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机械毕业设计论文
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模具毕业设计22电视机旋钮的模具设计,机械毕业设计论文
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第 1 页 共 20 页 目录 毕业设计评分表 3 毕业设计阶段性检查表 5 毕业设计（论文）答辩问题原始记录 6 任务书 8 正文 9 1.塑料制品的工艺性分析 10 2.成型设备选择与模塑工艺规程的编制 12 3.注射模结构设计 13 4.成型零件尺寸计算 15 5.注射机有关参数的校核： 17 7.装配图 22 8.主要模具零件加工工艺 23 9.参考文献 26 模具设计与制造毕业设计任务书 nts第 2 页 共 20 页 班级学号 模具 学生姓名 潘海娟 指导教师 设计题目 电 视 机 旋 钮 任务书下达日期 2009 年 9 月 21 日 指导教师 (签字 )_ 设计 原始 参数 1.塑件图：见附件 2.材料： ABS 3.批量： 100 万件 4.塑件精度： 5 级精度 设计 工作 内容 1.编制模塑成型工 艺规程（即填写“塑件成型工艺卡”） 2.绘制塑件注射模总装图 3.绘制该模具零件图一套 4.编制该模具凸模、凹模制造工艺规程 5.编写完善模具设计说明书（按 A4 打印纸装订） 6.所有资料按要求装订后以文件袋形式上交辅导教师，并交电子稿在 毕业设计栏目中。 nts第 3 页 共 20 页 nts第 4 页 共 20 页 一 .塑料制品的工艺性分析 1. 塑件的分析 ： 、 ABS 是丙烯、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成的非结晶型的 高聚物，属于热塑性工程塑料。 、 ABS 塑料在一定温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度及耐磨性；其热变形温度为 100左右；具有一丁的化学稳定性和良好的介电性能；还能与其他塑料和橡胶混溶等特性；其制品尺寸稳定性好，表面光泽，可以抛光和电镀； ABS 塑料耐热性并不高，耐低温性和耐紫外线性能也不好。 、 ABS 塑料成型性较好。其流动性也较好，成型收缩性小； ABS塑料比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也较快，模塑周期短。但 ABS 吸水性大，成型前必须充分干燥，表面要求光泽的制品应进行较长时间的干燥。 ABS 塑料可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型等方法制造塑料制品。 2、塑件尺寸精度分析 此塑件上均未标注公差精度要求，所以所有尺寸均为自由尺寸，查塑料模塑成型技术表 3-9 “常用材料分类和公差等级选用”，未注公差等级选 MT5 级精度，属于中等精度等级然后按表 3-10“国家标准模塑件尺寸公差数值表”，查得未注尺寸公差的公差，标注如下单位： nts第 5 页 共 20 页 、塑件外形尺寸： 024.06、 038.015、 038.017、 064.020、 024.05.4 、2.002 、 24.005 、 34.0012 、 38.0017 ； 、塑件内形尺寸 : 24.008、 02.05.2 R、 02.05.0 ； 3 塑件表面质量分析 该塑件是电视机旋钮表面要求光亮无划伤痕迹。 4 塑件结构工艺性分析 、此塑件为圆柱回转体类零件，高度为 31 ，各段厚度不一，总体尺寸为 20 ，尺寸较小； 、塑件有一长度为 12mm 的杆状部分，成型此杆状部分采用镶件结构，塑件有圆周内凹槽，且要求成型后表面光滑；所以必须使用两侧的侧滑块分型机构，使用斜导板起开合模的导向作用。 塑件表面有一个 8 的圆形凹槽，成型此部分采用成型推杆成型。 