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- 内容简介：
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湖 南 科 技 大 学潇湘学院毕业设计（论文）题目 电热壶开关固定架模具作者 刘荣华学院 潇湘学院专业 机械设计制造及其自动化学号 1053010502指导教师 潘钧颂 二四 年 5月22日 湖南科技大学潇湘学院 毕业设计（论文）任务书 机电学院 机械设计制造及其自动化 系（教研室）系（教研室）主任:（签名）2014年 2 月 15 日学生姓名: 刘荣华 学号: 1053010502 专业: 机械设计 1 设计（论文）题目及专题： 电热壶开关固定架注塑模具设计 2 学生设计（论文）时间： 自 2 月 17 日开始至 5 月 23 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料： 电热壶开关固定架实体模型一个； 毕业实习、上一学期所搜集的资料； 相关教材及模具设计、工艺手册。 4 设计（论文）完成的主要内容： 电热壶开关固定架结构特征及性能分析； 模具结构的总体方案设计； 模具结构设计计算，装配图的设计、零件工作图的设计； 绘制装配图的设计、零件工作图； 重要零件数控加工程序设计； 编写设计说明书。 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 电热壶开关固定架注塑模具设计零件图、装配图，折合A1图幅5张 ； 编写的设计说明书不少40页汉字(打印)(英文资料和翻译另算)； 某一重要零件的数控加工编程或性能分析； 刻录光盘一张（包括说明书、图纸及实体模型）。 6 发题时间： 2014 年 2 月 17 日 指导教师： （签名） 学 生： （签名） 湖 南 科 技 大 学潇湘学院毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价 指导人： （签名）年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学潇湘学院毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价 评阅人： （签名）年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学潇湘学院毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价 答辩委员会主任： （签名） 委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 毕业设计(论文)注塑模具设计所在学院湖南科技大学潇湘学院专 业机械设计制造及其自动化班 级五姓 名刘荣华学 号1053010502指导老师潘钧颂2014年 5 月22日摘 要塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特别是在电子业中则为突出。电子产品的外客大部分是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。成型工艺和制品的设计。塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、芯机构、冷却和加热装置、排气系统。因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。本次的毕业设计是塑料件的注塑模的设计，该模具结构简单，但侧壁有侧孔。依据产品的数量和塑料的工艺性能确定了以单分型面注塑模的方式进行设计。模具的型腔采用一模两腔平衡布置，浇注系统采用侧浇口成形，推出形式为推杆推出机构完成塑件的推出。塑件侧孔利用斜导柱带动滑块完成其成型脱模。由于塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统。本次的设计中参考了大量的文献，还在互联网上查找资料，设计过程比较完整。关键词：注塑模，侧孔，滑块 ，脱模i湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）IIIi目 录第1章 绪 论11.1 我国塑料模具的发展现状11.2国外塑料模的发展状况3第2章 塑件分析42.1 塑件工艺性分析42.2 塑件材料分析6第3章 模具结构设计93.1型腔数目的确定93.2分型面的确定103.2.1分型面的形式103.2.1分型面的选择原则103.2.3本设计分型面的选择113.3 成型零件的尺寸计算123.4浇注系统的设计173.4.1主流道的设计173.4.2分流道的设计183.4.3 浇口的设计193.5导向机构的设计203.5.1导向机构的作用203.5.2导柱的设计203.5.3导套的设计213.6 推出结构的设计213.6.1推件力的计算213.6.2推出机构的确定223.6.3拉料杆的结构设计233.7排气系统的设计23 3.8冷却系统的设计23第4章 模具总体结构26第5章 注射机的选择275.1注塑机概况275.2注塑机的分类275.3注塑机的选择275.4 注射机的校核295.4.1 容量校核295.4.2 合模力校核305.4.3 模具厚度的校核305.4.4 开模行程校核30第6章 编程.29 6.1 塑件复位杆数控编程.29结论分析.37参考文献.38心得体会.39致谢.40湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）21 第1章 绪 论80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。