毕业设计任务说明书-陆.doc

苏州大学本科生(成教)毕业论文（设计）摘 要本次毕业设计的内容为遥控器面板注塑模具设计。在设计过程中，对零件进行了结构分析、材料分析，进行了注塑模具的整体设计、浇注系统设计、成型零件设计、冷却系统设计，掌握了注塑模具设计的一般过程。系统了解了模具钢的化学成分特点、热处理特点、力学性能特点，掌握了模具钢选材的一般原则。在设计过程中运用了Pro/e软件进行了成型零件设计，充分体会到了现代设计方法给传统机械行业带来的新生命。关键词：注塑模具设计 模具钢 工艺设计AbstractA set of mould plastics with one module and one cavities has been designed through the analysis of the part construction and the material and technology. The design process on inject system and cooling system and workpieces system of the mould are specified in detail. Process of designing on the mould plastics and characteristic on the mould steel selection have been studied. It has been studied characteristic on mould steels chemical composition and heat treatment and characteristic. Keyword：mould plastics mould steel technological design前 言模具是一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制出所需零件的形状制品，这种专用工具统称模具。模具分为冷冲模具和注塑模具。冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定的尺寸、形状和性能的工件的加工方法。而注塑模是塑料加工中最普遍的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制造的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。其中模具的型芯零件的设计最重要，这将直接决定产品的质量，而其它大部分部件均可以采用标准件。与其它机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点：1、每副模具都是针对特定的塑料制品而制定生产的，由于塑料制品的形状各异，尺寸差距较大，其模具结构也大相径庭，所以模具生产均为单件、小批生产。因此，模具的制造成本较高。2、作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快的投放市场，所以为塑料制品而设计、制造的模具，其制造周期一定要短。3、模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，对操作工人的文化水平有一定的要求。 我国的模具制造业起步较晚，有些技术还比不上国外，加上国内的制造业也比较落后，一些现代高效、多工位、自动化的设备也未能得到普遍的应用，因此制造出来的模具跟国外相比还具有一定的差距。 当今，模具产业的发展方向主要是以下几个方面：1、模具发展将大型化、精密化、自动化；2、多功能复合模将进一步发展；3、模具零部件将日益标准化；4、模具使用优质材料和先进的表面处理技术将进一步得到重视；5、模具的制造周期缩短，制造成本降低；6、在模具的设计制造中将不断的推广CAD/CAM/CAE技术；7、快速原型制造技术（RPM）将在模具的设计制造中得到更加广泛的应用；8、高速铣削加工将保证制造精度；9、模具的研磨、抛光将向自动化、智能化发展。结合当前国际上的形势及国内的发展现状，我国的模具制造业将会向以下几个方向发展：首先要注意其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展；其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差异；第三，对国内的一些企业进行体制改革，充分发掘企业的内在动力，培养模具的龙头企业；第四，用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，CAD/CAE/CAM技术在模具产业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术有了重大的提高。