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机械毕业设计论文
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机械毕业设计32塑料端盖毕业设计论文,机械毕业设计论文
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西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 塑料端盖注射模设计 系 别： 机 电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： B090201 学 生： 李娜 学 号： B09020138 指导教师： 贾建利 2013 年 5 月 nts 西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 塑料端盖注射模设计 系 别： 机 电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： B090201 学 生： 李娜 学 号： B09020138 指导教师： 贾建利 2013 年 5 月 nts I 塑料端盖注射模设计 摘要 随着社会的发展，不同品种和功能的塑料的出现，塑料产品与我们的日常 生 活越来越密切。 塑料模具设计对生产与生活也越来越重要。 本次毕业设计的课题为 塑料 端盖注塑模具设计，主要在对塑件 从材料上 进行 工艺分析，确定 分型面 及型腔数；完成浇注系统的设计，浇口采用侧浇口；抽芯机构采用斜导柱实现塑件的侧孔成型；脱模机构采用顶 杆推出。 同时通过合理地选择注射机并对注塑压力、最大注塑量、锁模力、开模行程等相关方 面进 行校核，进一步保证设计的合理型，并设计温度调节系统和阐述模具装配等方面。 本次设计完成了塑料端盖的生产，此次设计不仅结构简单，生产效率高，而且运动可靠生产成本低。最重要的是适用于人们的生活中。 关键词： 端盖注塑模具 ； 分型面 ； 注塑模具 ； 注射机 nts II Plastic end cap injection mold design Abstract With the development of society different varieties and function plastic appearance in our lives, plastic productions have closer to our daily lives. Plastic mold design is more and more important to the production and life. The topic of this graduation design for the plastic end cover injection mold design, mainly in based on the analysis of the molding for plastic parts are made from the raw material analysis, forming characteristics, parting surface selection, the design of the gating system, cooling system design, the core and cavity structure design, launch reset structure design, design of side core-pulling mechanism and the design of steering mechanism and other aspects detailed in this paper, the design of the end cover injection mold process. At the same time, through the rational selection of the injection machine and check the injection pressure, the maximum injection quantity, clamping force, mold opening stroke and other related aspects, further ensuring reasonable design, and design the temperature control system and elaborated the mold assembly. This design completed the production of plastic end cover, it not only has simple structure, but also has high production efficiency and the movement is reliable low production cost.The most important it is suitable for peoples life. Key Words:cover injection mold;lateral core-pulling;parting surface;injection mold;injection machine nts V 主要符号表 公P公称压力 0P注射压力 v公 最大注射量 S 收缩率 vq体积流量 锁紧块的斜角 斜导柱倾斜角 S机 开模行程 maxS最大收缩率 S 模具制造公差 z模具制造公差 c模具磨损量 3h传热膜系数 d 斜导柱直径 S抽 抽芯距 材料的许用应力 maxH模具最大闭合高度 minH模具最小闭合高度 P 导滑槽施加的压力 Q总 模具型腔的总热量 it流道中各段流程的厚度 A 塑件包紧型芯 的侧面积 L 斜导柱的有效工作长度 iL流道中各段流程的长度 p 塑件对型芯产生的单位正压力 为脱模板中心允许的最大变形量 1F斜导柱与滑块之间的摩擦阻力 2F导滑槽与滑块之间的摩擦阻力 nts VI 目 录 摘要 . I Abstract . II 主要符号表 . III 1 绪论 . VI 1.1 塑料的发展 . 