二 、 成型设备选择与模塑工艺规程的编制 1、 计算塑件体积、重量 、 计算体积 : 通过使用 Pro/e 软件绘制旋纽零件图，查得塑件体积： V =5.33 3 、估算质量： 查表 5-1“某些热塑性塑料的密度及压缩比”，知 ABS 的密度 =1.0 1.1g/ 3 ,取 =1.05 g/ 3 塑件质量 m= v=5.33 1.05=5.59g 、估算浇注系统塑料质量： 查中国模 具工程大典知，浇注系统的质量取塑件质量的20% 100%，所以总质量 M =4.35*m =24.32g 初选注射机： XS-ZY-60； 初定型腔数： 一模四腔 ； nts第 6 页 共 20 页 注射机 XS-ZY-60 的主要技术参数： 螺杆直径 38mm 额定注射量 60 3 注射压力 122Mpa 锁模力 500KN 最 大注射面积 130 2 最大开合模行程 180mm 拉杆空间 280mm 250mm 最大模具厚度 200mm 最小模具厚度 70mm 喷嘴球头半径 喷嘴孔直径 12 4 结论 : 可用注射成型 nts第 7 页 共 20 页 三 . 注射模结构设计 1 、 分型面的选择 分型 面 的选择应遵循以下原则： 、分型面应便于塑件的脱模； 、分型面选择应有利于侧面分型和抽芯； 、 分型面选择应保证塑件的外观质量； 、 分型面选择应有利于防止溢料； 、分型面选择应有利于排气； 、分型面选择应尽量使成型零件便于加工； 、 分型面选择必须 考虑注射机的技术参数； “一般， 分型面选在塑件的最大截面处 ” 综上所述，该塑件的分型面取在塑件的最大截面 A A 。 2、 浇注系统 对浇注系统的要求是：将熔体平稳的引入型腔，使之按要求填充型腔；使型腔内的气体顺利排出；在熔体填充型腔和凝固过程中，能充分地把压力传到型腔各部位，以获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑料制品。 1 、主流道： 主流道横截面形状通常采用圆形。为了便于流道凝料的脱出，主流 道设计成圆锥形，其锥度 2 6，内壁粗糙度 Ra 小于 0.4m，小端直径 D 一般取 3-6 ，且大于注射机喷嘴直径 d 约 0.5-1 ；主流道的长度由定模座板和定模板厚度确定，一般 L 不超过 60nts第 8 页 共 20 页 ， 主流道大端与分流道相接处应有过渡圆角通常 r 取1-3 以减小料流转向时的阻力。 由于主流 道需要与高温塑件和喷嘴频繁接触，所以要设置 浇口套。查模具设计与制造简明手册，选浇口套型，小端直径 51d，长度 L 为 30 。浇口套直接装配到定模座板上，方便且安装简单。如图所示： 2 、分流道： 分流道是介于主流道和浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过渡段通道，也是使浇注系统的截面变化和熔体流动转向的过渡通道。 分流道截面形状和尺寸：、分流道截面为梯形截面，其加工容易，且热量散失和流动阻力也不大； 所以，选 梯形截面 。 查 塑料模塑成型技术表 5-5“常用分流道横截面及其尺寸”，如图： 圆角半径 R=1.5 分流道长度 L=50 高度 h=3.5 梯形长边长度X=5 3、浇口： nts第 9 页 共 20 页 、 浇口的基本作用：使从分流道来的熔体产生加速，以快速充满型腔 ；防止熔料倒流；便于浇口凝料与制品分离。 、 浇口选用： 点浇口： 其优点是去除浇口后 ，制品上留下 的 痕迹不明显，但压力损失较大，制品收缩大，而且模具应设计成双分型面模具，以便脱出流道凝料，造成模具结构复杂。图为点浇口： 该制品选用点浇口。塑件表面质量有较高要求，去除浇口后 ，制品上留下的 痕迹不明显。但是，模具应设计成双分型面模具，以便脱出流道凝料，造成模具结构较复杂。 图为点浇口尺寸 ： 4 、冷料穴 与拉料杆 ： 梯形拉料杆为标准件，易于选取，且使用效果较好。其头部有一定空间。能贮存凝料，充当冷料穴。如图： nts第 10 页 共 20 页 3、 型腔 设计： 1 、型腔设计： 型腔是成型塑料制品外形的主要零件。可分为整体式和组合式两类。 组合式凹模改善了加工性，减少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修，节约了模具钢，但装配调整较麻烦，主要用于形状复杂的塑料制品的成型。 该制品外型有 圆周内凹槽，且要求成型后表面光滑；所以必须使用两侧的侧滑块分型机构 ，型腔需要做成两侧滑块，采用 组合式 。 4、 侧向分型 ： 因为 塑件有圆周内凹槽，所以必须使用两侧的侧滑块分型机构， 且塑件倒装需要使用延时侧抽。 使用斜导板起开合模的导向作用 。使用楔紧 块，在合模时对模具起锁紧的作用。 5、推件方式： 推出机构的设计要求：、尽量使塑料制品留在动模上 、保证制品不变形不损坏 、保证制品外观良好 、结构可靠 该塑件要求“表面光亮且无划伤痕迹”，且该零件底面上有一个 8 的 圆形浅凹槽，可以直接使用 推杆成型。