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襄樊职业技术学院 毕业 论文 11 襄樊职业技术学院 毕业 论文 电话机板模具电话机板模具 CADCAD 的设计的设计 专 业 模具设计与制造 学 生 张 闯 指导教师 刘 琼 学 号 062505185 教学单位 模 具 0601 毕 业 届 2009 届 2009 年 5 月 07 日 襄樊职业技术学院 毕业 论文 22 郑重声明郑重声明 本设计 论文 系本人在刘琼老师指导下独立完成的设计 论文 本人拥有自主知识产权 没有抄袭 剽窃他人成果 由此造成的知 权纠纷由本人负责 学生 张闯 2009 年 5 月 7 日 襄樊职业技术学院 毕业 论文 33 襄樊职业技术学院机械电子信息工程学院 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 课文 课 题题 任任 务务 书书 机电工程系 院 模具设计与制造 专业0601班 学 生 张闯 一 毕业设计 论文 课题电话机板模具电话机板模具 CADCAD的设计的设计 二 毕业设计 论文 工作自 2009 年 12 月 30 日起至 2009 年 05 月 30 日止 三 毕业设计 论文 进行地点 襄樊职业技术学院 四 毕业设计 论文 的内容要求 1 文字要求 文字通顺 语言流畅 无错别字 2 份量要求 理工类不少于 3500 字 3 图纸要求 工程设计型 图面整洁 布局合理 线条粗细均匀 圆 弧连接光滑 寸标注规范 文字注释必须用工程字书写 4 曲线图表要求 工程设计型 所有曲线 图表 线路图 流程图 程序框图 示意图等不准徒手画 5 编排格式要求 论文外形尺寸以 A4 纸为准 论文文字排版的字号 字距 行距的大小 行排版 题目和标题用黑体 字号分别用 3 号和 4 号 文 章段落内容用小 4 号宋体字 每页 32 行 每行 33 字 五 教师指定的主要参考文献 1 寇世瑶 机械制图 航空工业出版社 2001 年九月第一版 2 李益民 机械制造工艺学设计简明手册 北京机械工业出版社 1994 年 7 月 襄樊职业技术学院 毕业 论文 44 学生 张 闯 指导教师 刘 琼 目录 摘要摘要 5 关键词关键词 5 前言前言 5 1 模具结构形式模具结构形式 6 1 1 型腔数量及排列方式 6 4 注系统形式和浇口的设计注系统形式和浇口的设计 8 4 1 主流道尺寸 8 4 3 主流道衬套的固定 9 4 4 分流道设计 10 4 5 主分流道的形状及尺寸 10 4 6 主分流道长度 11 4 7 分流道的布置形式 11 4 8 浇口的设计 12 4 9 浇口的选用 12 5 10 浇口位置的选择 13 5 11 浇注系统的平衡 14 5 12 冷料穴的设计 15 5 成型零件的设计与加工工艺成型零件的设计与加工工艺 16 成型零件的结构设计 16 5 1 前模的设计 16 5 2 后模的设计 17 5 3 后模仁镶件的设计 21 5 4 成型零件的加工工艺 23 5 5 前模仁的加工工艺 24 结束语结束语 25 致致 谢谢 26 参考文献参考文献 27 襄樊职业技术学院 毕业 论文 55 电话机板模具电话机板模具 CADCAD 的设计的设计 学生 张 闯 指导老师指导老师 刘刘 琼琼 机械电子信息工程学院机械电子信息工程学院 摘要 我所做的是测绘电话机外壳实物 确定合理表达方案 先用手绘把电话机外 壳表达清楚 再利用 AutoCAD 软件绘制完成电话机外壳的二维工程图 然后利用 Pro Engineer 软件进行电话机外壳的实体模型建立 设计合理分型面 生成模具零 件 最后利用 Pro NC 模块选择合理的工艺参数 加工凸凹模并生成 G 代码进行数控 加工 关键词关键词 二维工程图 分型面 凸凹模 三坐标测量机 前言 用 Pro Engineer 软件完成电话机外壳的一系列内容是要求很严谨 很繁琐的工 作 但只要思路明确 就会一步步把困难化解 最后完成任务 除一般的设计方法 外 我还找到了一种快速设计的方法 虽说使用该方法的条件有限 但也应该学习 一下 了解一下先进的方法 该方法的内容是 利用三坐标测量机和合理的曲线检 测算法 将测量曲线结果以 ibl 格式传给 Pro Engineer 软件 利用 Pro Engineer 襄樊职业技术学院 毕业 论文 66 软件的曲线编辑和造型功能 实现了电话机模具的快速设计 1 模具结构形式 1 1 型腔数量及排列方式型腔数量及排列方式 型腔的数量是由厂方给定 为 一出四 即一模四腔 他们已考虑了本产品的 生产批量 大批量生产 和自己的注射机型号 因此我们设计的模具为多型腔的模 具 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计 模具的型腔排列方式如 下图所示 图1 1型腔排列图 1 21 2 构形式的确定构形式的确定 由于塑件外观质量要求高 尺寸精度要求一般 且装配精度要求高 因此我们 襄樊职业技术学院 毕业 论文 77 设计的模具采用多型腔多分型面 