1 1.2 塑料 模具发展 . 1 1.2.1 国内外注塑模具的发展现状 . 1 1.2.2 国内外注塑模具的发展趋势 . 2 1.3 本文主要设计内容 . 2 2 塑件材料及工艺的分析 . 4 2.1PA1010 基本特性 . 4 2.2PA1010 成型工艺分析 . 4 2.3 塑件结构分析 . 4 2.4 塑件尺寸及精度分析 . 5 2.5 塑件表面质量分析 . 5 2.6 塑件厚度分析 . 5 2.7 塑件的体积和质量 . 6 3 塑件在模具中的布局 . 7 3.1 型腔数目的确定 . 7 3.2 型腔的分布 . 7 3.3 分型面设计 . 7 3.3.1 分型面的分类 . 7 3.3.2 分型面的选择原则 . 7 4 浇注系统的设计 . 9 4.1 浇注系统设计的组成及要求 . 9 4.2 主流道设计 . 9 4.3 分流道设计 . 10 4.3.1 分流道设计要点 . 10 4.3.2 分流道的形状和尺寸 . 11 4.3.3 分流道的表面粗糙度 . 11 4.4 浇口设计 . 11 4.4.1 浇口的作用 . 12 nts VII 4.4.2 浇口的截面形状和尺寸 . 12 4.4.3 浇口位置的选择 . 13 4.5 冷料穴的设计 . 13 4.6 拉料杆的设计 . 14 5 成型零件的结构设计 . 15 5.1 成型零件的结构形式及设计 . 15 5.1.1 凹模结构设计 . 15 5.1.2 型芯结构设计 . 16 5.2 成型零件工作尺寸的计算 . 16 5.2.1 影响塑件尺寸 精度的因素 . 16 5.2.2 模具成型零件的工作尺寸计算 . 17 6 结构零部件设计 . 18 6.1 注射模架的选取 . 20 6.2 垫 块的设计 . 20 6.3 合模导向机构的设计 . 20 6.3.1 导柱的设计 . 20 6.3.2 导套设计 . 21 7 侧向分型与抽芯机构的设计 . 22 7.1 斜导柱的设计 . 22 7.1.1 斜导柱的形状及技术要求 . 22 7.1.2 斜导柱的倾斜角 . 22 7.1.3 斜导柱的长度 . 22 7.1.4 斜导柱的受力分析与直径计算 . 23 7.2 滑块的设计 . 24 7.3 导滑槽的设计 . 24 7.4 滑块定位装置 . 25 7.4.1 滑块定位装置的作用 . 25 7.4.2 结构形式 . 25 7.5 楔紧块 . 25 7.6 成型斜顶杆的设计 . 22 8 推出机构设计 . 23 8.1 推出方式的选取 . 23 8.2 推出力计算 . 23 8.3 推出机构设计 . 24 nts VIII 8.3.1 推杆推出机构设计 . 24 8.3.2 推出机构导向与复位 . 29 9 注射机的型号和规格选择及校核 . 27 9.1 初选注射机规格 . 27 9.2 注射机工艺参数校核 . 27 9.2.1 最大注射量的校核 . 27 9.2.2 注射压力的校核 . 28 9.2.3 锁模力的校核 . 28 9.3 注射机安装部分与模具相关尺寸校核 . 28 9.3.1 喷嘴尺寸校核 . 28 9.3.2 定位圈尺寸校核 . 29 9.3.3 最大最小模厚校核 . 29 9.3.4 开模行程校核 . 29 10 冷却系统的设计 . 30 10.1 冷却装置设计要点 . 30 10.2 冷却回路布置 . 30 11 模具的分析及保养 . 31 11.1 模具的经济效益分析 . 30 11.2 模具的保养 . 30 12 结论 . 31 参考文献 . 37 致谢 . 33 毕业设计（论文）知识产权声明 . 39 毕业设计（论文）独创性声明 . 40 nts1 绪论 1 1 绪论 1.1 塑料的发展 现代工业的飞速发展为素有 “ 工业之母 ” 美誉的模具工业带来前所未有的发展机遇，而模具材料的应用在模具制造中起举足轻重的作用。塑料，作为重要的模具材料之一，随着家电、汽车、电子、 电器、通讯产品的迅猛发展而得到更为广泛的应用。塑料模具，成为时下模具品种之 “ 关键词 ” 。 在此背景下，如何更深入地认识塑料模具的发展状况并把握其市场走向，成为重要课题。 随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材的迅速发展与国民经济的快速增长 ， 在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将进一步提高，其发展速度将快于其他模具种类，塑料模具的加工与生产将形成遍地开花之势。 模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模 具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。 1.2 塑料模具发展 1.2.1 国内外注塑模具的发展现状 目前，国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模等精密、复杂 、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使用 CAD 三维设计、计算机模拟注塑成形、抽芯脱模机构设计新颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。 20 吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。 34 英寸彩电塑壳和 48 英寸背投电视机壳模具，汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具，国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达 50 吨。 虽然在这十多年中注塑模具工业取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低， CAD/CAE 按术的普及率不高， 许多先进的模具技术应用还不够广泛等。特nts西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 2 别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。 