1.1 我国塑料模具的发展现状我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM 、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。1.2国外塑料模的发展状况国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。专业化、标准化程度高、设计和工艺技术先进，如模具CAD/CAM技术采用普遍，加工设备数控化率高等，模具生产效率高、周期短。国外，70%以上是商品化的。工艺装备水平CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。一些寿命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料来说，国内的材料很难达到大型、精密模具所需要的性能要求、CAECADCAM.CAPP等软件很多都是国外的。拿塑封模具来说，国外一次可以加工出上百个型腔的模具，还有热流道技术、气辅成型这些工艺应用都很普遍。德国的模具很多采用热流道技术，使用热流道技术，产品的质量好，成型周期短，精度高。 本课题研究的思路：塑件模具设计,在设计中经过分析选用了“一模两腔”的型腔排列方式，能够满足大批量的生产任务；浇口的设计过程中根据模具结构选择了侧浇口，在开模过程中能够自动切断浇口凝料，提高了生产效率；由于制件有侧孔，需要设置侧向分型抽芯机构，本模具中采用了斜导柱侧向分型抽芯机构；在顶出机构的设计中，考虑到制件成型后由于收缩将包紧在型芯上，造成脱模力较大，为保证塑件的质量，采用了顶杆脱模；在合模时顶管必须在侧型芯滑块复位时提前退回复位，为避免侧型芯与顶杆在合模过程中发生干涉，设置了弹簧式优先复位机构，需要注意的是选用的弹簧要有迫使顶出机构复位的足够力矩。本课题设计进度的安排如下：1.了解目前国内外塑料模具的发展现状，所用时间15天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4.模具的调试所用时间5天- 40 -第2章 塑件分析2.1 塑件工艺性分析结构分析：从零件图上分析，此零件总体比较简单，侧壁有圆孔。如下图：图 2-1 图 2-2 三维图尺寸精度：塑料有5、6、7三种精度等级，此设计取外表面为7级精度。塑料制品的表面光洁度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外，主要由模具光洁度决定。一般模具表面光洁度要比塑料制品高一级。因此制件外表面取Ra6.3m。塑件壁厚分析：塑件壁厚的设计与塑件原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别对于大型件、复杂制件将难于成型。塑件的厚度的最小尺寸应满足以下要求：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出机构等的冲击和振动 制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度 保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚 满足成型时熔体充模所需的壁厚。塑料制件规定有最小壁厚值，表2-1为热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值。表2-1热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值塑料类型制件流程50mm的最小壁厚/mm一般制件的壁厚/mm大型制件的壁厚/mm聚丙烯（pp）0.852.45-2.752.4-3.2脱模斜度分析： 当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。表面粗糙度分析：塑料制件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等痴点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低12级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为1.60.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，应随时给以抛光复原。非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度与塑料的品种有关。一般，型腔表面粗糙度要求达到0.20.4mm。2.2 塑件材料分析该塑件采用ABS树脂，起成型特点流动性中等，吸湿性打算，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须经过长时间的预热干燥，溢边值0.04毫米，适合取高料温，高模温，但是料温过高容易分解，对精度的要求较高的塑件，模温适合取50-60摄氏度，对光泽，耐热塑件，模温取60-80摄氏度。注射压力高于聚苯乙烯。用螺杆式注射机成型时，料温为180-230摄氏度，注射压力也比较大。