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模具毕业设计77塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工
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模具毕业设计77塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工,机械毕业设计论文
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塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 1 页 共 65 页 塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 摘要 以塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工为例，介绍了注塑模具的设计方法和流程。首先根据塑件材料及工艺特性用 pro/e软件对零件进行模型分析，然后选择注塑机并确定型腔数目，接着确定成形方案：总体结构设计、分型面设计、浇注系统设计、脱模机构设计、冷却系统设计等。最后进行注塑机工艺参数校核，包括注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和注射机闭合高度等方面，然后运用 MasterCAM软件对成型零件的数控加工，确定刀具路径和加工方法，模拟其加工过程。 关键 词 注塑模 数控加工 模具设计 MasterCAM nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 2 页 共 65 页 Plastic mold design of clothes racks and its typical mold components process by NC Abstract: This paper introduce the design and process of injection mold base on the example of Plastic mold design of clothes racks and its typical mold components process by NC. At first, under the pieces of plastic materials and process characteristics with software pro / e for model analysis, then choose injection molding machine and to determine the number of cavity, then determine forming programs : overall structural design, type design, gating system design, ejection mechanism design, design of the cooling system .Finally checking processing parameters of the injection molding machine, including the injection volume, clamping force, injection pressure, thickness and injection mold machine closure height.Next using the right software MasterCAM molding parts NC to determine tool paths and processing methods, Simulation of their processing 。 Keyword: injection mold NC mold design MasterCAM nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 3 页 共 65 页 目录 0 引言 . 6 1制品图样 . 7 1 1 制品 3D 图 . 7 1 2制品的尺寸 . 7 2、制品分析 . 11 2 1、材料的选择 . 11 2 2、材料的性能参数： . 11 2 3、工艺参数 . 11 2 4、产品结构和质量分析 . 12 2 5脱模斜度的确定： . 12 2 6、塑料工件的结构工艺性： . 13 2 7 影响成型的主要因 . 13 2 7 1 注射压力： . 13 2 7 2温度 . 14 2 7 3 速度 . 14 3 确定制品的基本参数、计 算及其注射机的选用 . 15 3 1 制品的基本参数： . 