国外注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品质量及生产效率。国外发达国家模具标准化程度达到较高水平 ，实现部分资源共享，大大缩短设计周期及制造周期，降低生产成本 。最大限度地提高模具制造业的应变能力 满足用户需求。 模具企业在技术上实现了专业化，在模具企业的生产管理方面，也有越来越多的采用以设计为龙头、按工艺 流程安排加工的专业化生产方式，降低了对模具工人技术全面性的要求，强调专业化。 1.2.2 国内外注塑模具的发展趋势 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，以下的发展趋势也较为明显。 未来我国的模具将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化。二是模具的精度越来越高 。三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务对钢材的性能要求也越来越高。四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。五是随着塑料成型工艺的不断改进与发展气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。六是标准件的应用将日渐广泛。七是快速经济模具的前景十分广阔。八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快塑料模具的比例将不断增大。十是模具技术 含量将不断提高中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。 国外注塑成型技术在也向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。因此，模具向高精度复杂、多功能的方向发展。例如：组合模、即钣金和注塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注塑等；向高效率、高自动化和节约能源，降低成本的方向发展。例如：叠模的大量制造和应用，水路设计的复杂化、装夹的自动化 、 取件全部自动化。 1.3 本文主要设计内容 本次毕业设计的课题是 塑料端盖 注射模设计 ， 也就是设计一副注塑模具来生产 端 盖塑件产品 ，基于此，必须实现大批量的生产、提高生产效率，降低生产周nts西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 3 期，才能降低成本。注射模具的使用是实现高效率生产的一个非常好的途径，在本次设计中就是要对 塑料端盖 塑件的特性进行分析，对成型工艺性的可行性进行分析，完成其生产模具的设计。模具的设计过程综合性很强，需要考虑的因素很多，需要一个整体的思维模式去考虑问题，才能设计出一个合格的作品。本此设计的目标，就是通过确定成型零件、推出机构等的合理结构并进行计算校验，设计出一个结构合理、操作简单、动作可靠、使用寿命长的模具。 本文的研究的塑料端盖如图 1.1、 1.2 所示。 图 1.1 塑料端盖二维图 图 1.2 塑料端盖三维图nts2 塑件材料及工艺的分析 4 2 塑件材料及工艺的分析 2.1 PA1010 基本特性 PA1010（尼龙 1010）塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒，相对密度和吸水性比尼龙 6 和尼龙 66 低，机械强度高，冲击韧性、耐磨性和自润滑性好，耐寒性比尼龙 6 好，熔体流动性好，易于成型加工，但体温度范围较窄，高于 100 时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色，且机械强度下降，熔融 态 时与氧接触极易引起热氧化降解。 PA1010（尼龙 1010）塑料还具有较好的电气绝缘性和化学稳定性，无毒 。不溶于大部分非极性溶 熔 剂，如烃、脂类、低级醇等，但溶解于强极性溶剂，如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、细菌和虫蛀。胶原料熔程较窄，一般为 3 4 。熔融流动性较好。适合注射成型、挤出成型吹塑成型。 2.2 PA1010 成型工艺分析 PA1010 原料加工前应在 90 左右烘箱中干燥处理。可采用注塑、挤出吹塑和喷涂法加工成型制品。挤出成型时机筒温度：加料段为 160 左右、均化段为215 左右，成型模具为 180190 。注塑成型时，机筒温度为 190230 ，喷嘴温度为 205 左右，模具温度为 30 左 右，注射压力为 110MPa 左右。成型制品后要用油或水浴（温度 95 左右）加热 4h。粉末喷涂时应将原料用 80 目筛网筛过，粉末加热 5060 ，预喷涂金属件预热至 245255 ，用火焰法喷涂（用0.20.25MPa 的 CO2 气输送粉料，乙炔压力为 0.05MPa，氧气压力为 0.20.4Mpa 。 2.3 塑件结构分析 塑件的结构工艺性分析的内容主要包括：塑件的结构分析、尺寸和精度分析、表面粗糙度分析、塑件壁厚和脱模斜度分析等。另外还有 圆角、孔、嵌件、加强筋、支承面等，在模具设计过程中，因分析主要因素，并和所设计塑件有关。 由塑 件的结构特征可知，其内部有一倒钩式凸台，因此需要内抽芯机构，内抽芯不同于一般的侧向分型与抽芯机构，因为它不能有很大的抽拔距，也很难利用开模合模动力；由于制件外围有一圆环凸缘，脱模机构的简单与否对模具的结构复杂程度和制造成本有很大的影响；由于该材料为尼龙 1010，其成型工艺比较复杂，根据本材料的成型工艺特性，设计合格的模具结构和成型工艺参数的选定是其又一个难点；考虑到耗费，成本，成型周期，生产效率及后序加工方面，要nts西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 5 采 用合适的浇注系统 。 2.4 塑件尺寸及精度分析 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。影响塑料制件尺寸精度的因素有： a. 