而且有很好的抗冲击强度和良好的机械强度以及一定的耐磨性。收缩率为0.4%-0.7%。质量密度为1.09克每立方厘米。 图2-3 基本材料2.21塑件的原材料工艺性分析1.结晶料，湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔凹痕变形。3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易产生翘曲变形。4.塑料壁厚均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。2.22注塑模工艺条件注塑机选用，对注塑机的选用没有特殊要求。由于ABS具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m 来确定，注射量20%-85%即可。干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：ABS的熔点为160-175，分解温度为350，但在注射加工时温度设定不能超过275，熔融段温度最好在240。模具温度：模具温度50-90。对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5以上。注射压力：采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转压，用较长的保压时间。注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的ABS和模具部不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。流道和浇口：流道直径4.7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随笔并随模腔内的熔流长度逐步增加。模具必须有良好的排气性。排气孔深0.0225mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50- 60%） 第3章 模具结构设计3.1型腔数目的确定注塑模的型腔数目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔数目的确定时，有以下几个要求：(1) 按塑件经济性确定型腔数；(2) 按注射机的最大注射量确定型腔数；(3) 按注射机额定锁模力确定型腔数；(4) 按制品精度要求确定型腔数。按注射机的锁模力大小确定型腔数n n=3.3 F注射机的额定锁模力；F=900p塑料熔体对型腔的平均成型压力，p=60 Mpa；查模具设计指导4表6-5塑料成型时的注射压力=3060MpaA单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2；A=12020=2400mmAj浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2。Aj0.2A480mm分析结论：该模具设计型腔数目不能大于5.9个型腔，我们这里能采用一模2腔。 图3-1 型腔3.2分型面的确定3.2.1分型面的形式分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件等有关，常见的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面分型面。3.2.2分型面的选择原则1、复合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具中取出，分型面应设在脱模方向最大的投影边缘部位；2、分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；3、确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；4、确保塑件质量；5、要你管尽量避免成型孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块；6、满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面的，应加斜面锁紧；7、合理安排浇注系统特别是浇口位置，有利于开模；3.2.3本设计分型面的选择通过对塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑，决定将分型面选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3-1所示：图 3-2分型面 图3-1.1分型面3.3 成型零件的尺寸计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高温、料流的冲刷、脱模时与塑件间还会发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安装中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度常要求较高。在设计模具时，必须根据制品的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。影响塑料制品精度的因素较为复杂，主要有以下几方面：首先与成型零件制造公差有关，显然成型零件的精度愈低，生产的制品尺寸或形状精度也愈低。