保险座塑料注塑模具设计【CAD图纸全套】

买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 I 西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 保险座 塑料注塑模具设计 系别 ： 机电信息系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013 年 05 月 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 险座塑料注塑模具设计 摘要 模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，它是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。本论文主要介绍了保险座的塑料注塑模具的设计。 设计中首先通过分析塑件的形状及工艺特性，选择了合适的模具设计方案；其次是对注塑机的选择，包括注射机的初选和注射机有关参数的校核，并确定了注射机；再次完成模具的结构设计，包括分型面的选择和确定、型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统的设计、成型零件结构设计、抽芯机构设计、推出机构的选择、冷却系统的设计、标准模架的选择。最后对成型零件尺寸进行计算，确定工艺参数。 采用此模具能够保证塑件尺寸外形以及表面要求，而且成本低、结构简单、开模容易、效率高，具有较强的实用性。 关键词 ： 塑料注塑模具；注塑机；结构设计 he of is in It is an of of on of of in of is of of To of of of to 要符号表 K 安全系数 E 材料弹性模量 料的最大收缩率 模阻力 料的最小收缩率 C 型芯成型部分断面的平均 位面积的包紧力 h 型芯被塑料包紧部分的长度 s 塑件公差 位面积的包紧力 D 腔 型腔內形尺寸 安全系数 料平均收缩率 S 顶顶出行程 件外径基本尺寸 1 富裕量 件內形基本尺寸 2 顶出行程富裕量 h 腔 凸模 /型芯高度尺寸 倾斜角 件內形深度基本尺寸 Q 抽拔阻力 模受的总压力 P 斜导柱所受的弯曲力 F 塑件的投影面积 塑件收缩率 P 型腔压力 f 摩擦系数 K 修正系数 塑料泊桑比 B 动模垫板的宽度 L 支撑块的跨距 录 1 绪论 . 1 言 . 3 具发展现状及发展方向 . 4 料模具工业的发展现状 . 4 国塑料模具发展走势 . 3 课题的设计内容 . 5 2 模具方案的论证和选择 . 6 型面的选择 . 6 型面选择原则 . 6 型面的分类 . 6 型面的选择原则 . 7 型面的确定 . 7 3 注射机的选择 . 8 件的材料及其注射工艺性 . 8 工艺条件 . 8 腔数目的确定及分布 . 8 塑机的选择 . 9 射机参数校核 . 9 大注射量校核 . 9 大注射压力的校核 . 9 模力的校核 . 9 模行程校核 . 10 4 浇注系统的设计 . 11 注系统的作用 . 11 注系统的组成 . 11 流道部分设计 . 11 料穴设计 . 12 流道设计 . 12 口设计 . 13 5 成型零件工作尺寸的计算 . 14 响塑件尺寸精度的因素 . 14 具成型零件的工作尺寸计算 . 14 V 形收缩率 . 15 具成形零件的制造误差 . 15 件的磨损 . 15 具的配合间隙的误差 . 15 腔和型芯尺寸计算 . 15 腔径向尺寸计算 . 15 腔的深度尺寸 . 16 芯的径向尺寸 . 16 芯的高度尺寸 . 16 心距尺寸计算 . 16 模板的强度校核 . 16 6 导向机构设计 . 19 向机构的作用和设计原则 . 19 向机构的作用 . 19 向机构的设计原则 : . 19 柱、导套的设计 . 19 柱的设计 . 20 套的设计 . 20 7 脱模机构的设计 . 21 本考虑和要求 . 21 出机构的确定 . 21 件板脱模机构设计的特点 和基本原则 . 21 杆横截面直径校核 . 22 模力的计算 . 22 杆直径的校核 . 22 8 侧向分型与抽芯机构的设计 . 24 本考虑和要求 . 24 向分型与抽芯机构应具 备的基本功能 . 24 芯机构的概述 . 24 导柱抽芯机构设计原则与确定 . 24 导柱抽芯机构的有关参数计算 . 25 芯距 S . 25 导柱倾斜角 的确定 . 25 导柱直径的确定 . 26 斜导柱长度的计算 . 27 块的设计 . 27 滑槽的设计 . 28 块定位装置 . 28 块的作用和结构形式 . 28 9 模具的材料 . 29 料模具用钢的必要条件 . 29 择钢材的条件 . 29 模具材料的选择 . 29 具的淬火硬度 . 30 具的表面粗糙度 . 30 处理的选择 . 30 10 模具的可行性析 . 31 它结构零部件设计 . 31 模具的特点 . 31 场前景与经济效益分析 . 31 11 总结 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 毕业设计（论文）知识产权声明 . 错误 !未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明 . 35 1 绪论 1 1 绪论 2 1 绪论 3 1 绪论 言 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。