塑料收缩率的波动； b. 成型工艺条件的变化； c. 塑件成型后的时效变化； d. 模具结构形状； e. 模具的制造精度和使用磨损。 塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件的尺寸公差可依据 SJ1372-78 塑件公差值标准进行设计。塑料公差等级的选用与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的变化不同，塑料的精度等级可分为：高精度、一般精度和低精度。参见表 2.1。 表 2.1 精度等级的选用 2 塑料品种 公差等级 标注尺寸公差 未注公差尺寸 高精度 一般精度 PA 无填料填充 MT3 MT4 MT6 PA 玻璃纤维填充 MT2 MT3 MT5 2.5 塑件表面质量分析 塑料制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关，一般要求模具型腔表面的粗糙度比塑件低 12级。塑件的表面粗糙度 Ra 一般为 0.80.2m。 对于 塑料端盖 而言，其表面质量一般要求如下：表面没有缺陷、毛刺，而且有较好的光洁度；曲线光滑，必要 圆角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。 2.6 塑件厚度分析 塑件有一定的壁厚，可以使塑料制件在使用过程中有足够的强度和刚度，而且可以使塑件在成型时 保持 良好的流动状态。同时，塑件有一定的壁厚可以承受脱模推出力。同一塑件的壁厚应该一致，否则会因为冷却或固化速度不同产生应力，使塑件产生变形、缩孔及凹陷等缺陷。热塑性塑件的壁厚一般推荐在 14mm，nts西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 6 塑件壁厚受使用要求、材料性能、塑件尺寸和成型工艺等诸多因素制约。为满足成型工艺条件，应尽量使制件各部分壁厚均匀，不同壁厚的比例控制在 1:3 之间。经过测量，该零件的壁 厚较为均匀大致为 2.53mm，其值在推荐值之间，易于成型。 2.7 塑件的体积和质量 根据 塑料端盖 的尺寸和技术要求，由工程图绘制其三维实体模型，通过 Pro/E实体建模分析后，其体积为 ： 351.11 cmV 塑件； PA1010 的密度 3/15.102.1 cmg ；从而塑件的质量： g55.1251.1109.1 塑件m。 nts3 塑件在模具中的布局 7 3 塑件在模具中的布局 3.1 型腔数目的确定 单型腔模具的优点是：塑件精度高，工艺参数易于控制，模具结构简单，模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产效率低，成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是：塑件成型生产率高，成本低。其缺点是：塑件精度低，工艺参数难以控制，模具结构复杂，模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量长期成产的小塑件。 在多型腔模具的实际设计中，型腔数目的确定方法主要有两种： a. 首先确定注射机的型号，在根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选 取型腔的数目。 b. 先根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目，然后再选择注射机或对现有的注射机进行校核。 考虑到 塑料端盖 为单塑件 ， 综合以上因素，这里考虑采用方案 b 的方法 确 定型腔数目，为保证产品质量，以及提高生产效率，考虑采用一模 两 腔的形式。 3.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、 H 形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。 综合考虑，因此模具型腔为一模两腔，所以在模板上 位于 中心位置。 3.3 分型面设计 3.3.1 分型面的分类 分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出塑件或取 出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。 实际的模具结构基本上有三种情况： a. 型腔完全在动模一侧； b. 型腔完全在定模一侧； c. 型腔各有一部分在动定、模中。 3.3.2 分型面的选择原则 nts西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 8 分型面设计是注射模的一个关键步骤，分型面的选择影响塑件的成型与脱模、模具的结构与制造等。在设计分型面时，应遵循以下原则 2： a. 分型面应该选在塑件外形的最大轮廓处； b. 分型面的选择应该有利于顺利脱模； c. 分型面的选择应该保证塑件的精度要求和 外观要求； d. 分型面的选择应该方便模具的加工制造 ； e. 分型面的选择应该有利于排气。 塑料端盖 塑件的外形最大轮廓为其外表面轮廓，以其上表面作为分型面不仅容易分型，而且也有利于抽芯机构的设计，其具体分型面选择如下图 3.1 所示 。 图 3.1 分型面的选择 nts4 浇注系统的设计 9 4 浇注系统的设计 4.1 浇注系统设计的组成及要求 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。浇注系统对塑件性能、尺寸、质量，原材料利用率和模具结构有很大影响。设计浇注系统时一般考虑的内容有： a. 对模腔的填充迅速有序； b. 可同时充满各个型腔； c. 对热量和压力损失较小； d. 尽可能消耗较少的塑料； e. 能够使型腔顺利排气； f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； g. 不会使冷料进入型腔 。 4.2 主流道设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，
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