其次是设计模具时，估计的塑料收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动值，成型收缩率包括设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及生产制件时由于工艺条件波动，材料批号发生变化而造成制件收缩值的波动，前者造成塑料制品的系统误差，后者造成偶然误差，收缩率波动值s随制件尺寸增大而成正比的增加。制造误差z随制件尺寸成立方根关系增大，型腔使用过程中的总磨损量c随制件尺寸增大而增加的速度也比较缓慢。生产大尺寸塑料制件时因收缩率波动对制件公差影响较大，若单靠提高模具制造精度来提高塑件精度是很困难的和不经济的，而应着重稳定工艺条件，选用收缩率波动小的塑料。相反，生产小尺寸塑料制件时，影响塑件公差的主要因素则是模具成型零件的制造公差和成型零件表面的磨损值。此外型腔在使用过程中不断磨损，使得同一模具在新和旧的时候所生产的制品尺寸各不相同。模具可动成型零件配合间隙变化值，模具固定成型零件安装尺寸变化值，这些度将影响塑件的公差。由于影响因素甚多，而且十分复杂，因此塑料制品的精度往往较低，并总是低于成型零件的制造精度，塑料制件尺寸难以达到高精度。为了计算简便起见,规定凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为负。该塑件的材料ABS是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。查手册得的收缩率为0.4%0.6%,故平均收缩率为0.5%。公差数值表5.9-11基本尺寸精 度 等 级公 差 数 值- 度尺寸的选精用2-3、5类别塑件种类建议采用的精度等级高精度一般精度低精度ABS根椐塑件的要求，由以上两表可查得：该塑件可按精度等级为级精度选取。此产品采用4级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：型腔凹模径向尺寸计算：（相关公式参见塑料制品成型及模具设计4第79-80页）(一)、型腔径向尺寸的计算：L+z =（1+Scp）LS-3/4+z L凹模径向尺寸（mm）LS塑件径向公称尺寸（mm）Scp塑料的平均收缩率（）塑件公差值（mm）z 凹模制造公差（mm）由：LS1=14 mm Ls2=60 mm 又查表知4级精度时塑件公差值 1= 0.18mm 2= 0.32 mm实践证明：成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/31/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/31/4。为了保持较高精度选1/4。由于： z= 1/4 得： z1=1/40.18=0.045 mm z2=1/40.32=0.08 mm则： L1+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+0.5%）14-3/40.18+0.045 =13.9+0.045 mm L2+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+0.5%）60-3/40.32+0.08=59.9+0.03 mm (二)、型腔深度尺寸的计算：凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法： H+z =（1+Scp）LS-2/3+ zH凹模深度尺寸（mm）z凹模深度制造公差（mm）其余符号同上由：HS1=25 mm 取4级精度时1=0.24 mm 由z=1/4得： z1=0.06 mm 则：H1+z =（1+Scp）LS-2/3+z =（1+0.5%）25-2/30.24+0.06 =24.9 +0.06 mm(一) 型芯径向尺寸的计算运用平均收缩率法：Lz =（1+Scp）LS+3/4 zL 型芯径向尺寸（mm）z 型芯径向制造公差（mm）其余符号同上由：LS1=9mm LS2=57 mm 取4级精度时1=0.16 mm 2=0.32 mm由z=1/4得：z1=0.04 mm z2= 0.08 mm 则：L1z =（1+Scp）LS+3/4z =（1+0.5%）9+3/40.160.04 =9.1350.04 mmL2z =（1+Scp）LS+3/4z =（1+0.5%）57+3/40.320.08 =57.30.08 mm(二) 型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法： Hz =（1+Scp）LS+2/3zH型芯高度尺寸（mm）z型芯高度制造公差（mm）其余符号同上由：H1=22.5mm 取4级精度时 1=0.24 mm 由z=1/4得：z1=0.06 mm 则：H1z =（1+Scp）LS+2/3z =（1+0.5%）22.5+2/30.240.06 =22.70.06 mm3.4浇注系统的设计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。浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料穴、塑件。3.4.1主流道的设计a.主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为d=d1+(0.51）=3.54mm;b.