓线、各孔线、加工螺孔并保证平面平整6铣按照零件图所示铣出梳子除梳齿外的轮廓槽7钻孔10通孔，2-5通孔8电火花用电火花成形加工出梳子齿槽9热处理淬火回火达到40-43HRC10平磨磨上下平面 以上用于电火花成形的工具电极为同一电极,该工具电极可采用纯铜，用电火花线切割的方法进行加工。 型腔板的机械加工工艺过程卡片及工序卡片见附表。6 绘制模具总装图和非标零件工作图6.1本模具总装图和非标零件工作图见附图6.2模具的装配过程 模具装配就是把组成模具的零部件按图纸的要求连接或固定起来，使之成为满足一定成形工艺要求的专用工艺装备的工艺过程 在装配时，零件或相邻单元的配合和连接均需按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证他们之间的配合精度和位置精度，从而保证模具凸模与凹模间精密均匀的配合、模具开合运动及其他辅助机构运动的精确性，进而保证制件的精度和质量，保证模具的使用性能和寿命。型芯压入前,通常在固定板的孔口加工出工艺倒角或引入锥度，有利于型芯压入组装和保证型芯垂直度。将型芯尖角部位修成R0.3圆弧，或将固定板孔角部用锯条修出槽，型芯压入过程中要多次检查型芯的垂直度和方位。然后按划线加工定模固定板型孔，将预加工的型芯精修成型，将动定模固定板叠合在一起，使分型面紧密贴合，然后夹紧。下一步是将型芯压入固定并配合紧密，装配后，型芯外露部分要符合图纸要求，分别将导套，导柱压入定模，固定模并检查导套，导柱的松紧程度，将定模上平面磨平，然后将动模固定板下平面磨平。再将滑块型芯装入导滑槽，并推至端面与定模定位面相接触，将滑块上固定螺钉，使滑块与滑块面均匀接触，同时分型面间留有0.2mm的间隙，此间隙可用塞尺检查。用压力机将浇口套压入定模板，将定模板，复钻螺孔后，拧入螺钉和敲入销钉紧固，将动模板，支架复钻后拧入螺钉紧固。各部分装配完成后，检查制品，验证模具质量状况，发现问题可以调整。 导柱导套孔在整个模具装配过程中的顺序基本上有两种：若选定型芯和型腔为装配基准时，则导柱导套孔的加工顺序应安排在完成型芯，型腔的组装。合模后进行，若塑件结构形状使型芯，型腔在合模后很难找正相对位置，或者模具设有斜滑块机构时，则要先加工装配导柱导套，作为模具装配基准。未淬硬模板上导柱导套孔的加工，可在坐标镗床上分别加工或将动，定模板叠合在一起用工艺销钉定位后在车床，立铣和镗床上加工。6.3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渐渐将分型面打开，当动模移到一定距离后，注射机的顶杆带动推出机构和拉料杆，分别将塑件和浇注系统凝料，从型芯和冷料穴中推出，塑件和浇注系统凝料一起从模具中落下，合模时推出机构靠弹簧复位