现代模具工业有 “ 不衰亡工业 ” 之称。 模具是工业生产的基础工艺装备，也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。如汽车、拖拉机、电器、电机、仪器仪表、电子等行业有 60% 80%的零件需用模具加工，轻工业制品的生产中应用模具更多。螺钉、螺母、垫圈等标准零件，没有模具就无法大量生产。并且推 广工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等工艺，全部需用模具来进行。由此看来，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，它是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。因此，模具技术发展状况及水平的高低，直接影响到工业产品的发展。也是衡量一个国家工艺水平的重要标志之一 1。 1 绪论 4 料模具工业的发展现状 改革开放 20 多年来，我国 (除港台地区外，下同 )的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。据不完全统计，全国现有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近 17000 家，约 60 万从业人员，年模具总产值达 200 亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求量的 60左右，还不能适应国民经济发展的需要。目前，国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具还主要依靠进口。据海关统计， 1997年进口模具价值 美元，这还不包括随设备一起进口的模具； 1997 年出口模具仅为 7800 万美元。 1997 年中国模具工业协会对下属的 209 家骨干企业（含产品厂的模具车间）的统计资料表明，其模具总产值 元人民币，进口模具大约为 336 万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈 2。 按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为10 大类，其中，冲压模和塑料成型模两大类占主要部分 3。按产值计算，目前我国冲压模占 50左右，塑料成形模约占 20，拉丝模约占 10，而世 2 界上发达工业国家和地区的塑料成形模 比例一般占全部模具产值的 40以上 4。我国冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足 100 万次，模具最高寿命达到 1 亿次以上，精度达到 3 5 50 个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命 6 亿次，平均模具寿命 5000 万次相比，处于 80 年代中期国际先进水平 5。 我国的塑料成形模具设计，制作技术起步较晚，整体水平还较低。目前单型腔，简单型腔的模具达 70以上，仍占主导地位。一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造。模具平均寿命约为 80 万次左右，主要差距是模具零件变形大、溢边毛刺大、表面质量差、模具型腔冲蚀和腐蚀严重、模具排气不畅和型腔易损等，注射模精度已达到 5下，最高寿命已突破 2000 万次，型腔数量已超过 100 腔，达到了 80 年代中期至 90 年代初期的国际先进水平 6。 我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。在采用 技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用 术设计模具方面，仅有约 10%的模具在设计中采用了 抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用 行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用 术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二是现有的工艺设备（包括近 10 多年来引进的先进设备）或因计算机制式（ 机及其兼容机、 作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异等，联网率较低，只有 5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作；在应用 术进行工艺规划方面，基本上处于空白 状态，需要进行大量的标准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成型技术、表面处理技术等方面的 术应用在我国才刚起步 7,8。 计算机辅助技术的软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具厂、车间的模具业务设备陈旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具业务设备，但 过于分散，或不配套，利用率一般仅有 25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的 8%12%左右，且技术人员和技术工 3 人的总体技术水平也较低。 