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机械毕业设计论文
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模具毕业设计3PP塑料碗注塑模的设计,机械毕业设计论文
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襄樊职业技术学院（毕业）论文 PP 塑料碗注塑模的设计 专 业： 模具设计与制造 学 生： 冯 艳 华 指导教师： 刘 琼 教学单位： 模具 0601 班 学 号： 062505023 毕 业 届： 2009 届 2009 年 6 月 1 日 nts 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，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。 学生：冯艳华 2009 年 6 月 1 日 nts 襄樊职业技术学院机械电子信息工程学院 毕 业 设 计（论 文）课 题 任 务 书 机械电子信息工程学院 模具设计与制造 专业 0601 班 学生： 冯艳华 一、 毕业设计 (论文 )课题 PP 塑料碗注射模的设计 二、 毕业设计 (论文 )工作自 2009 年 02 月 16 日起至 2009年 5 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 )的课题要求： （ 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。提倡学生用计算机绘图。 （ 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，必须按国家规定标准或工程要求采用计算机绘制。 （ 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，以版面清晰、容易辨识和阅读为原则，一般可参考下面要求进行排版：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；各级标题序号一律用阿拉伯数字标明；正文中标题一 律左顶格。 （ 6）打印份数要求：一律打印 2 份， 1 份交指导教师（含电子稿）， 1 份准备答辩用。 五、 教师 指定的主要参考文献 1 方新著 . 机械 CAD/CAM 技术 . 西安 :西安电子科技大学出版社 2 姜奎华 著 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社 ， 2005 3林清安 著 .Pro/Engineer 零件设计基础篇 (上 ,下册 ).北京 :北京大学出版社 ,2000. 指导教师：刘 琼 nts- 1 - 目录 摘要 . - 1 - 关键词 . - 1 - 1、 塑料的工艺性设计 . - 1 - 、 注塑模工艺 . - 1 - 1、 2 化学和物理特性 . - 2 - 2、注射成型机的选择 . - 2 - 3、型腔布局与分型面设计 . - 3 - 3、 型腔数目的确定 . - 3 - 3、 2 分型面的设计 . - 3 - 4、浇注系统设计 . - 4 - 4、 1 主流道设计 . - 4 - 4、 2 分流道的设计 . - 5 - 4、 3 浇口的设计 . - 7 - 5、成 型零件的设计 . - 7 - 5、 1 成型零件的结构设计 . - 7 - (1) 凹模结构设计 . - 7 - (2) 型芯结构设计 . - 8 - 5、 2 成型零件工作尺寸计算 . - 8 - 6、合模导向机构的设计 . - 11 - 、 导柱的结构 . - 11 - 、 2 导套的结构 . - 11 - 图 6-2 带头导套 . - 11 - 7、脱模机构的设计 . - 12 - 7、 脱模机构设计的总体原则 . - 12 - 7、 2 推杆设计 . - 12 - 7、 3 浇注系统凝料脱模机构 . - 13 - 结束语 . - 13 - 致谢 . - 14 - 参考文献 . - 15 - nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 1 - PP 塑料碗注塑模 的 设计 学生：冯艳华 指导教师： 刘 琼 机械电子信息工程学院 摘要 模具制造是制约我国汽车、家电、轻工等行业发展的瓶颈和关键，随着快速成型软硬件设备与快速成型材料的不断发展和完善，快速原型件的强度和精度得到不断的提高，快速成型技术已经逐渐地深入到快速模具制造领域，基于快速成型 方法制造各类简易经济快速模具已成为 RP&M 应用的热点问题。 关键词 PP 塑料 组合式凹模 1、 塑料的工艺性设计 、 注塑模工艺 图 1-1 塑料碗的剖视图 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度： 220275 ，注 意不要超过 275 。 模具温度： 4080 ，建议使用 50 。结晶程度主要由模具温度决定。 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 2 - 注射压力：可大到 1800bar。 名 称： 碗 材 料： PP 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口 ： 对于冷流道，典型的流道直径范围是 47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到 0.7mm 的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。 PP 材料完全可以使用热流道系统。 成型时间：注射时间 20s60s 高压时间 0s3s 冷却时间 20s90s 总周期 50s160s 1、 2 化学和物理特性 PP 是一种半结晶性材料。它比 PE 要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的 PP 温度高于 0 以上时非常脆，因此许多商业的 PP 材料是加入 14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量 的钳段式共聚物。共聚物型的 PP 材料有较低的热扭曲温度（ 100 ）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度。 