根据本塑件电动机绝缘胶架的结构 模具将会采 用三个分模面 三个分型面 2 2 型号的确定型号的确定 一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机 中等型号的占大部分 小型和大型的只占一小部分 所以我们不必过多的考虑注射机型号 具体到这套模 具 厂方提供的注射机型号和规格以及各参数如下 注射量 95g 锁模力 120T 模板大小 400 550 3 3 型面位置的确定型面位置的确定 如何确定分型面 需要考虑的因素比较复杂 由于分型面受到塑件在模具中的 成型位置 浇注系统设计 塑件的结构工艺性及精度 嵌件位置形状以及推出方法 模具的制造 排气 操作工艺等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综合分析 比较 从几种方案中优选出较为合理的方案 选择分型面时一般应遵循以下几项原 则 1 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2 便于塑件顺利脱模 尽量使塑件开模时留在动模一边 3 保证塑件的精度要求 4 满足塑件的外观质量要求 5 便于模具加工制造 6 对成型面积的影响 7 对排气效果的影响 8 对侧向抽芯的影响 其中最重要的是第 5 和第 2 第 8 点 为了便于模具加工制造 应尽是选 择平直分型面工易于加工的分型面 如下图所示 采用 A A 这样一个平直的分型 面 前模 即定模 做成平的就行了 胶位全部做在后模 即动模 大简化了前模 的加工 A A 分型面也是整个模具的主分模面 下图中虚线所示的 B B 和 C C 分型面是行位 即滑块 的分型面 这样选择行位分型面 有利于线切割行位以及 襄樊职业技术学院 毕业 论文 88 后模仁和后模镶件这些成型零件 分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模 一边 这样有助于后模设置的推出机构动作 在下图中 从 A A 分型 了 B B 处的行位向左移开 C C 处的行位向右移开后 由于塑件收缩会包在后模仁和后模 镶件上 依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件 AA BC B C 图3 1分型面 4 注系统形式和浇口的设计 4 1 主流道尺寸主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触 另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道 主 流道小端尺寸为 3 5 4mm 4 24 2 主流道衬套的形式主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触 属易损件 对材料要求较严 因而 模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式 俗称浇口套 这边称唧咀 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理 唧咀都是标准件 只需去买就行 襄樊职业技术学院 毕业 论文 99 了 常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者 有托唧咀用于配装定位圈 唧咀的规格有 12 16 20 等几种 由于注射机的喷嘴半径为 20 所以唧咀 的为 R21 图图 4 1 主流道衬套 4 3 主流道衬套的固定主流道衬套的固定 因为采用的有托唧咀 所以用定位圈配合固定在模具的面板上 定位圈也是标 准件 外径为 120mm 内径 35mm 具体固定形式如下图所示 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1010 图 4 2 固定板 4 4 分流道设计分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口 塑件尺寸大 时应设置分流道 分流道是指主流道 末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道 它是浇注系统中熔融状态的塑料由主 流道流入型腔前 通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段 因此分 流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态 并在流动过程中压力损失 尽可能小 能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔 4 5 主分流道的形状及尺寸主分流道的形状及尺寸 主分流道是图 6 中水口板下水平的流道 为了便于加工及凝料脱模 分流道大多设置在分型面上 分流道截面形状一般 为圆形梯形 U 形半圆形及矩形等 