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164 放大镜模具的设计与制造 放大镜 模具 设计 制造

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浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计（论文）任务书课题名称： 放大镜模具的设计与制造 专 业： 模具设计与制造 班 级： 03（1）班 姓 名： 夏乾挺 学 号： 0310202120 指导教师： 谭小红 2006年 3 月 10 日浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计（论文）任务书1、课题内容与要求现在市场上的放大镜都是玻璃的，现要求设计一款塑料放大镜（材料可以借鉴眼镜）具体要求如下：要求：1. 自行设计制品的外观与尺寸 2. 模具装配图、所有零件的零件图 3毕业设计说明书一份 4答辩课件2、课题参考文献1塑料模具设计手册第1版刘昌祺主编北京：机械工业出版社，1999年2精通PRO/E中文野火版模具设计. 李军主编. 北京: 中国青年出版社, 2004年3塑料模设计及制造李学锋主编北京：机械工业出版社，2001年 4模具设计与制造实训教程李学锋主编北京：化学工业出版社，2004年5有关模具设计的网络 / 等等3、课题任务进度安排第3-4周 开题报告第5-9周 毕业设计第10周 答辩具体情况结合个人工作安排教研室主任意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告课题名称： 放大镜模具的设计与制造 专 业： 模具设计与制造 班 级： 03（1）班 姓 名： 夏乾挺 学 号： 0310202120 指导教师： 谭小红 2006年 3 月 12日浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计开题报告1、课题研究的现状和意义 放大镜做为观察物体的目视光学器件，利用光的折射原理可以放大或缩小我们眼中看到的虚象。在市场以及我们生活中应用也比较广泛，分类如下：一.按形式 按形式可分为手持放大镜、发夹式放大镜、台式放大镜、落地式放大镜、笔式放大镜、小型放大镜、夹台式放大镜等二.按领域 1.用于军事的：军事望远镜 2.用于医院的：手术放大镜 3.用于工厂的：刻度放大镜 4.用于化学的：化学显微镜三.按材料 放大镜的普遍材料是玻璃、塑料做主件。 在我们生活中的应用的眼镜、幻灯机、望远镜、照相机等等都是来源于“放大镜”，以及我们人身上的眼睛是只复杂的“放大镜”。 我们离不开“放大镜”，更需要“放大镜”为我们的过去、现在、未来画那宇宙中无法画完整的句号。 本次设计的放大镜是用塑料基于注射模，得到一个便于随身携带手持的普通放大镜。2、课题要解决的问题或研究的基本内容 对于随身携带的手持放大镜，用的人并不是广泛，所以设计它在审美观让人看了想买是比较重要的；市场上放大镜对于透光需求也较高，所以选的材料成本较高，在市场上价格也较高；还有我设计的放大镜外型尺寸要求也并不要好高，是个整体不要与其他零件相配。我这次设计要解决的问题如下： 一：对放大镜材料要有透光性 收缩率要求不高 二：设计的产品是大批量生产，设计的模具要有较高的注塑效率 三：外型设计中对柄的设计要让人有舒适感四：设计的成本及结构要求要尽可能的低研究的基本内容：由于我这次设计的放大镜对尺寸没精度要求，无须与其他零件相配，所以对凸凹模零件型腔尺寸可直接按产品尺寸加工。 3、课题研究拟采用的手段和工作路线用PRO-E三维软件画出产品；在运用CAD二维软件画出放大镜模具的装配图，拆画所有零件图，完成毕业设计说明书。