15 3 1 1 衣架身的体积，密度，质量： . 15 3 1 2 衣架头的体积 ，密度，质量： . 15 3 2注塑机的选择： . 15 3 2 1衣架身模具注射机的选择： . 15 3 2 2衣架头注射机的选择： . 16 4 注射机有关参数的校核 . 18 4 1 衣架身注塑机的校核 . 18 4 1 1 最大注射量的校核： . 18 4 1 2 锁模力的校核： . 18 4 1 3 注射压力的校核： . 19 4 1 4 模具闭合高度的确定 . 19 4 1 5 模具安装部分的校核 . 19 4 1 6 开模行程的校核 . 19 4 2 衣架头注塑机的校核 . 20 4 2 1 最大注射量的校核： . 20 4 2 2 锁模力的校核： . 20 4 2 3 注射压力的校核： . 20 4 2 4 模具闭合高度的确定 . 21 4 2 5 模具安装部分的校核 . 21 4 2 6、开模行程的校核 . 21 5 标准模架的选择 ： . 22 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 4 页 共 65 页 5 1衣架身注射模架的选择： . 22 5 1 1 确定模架组合形式： . 22 5 1 2 确定型腔壁厚： . 22 5 1 3 计算型腔模板周界： . 22 5 1 4模板周界尺寸： . 23 5 1 5确定模板的厚度 H： . 23 5 2、衣架头注射模架的选择： . 24 5 2 1 确定模架组合形式： . 24 5 2 2 确定型腔壁厚： . 24 5 2 3计算型腔模板周界： . 25 5 2 4 模板周界尺寸： . 25 5 2 5 确定模 板的厚度 H： . 25 6 模具结构的确定 . 26 6 1模具类型： . 26 6 2 分型面选择 . 27 6 2 1、分型面的选择： . 27 6 2 2、分型面的设计原则： . 27 6.3 浇注系统与排气系统的结构 . 28 6.3.1 主流道的设计： . 28 6.3.2分流道的设计： . 30 6 3 3冷料井的设计 . 31 6 3 4 浇口的设计 . 32 6 3 5排气系统的设计： . 34 6.4 脱模机构（推出机构）的结构形式 . 34 6.4.1 推出机构的结构 . 35 6.4.2 复位机构的结构 . 37 6 5侧抽芯的设计 . 37 6 5 1抽拔距离和抽拔力的计算 . 38 6 5 2斜导柱的设计 . 39 6 6冷却方式与装置的选择 . 39 6 6 1衣架身模具的冷却计 算 . 40 6 6 2 衣架头模具的冷却计算 . 41 6.7 成型零件的结构设计 . 42 6.7.1 定模成型镶块与定模板的配合及其材 料 . 42 6.7.2 动模成型镶块与动模板的配合及其材料 . 43 7 模架及其它结构零件 . 44 7.1注射模的标准模架 . 44 7.2 支承零部件设计 . 45 7.2.1 垫块（支承块） . 45 7.2.3 动定模座板 . 45 7.3导向装置 . 46 7.3.1导柱导向机构 . 46 7.3.2导套 . 46 7.4推板、推杆固定板 . 47 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 5 页 共 65 页 7 5拉料杆的设计 . 47 8 模具成型零件工作尺寸的计算 . 48 8 1 衣架头成型零件工作尺寸的计算。 . 48 8 1 1衣架头型芯工作尺寸的计算 . 48 8 1 2衣架头型腔工作尺寸的计算 . 49 8 1 3衣架头中心距的计算 . 49 8 2衣架身成型零件工作尺寸的计算 . 50 8 2 1衣架身型芯工作尺寸的计算 . 50 8 2 2衣架身的型腔的工作尺寸的计算 . 51 8 2 3中心距尺寸的计算 . 52 9 典型成型零件的数控加工 . 53 9 1 衣架身成型 零件的数控加工 . 53 9 1 1 衣架身定模镶块的数控加工 . 53 9 1 2衣架身动模镶块的数控加工 . 54 9 2衣架头成型零件 的数控加工 . 56 9 2 1衣架头定模镶块的数控加工 . 56 9 2 2衣架头动模镶块的数控加工 . 61 10 结论 . 62 感谢语 . 63 参考文献 . 64 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 6 页 共 65 页 0 引言 在现代生产中，模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。由于模具成型具有优质、高 产、省料和成本低等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航天航空、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等部门得到极其广泛的应用。