综合以上结论，选 推杆推出 。 复位零件 ： 采用复位杆复位，使已完成推出制品任务的推杆回到注射成型状态的位置。 6、冷却与加热系统： 由于 ABS 塑料 成型时要求模温在50-80，生产批量为 100 万件，但体积很小，故模具可不考nts第 11 页 共 20 页 虑设置加热冷却系统。 7、标准模架的选用： 该塑件最大尺寸为 20 ，采用点浇口，其生产批量为 100 万件，采用一模四腔，则其模具对称，便于布置，型采腔用镶拼式，尺寸不大，但为满足模板的强度、刚度以及型腔布局的需要，选 150 200 的标准模架 ，其闭合厚度为 195 ，该模具的最大尺寸为 200 200 ；注射机 XS-ZY-60 的拉杆空间为 280 250 ， 最大模具厚度200mm， 所 选 模 架 能 放 进 去 。 所 以 可 使 用 初 选 的 注 射 机XS-ZY-60，其能满足生产要求。 四、 成型零件尺寸计算 1、 型芯、型腔计算 : 该塑件材料为 ABS，查的该塑料的收缩率为 0.4 0.7，取 0.55。模具制造公差取3 、 、型腔径向尺寸：由前面可知塑件尺寸及公差。按下式计算： LM=(LS+LS Scp%- 43) zz0LS = 0 24.06 、 0 24.05.4 、 0 38.015 、 0 38.017 064.020 ； 则 LM1= 6+6 0.55%-43 0.24 24.0310 =5.85 08.00 LM2 =4.34 8.0.00 LM3 =14.79 12.00 LM4 =16.65 19.00 LM5 =19.68 21.00 、型腔深度尺寸： HM= HS+ SHcpS %- 32 Z0HM = 34.0012 、 2.002 、 34.0011 则 HM1= 12+12 0.55%-32 0.34 34.0310 =11.83 11.00 HM2 =1.87 06.00 HM3 =10.83 11.00 nts第 12 页 共 20 页 、型芯径向尺寸：按下式计算： lM= lS+lS Scp%+ 43 0ZLS= 24.008、 02.05.2 R则 lM1= 8+8 0.55%+43 0.24 024.031=8.22 008.0lM2 = 2.5+2.5 0.55%+43 0.2 02.031=2.67 006.0五、 注射机有关参数的校核： 1、 注射量的校核： 由前面知，塑件和浇注系统质量都为35g，则每次注射所需注射量为： 4 5.59g=25g 注射机的最大注射量以最大注射容积标定时，按下式校核： K V0 V= VVni i 流1（ 5-1） 式中 V0-注射机最大注射容积 cm3 Vi-一个制品的体积 cm3 V-制品总体积（包括制品、流道凝料在内） cm3 n-型腔数 V流 -流道凝料体积 cm3 K-注射机最大注射量的利用系数，取 K=0.8 由前面计算知，塑件与浇注系统凝料的体积相等，则每次注射所需塑料体积为： V总= V塑件+V凝料=4*5.33 cm3 +2050mm3 =23.37 cm3 nts第 13 页 共 20 页 注射机最大注射量 60 0.8=48cm3 23.37cm3 故能满足要求。 2、 锁模力与注射压力的校核： 、 注射压力校核： 即 P0 P (5-6) 式中 P0-注射机的最大注射压力（ MPa） P-塑料制品成型所需的注射压力（ MPa） 由于所选注射机为 XS-ZY-60，其注射压力为 122 MPa，即 P0为 122MPa。查塑料模塑成型技术附表 4“常用热塑性塑料注射成型的工艺参数”， P 为 60 100 MPa，满足上式要求。 、 锁模力的校核： 需满足 F0 F= Ap分模 (5-7) 式中 F0-注射机的最大锁模力 P模-模内平均压力，见表 5-2 A分-制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和 由前可知，注射机 XS-ZY-60 的最大锁模力为 500KN， P模为34.4 MPa，经计算得 A分为 865.4mm2 A分=A制品+A流+A浇= 102 +100 5 + 5.4 2 =865.4mm2 nts第 14 页 共 20 页 Ap分模 =34.3 865.4=30KN 50KN 满足上式要求。 3、 模具厚度的校核： Hmin H Hmax（ 5-11） 式中 H-模具闭合厚度（ =193 ） Hmin-注射机允许模具最小厚度（ =70 ） Hmax-注射机允许模具最大厚度（ =200 ） 满足上式要求。 