4、课题研究进程计划 第3、4周：了解产品应用市场要紧及情况，写开题报告 第56周：对产品进行认识，从初步到深刻，在到了解 进行分析计算测量，对定，动模架等进行初步设定 第7.8周：设计模具，并绘制部分结构零件 绘制未完成的零件及总装配图等并绘出CAD，PRO-E图 第9周：做答辩课件，电子文档等，为答辩做准备 5、课题成果论文 图纸 产品或作品 应用程序 其它：指导教师意见： 指导教师（签名）： 年 月 日教研室主任意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日目录前言第一章 料工艺分析1.1分析塑料使用材料的种类及工艺特征1.2分析塑料的结构工艺性1.3塑件精度确定1.4 明确塑件批量生产1.5 根据塑件的形状估算其体积和重量1.6 确定型腔数第二章 定模具结构方案2.1 确定型腔排列2.2 确定分型面2.3 脱模原理2.4 浇注系统形式2.4.1 主流道设计2.4.2 分流道设计2.4.3、浇口设计2.5冷却及加热系统第三章 模具设计的有关计算3.1模具主要零件的有关尺寸设计3.1.1型腔和型芯计算3.2 型腔厚度和底板厚度的确定3.3确定零件结构及尺寸3.3.1定模座板设计3.3.2定模型腔固定板设计3.3.3 动模型腔固定板设计3.3.4 支撑板设计设计3.3.5 推杆固定板设计第四章 初选注射机4.1计算浇注系统体积4.1初选注射机第五章 核注射机有关工艺参数5.1注射量的校核5.2锁模力与注射压力5.3模具厚度H与注射机闭合高度第六章 结束语参考文献摘要 注塑模具是在成型中赋予塑料以形状和尺寸的部件。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三部分组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。对此次放大镜无多大要求，它的整体尺寸不大，但要大批生产，为提高生产率，降低成本，故采用模具成批注射生产。并且该产品为放大镜要透光，所以材料采用聚苯乙烯（PS）做为材料。对于浇注系统和成型零件的设计；浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯等。此套放大镜模实现部分机械操作自动化，浇注系统采用普通流道，进行一模二腔注射。顶出机构由2条型芯和一条推杆顶出，型腔分动模型腔和定模型腔。前言此次设计为放大镜的注射成型模具设计。对于这次的设计首要制定的塑料成型工艺以及合理设计塑料成型模具的过程。前面部分主要说明塑料成型的必要理论基础，包括高分子聚合物结构特点与性能，尤其是聚合物的热力学性能和化学性质，还有聚合物熔体在成型过程中的流动状态及物理和化学变化。后面部分说明的是注射成型模具设计的最复杂也最具代表性的部分，主要说明注射成型模具的设计，包括浇注系统（主流道，浇口，分流道）、成型零件（型芯，型腔，推杆等）的设计，对所选注射机的校核等有关设计。由于塑料注射成型模具对于实践性很强，并且技术正在飞速发展中，所以在设计过程中注重理论联系实际，对于书中的知识要加以联系实际，从而使模具设计得更加合理。分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等第一章 塑件工艺分析1.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 该材料为聚苯乙烯（PS），是一种透光性塑料，密度为1.05g/cm*，透光度达88%92%，有优异在着色性能。制品的稳定性非常好，最高连续使用温度为60度到80度。具有一般塑料的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能；注塑压力为60-100Mpa；成型收缩率为0.5-0.8%。 聚苯乙烯的缺点是制品具有较大的脆性，易受冲击而开裂，制品表面受摩擦而易起刮痕。在聚苯乙烯树脂中加入橡胶成分可使其耐冲击性提高5倍-10倍，但会失去透明特性。 聚苯乙烯塑料广泛用于家用器皿、玩具、生活和文教用品、家电、轻工仪表的壳体、灯罩、圆珠笔杆等。发泡型的聚苯乙烯塑料用于防震、隔音材料及电冰箱衬里等。1.2 分析塑件的的结构工艺性塑件尺寸不大，结构比较简单，对塑件的尺寸测量和型芯计算无多大影响，其它结 构特征也符合塑件的设计要求。具体尺寸如图所示： （图1-1）(放大镜零件图)1.3 塑件精度确定因考虑塑件工作要求不高,各尺寸也不大，结构简单，故先普通精度:IT4级1.4 明确塑件批量生产 该塑件要求批量生产。