主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为14，所以浇口套的为R16。如图3-2： 图3-2浇口套 c.主流道衬套的固定因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为100mm,内径为70mm固定。3.4.2分流道的设计a.分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。b. 主分流道形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，分流道的截面尺寸，应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。 c.分流道的布置形式采用平衡式 图 3-3分流道3.4.3 浇口的设计浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构。因为该零件为圆柱杆类零件并且为一模两腔结构所以浇口选择为侧浇口，侧浇口应用广泛，生产效率高。综合考虑塑件的形状，该模具的分流道设在分型面上，采用圆形分流道D=5mm。侧浇口尺寸为t=1mm，b=2mm，h=2mm； 图3-4 侧浇口3.5导向机构的设计3.5.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：a、定位作用 b、导向作用 c、承载作用 d、保持运动平稳作用 e、锥面定位机构作用3.5.2导柱的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/k6级配合。因为此塑件结构复杂，所以采用台阶式导柱。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，故导柱采用加油槽的阶梯式导柱。根据国家标准选用直径为25mm长度为195mm的导柱,材料为T8A淬硬钢，导柱如图3-4：图3-5-1导柱3.5.3导套的设计由于导柱已选定，且该模具较小，其导柱、导套配合之间模具结构较复杂，所以采用两个导套接连使用达到模具要求，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套为 I型带头导套，其直径为35mm，长度分别为110mm。如图3-5：图3-5-2导套3.6 推出结构的设计3.6.1推件力的计算推件力 式中: 塑件包络型芯的面积 塑件对型芯单位面积上的包紧力,取 脱模斜度大气压力 塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3制件垂直于脱模方向的投影面积 所以 3.6.2推出机构的确定 从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构称为脱模机构或推出机构，其基本机构包括推杆、推杆固定板、推板导套、推板导柱、推板、支承钉和复位杆组成。事实上，脱模机构的分类因成型塑件的形状、复杂程度以及注射机推出机构形式的不同而异，如按推出零件的类别对机构分类，可以分为推杆推出、推管推出、推件板推出、推块推出和多元件联合推出等；如按机构的推出动作特点来分类，可以分为简单脱模推出、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出以及带螺纹制品的脱模机构等不同类型；另外还可以按推出动作的动力源，可以分为手动脱模、机动脱模、液压和气压推出等不同类型。本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式，待滑块完成塑件的侧向抽芯，利用顶针将塑件推出模外，另外采用回针弹簧做为回复机构。a. 顶杆直径的确定由于该塑件内部结构空间比较小，因此设置推出机构为推杆的时候 推杆需要作用在该塑件的凸台上 所以推杆的直径采取小一点的 ，直径D1=5mmb.顶杆直径的校核顶杆的受力状态可简化为“一端固定、一端铰支”的压杆稳定性力学模型，由欧拉公式： 式中 d为顶杆直径，mm；为安全系数，范围在1.41.8之间，此处取1.5；L为顶杆长度,L=168 mm；Q为脱模阻力，N；n为顶杆根数，n=4 ；E为顶杆材料的弹性模量（Mpa），该材料为8000 。由于d=5 mm，对推杆进行强度校核如下：=4Q/nd3式中 为顶杆所受的应力，Mpa； 为顶杆材料的许用应力，Mpa。由上式得出=345.563N/cm =8000N/cm，所以推杆满足强度要求，3.6.3拉料杆的结构设计浇口拉料杆的作用是使开模时顶杆在顶板的推动下将塑料制品推出，拉料杆也同时将浇道拉出模外。在此选用Z形拉料杆，由模具设计与制造简明手册查得Z形拉料杆的结构如装配图所示。3.7排气系统的设计塑料在熔化时，会产生气体，所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气，如果在型腔中不及时排除干净，可以会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度，还可能造成塑件碳化或烧焦。注射成型时的排气可采用如下四种方式排气：（1） 利用配合间隙排气；（2） 在分型面上开设排气槽排气；（3） 利用排气守排气；（4） 强制性排气；该模具是采用利用配合间隙排气。其间隙值约为0.030.05mm.它常用于中小型的简单模具。3.8冷却系统的设计 高温塑料熔体在模腔内凝固将释放热量。注塑模存在一个合适的模具温度。模温调节系统是使整个成型型腔，在整个批量生产中保持这个合适的温度。