PP 的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP 的维卡软化温度为 150 。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。 PP 不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 PP 进行改性。 PP 的流动率 MFR 范围在 140。低 MFR 的 PP 材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同 MFR 的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于 抵抗力。 PP 也不象 PE 那样在高温下仍具有抗 氧化性。 2、注射成型机的选择 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 3 - 估算 V 塑 =58.5g 制品的正面投影面积 S=103.81cm2 V 公 =82cm3 注射机为上海橡塑机厂的 XS-ZY-500 卧试注塑机。查表注射压力为 104MPa，合模力为350 104N，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径 R 为 18mm，喷嘴口直径为 7.5mm（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）。 3、型腔布局与分型面设计 3、 型腔数目的确定 型腔数目的确定，应根据塑件的几 何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。 根据注射机的额定锁模力 F 的要求来确定型腔数目 n ，即 n12pApAF （ 3-1） 式中 F 注射机额定锁模力（ N） P 型腔内塑料熔体的平均压力（ MPa） A1、 A2 分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（ mm2） 大多数小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过 4个 ，生产中如果交货允许，我们根据上述公式估算，采用一模二腔。 3、 2 分型面的设计 具的结构，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具体可以从以下方面进行选择。 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 4 - a) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 b) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 c) 保证塑件的精度要求。 d) 满足塑件的外观质量要求。 e) 便于模具加工制造。 f) 对成型面积的影响。 g) 对排气效果的影响。 h) 对侧向抽芯的影响。 4、浇注系统设计 4、 1 主流道设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。形状结构如图 4-1 所示 : 图 4-1 主流道 其设计要点： a) 主流道设计成圆锥形，其锥角可取 2 6，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63 m，且加工时应沿道轴向抛光。 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 5 - b) 主流道如端凹坑球面半径 R2 比注射机的、喷嘴球半径 R1 大 12 mm；球面凹坑深度 35mm；主流道始端入口直径 d 比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm；一般 d=2.55mm。 c) 主流道末端呈 圆无须过渡，圆角半径 r=13mm。 d) 主流道长度 L 以小于 60mm 为佳，最长不宜超过 95mm。 e) 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用 T8A，热处理淬火后硬度 5357HRC。 4、 2 分流道的设计 分流道是脱浇板下水平的流道。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： 42654.0 LmB （ 4-1） BH 32 （ 4-2） 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） 质量大约 58.5g，分流道的长度预计设计成 190mm 长，且有 2 个型腔， 所以 07.151905.582654.02 4 B (4-3) 取 B 为 15mm nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 6 - 1532 H =10 (4-4) 取 H 为 10mm 根据实践经验， PP 塑料分流道截面直径为 4.89.5。 所以我们可以选择截面直径为 9.5mm， H=6.3mm。 梯形小底边宽度取 8mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成 7。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。 如下图 4-2 所示： 图 4-2 分流道 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 190mm。 分流道表面粗糙度 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 7 - 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6 m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 本模具的流道布置形式采用平衡式。 4、 3 浇口的设计 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，如图 4-3 所示。 