机械毕业设计（论文）-塑料插座的注射模具设计【全套图纸】.doc

本 科 毕 业 论 文 第 12 页 共 12 页1 引言全套图纸，完整版设计，加153893706模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，绝大多数的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低。模具实现工业化和商品化生产，是制造业生产技术进步和水平的标志，是制造业现代化的工业基础。模具产品的品种很多，主要以冲压模具、塑料模具和压铸模具为主。塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品1。现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高了塑件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低工件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来模具生产技术的发展趋势。1.1 我国模具制造现状及发展趋势1.1.1 我国模具技术现状这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以15% 左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中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48in（约122cm）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。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步,在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，中国装备制造业在加入WTO以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，这是各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求2。1.1.2 我国模具技术发展趋势（1）CAD/CAM/CAE应用在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术,是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在,全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。随着微机软件的发展和进步,技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中,应抓住机遇,重点扶持国产模具软件的开发和应用；加大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 3,4。从CAD/CAE/CAM一体化的角度来说，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以便充分发挥各单元的优势和功效。（2） 现场化的模具检测技术精密模具的发展，对测量的要求越来越高。精密的三坐标测量机，长期以来受环境的限制，很少在生产现场使用。新一代三坐标测量机基本上都具有温度补偿及采用抗振材料，改善防尘措施，提高环境适应性和使用可靠性，使其能方便地安装在车间使用，以实现测量现场化的特点5。（3） 先进制造技术的应用随着模具向精密化和大型化方向发展,加工精度超过1m的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。兼备两种以上工艺特点的复合加工技术在今后的模具制造中将有广阔的前景。基于RPM快速经济制模技术快速原型零件制造技术就是20世纪后期起源于美国，并很快发展起来的一种先进制造技术，RPM技术就是近20年来制造技术领域的一次重大突破、它是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术6,7。RPM技术发展至今天，其发展重心已从快速原型制造（RPM）向快速模具（RT）制造及金属零件快速制造方向转移，各种各样的后续制造材料及工艺不断出现。目前RPM的快速制模主要是注射模、冲压模、压铸模等。快速经济模具制造技术乏二袤趸在快速原型（RP）与快速模具制造（RT）上。近年来，RP+ RT的研究成为国内外RPM界十分关注并大力开发的领域之一。（4） 模具材料的发展近些年来，除了传统的表面淬火技术、热扩散技术、堆焊技术和电镀硬铬技术，还包括激光表面强化技术、物理气相沉淀技术、化学气相沉淀技术、离子注入技术、热喷涂技术、符合电镀技术、符合电刷镀技术和化学镀技术等8。稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的进展进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。在具体处理方而，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如TD法）发展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAIN、CrN、Cr7C3、W2C等，由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。（5） 其逆向工程技术逆向工程也称反向工程或反求工程，是相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程而提出的。其基本思想是：通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息，然后充分利用CAD/CAM技术快速、准确地建立产品的数学几何模型，进行数据重构设计，最后经过适当的工程分析、结构设计和CAM编程，就可以加工出产品模具。逆向工程是以设计方法学为指导，以现代化设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化和再创造9。1.2 计划任务要求本设计要求根据所给插座实物，测绘零件图纸，设计成型注射模具，并学习Pro/E、solidworks或solid edge等大型CAD软件在模具设计中的运用。以及要求完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算，对模具零件CAD三维造型设计，完成该注射模具装配图设计和全部零件图纸设计，最后完成该注射模具的制造工艺设计。1.3 模具设计步骤该设计分为两部分，一部分是对塑料插座测绘零件图纸，用PRO/E软件进行三维造型，完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算；另一部分是完成该注射模具装配图设计和全部零件图纸设计。第一阶段相关计算和方案确定大概要一个月的时间；第二阶段模具设计大概要两个月的时间。首先，根据给定的塑料插座进行测绘，我用AUTOCAD软件绘制了经过测量后的图纸，并学习了PRO/E软件，在基本掌握该软件的运用后，对插座做了三维造型，然后按照要求进行了计算。其次，开始对塑料插座进行模具设计，在进行模具设计时，根据插座的形状并结合手册循序渐进的进行模具设计。