工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好 且塑 料熔体的热量散失流动阻力均不大 一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸 4 1 4 2654 0 LmB 4 2 BH 3 2 式中B 梯形大底边的宽度 mm m 塑件的重量 g L 分流道的长度 mm H 梯形的高度 mm 梯形的侧面斜角 a 常取 50 150 在应用式 式 1 时应注意它的适用范围 即 塑件厚度在 3 2mm 以下 重量小于 200g 且计算结果在 3 2 9 5mm 范围内才合理 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1111 本电动机绝缘胶架的体积为 3221 7324mm3 质量大约 4g 分流道的长度预计 设计成 140mm 长 且有 4 个型腔 所以 取 B 为 8mm3 714042654 0 4 4 B 取 H 为 5mm58 3 2 H 梯形小底边宽度取 6mm 其侧边与垂直于分型面的方向约成 100 另外由于使 用了水口板 即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板 分流道必须做成梯 形截面 便于分流道和主流道凝料脱模 实际加工时实 常用两种截面尺寸的梯形流道 一种大型号 一各小型号 如 下图所示 a b 图 4 3 a 梯形流道 a b 4 6 主分流道长度主分流道长度 分流道要尽可能短 且少弯折 便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射 机的能耗 减少压力损失和热量损失 将分流道设计成直的 总长 140mm 4 7 分流道的布置形式分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关 有多种不同的布置形 式 但应遵循两方面原则 即一方面排列紧凑 缩小模具板面尺寸 另一方面流程 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1212 尽量短 锁模力力求平衡 本模具的流道布置形式采用平衡式 如下图 图 4 4 流道布置 4 8 浇口的设计浇口的设计 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它是浇注系统 中截面最小的部分 但却是浇注系统的关键部分 浇口的位置 形状及尺寸对塑件 性能和质量的影响很大 4 9 浇口的选用浇口的选用 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种 我们将采用限制性浇口 限制性浇口 一方面通过截面积的突然变化 使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度 提 高剪切速率 使其成为理想的流动状态 迅速面均衡地充满型腔 另一方面改善塑 料熔体进入型腔时的流动特性 调节浇口尺寸 可使多型腔同时充满 可控制填充 时间 冷却时间及塑件表面质量 同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流 并便于 浇口凝料与塑件分离的作用 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1313 从图 6 中可看出 我们采用的是侧浇口 侧浇口又称边缘浇口 国外称之为标 准浇口 侧浇口一般开设在分型面上 塑料熔体于型腔的侧面充模 其截面形状多 为矩形狭缝 调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭 时间 浇口各部分尺寸都是取的经验值 图 4 5 浇口 5 10浇口位置的选择浇口位置的选择 模具设计时 浇口的位置及尺寸要求比较严格 初步试模后还需进一步修改浇 口尺寸 无论采用何种浇口 其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大 因此合 理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节 同时浇口位置的不同还影响模具结 构 总之要使塑件具有良好的性能与外表 一定要认真考虑浇口位置的选择 通常 要考虑以下几项原则 9 尽量缩短流动距离 10 浇口应开设在塑件壁厚最大处 11 必须尽量减少熔接痕 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1414 12 应有利于型腔中气体排出 13 考虑分子定向影响 14 避免产生喷射和蠕动 15 浇口处避免弯曲和受冲击载荷 16 注意对外观质量的影响 根据本塑件的特征 综合考虑以上几项原则 每个型腔设计两个进浇点如图 8 和图 9 所示 进浇点 1 的分流道开在行位上 进浇点 2 的分流道开在后模 模仁上 图 4 6 浇注系统 5 