4、注射机喷嘴与模具主流道衬套关系： R=r+(1 2) D=d+(0.5 1) 式中 d-注射机喷嘴前端孔径（ =4 ） D-模具主流道衬套的小端直径（ =5 ） r-注射机喷嘴球面半径（ =12 ） R-模具主流道衬套的球面半径（ =13 ） 满足上式要求。 5、 开模行程的校核 ： 由于注射机 XS-ZY-1000 最大开模行程与模具厚度无关，所以按下式校核： S H1+ H2+ 5 10 5-12 式中 S-注射机最大开模行程 (移动模板行程 )（ =180 ） H1-制品的推出距离（ =15 ） H2-制品的总高度（ =31 ） 满足上式要求。 6、 流程比的校核： 熔体流程长度与厚度之比即为流 程比。可按下式计算： 流 程 比 = ni iitL1（ 5-18） nts第 15 页 共 20 页 所以 =（350+636+11+58+512+210+77+1717） 2=70，而 ABS 的流程比介于聚乙烯和聚丙烯之间，取 210 235。所求值小于 ABS的流程比，满足要求。 7、 型腔侧壁和底板厚度的校核： 、 型腔侧壁计算： 由于其型腔为组合式型腔，型腔侧壁厚度为； t=r ( 3 2p- -1) （ 4-27） 式中 -型腔长边长度（ =200MPa） P-型腔内熔体压力（ =34.3MPa） 代入上式得 t=3.5 ：故该模具型腔壁厚可取 3.5 。 2、底板厚度计算 :该模具采用两垫块支撑，按刚度计算的底板厚度如下： h= 3 141325LLlEP 4-46 L-支架间距 =94 L1-底板总长 =200 l1 -底板上承受成型压力部 分的长度 =115 E-型腔材料弹性模量（ =2.1 105 MPa） -型腔弹性变形增长值，见表 4-6 =0.05 P-型腔内熔体压力（ =34.3MPa） 代入上式得 h=28.5 . L 计算出的底板厚度 h 为 28.5mm，在结构许可情况下，为使底板强度满足可以增加一点底板厚度。所以，将底板厚度 h定为 32mm。 五、 模具装配图： 该模具结构较复杂，且采用一模四腔，属于多分型面模具。 nts第 16 页 共 20 页 其主要地方在于侧滑块和型腔的 加工，须严格保证其加工，以满足生产需要。 模具整体尺寸较小，但局部采用镶拼式结构，装配时需保证 其安装精度，以保证制品质量。其各个零件图详见塑模装配图。 模具开模动作说明： 开模时，由于拉钩 27 拉着滑块 30，以至使模具首先由定模座板 3 和镶块固定板 4 分开，使浇口凝料能取出。然后，当动模开行到压块 29 将滑块 30 打入使拉钩与滑块脱离，且压板 29 又将滑板 30 拉住，使镶块固定板 4 固定在那不再向下运动；然后模具继续分型，由侧导板 2 导向（延时侧抽），先是将塑件从上型腔中抽出，再进行侧向分型；侧向分型完成以后，最后由成型推杆将塑件推出。 六、 主要模具零件加工工艺 ： 1、 型腔镶件 的加工工艺过程： 材料： CrWMn 热处理：淬火，回火 HRC54 58 nts第 17 页 共 20 页 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 按尺寸 35 25 的圆棒料切断 锯床 2 车端面 车端面保证长度 22.5 ，钻中心孔； 调头车端面保证长度 20.3 ，钻中心孔，留磨余量 0.3 。 卧式车床 3 车外圆 车长度为 17 的外圆至 22.2 ，且保证其台肩高度尺寸为 3.1 ； 卧式车床 4 铣 铣高度为 3mm，外型尺寸为 28mm 22mm，到尺寸 加工中心 5 平磨 磨台肩尺寸保证 3 ； 调头磨保证长度尺寸为 20 ，留 0.05 研磨量； 磨 22 的圆至尺寸。 平面磨床 6 钳工 钻锥形孔 5.6mm 锥度 360 深 7mm； 和钻 1mm 深 1mm 的孔，至尺寸。 7 热处理 按热处理工艺进行 ，淬火、回火，硬度 HRC5458 8 电火花 加工深度为 11.8311.00 的孔，至公差要求。 电火花成型机 9 研磨 研磨所有孔内面至尺寸 10 检验 nts第 18 页 共 20 页 2、 测滑板 的加工工艺过程： 材料： Cr12 热处理：淬火 54 58HRC 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 锻造毛坯 130mm 80mm
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