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，因此模具工业是国民经济的基础工业，模具的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时 ，“小而专”、“小而精” 仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。 本课题是 塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工。通过对塑件材料、质量 、 体积的分析与计算，合理选用注塑机，并对各个参数进行了校核，设计出一副合理，经济，适用的塑料注塑模具。 重点解决 的 问题 材料的选用 抽芯机构的确定 顶出系统的设计 数控加工的工序卡的编制 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 7 页 共 65 页 1 制品图样 1 1制品 3D图 图 1-1 衣架头 3D 图 图 1-2 衣架身 3D 图 1 2制品的尺寸 该制件只要能满足一般使用要求，对精度要求一般，根据 ABS 塑料的性质及特性，其精度等级可按 MT3 来查并取其公差，其主要尺寸的公差如图 1-3， 1-4 所示。 下面的公差查自参考书目 5nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 8 页 共 65 页 附录 H-1 模塑件尺寸公差表 图 1-3 衣架头尺寸 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 9 页 共 65 页 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 10 页 共 65 页 图 1-4 衣架身尺寸 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 11 页 共 65 页 2、 制品分析 2 1、 材料 的选择 本设计选用 ABS 塑料成型， ABS 是一种具有良好综合性能的工程材料，它具有苯聚乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韧性，聚 丙烯晴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 40 100。 ABS 的线膨胀系数小，制品具有良好的尺寸稳定性，且抗蠕变性好；拉伸强度、冲击强度、硬度值都较高；能耐水、无机酸、碱等 .由于 ABS 中 B组分的存在，耐候性差，易发生光氧化老化和热氧化老化，为了提高耐候性，可加入抗氧化剂和光稳定剂。综上所述，由于 ABS具有良好的耐酸碱性、较强力学性能、使用温度范围较宽，相比之下 ABS更加适合做衣架的成型材料。 2 2、材料的性能参 数： ABS 是目前较常用的塑料材料，它是一种非结晶性材料。 ABS 的密度1.05-1.08g/cm3。收缩率在 0.3-0.8%之间，熔点（ 130-160）。 C，热变形温度（ 65 98）。C ，拉伸强度： 35-44MP，拉伸弹性模量 1.8GPa，弯曲强度： 800MP，弯曲弹性模量：1.4GPa，压缩强度 1839MPa，硬度 R6286。 ABS（丙烯晴 -丁二烯 -苯乙烯聚物）具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学及电性能好、易成型加工、可镀金各等特点。 鉴别：外观：浅象牙色或白色，不透明。 火 焰：颜色 -黄色 形态 软化无滴 气味 特殊味 烟 慢然烟黑。 数据引自参考书目 3 2 3、 工艺参数 干燥处理：吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间预热干燥。 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 12 页 共 65 页 模具温度： 6068 喷嘴温度： 180190 中段温度： 210230 后段温度： 180200 注射压力： 7090 MPa 塑化形式：螺杆式 喷嘴形式： 直通 式 注射时间： 35s 保压时间： 1530s 冷却时间： 1530s 成型周期： 4070s 数据引自参考书目 表 3-13 各种塑料的注射工艺参数 2 4、 产品结构 和质量 分析 1）、产品的结构分析： 本产品是生活当中经常用到的衣架， 该制品要求有高的 耐气候性以及优良的集合稳定性，这就要求材料具有良好的 强度，材料均匀。 衣架身有个孔，需要用到侧抽芯机构。 2）、 表面质量分析： 该制品用于晾晒衣服，所以要求没有缺陷、毛刺、斑点及熔接痕，粗糙度可取 Ra=1.6 m。 查表 参考书目 5P277，附录一 注塑制品表面粗糙度 2 5 脱模斜度的确定： 塑件高度在 25mm 以下时可以不考虑脱模斜度。 本产品的衣架身有个侧抽芯机构，必须考虑下脱模的斜度，取脱模斜度为 0.5。衣架头不采用侧抽芯机构，采取碰穿的形式，所以必须采用脱模斜度，也同样取 0.5。