1.5 根据塑件的形状估算其体积和重量 使用UG或Pro/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积，当然也可根据形状进行手动几何计算得到图形的体积。 通过计算塑件的体积（计算过程从略）， 式中：为放大镜中圆柱面的体积 为放大镜中柄的体积 为整个放大镜塑件的总体积 可得塑件的质量为：式中：塑料密度，（g/cm3） 塑件质量，（g）1.6 确定型腔数 该产品需批量生产，设计的模具要有较高的注射效率，采用一模二腔的模具结构。第二章 确定模具结构方案2.1 确定型腔排列 型腔排列选择中，由于此次采用的是一模二腔，放大镜的结构并不是直接圆形或矩形，初步设定排列方式有二种选择： （图2-1）（型腔的排列的二种方式） 因第一种排列方式的注射效率高，由此模具设计选用第一种型腔排列方式。22确定分型面在模具设计中分型面的选择很重要，它决定了模具的结构，应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择。 如下图所示： （图2-2）（分型面以及成型位置）2.3 脱模原理： 此次分型为一次分型，开模在分型面(上图所示)进行分模，动模型腔板和定模型腔板分开，再由推杆固定板推动推杆和型腔杆(型芯）顶出塑件和浇流道内的塑件。而后塑件自动脱落，再人工取出塑件即可。2.4 浇注系统形式采用普通浇注系统，由于二型腔模，必须设置分流道，用点浇口形式从零件内部进料，利用分型面间隙排气。2.4.1 主流道设计在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能顺利从浇口中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为25，取3。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm,取值为5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大12mm。2.4.2 分流道设计a分流道的形状和尺寸分流道开设在定模板上，其截面形状为梯形，有经验公式h=2b/3（b为梯形大底边宽度，mm；h为梯形的高度，mm），可给h=3mm，b=3.5mm，梯形的侧面斜角=510，底部以圆角相连。b、分流道的表面粗糙度 由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6m左右，这可增加对外层塑料熔体的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层2.4.3、浇口设计 浇口套可选标准件，因为注塑机的喷嘴口直径为4mm，可选取进料口直径为5mm的浇口套。此次采用的是侧浇口中的扇开浇口，取在与型腔接合处形成长L=1mm厚t=0.5mm的进料口，进料宽度为b=5mm，扇形长度为3.5mm，塑件熔体通过它进入型腔。 采用扇形浇口，使塑料熔体在宽度方向上的流动得到更均匀的分配，塑件的内应力因之较小，还可避免流纹及定向效应所带来的不良影响，减少带入空气的可能性，但浇口痕迹较明显。2.5冷却及加热系统该模具注射成型时不需要太高要求，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算设定模具平均工作温度为50，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30，产量为（初选每二分钟一套）查表聚苯乙烯的单位热流量为 故冷却水体积流量： 式中： 冷却水体积流量，（） 单位时间注射人模具内的塑料熔体的质量，（） 单位时间内树脂在模具内释放的热焓量，（，ABS为） 冷却水的比热容，（） 冷却水的密度，（） 冷却水出口处温度，（） 冷却水进口处温度，（） 查表可知所需的冷却水道直径比较小，所以，选直径为的冷却水道一个型腔一条。第三章 模具设计的有关计算 3.1模具主要零件的有关尺寸设计 3.1.1型腔和型芯计算列表中成型零件工作尺寸计算时都按平均尺寸，平均收缩率，平均制造公差和平均磨损量来计算。