图 4-3 进浇点剖视图 5、成型零件的设计 5、 1 成型零件的结构设计 (1) 凹模结构设计 凹模是成型产品外形的主要部件。 其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。 组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工 艺，有利于模具成型零件的热处理和nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 8 - 模具 的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。 图 5-1 凹模 (2) 型芯结构设计 整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。 图 5-2 型芯 5、 2 成型零件工作尺寸计算 由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是 0.020.1mm。 1、 外型尺寸（ mm） nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 9 - 图 5-3 碗外型 根据公式 ： LM= zSLS 043)1( D1M= zS 01S 43)1(D= 314.1014.143%)21(151 =116.445 38.00D2M= zS 02S 43)1(D= 374.0074.043%)21(55 =56.45 25.00根据公式 ： HM= zS 0S 32)1(H H1M= zS 01S 32)1(H = 374.0074.032%)21(57 =57.65 25.00nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 10 - H2M= zS 02S 32)1(H = 320.0020.032%)21(3 =2.93 07.002、 内腔尺寸（ mm） 根据公式 ： l M= 043)1(zSlS d 1m= 01 43)1(zSd S = 030.10.143%)21(100 = 033.075.102 d 2m= 02 43)1(zSd S = 0364.064.043%)21(47 = 021.058.48 根据公式 ： h M= 032)1(zSh S h 1M= 01 32)1(zSh S = 0364.064.032%)21(50 =51.43021.0h 2M= 02 32)1(zSh S nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 11 - = 0324.024.032%)21(4 =4.24008.06、合模导向机构的设计 、 导柱的结构 带头导柱如图 6-1 所示： 图 6-1 带头导柱 、 2 导套的结构 带头导套如图 6-2 所示： 图 6-2 带头导套 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 12 - 7、脱模机构的设计 7、 脱模机构设计的总体原则 a) 要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。 b) 正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和 推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。 c) 推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。 d) 推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度），远动灵活，制造及维修方便。 7、 2 推杆设计 1、推杆的形状如图 7-1 所示 图 7-1 推杆 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 13 - 其开模行程 H应小于动模移动板与定模固定板之间的最大距离 S0减去模具厚度 H1，即， H S0-H1 对于双分型面注射模 H S0- 10521 aHH (7-1) 7、 3 浇注系统凝料脱模机构 流道凝料的脱模方式，这里采用三板式脱模，点浇口时料的浇注系统能够利用开模动作实现塑件与流道凝料的自动分离，同时利用塑件对凸模的包紧力将塑件与流道凝料拉断。 结束语 通过此次毕业论文的设计，使我对塑料模具的设计有了一个较为深刻的理解，熟悉了塑料模具设计的一般的流程，整篇论文从资料的收集整理到模具的设计，都是对三年学习知识的一个回顾和梳理。同时经过这次毕业论文设计，使我的实际动手能力和解决问题的能力有了一个提高。 nts襄樊职业技术学院（毕业）论文 - 14 - 致谢 我在毕业论文的设计中，学习了不少新的知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校给予我们优秀的学习环境与出色的教育。并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元化信息，帮助我们健康成长。 通过毕业设计的又一次锻炼，充分利用 CAD 技术进 行设计，大大提高了工作效率，工艺分析在模具符合使用要求的前提下应尽量降低成本。同时在实践中不断积累经验，以设计出物美价廉的模具。模具设计是一项复杂而重要的事情，需要自己慢慢的积累很多理论知识和现场加工的实践经验。自己还需要不断的学习更多的知识以满足工作的需求。 通过对冲压零件的模具制造工艺分析，我对冲压模具的结构和工艺要求有了进一步的理解，掌握了冷冲压模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具有了一次新的锻炼。论文以冲压零件的工艺分析为主线，是对我以前所学知识的综合运用，既是对自己能力的锻炼也是对自己所学 知识的检验，为以后走上工作岗位打好基础。同时对以前感到困惑的知识点，通过这次论文设计，豁然开朗。 感谢三年来陪伴我一起走过的同学们， 所有的欢笑 与 泪水、成功 与 失败、骄傲 与痛苦 ，我们曾一起分享；那是我们青春中最灿烂的一页，最辉煌的回忆，而回忆中的每个人，都是栩栩如生 ，这些都将是我一生的
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