(1) 对制品质量的影响 模温的波动及分布不均匀和模温的不合适这两方面会使塑料制品质量变坏，模温直接关系制品的成型收缩率。模温波动会使批量生产制品尺寸不稳定，从而降低制品尺寸精度，甚至出现尺寸误差过大的废品，这对成型收缩率较大的结晶型塑料影响更为明显。(2) 对生产效率的影响 冷却时间在整个注塑周期中占50-80的时间。在保证塑件质量前提下，限制和缩短时间是提高生产效率的关键，让高温熔体尽快降温固化，模温调节系统应有较高的冷却效率，注入模具的塑料熔体具有热量，又模具传导，对流和辐射散传于大气和注射机仅占5-30，热量大部分由冷水携走。冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期及提高塑件质量。一般在型腔，型芯等部位设置合理的冷却水路，通过调节冷却水流量和流速来控制模温。冷却水孔开孔的原则：（1）冷却水孔的数量应尽可能的多，直径应尽量大；（2）每个冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在015mm范围内，距离太近则 冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般保持在812mm。（3）水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。（4）冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件的强度。（5）水管接头应设在不影响操作的一侧该注塑模的冷却系统设计为多支路单运水，具体分布方式见图3-7 3-8所示:图3-7运水图3-8 运水注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有重要影响。 第4章 模具总体结构模具整体设计也就是模体的设计，随着现代工业的发展，模体设计已接近标准化，可以从市场上购买相应的模体。标准模体一般包括定模板、动模板、垫块、顶出固定板、顶板、导柱、导套、复位杆等。标准模架有12种结构，15876种规格。在本次设计中，浇口套、导柱、导套、顶杆、水嘴都采用标准件，可以外购。总装图各视图如图4-1图所示：图 4-1装配图图4-2 爆炸图 第5章 注射机的选择5.1注塑机概况注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注塑机和模具来实现的。注塑机如图5-1所示：图5-1注塑机5.2注塑机的分类注塑机的类型有:立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个：（1）加热塑料，使其达到熔化状态；（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。5.3注塑机的选择1）注射量的计算塑件体积为：V塑31 cm3 图5-2 体积测量2) 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能去定准确的数值，但是可根据经验按照塑件体积的0.2倍到1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和2个塑件体积之和）为 ： V总=1.2n V塑=1.2231=74.43) 选择注射机根据以上的计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为74.4，由参考文献V公= V总/0.8=74.4/0.8=93。一般而言，从事注塑行业多年的客户多半有能力自行判断并选择合适的注塑机来生产。但是在某些状况下，客户可能需要厂商的协助才能决定采用哪一个规格的注塑机，甚至客户可能只有产品的样品或构想，然后询问厂商的机器是否能生产，或是哪一种机型比较适合。此外，某些特殊产品可能需要搭配特殊装置如蓄压器、闭回路、射出压缩等，才能更有效率地生产。由此可见，如何决定合适的注塑机来生产，是一个极为重要的问题。通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等，通过以上各种因素和考虑到经济效益的问题我选取了XS-ZY250型注射机。XS-ZY250型注射机，主要参数如下表：表5-1SZ-XS-ZY250型注射机参数）项目XS-ZY250结构形式卧理论注射容量/cm3450螺杆（柱塞）直径/mm45注射压力/Mpa130锁模力/KN1650拉杆内间距/mm370370移模行程/mm350最大模具厚度/mm400最小模具厚度/mm200喷嘴球半径/mm14喷嘴口孔径/mm35.4 注射机的校核原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。5.4.1 容量校核在一个注射周期内注塑模内所需要的塑料总容积应该是模具型腔总容积与模具浇注系统的容积之和，有以下计算公式：V=n1.2式中 n模腔数量；单个制品的体积；所需塑料体积。带入数值计算可得： V总=1.2n V塑=1.2231=74.4而所选的注射机的理论注射容积为0.8V公V所以经验算符合5.4.2 合模力校核为了保证产品的质量需要对合模力进行校核。按以下公式进行校核：F1=0.9F F1=（nPcA）10-3式中 F1工艺要求合模力（kN）；注塑机最大合模力（kN）；n模腔个数； PC模腔平均压力（Map），取90Mpa；A开模方向最大投影面积（m2），其中浇道投影面积取为塑件的0.2倍。