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机械毕业设计论文
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模具毕业设计49聚丙烯注射成型模具设计,机械毕业设计论文
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目录 目录 说明书 . 2 一前言 . 2 二、设计题目 . 2 三、塑件的工艺性分析 . 3 1、塑件设计要求 . 3 2、塑件的原材料分析： . 3 3、塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析： . 4 四、确定成型方案 . 4 1、塑件的体积重量 . 4 2、塑件的注射工艺参数的确定 . 5 五、工作过程 . 5 1、注塑模具总体结构设计与型腔、型芯工作尺寸计算 . 5 2、浇注系统设计 . 5 六、实例的有关尺寸计算如下： . 7 1、计算型腔的径向尺寸 . 7 2、计算型芯的径向尺寸 . 8 3、计算型芯的高度尺寸 . 8 七、冷却系统的设计 . 9 1、模具主要结构设计 . 9 2、设计模具装配图 . 9 3、拆画型腔、型芯零件的零件图 . 10 八、设计总结 . 11 nts 说明书 一前言 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加； “三资 ”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 模具成型具有优质，高产，低消耗，低成本的特点。因而，在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化学稳定性好，电绝缘性强，力学性能高，自润滑，耐磨及相对密度小等独特的优异性能，成为工业部分必不可少的新型材料。 相当多的发达国家塑 料模具企业移师中国，是国内塑料模具迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，所以中国塑模市场的前景辉煌，这是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。 按照我国国家标准，模具共分为 10 大类 46 个小类，塑料模具是 10 大类中的 l 个大类，共有 7 个小类：热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。塑料模的发展是随着塑料工业的发展而发展的，在我国起步较晚，但发展却很快，特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上，都有很大发展。但 就总体来看，与国民经济发展和世界先进水平相比，差距仍较大，一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具每年仍大量进口。 据悉目前全世界年产出模具约 650 亿美元，其中塑料模具约为 260 亿美元。我国 1999 年模具总产值 245 亿元其中塑料模具约为 82 亿元， 2000 年近 100 亿元。七类塑料模具中，注塑模具所占比例很大，约占全部塑料模具的 80%左右。 塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前 国内年需塑料模具约 130-140 亿 元，真中有 30 多亿元仍靠进口，进口量最多的 塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。 随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用 二、设计题目 需注塑成型的塑料杯零件 图如图 1 所示，材料为聚 碳酸酯 (PC)，平均收缩率 0.017。设计杯子的注塑模具。 nts 图 1 塑料杯零伴图 通过塑料杯注塑模具的案例设计，使学生熟悉直接浇口的应用与设计，单分型面注塑模具的整体结构设计、计算过程与方法。 三 、塑件的工艺性分析 1、塑件设计要求 材料为 PC,收缩率 57%,材料的柔韧性较好 ,伸缩率较高。 为减少模具数量，缩短生产周期等，因此用一副模具来生产。 2、塑件的原材料分析： 塑件的材料采用聚碳酸脂 PC，属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性： 无定形料、吸湿性大、不易分解。 韧性好，使用温度 -100130。 质脆、表面硬度低。 流动性中等，溢边值 0.03mm 左右，易发生填充不良、缩孔、凹痕、熔接痕等缺陷。 宜取高压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温，可增加流动性，降低内应力、方向性，改善透明度及强度。 模具浇注系统应对料流阻力小，脱模斜度应大，顶出均匀，表面粗糙度应好，注意排气。 质透明，要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。 nts3、 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析： 1）塑件的结构分析 该零件的总体形状为圆 柱形，总体结构相对简单 。 2） 塑件尺寸精度的分析 零件的重要尺寸，如， 18 0.22 尺寸精度为 3 级，重要尺寸 6 0.08 尺寸精度为 3 级，其它尺寸均无公差要求，一般可采用 MT5。 