1980 年以前从业的技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而 80 年代以后从业的人员，专业知识、经验匮乏，动手能力差，不安心，不愿学技术。近年来人才外流不仅造成人才数量与素质水平下降，而且人才结构也出现了新的断 层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术水平难以提高。 准件结构现状 :近 10 多年来，特别是 “八五 ”以来，国家有关部委已多次组织有关材料研究所、大专院校和钢铁企业，研究和开发模具专用系列钢种、模具专用硬质合金及其他模具业务的专用工具、辅助材料等，并有所推广。但因材料的质量不够稳定，缺乏必要的试验条件和试验数据，规格品种较少，大型模具和特种模具所需的钢材及规格还有缺口。在钢材供应上，解决用户的零星用量与钢厂的批量生产的供需矛盾，尚未得到有效的解决。另外，国外模具钢材近年来相继在国内建立了销售网点，但因渠道不畅、技术服务支撑薄弱及价格偏高、外汇结算制度等因素的影响，目前推广应用不多 。模具业务的辅助材料和专用技术近年来虽有所推广应用，但未形成成熟的生产技术，大多仍还处于试验摸索阶段，如模具表面涂层技术、模具表面热处理技术、模具导向副润滑技术、模具型腔传感技术及润滑技术、模具去应力技术、模具抗疲劳及防腐技术等尚未完全形成生产力，走向商品化。一些关键、重要的技术也还缺少知识产权的保护。我国的模具标准件生产， 80 年代初才形成小规模生产，模具标准化程度及标准件的使用覆盖面约占 20%，从市场上能配到的也只有约 30 个品种，且仅限于中小规格。标准凸凹模、热流道元件等刚刚开始供应，模架及零件生产供应渠 道不畅，精度和质量也较差 9,10。 国塑料模具发展走势 模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的 11,12。 如英国 司的系列化软件就包括了曲面 /实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等 13,14。集成化程度较高的软件还包括： 。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模 统；北京北航海尔软件有限公司的 列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压模 统等 16。 随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化， 现在精密模具的精度已达 2 3m，目前国内厂家使用 4 较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利 产 3250250坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物 建立数学模型 输出工程图纸 模具制造全过程，成功实现了逆向工程技术的开发和应用。 日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的 有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的 有 适应控制、 量控制及自动编程专家系统。另外有些 采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制 ( 技术。铣削加工是型腔模具业务的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高 (为普通铣削加工的 5 10 倍 )及可加工硬材料 (2 3，否则斜导柱无法带动滑块运动。 25 滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的 2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。 防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。 滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置。 由于该模具比较简单，抽芯力不大，故采用斜导柱外侧抽芯机构。 导柱抽芯机构的有关参数计算 芯距 S 抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时，型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。 由塑料模具设计查的抽芯距的计算公式为： S=（ 2+(2 3) (式中 R 为塑件的大圆盘半径（ r 为塑件轴的外圆半径（ 所以 S=（ 2+(2 3)=（ 42+(2 3)5（ 导柱倾斜角 的确定 决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度，更重要的是它决定着斜导柱的受力状况。 Q=P (式中 开模力； Q 为抽拔阻力（与抽拔力大小相等方向相反）； P 为斜导柱所受的弯曲力。 