由塑料模具设计课程设计指导书查表2-5得： 聚苯乙烯（PS）的成型收缩率为0.5-0.8%,故平均收缩率为,考虑到工厂模具制造的条件，模具制造公差一般取 计算如下表： 类别尺寸类型 塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔的计算型腔径向尺寸型腔高度尺寸3.52.52型芯的计算型芯的计算型芯径向尺寸型芯高度尺寸1.5型孔中心距 (表3-1)型芯和型腔计算3.2 型腔厚度和底板厚度的确定 根据放大镜型腔的形状以及其合理性选择型腔壁厚和底板厚度，具体厚度见（图3-3模架图）3.3确定零件结构及尺寸经初步排祥预算预选模架为2025-AI-30-30-70模架 即200250210mm具体尺寸如下：定模底板厚： 25定模板厚： A=30动模板厚: B=30支撑板： 30垫块厚度: C=70下模座厚： 25模具厚度： 模具外形尺寸： 200250210如下图所示： （图3-3）（模架草图） 3.3.1定模座板设计： 外形尺寸：25025025mm；材料：45#；调质HB216-260；浇口套与板之间采用20H7/k6过渡配合，中间8个螺钉为M1030，外面4个为M1230孔距为130160mm。如图（4-4）（图3-4）（定模痤板初步设计图）3.3.2定模型腔固定板设计： 外形尺寸：25020030mm；材料：45#；淬火50HRC；外面点的4个孔为导套20孔距为204154mm；中间点的4个螺纹孔M1230孔距为130160mm；中间的方形为150130mm如图（4-5） （图3-5）（定模型腔固定板）3.3.3 动模型腔固定板设计： 外形尺寸：25020030mm；材料：45#；淬火50HRC；4个为导套孔20孔距为204154mm；4个螺纹孔M1230孔距为130160mm；中间的方形为150130mm；比定模型腔固定板多的中间2个孔为定位销15。如图（4-6）（图3-6）（动模型腔固定板）3.3.4 支撑板设计设计： 外形尺寸：25020030mm；材料：45#；淬火50HRC；4个复位杆孔20孔距为20080mm；8个螺纹孔M1030孔距；2个型腔杆孔42间距为6850mm；中间一个为推杆孔8。如图（4-7）（图3-7）（支撑板）3.3.5 推杆固定板设计： 外形尺寸：25012015mm；材料：45#；调质30HRC；4个复位杆孔20孔距为20080mm；4个螺纹孔M825孔距23098；2个型腔杆孔42间距为6850mm；中间一个为推杆孔8。如下图（4-8）（图3-8）（推杆固定板）第四章 注塑机的选定4.1计算浇注系统体积 由浇注系统体积得浇注系统质量为: 式中：横向浇注体积 纵向浇注体积浇注系统总体积浇注系统总质量4.2注塑机选定注射机额定注射量，每次注射量不超过最大注射量的80%即 式中n型腔数浇注系统重量(g)塑件重量(g)注射机额定注射量(g)因n=2得： 故 故 再根据塑料制品的体积或质量以及塑件形状一般，塑件熔体粘度一般，所需注射压力通常为100-140MPa。查教材（塑料成型工艺与模具设计表4.2）或有关手册选定注射机型号为： XS-ZY-125 注塑机的参数如下： 注塑机最大注塑量：125cm3；锁模力：900kN； 注塑压力：120Mpa； 最小模厚：200mm； 开模行程：300mm； 注塑机定位孔直径：100mm； 喷嘴前端孔径：4mm； 喷嘴球面半径：SR12mm； 注塑机拉杆的间距：260290/mmmm。 第五章 校核注射机有关工艺参数5.1最大注塑量参数校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量的80%。并且此次的模具为一模二腔，所以，选用的注塑机最大注塑量应： 式中：注塑机的最大注塑量，g； 塑件的体积，g该产品=26.3g； 浇注系统体积，g，该产品=6.5g ； 故： 此处选定的注塑机满足注射量校核要求。5.2锁模力校核 式中 熔融塑料在分型面上的涨开力，N。； 塑料熔体对型腔的成型压力，MPa，其大小一般是注射压力的80%，注 射压力大小上面注塑机的参数已写； n型腔的数量； 单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2 浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2 注射机的