A=12020=2400mm以上带入数据计算得：F1=2902400432KN 所选的注射机的锁模力为1650kN，所以满足要求。5.4.3 模具厚度的校核实际使用的模具厚度与注塑机所允许的安装最大模具厚度和最小模具厚度之间要满足以下条件：Hm，在设计中模具的厚度Hm=330mm，而所选注射机所允许安装的最大模具厚度=400，最小模具厚度=200，所以完全符合要求。5.4.4 开模行程校核我们要计算其开模行程并进行校核，以确定注射机的选择是否合理。由于本设计采用的是侧浇口形式，故为单分型面注射模，故最大开模行程与模具厚度无关，开模距离按下式计算：S= H1+H2+510 其中H1=135mm H1=23mm，（H1为分型面的移动距离）故：s168mm Smax=260mm所以完全满足，即使开模行程有所扩大也是符合要求的。 第六章 定模座板的数控编程 图附6-1定模座板示意图 如图6-1所示定模座板，其部分数控加工程序如下，其中T01为18钻头，T02为16.5钻头，T03为5钻头，T04为16镗刀，T05为6丝锥。定模板座板部分NC加工程序：O0001N10 G92 X0 Y0 Z250.0 设定工件坐标系N15 T01 M06 在换刀点换刀N20 G90 G00 Z150.0 S600 M03 进给到初始平面，主轴正转N25 G99 G81 X57.5 Y88 Z-35 R3.0 F50 钻A孔，加工后返回参考平面 N30 G98 Y200 钻B孔，加工后返回参考平面N35 G98 Y312 钻C孔，加工后返回参考平面N40 G99 X342.5 钻D孔，加工后返回参考平面N45 G98 Y200 钻E孔，加工后返回参考平面N50 G98 Y88 钻F孔，加工后返回参考平面N55 G00 X0 Y0 T02 M06 在换刀点换刀N60 G90 G00 Z150 S600 M03 进给到初始平面，主轴正转 N65 G99 G81 X200 Y200 Z-35 R3.0 F50 钻G孔，加工后返回参考平面N70 G00 X0 Y0 T03 M06 在换刀点换刀N75 G90 G00 Z150 S600 M03 进给到初始平面，主轴正转N80 G99 G81 X157.5 Y200 Z-20 R3.0 F50 钻H孔，加工后返回参考平面N85 G99 X242.5 钻I孔，加工后返回参考平面N90 G00 X0 Y0 T05 M06 在换刀点换刀N95 Z150 S150 M03 进给到初始平面，主轴正转N100 G99 G84 X157.5 Y200 Z-17 R3.0 F150 攻螺纹H孔，加工后返回参考平面N105 G99 X242.5 攻螺纹I孔，加工后返回参考平面 N110 G00 X0 Y0 T04 M06 在换刀点换刀N115 G90 G00 Z150 S450 M03 进给到初始平面，主轴正转N120 G99 G76 X5705 Y88 Z-17.5 R3 Q3 F5 K2 镗A孔，进给量5mm，循环2次N125 G98 Y200 镗B孔，加工后返回参考平面N130 G98 Y312 镗C孔，加工后返回参考平面N135 G99 X342.5 镗D孔，加工后返回参考平面N140 G98 Y200 镗E孔，加工后返回参考平面N145 G98 Y88 镗F孔，加工后返回参考平面N150 X200 Y200 Z-5 K17 镗G孔，循环17次N155 X200 Y200 Z-15 K6 镗G孔，循环6次N160 G00 G80 X0 Y0 M05 取消镗孔循环，快速返回换刀点N165 M30 程序结束 结论一、结论通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。 第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具 有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地。因此，选题时一定要考虑好了。 第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。 第四，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。一步步地做下去之后，你会发现要做出来并不难。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 二、今后研究方向为期一个学期的毕业设计即将结束，也就意味着我的大学生活即将结束，但在这一个学期的时间里我学到了很多知识和技能。 虽然每学期都安排了课程设计或者实习，但是没有一次像这样的课程设计能与此次相比，设计限定了时间长，而且是一人一个课题要求更为严格，任务更加繁多、细致、要求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程的专业知识理解、掌握和实际运用的灵活度。在对设计的态度上的态度上是认真的积极的。 通过近一学期毕业设计的学习，给我最深的感受就是我的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。我选择了塑件这一课题来作为我的毕业设计这是对我的三年知识能力考查，也是对我应用这些知识能力的考查，我尽力使自己的设计减少错误，但我知道由于许多知识和能力的欠缺，肯定有一定的错误。通
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