其他的因为制品的截面比较简单，而且高度小于 25mm，所以不考虑脱模斜度。 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 13 页 共 65 页 2 6、塑料工件的结构工艺性： （ 1） 、 塑件公差等级的选用与塑料的品种有关：模具塑件尺寸公差的代号为 MT，公差等级分为 7 级 ,每一级又可分为 A、 B 两部分，其中 A 为不受模具活动部分影响尺寸的公差， B 为受模具活动部分影响尺寸的公差。塑件尺寸精度的确定应合理选择，尽可能选用低精度等级。查参考书目 3P276，常用材料模塑件公差等级的选用。材料为 ABS时 ，选取一般精度等级为 MT3，未注公差尺寸的公差等级为 MT5。 参考数据引自参考书目 5P276 附表 H-2 常用材料模塑件公差等级的选用 （ 2） 、 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比塑件的低 12 级，塑料制件的表面粗糙度 Ra 值一般为 3.20.2 m，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，应随时给以抛光复原。透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；而不透明制件则根据使用情况而定，非配合表面和隐藏面 可取较大的表面粗糙度值 ,除塑件外表面有特殊要求外，一般型腔的表面粗糙度要低于型芯的表面粗糙度。 ABS 塑料表面粗糙度的取值范围为 0.025 m 1.6 m。在本设计中表面粗糙度采用 1.6 m。 参考数据引自参考书目 5P277 附录注塑制品表面粗糙度 2 7 影响成型的主要因 2 7 1 注射压力： 、 合模力：合模力的调整将直接影响制品的表面质量和尺寸精度，合模力不足会导致模具开缝，发生溢料；合模力太大会使模具变形，制品不合要求，能量消耗也高。 、 注射压力：太高时，塑料在 高压下，强迫冷凝，易产生内应力，有利于提高塑料的流动性，易产生溢料、溢边，对模腔残余压力大，塑料易粘模，脱模困难塑件变形，但不产生气泡等：太低时，塑料的流动性下降，成型不足，产生熔接痕，不利于气体从熔料中溢出，易产生气泡，冷却中补缩差，产生凹痕和波纹等。 、 保压压力：压力较高时，往往会使制品的收缩率减小，制品表面光洁、密度增加、熔接痕强度提高、制品尺寸稳定。 、 背压：过高，塑化时间长，熔料易分解变色，产生气泡、斑纹、黑点等；过低，料筒前端熔料中气体受温度提高，熔料局部受热过高，分 解产生黑点、斑纹和气泡nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 14 页 共 65 页 等。 2 7 2温度 熔料温度与模腔内塑料的填充状态及冷却时间等有密切关系，成型收缩则表现为这些因素的综合结果，在遇到具体情况时，根据分析所采用的材料的收缩率与注射温度的关系综合确定。熔料温度偏高，易分解，易产生内应力；熔体的表现粘度下降，流动性好对于温度敏感的塑料尤其是这样，充模容易，易溢料、溢边：收缩率加大，易产生凹陷；此外结晶度下降；取向程度下降等。熔料温度偏低，不易分解，表现粘度大，流动性差，充模困难，易产生浇不足、熔接痕、冷块或僵块等。熔料温度不均，易产生内应力，如 在实际模腔中，个点的温度是不均匀的 ，熔体的流动属于非等温流动。喷嘴温度太高，塑料易发生分解反映等；温度太低，喷嘴易堵塞，易产生冷块或僵块等。料桶温度要大于塑料的流动温度，小于塑料的分解温度。 2 7 3 速度 、 闭模锁模时间太长，则模具温度过低，熔料在料筒中停留时间过长；太模具温度相对较高。 、 注射时间、充模速度、剪切速率：注射时间缩短、冲模速度提高：取向下降。剪切速率增加，绝大多数塑料的表现粘度均下降。 、 保压时间短塑件不紧密，易产生凹痕，塑件尺寸不稳定等。保 压时间长，加大塑件的内应力，易产生变形、开裂，脱模困难。 、 冷却时间长，脱模困难，易变形，结晶度高等。冷却时间短，易产生变形，冷却不足等。 、 螺杆转速快，剪切热加大，塑化时间短等。螺杆转速慢，剪切热剪小，塑化时间增长等。 、 开模速度快，则成型周期短，但过快，容易引起塑件表面与型腔之间的摩擦加大，造成划伤。 、 顶出速度过大，则塑件容易产生变形。 nts塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工 第 15 页 共 65 页 3 确定制品的基本参数、计算及其注射机的选用 3 1 制品的基本参数： 下面的制品参数是在 Proe 软件计算出来的。 3 1 1 衣架身的体积，密度，质量 ： 体积 = 4.61 104mm3 密度 = 1.06 10-6 g/ mm3 质量 = 48.9g 3 1 2 衣架头的体积，密度，质量 ： 体积 = 7.993 103mm3 密度 = 1.06 10-6 g/ mm3 质量 = 8.48g 3
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