11浇注系统的平衡浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式 设计应尽量保证所有 的型腔同时得到均一的充填和成型 一般在塑件形状及模具结构允许的情况下 应 将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等 形状及截面尺寸相同 型腔布局 为平衡式 的形式 否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1515 达到一致 这就是浇注系统的平衡 显然 我们设计的模具是平衡式的 即从主流 道到各个型腔的分流道的长度相等 形状及截面尺寸都相同 5 12冷料穴的设计冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔 考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因 辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度 从喷嘴端部到注射机料筒以内约 10 25mm 的深度有个温度逐渐升高的区域 这时才达到正常的塑料熔体温度 位 于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳 如果这里温度相对较低的冷料进 入型腔 便会产生次品 为克服这一现象的影响 用一个井穴将主流道延长以接收 冷料 防止冷料进入浇注系统的流道和型腔 把这一用来容纳注射间隔所产生的冷 料的井穴称为冷料穴 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上 也即塑料流动的转向处 其标称直 径与主流道大端直径相同或略大一些 深度约为直径的 1 1 5 倍 最终要保证冷料 的体积小于冷料穴的体积 冷料穴有六种形式 常用的是端部为 Z 字形和拉料杆的 形式 具体要根据塑料性能合理选用 本模具中的冷料穴的具体位置和形状如中所 示 实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1616 图 4 7 冷料穴 5 成型零件的设计与加工工艺 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件 包括凹模 型芯 镶块 成型杆和成型环等 成型零件工作时 直接与塑料接触 塑料熔体的高压 料流的 冲刷 脱模时与塑件间还发生摩擦 因此 成型零件要求有正确的几何形状 较高 的尺寸精度和较低的表面粗糙度 此外 成型零件还要求结构合理 有较高的强度 刚度及较好的耐磨性能 设计成型零件时 应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求 确定型腔的总 体结构 选择分型面和浇口位置 确定脱模方式 排气部位等 然后根据成型零件 的加工 热处理 装配等要求进行成型零件结构设计 计算成型零件的工作尺寸 对关键的成型零件进行强度和刚度校核 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 本套模具的成型零件包括前模仁 后模仁 两个行位 四个镶件 由前面分析分型面的确定可知 成型零件总体上可分为前模仁 平的 即图 2 中 A A 分型面以上的部分 左边一个行位 图 2 中 B B 分型面以左 的部分 右边一个行位 图 2 中 C C 分型面以右的部分 后模仁 图 2 中 B B 分型面和 C C 分型面以下的部分 这三大部分 另外在后模仁上必 须镶四个镶件上来碰穿前模仁 以形成电动机绝缘胶架中间部位的长方形的孔 5 1 前模的设计前模的设计 前模总体上就是一长方体 底面是平的 其面积至少要能盖住四个型腔 由于 有四个型腔 模仁受的压力较大 据经验厚度需设计厚点 另外还要考虑到固定前 模仁的螺丝孔的位置 运水 冷却水道 的布置 两个分流道孔 斜导柱从前模仁 穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等 设计前模仁的宽 160mm 厚 25mm 长 260mm 最终设计结构如下图 上面对称有两条运水 因此在前模框上钻对应两条运水 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1717 的四个孔 也就是说 长型的水咀穿过这四个孔 再通过螺纹牙 锁紧到前模上的 图 5 1 前模结构图 5 2 后模的设计后模的设计 后模 即图 2 中 B B 和 C C 分型面下面部分的成型零件 其成型的关键部位的形状如下图粗线路径所示 即为行位成型部分的总体截面 形状 同样其尺寸是已经由产品图 即图中的粗线 放过缩水的 即产品图放大 1 平均缩水 的倍数 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1818 图 5 2 成型件截面图 后模的长度方向的情况与总体尺寸如下图所示 其中两条运水直径为 