再者，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业的制造中也得到了普遍的应用。当前，模具加工技术的方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化或无人化加工和贯彻只装不配少修的原则。本课题是遥控器面板注塑模具的设计。通过本次毕业设计，使我掌握了模具设计的基本过程，了解了模具加工的特点，并利用PRO/E进行注塑模具的设计。对型芯零部件的设计利用了Pro/MOLDESIGN及EMX（模座专家），进行了注塑模具的仿真设计。第1章 总体设计方案1.1 遥控器面板零件分析 如图1-1所示为遥控器面板零件的三维造型图。根据遥控器面板零件的使用要求，零件为塑件，结构为薄壁件，表面质量要求高，有多处小孔，对尺寸精度有一定要求，并要求零件材料有一定刚性和使用寿命，故选用高密度聚乙烯。高密度聚乙烯除具有密度高，还具有高抗张力强度，高粘性和高化学稳定性，而且它具有较好的刚性和抗冲击阻力。图1-1 遥控器面板零件三维造型图1.2 注塑机型号的选择1.2.1 遥控器面板零件参数计算：1、体积：2、零件的最大总质量：3、零件的成型总面积：1.2.2 注塑机型号的选择:根据遥控器面板零件参数计算的结果，考虑到注塑过程中材料的质量损失，以及注塑机的结构尺寸，选用型卧式注塑机。型卧式注塑机的结构如图1-2所示。图1-2 型卧式注塑机1锁模液压缸 2锁模机构机 3移动模板 4顶杆 5固定模板 6控制台 7料桶及加热器 8料斗9定量供料装置 10注射液压缸注塑机的参数如表1-1所示。表1-1 注塑机参数型号螺杆直径（）注射容量（）125注射压力（）116.6锁模力 （）90 最大成型面积（）320 模具厚度（）200300 模板最大行程（）300 喷嘴球径（）喷嘴口孔径（）模板定位孔径（）模板尺寸（）拉杆间距（）1.3 模具型腔数目的确定型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、滑块机构的设计、镶件及型芯的设计以及冷却系统的设计，考虑到本设计产品生产批量为大批量生产，采用的注塑机型号为，且为薄壁结构，故确定本设计为一模一腔。图1-3 模腔排列方式1.4 分型面的确定分开模具，能取出塑件的面称为分型面。分型面的方向尽量采用与注塑机开模垂直方向，分型面形状有平面、斜面、曲面，本设计采用平面形状的分型面。分型面选择时的依据为： 分型面应选择零件的最大截面，且最好为平面； 尽量使塑件留在动模一侧，便于脱模； 应选择无损塑件外观的面。本设计中分型面位置的确定采用Pro/e软件仿真设计，分型面位置的仿真设计如图1-4所示，分型面位置的确定如图1-5所示。图1-4 分型面仿真设计图1-5 分型面的选择第2章 浇注系统设计将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，由主流道、分流道、内浇口、冷料井组成。2.1 主流道的设计主流道是熔料注入模具最先流经的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。浇口太小，熔料流动过程中冷却速度增大，热能量消耗大，注射压力损失大，但浇口太大则会造成塑料损耗大，冷却时间长，发生旋涡及紊流，要求机床可塑化能力增大。因此，必须选择恰当尺寸的浇口。一般情况下，主流道尺寸参数可按照表2-1选取。表2-1 主流道尺寸参数计算方法取值主流道小端直径注射机喷嘴孔直径主流道锥度一般选取主流道大端直径根据所用材料和，查表可得凹球面半径注射机喷嘴球面半径凹坑深度主流道长度值尽量缩短，一般不超过过渡圆角一般取图2-1 主流道示意图为了便于更换，主流道一般不直接加工在定模板上，而是开设在一个专用零件主流道衬套上，如图2-2所示。图2-2 主流道衬套2.2 分流道的设计分流道是熔料从主流道注入型腔前的过渡部位，其作用就是通过流道截面及方向变化时熔料平稳转换流向注入型腔。分流道断面形状有多种，一般有圆形、半圆形、矩形、梯形、U形等。为了使材料能够很好的流动，本设计采用圆形分流道，直径查表选用，如图2-3所示。图2-3 分流道截面示意图考虑到充型，将分流道设计成对称形状，为使塑料能够达到最大的充模距离，应将分流道设计在中心部位，结构布置如图2-4所示。图2-4 分流道布置示意图2.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是联接分流道和型腔的通道，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。浇口位置选择的一般原则是： 尽量缩短流动距离； 应有利于型腔中气体的排出； 考虑分子定向影响； 注意对产品外观质量的影响。本设计浇口位置选择如图2-5所示。