由上式可以看出，当所需的抽拔力确定以后，斜导柱所受的弯曲力 P 与成反比，即 角增大时， 减小，弯曲力 P 也增大，斜导柱受力状况变坏。 另外，从抽芯距 S 与 角的关系来看。 S=（ 式中 L 为斜导柱的有效工作长度。 当 S 确定以 后，开模行程 H 及斜导柱工作长度 L 与 成反比，即 角增大，也增大，则为完成抽芯所需的开模行程减小，另外， 角增大时 增大，斜导柱有效工作长度可减小。 综上所述，当斜导柱倾斜角 增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽 26 芯所需的开模行程可减小；反之，当 角减小时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模形成却增加了，而且斜导柱的长度也增加了。这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角 过大或过小都是不好的，一般 角取 10 20，最大不超过 25。 对于该模具，由于抽拔力不大但抽芯距较大，综合考虑斜导柱的倾斜角取 =20。 导柱直径的确定 抽拔力对于本塑件，具有与一般小断面侧孔侧凹收缩的 抽芯不同的特点，是在整个侧表面周边的大面积抽芯，塑件的径向收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，但轴向收缩仍会使侧凹成型零件被卡紧。这种塑件采用对合的哈夫块或多拼块成型，侧向分型力应按下式计算： Q=2 E f(n(1（ 式中 Q 为抽拔力（ N）； E 为弹性模量（ N/ ,103 N/ 103 N/ 为塑件收缩率， f 为摩擦系数， n 为哈夫块数量，这里为 2； 为塑料泊松比， R 为大圆盘的半径，这里为 21r 为小圆盘的半径，这里为 19 所以 Q=2 E f(n(1 =2 103 (2122 (=N） 斜导柱的有效工作长度 4=S/ 65/ =150（ 斜导柱直径 d 的确定 d=（ 弯 1/3（ 式中 Q 为抽拔力； L 为斜导柱的有效工作长度； 弯 为弯曲许用应力（ N/这里为 14 N/ 所以 d=（ 弯 1/3 27 =（ 150/14 1/3 = 13（ 斜导柱的长度是根据活动侧型芯的抽芯距 S，斜导柱直径 d，固定轴肩的直径 D，倾斜角以及安装斜导柱的模板厚度 h 来决定的。 L=2+4+ =（ D/2） h/+(d/2) +s/+(10 15)(=（ 30/2） +37/+(30/2)+8 85以上计算过程，可确定斜导柱的的尺寸如右图 示： 图 导柱 块的设计 滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，由于该塑件的侧凹穴小，故选择滑块与侧型芯做成整体式的。其结构如下图 示： 28 图 块 滑槽的设计 斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求： 滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上； 留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的 2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具； 各有一对平面呈动配合，配合精度可选 H7/H7/余各面均应留有间隙； 56）。与左、右 各有一对平面呈动配合，配合精度可选 H7/ H7/余各面均应留有间隙； f. 与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选 H7/ H7/余各面均应留有间隙； 56）。 块定位装置 块的作用和结构形式 开模后，滑块必须停留在刚刚脱离斜导柱的位置上，不可任意移动，否则，合模时斜导柱将不能准确进入滑块上的斜孔，致使模具损坏。而定位装置可以保证滑块离开斜导柱后，可靠地停留在正确的位置上。它起着保障完全的作用。其结构形式如右图 示： 图 块 9 模具的材料 29 9 模具的材料 塑料模的工作条件与冷冲模有所不同，塑料模一般在温度（ 150 200 C）条件下进行工作，除承受一定压力外，还承受一定的温度，此外有些塑料在成型过程中还会分解出腐蚀性气体，使模具表面受腐蚀。因此，塑料模成型零件的主要失效形式是磨损、变形和表面腐蚀等。为了使塑料模正常工作，并保证有一定的使用寿命，如何合理选用模具零件用材料及其热处理规范是个很重要的问题。 料模具用钢的必要条件 a. 机械加工性能优良； b. 抛光性能优良； c. 有良好的表面腐蚀加工性； d. 既要耐磨损，而且又有韧性； e. 淬火性能好，尺寸稳定性好，热稳定性好，热膨胀系数小； f. 电火花加工性好； g. 有耐腐蚀性； h. 焊接性好。 择钢材的条 件 a b. 塑件的尺寸精度； c. 制件的复杂程度； d. 制件的体积大小； e. 制件的光观要 求 。 模具材料的选择 于形状复杂，要求热处理变形小的型腔，型芯或镶件； 45 钢具有切削加工性能好，调制后有较高的强度和韧性，例如：定动模板固定板，顶杆固定板，顶杆垫板、支撑板。 有可淬性高，但淬透性差，淬火变形大，需进行磨削加工 30 用于制造耐磨性结构零件。例如：导杆、顶杆、斜导柱、导套。 具的淬火硬度 一般的成型零件和塑料接触的零件和型腔、型芯、浇口套等，已经起导滑作用的滑块导柱导套的淬火硬度为 45。常用 45 钢制造的大部分模具结构零件淬火也应达到 45。 具的表面粗糙