这次模具设计是对以前所学知识的一次实践。由于我没有实践经验所以很多东西都要依靠手册。包括数据的选取和工艺性的确定。模具设计包括浇注系统和动、定模个部分的结构以及脱模结构的设计。在设计时要使用到AUTOCAD和PRO/E。2 塑件分析与模具方案设计2.1 塑料插座结构分析电路插座作为电路组成原件的一部分，结构上要求有一定的强度，方便插头的多次拔插。同时因为是在电路中工作，并且与使用者接触机会更多，要求对使用者提供足够的保护，要求能够很好的隔绝电流。插座结构如图2.1和图2.2所示。图2.1 插座三维视图一图2.2 插座三维视图二在这个插座的表面有三组双孔，侧面有一直径为2mm的通孔，在插座背面是两条加强筋。三组双孔直接与其他工件接触的工作界面，因此对这里的精度和结构合理性要求更高，同时对侧面孔的制造要求使用侧抽心机构，是整个模具设计的难点之一。因为侧面开口形状规则，位置不复杂，因此直接使用一个整体型芯。在插座背面是中空结构，在中心线两侧对称分布有两个加强筋。加强筋结构典型，是规整的长方形，对表面粗糙度和位置精度没有过高要求，不需要附加额外的技术要求。2.2 成型制品的选材根据插座的工作要求和材料成型后的强度以及注塑过程中塑料的流动性，选用ABS作为其原料。ABS是丙烯晴、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，原料易得，价格便宜，是目前产量最大、应用最广的工程材料之一，可作为机电外壳，仪表壳，电器元件等零件的材料。ABS是由三种成分组成的，故它有三种成分的综合性能，而每一组成分又在其中起着固有的作用。丙烯晴使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧。苯乙烯使它具有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，成微黄色，成型的塑料件有较好的光泽，熔融温度为217237，热分解温度为250以上，无毒、无味、不透明。ABS具有极好的抗冲击强度，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、耐寒性、耐油性、耐水性和化学稳定性。水、无机盐、酸、碱类对ABS几乎无影响，在酮、醛、脂、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化熔胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的尺寸稳定性，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70左右，热变形温度为93左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等10,11。ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏柜和冰箱衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕，云纹等缺陷。为此，成型加工前应进行干燥处理；在正常的成型条件下，壁厚、融料温度对收缩率影响极小；要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060之间，要求塑件光泽和耐热时，控制在6080；ABS比比热容低，俗话效率高，凝固也快，故成型周期短；ABS的表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此在模具设计中大都采用点交口。2.3 塑件精度及表面粗糙度分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件与产品图纸中尺寸的符合程度。即所获得塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是模具的收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化、塑件成型后的时效变化和模具结构形状等。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。由塑料模设计手册可查得，ABS建议采用的精度为高精度8级，较高精度为6级。考虑到插座的使用对精度的要求不太高，所以各个地方均选择8级精度。公差值的选择见模具设计部分。塑件间的表面粗糙度一般取0.8m0.2m之间，在设计时应考虑到插座的适用性，同时兼顾经济性要求。塑件的表面要求不高，取Ra0.8m 12。2.4 模具方案2.4.1 模具方案及选择注射模的分类方式很多。例如，可按照注射模在注射剂上的安装方式、模具型腔数目和结构特征进行分类；但是从模具设计角度上看，按注射模的总体机构特征分类最为方便。按注射模的总体机构特征分类一般可将注射模分为以下几类。（1） 二板式注射模二板式注射模又称单分型面注射模，结构上具有典型的两块模具，即动模具板和定模具板。开模时动模具部分和定模具部分沿一个分型面分型，塑件和浇注系统凝料从同一分型面脱出。二板模是注射模具中最常用的一类，其结构简单，操作方便，但是除采用直接浇口之外，型腔的浇口位置只能选择在塑件的侧面。此处删除，完整版加1538937063 模具的制造4.1 制定模具的加工工艺规程工艺规程是按照模具设计图样，由工艺人员指定出整个模具或各个零件部件制造的工艺过程，模具加工工艺规程通常采用卡片的形式从到生产部门。一般模具的生产以单位加工为主，工艺规程卡片是以加工工序为单位，简要说明模具或零部件的加工工序名称、加工内容、加工设备以及必要的说明，它是组织生产的依据。4.2 型腔零件的数控编程在模具三维设计中形成的型腔零件的三维实体模型，可作为数控编程几何模型，这样使得模具的设计与制造都是建立在一个统一的几何模型上，保证了模型数据的统一性和正确性。4.3 组织模具零件的生产按照零件的加工工艺卡片组成的零部件的生产，一般可采用常规的机械加工、数控加工、电加工、铸造、挤压等方法完成零部件的加工过程，制造出符合设计要求的零部件。4.4 塑料模具的装配和调试按规定的技术要求，将加工合格的零部件进行装配和连接，装配成符合装配图要求的模具，塑料模具的装配，按照作业的顺序通常可分为：模具装配关系的研究、待装零件的清理与准备、总装配等几个阶段。将装配好的模具固定在规定的塑料成型设备上（也可以再专用的试模机上）进行试模，在试模过程中，不断调整、校正，直到生产出合格的塑件为止。结束语这次设计的完成是基于AUTOCAD2007和PRO/E软件，模具设计部分先用AUTOCAD2007进行了详细的绘制，在此基础上制作了三维造型，三维造型全是用PRO/E完成。文献综述介绍了塑料模在我国的发展现状和制造特点及塑料模CAD/CAM技术的发展，并且介绍了模具设计的方法以及PRO/E的特点以及应用。模具设计部分，选择注射模，一模两腔，结构为侧浇口。并对模具每个部分的设计进行了详细的计算。模具调试部分，由于生产条件限制，文中只简要介绍了一些注意事项。致 谢经过了三个多月的努力，我终于完成了塑料插座的模具设计。这首先得益于我的指导老师丁武学和张跃老师对我的帮助和指导。正是由于他们的精心指导，我才能顺利地完成这次设计。由于以前没有接触过模具，开始对此上手比较难，但在两位老师的耐心指导下，很快就能够借助参考书开始模具设计，这是个边学边做的过程。两位老师的模具知识让我们钦佩，三个多月的时间真的很短，我们该学习的东西还很多。同时还要感谢同组的同学对我的帮助和支持，在与他们的交流中，学