由以上的分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为 2m，最小处为 1m，壁厚差为 1m，较为均匀。 3）表面质量的分析 该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面质量要求较容易实现。 综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证 。 四 、确定成型方案 1、塑件的体积重量 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 计算得塑件的体积： V 8474.6mm3 计算塑件的质量：公式为 W V 根据设计手册查得聚碳酸酯的密度为 1.18kg/dm3，故塑件的重量为： W V 8474.6 1.18 10-3=8 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为： SZ 60/40 型注塑成型机，该注塑机的各参数如下表所示： 理论注射量 /cm3 60 移模行程 /mm 180 螺杆直径 /mm 30 最大模具厚度 /mm 280 注射压力 /Mp 150 最小模具厚度 /mm 160 锁模力 /KN 400 喷嘴球半径 /mm 15 拉杆内间距 /mm 295 185 喷嘴口孔径 /mm 3.5 nts2、塑件的注射工艺参数的确定 根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度 t1 选用 180 中段温度 t2 选用 200 前段温度 t3 选用 220 喷嘴温度：选用 220 注射压力：选用 100MP 注射时间：选用 20s 保压时间：选用 2s 保压： 80MP 冷却时间：选用 28s 总周期： 50s 五 、工作过程 1、 注塑模具总体结构设计与型腔、型芯工作尺寸计算 确定成型模具形式 根根塑件的结构较简单，尺寸中等，聚丙烯材料等条件，可采用单型腔 (或多 腔 )，单分型面注塑模具。 2、 浇注系统设计 1） 主流道的设计 根据设计手册查得 SZ 60/40 型注射机喷嘴有关尺寸如下： 喷嘴前端孔径： d0= 3.5mm 喷嘴前端球面半径： R0 15mm 为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射喷嘴直径 d。 ntsD d+(0.5 1)mm= 3.5+1 4.5mm 主流道的半锥角通常为 1 2过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空 过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 2.5。经换算得主流道大端直径 D 8.5mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 5mm 的圆弧过渡。主流道的长度 L 一般控制在 60mm 之内，可取 L 55mm。 2） 冷料井 与拉料杆的设计 对于依靠推件板脱模的模具常用球头拉料杆，当前锋冷料进入冷料 井 后紧包在拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。球头拉料杆固定在动模一侧的型芯固定板上，并不随脱模机构移动，所以当推件板从型芯上脱出制品时，也将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来。其结构如下图所示： 拉 料杆 ： 3） 浇口的设计 根据浇口的成型要求及型腔的排列方式且材料粘度小，故选用点浇口较为合适。点浇口有浇口痕迹小等优点。从制品的内盖进料，点浇口的截面形状为直径 D1 的圆形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。浇口是在制品的内表面留有浇口痕迹，因为该制件内表面质量要求较低，又是中小型制品的一模两腔结构，所以可以采用点浇口。浇口直径一般为 0.61.5mm，其大小由物料性质和制件重量决定，浇口台阶长度为 0.51.2mm.最好为 0.50.8mm，浇口直径可由经验公式确定 如下 d=k*c*A1/4。 式中： A 型腔的表面积（ mm2） ； K 材料系数。对材料 PC 为 0.7； C 壁厚系数从塑料成型模具的 65 页的表 3-3-2 如下图所示中选取上式适用于壁厚 t0.72.5mm 的制品。 采用直接浇口，设在水杯底部中心进料，主流道设在浇口套中，浇口尺寸设计参考塑料成型工艺与模具设计教材 P130 页表。 成型零件工作尺寸计算 ： 型腔、型芯径向工作尺寸计算公式，参照塑料成型工艺与模具设计教材 146 页公式 (5-16)和 (5-17)及相关内容。 0 0( ) (1 ) ( 0 . 5 0 . 7 5 )Msl S l V (5-16) 00( ) ( 1 ) ( 0 . 5 0 . 7 5 )Msl S l V(5-17) 式中： Ml 型腔 (或型芯 )的径向工作尺寸 成型零件制造公差 ntsS -塑料平均收缩率 Sl 塑件的径向基本尺寸 V 塑件尺寸公差 型腔深度尺寸计算公式，型芯高度尺寸计算公式，参照教材 147 页公式 (5-18)， (5-19)，x 取 0.5。 