6mm 6 个螺丝孔为 M10 用来将后模仁固定在后模框上 深度从底面上来 15mm 流道尺寸前面已论述 中间直径为 6mm 两边为 4mm 图 5 3 后模结构示意图 下面将设计后模上用于成型的型腔部分 后模仁上要加工的成型型腔的部分不 多 首先须在后模上开一长方形的通孔 用于配后模仁的镶件上来 至于开孔的路 径在产品图中的具体位置如下图中粗虚线框所示 此虚线框的大小也就是后模仁镶 襄樊职业技术学院 毕业 论文 1919 件的大小 图 5 4 后模装配图 上图的这个产品图是放过缩水的 但图中特意标注出来的尺寸 在产品图中是 有公差要求的 说明这里是要与别的零件相装配的 不能简单的放一下缩水就行了 的 在产品图中此尺寸为 这个尺寸为孔的尺寸 基准尺寸为 13 计 10 0 00 0 00 13 算型腔工作尺寸时 一般取公差的上限或上下偏差值的中值再加上基准尺寸后所得 的值为新的基准尺寸 然后再将新的基准尺寸乘以 1 缩水 从而得到型腔的工作 尺寸 在这里 我们先取此尺寸公差的上下偏差值的中值 0 05 再加上基准尺寸 13 得 13 05 然后乘以 1 0 018 等于 13 285 即为后模上开孔尺寸或后模镶 件尺寸 在后模上还要加工出如下图所示胶位的型腔出来 这片胶位的位置就在后模上 开的镶件孔的两边 这部分尺寸没有公差要求 只需将产品图放缩水就行了 襄樊职业技术学院 毕业 论文 2020 图 5 5 胶位的型腔 最后要在后模仁上设计顶针孔的大小与位置 顶针就是脱模推出机构 即将塑 件从后模上顶出 如下图所示 图中八支顶针上下对称 直径都为 2 图 5 6 顶针排列 顶针孔在高度方向的形式与尺寸如下图所示 图中高度为 40 的部分直径为 2 5 40 以上的部分直径才是 2 用于与顶针相配合 这样做的目的是为 了减少配合的接触面积 襄樊职业技术学院 毕业 论文 2121 图 5 7 推出机构 最终设计的形状如下图所示 图 5 8 后模 襄樊职业技术学院 毕业 论文 2222 5 3 后模仁镶件的设计后模仁镶件的设计 后模仁镶件就是镶在后模仁的镶件孔中 再顶到前模仁上 以形成绝缘架中间 的孔的成型零件 它的总体截面外形及尺寸前面已确定 如图 30 中的粗虚线框所示 另外后 模镶件在产品中的形状与位置如下图所示 图中的粗虚线框也就表示了镶件在另一 方向的总体截面形状 简单的说 塑件哪里是空的镶件就要到哪个位置 图 5 9 后模镶件 最终设计的后模仁镶件的形式如下图所示 当然还要做一个 M6 的螺丝孔以 通过螺钉固定在后模框上 襄樊职业技术学院 毕业 论文 2323 图 5 10 后模镶件 5 4 成型零件的加工工艺成型零件的加工工艺 此部分内容是本毕业设计的特色所在 成型零件结构设计完后 就要开始零件的下材料和加工制作等 由于此塑件电 动机绝缘胶架的材料的主要成分是尼龙 66 要求有优良的力学性能 抗冲击强度高 良好的消音效果 较强的绝缘性能等 厂家的这种材料具有一定的腐蚀性 容易产 生批锋 飞边 因此其成型零件的材料的各种性能要求相当好 并且必须进行热处 理 提高它们的硬度 本套模具的成型零件都采用一种牌号叫 S136 H 的瑞典进口模 具钢 它是一般模具钢材中性能最好也是价格最贵的一种 一公斤要一百一十多港 币 它是一种预加硬透明耐蚀镜面模具钢 其主要成份和性能如下 主要成份 3 0 6 135 09 038 0 钒铬锰矽碳 襄樊职业技术学院 毕业 论文 2424 出厂状态 淬火加回火 HRC31 35 钢材特点 1 最佳之抛光性 2 渗透性良好 3 良好之搞腐蚀性 4 此钢材经淬火及镜面磨光后 其抗腐蚀性能更加可靠 所有的成型零件的加工工艺大致可分为 a 订材料 开料 b 热处理前的加工 c 热处理后的加工 d 加工型腔等几道工序 5 5前模仁的加工工艺前模仁的加工工艺 由前面前模的结构设计可知 前模就是一个长方体 其设计尺寸为 260 160 25 而订材料时的尺寸每边必须大约留 3 的余量 订料的尺寸为 263 163 28 市场上的材料厚度尺寸是有系列的 正好有厚度为 28 的料 材料 到了后 就要进行开料既开粗 开粗的最终尺寸仍然单边要留 20 丝的余量 因为材 料热处理后会有少量变形 余量是留给最后精磨的 即 260 4 160 4 25 4 开粗既 用开粗的铣床铣掉材料的表层 再到平面磨床上将材料粗磨成长方体 1 热处理前的加工热处理前的加工 这里所说的热处理 其作用就是要提高材料的硬度 即将原来的 HRC31 35 淬硬到 HRC48 52 这种热处理具体采用的是什么方式 这是热处理厂的专利 别 人不知道 据说是真空油淬 且这种热处理后的材料变形量相当小 反正只要告诉 热处理厂材料要求的硬度就行了 热处理完后他们会测试材料的硬度是否达到了要 求 由于热处理后材料的硬度达到了 HRC48 52 普通的刀具再也加工不动了 因 此热处理前加工一些精度要求不高的地方 如螺丝孔 运水 流道等 在前面图 10 前模仁最终设计结构图中的所有结构 包括 6 个 M10 的内螺纹 两条 6 的运水 4 个运水螺纹牙 4 个斜导柱孔 2