图2-5 浇口位置示意图浇口的形式很多，有侧浇口、点浇口、重叠浇口、潜伏式浇口等。其中，侧浇口结构简单，适用性强，被广泛应用于注塑模设计中。本设计采用侧浇口，断面采用矩形，尺寸查表可得：浇口的壁厚、长度、宽度分别为，如图2-6所示。图2-6 浇口的形状2.4 冷料井和拉料杆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1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，通过这个区域后塑料熔体才达到正常的温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这温度相对较低的塑料熔体进入型腔，将会阻碍正常温度熔体的流动，导致产品产生次品。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，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（即塑料流动的转向处），其公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11.5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字形拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。实际上只要将主流道顺向延长一段距离就行了，如图2-7所示。其具体尺寸如下： 拉料杆的直径则与主流道大端直径相同，其值为6mm。图2-7 冷料井和拉料杆第3章 脱模机构的设计3.1 顶杆的设计为了保证塑件成型后能从模腔或型芯上顺利脱出，模具设计中必须设置可靠有效的脱模机构。常用的脱模机构的形式有顶杆脱模机构、顶管脱模机构、脱件板脱模机构、压缩空气脱模机构、联合脱模机构及其它的一些脱模机构。要求脱模时塑件不变形，不损坏，顶杆位于塑件不明显处。本设计采用圆形顶杆一次脱模机构。设计顶杆脱模机构时应考虑： 顶杆直径不宜过细，应有足够的强度承受推力，一般顶杆的直径为2.512mm，应该尽量避免使用2mm以下的顶杆； 顶杆应设置在脱件阻力大的地方，尽量使推出的组件受力均匀，但不用和型芯距离过近，以免影响凸模或凹模的强度； 顶杆的端面装配后应比型腔或镶件的平面高； 由于塑件在进料口处的内部应力大，容易碎裂，在进料口处尽量不设置顶杆； 顶杆与模体的配合间隙应不大于所用的塑料的溢边值，以免产生飞边。本设计中塑件为薄壁件，为防止顶杆将塑件顶出时塑件产生变形，须使塑件受力均匀，故采用分散力作用的原则，顶杆采用细顶杆，顶杆位置的分布如图3-1所示。图3-1 顶杆分布图顶杆直径、长度的选择与模架有关，大多数位置顶杆直径为4mm，尺寸如图3-2所示。图3-2 顶杆少数位置由于结构原因采用直径为的顶杆，如图3-3所示。图3-3 顶杆顶杆在固定板上的固定采用凸肩垫板方式，如图3-4所示。图3-4 凸肩垫板法示意图1顶杆 2上顶出板 3下顶出板3.2 复位杆的设计 模具在开模取件后要进行下一次注射前必须使各运动元件回复到原先位置，这一过程称为复位。本设计采用复位杆复位，高度与模架尺寸有关，复位杆具体尺寸如图3-5所示。图3-5 复位杆3.3 顶出导向机构设计导柱机构的作用是保证动、定模两半部分能够对准，使加工在动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的腔体，从而保证塑件形状和尺寸的准确。顶出导向机构一般采用三种方式：导柱导向、支承块导向、复位杆导向。本设计采用导柱导向。图3-6 导柱导套组件图1 导套 2 导柱第4章 成型零部件的设计本套模具的成型零件包括凹模，型芯。由前面分析分型面的确定可知，成型零件总体上可分为型芯（凸模）和凹模。4.1 凹模的设计成型塑件外表面的零件称为凹模或型腔。凹模按结构形式可分为整体式、嵌入式、局部镶嵌式、组合式等。本设计采用整体式。图4-1 凹模4.2 凸模的设计成型塑件内表面的零件统称为型芯。本设计涉及的零件结构简单，故采用整体式结构。图4-2 凸模第5章 模架的设计5.1 标准模架的选定表5-1 标准模架参数宽度长度5.2 模板厚度的确定 模板厚度计算由于较为烦琐，一般采用经验数据。具体参数如下表：表5-2 模板厚度定模板厚度上模板厚度下模板厚度垫块厚度动模板厚度5.3 模具整体结构设计模具外形结构设计采用了AutoCAD软件，如图5-1所示为本模具设计的外形三维造型图。图5-1 模具三维图模具总体装配图如图5-2所示。图5-2 模具总体装配图结 论通过这次毕业设计，使我掌握了注塑模具设计的基本原理，加深了对所学专业知识的理解。遥控器面板模具的设计，总的来说具有以下几个特点：1、模具采用的是单分型面直浇道注塑模具。2、模板零件大部分均采用标准件，这样就大大缩短了模具的开发周期，模具的型腔