0 0( ) (1 )MsH S H x V (5-18) 0 0( ) (1 )Msh S h x V (5-19) 式中： MH 型腔的深度尺寸 ； 成型零件制造公差 ； S -塑料平均收缩 ； SH 塑件的外形高度基本尺寸 V 塑件尺寸公差 ； Mh 型芯高度尺 ； Sh 塑件的内形深度基本尺寸 塑件各尺寸公差 V 由图 1 中的偏差计算，公差 =上偏差 -下偏差， 取 3V 。 六、 实例的有关尺寸计算如下： 1、 计算型腔的径向尺寸 0.017S ， 75sl ，系数取 0.75， =0.46， = /3=0.15，将己知数据代入式 (5-16)， 0 0( ) (1 ) ( 0 . 5 0 . 7 5 )Msl S l V= 0 . 1 50( 1 0 . 0 1 7 ) 7 5 0 . 7 5 0 . 4 6 = 0.15075.93 (1)计算型腔的深度尺寸 0.017S ， SH =80， x 取 0.5， =0.46， = /3=0.15，将己知数据代入式 (5-18)， 0 0( ) (1 )MsH S H x V= 0 . 1 70( 1 0 . 0 1 7 ) 8 0 0 . 5 0 . 4 6 =nts0.17081.13 2、 计算型芯的径向尺寸 0.017S ， 1 69sl ，系数取 0.75， =0.46， = /3=0.15， 将己知数据代入式(5-17)， 0011( ) ( 1 ) ( 0 . 5 0 . 7 5 )Msl S l V= 0 0 . 1 7( 1 0 . 0 1 7 ) 6 9 0 . 7 5 0 . 4 6 = 0 0.1770.51 0.017S ， 2 40sl ，系数取 0.75， =0.32， = /3=0.107，将己知数据代入式 (5-17)， 0022( ) ( 1 ) ( 0 . 5 0 . 7 5 )Msl S l V= 0 0 . 1 0 7( 1 0 . 0 1 7 ) 4 0 0 . 7 5 0 . 3 2 = 0 0.10740.72 3、 计算型芯的高度尺寸 0.017S ， 1 71sh ，系数取 0.5， =0.46， = /3=0.15，将己知数据代入式 (5-19) 0011( ) ( 1 )z zMsh S h x V= 00 . 1 5( 1 1 . 0 1 7 ) 7 1 0 . 5 0 . 4 6 =0 0.1572.437 0.017S ， 1 6sh ，系数取 0.5， =0.14， = /3=0.05，将己知数据代入式 (5-19) 0022( ) ( 1 )z zMsh S h x V= 0 0 . 0 5( 1 0 . 0 1 7 ) 6 0 . 5 0 . 1 4 =0 0.056.222 nts七、 冷却系统的设计 聚丙烯的热容量大，模具必须设置冷却回路。在凹模中设置三层冷却水道，型芯尺寸较大中设置喷射式冷却或螺旋槽式冷却装置。 1、 模具主要结构设计 采用直接浇口。主分型面设在水杯口端面上。为了便于加工制造，凹模可采用组合式结构，由凹模镶套和凹模底板组成，凹模底板上加工短园柱凸台，成型杯底凹孔。凹模镶套、凹模底板均固定在凹模板上。主型芯采用凸肩式结构，用两板固定。动、定模可采用等直径不对称布置的四组导柱、导套导向和定位，结构和尺寸参阅有关标准选定。根据塑件结构形状可采用推件板推出机构，推杆用螺纹与推件板联接。推板采用两组导柱、导套导向。推出距离限定为型芯高度加 2-3mm。 模板可参阅注射模模架标准选取。 2、 设计模具装配图 根 上述设计内容，确定模具的具体结 构和尺寸，绘出设计案例的装配图如图 2。 可作为课程设计时绘制装配图参考。 图 2 模具装配图 1-动模座板 2-推板 3-推杆固定板 4-推杆 5-垫块 6-型芯固定板 7-动模板 8-推件板 9-凹模固定板 10、 22-导套 11-主型芯 12-喷水管 13、 21-导柱 14-定模座板 15-定位圈 16-浇口套 17-凹nts模底板 18-定模座板 19-凹模镶套 20-封水圈 在绘制模具的装配图时，可先按计算结果绘出型芯和凹模的主视图，再根据他们的尺寸选定标准模架尺寸，逐步绘出主视图，并采用全剖视，然后绘动模部分的俯视图，最后绘左视图。 3、 拆画 型腔、型芯零件的零件图 根根装配图 2 拆画的主型芯、凹模镶套零件图如图 3、图 4 所示 。 图 3 主型芯零件图 A1. 61.61.材 料T81. 60.8技术要求2.热 处理硬度HRc5 0- 55其余6. 3nts 图 4 凹模镶套零件图 八、设计总结 毕业设计历时近半个月，在这半月中我得到了诸多领导、老师的指导和帮助，在此我首先感谢所有给予我关怀和帮助的老师和同学。 在这半个月的毕业设计中，我经过了从对注塑模具的一无所知到能熟练运的成长过程。在这段紧张而又忙碌的日子里，我广泛查阅相关资料，认真推算各种数据，周密思考每一种设计方案，并且虚心向同学和指导老师探讨、请教。时日虽短，但自感收获颇多。 通过广泛查阅注塑模具设计与制造的相关书籍文献资料，对模具加工、制造的现状及其前景有了一定的了解，并能够从中提取出与我的毕业设计相关的大量资料。由于模具的加工相对较复杂，且设计又比较灵活加上我国模具行业起步比较晚，还没有制定出完善的模具国家标准，所以我在本次毕业设计过程中不仅对大量书籍和参考文献进行综合比较论证通过推算各种数据、绘制装配草图，使我的专业基础知识由进一步得到巩固和积累：包括机械加工工艺学的理论知识、机械制图知识以及 CAD 绘图知识等 .更是将我大学二年来在学校里所学的理论知识与在实习工厂里的金工实习 、钳工 实习 所获得的实践知识有机的融合到一起。使我的综
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