外壳塑料零件模具设计说明书.doc

毕业设计题 目外壳塑料零件模具设计学生姓名胡向阳学 号201420130213系 部机电工程系专 业模具设计与制造班 级13模具二班指导教师罗正斌二零一五年十二月目 录摘 要I第一章 绪论11.1中国模具发展现状11.2塑料模具的发展水平与市场趋势11.3“十一五”期间发展展望2第二章 外壳型塑料件设计任务32.1外壳型零件图32.2设计要求3第三章 零件的工艺性分析与工艺方案确定43.1分析零件工艺性43.1.1塑件选用材料分析及工艺特性43.1.2 分析塑件的结构工艺性53.2确定工艺方案53.2.1拟定模具结构形式53.2.2分型面的确定6第四章 塑料模具的设计74.1确定注射机的型号74.1.1 塑件体积计算74.1.2 注射机型号的确定84.1.3 注射量的校核84.1.4 锁模力的校核84.1.5 开模行程校核94.2模架设计94.2.1型腔数目的确定模架尺寸94.2.2型腔尺寸的分析94.3模具结构与设计104.3.1、主流道、分流道设计：104.3.2、分流道的布置114.3.3、冷料穴和拉料杆的设计114.4支撑零部件的设计124.4.1支承板设计124.4.2垫块设计124.4.3定模座板、动模座板的设计124.5成型零部件设计124.5.1 成型零件工作尺寸的计算124.5.2 成型零部件的强度与刚度计算154.6推出机构设计164.6.1采用推杆推出164.6.2推杆位置的选择164.7合模导向机构设计164.7.1 导柱的设计164.7.2 推杆的设计174.7.3 复位杆的设计174.8温度调节系统18第五章 总结与展望19致 谢20摘 要随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成形优质塑件的重要条件。本设计通过对壳型塑料件工艺的正确分析，完成一副一模两腔的塑料模具设计。详细地完成模具成型零件包括垫块、复位杆、浇口套、拉料杆、上模座、推板等的设计，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对产品的制作过程作了介绍。第一章 绪论1.1中国模具发展现状中国的塑料模具虽然在数量、质量、技术等方面都有了很大进步，但与国民经济发展需求、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。目前国内一些中、低档塑料模具供过于求，市场竞争激烈。 近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。1.2塑料模具的发展水平与市场趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。1.3“十一五”期间发展展望 展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。 （1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 （2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。 （7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 （8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 （9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。 （10）模具标准化程度将不断提高。 （11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。 第二章 毕业设计任务外壳塑件的模具设计2.1外壳塑件的模具设计外壳型零件如图2-1所示 图2-1外壳型零件 1. 塑件材料为ABS，平均收缩率为0.75%。 2. 5万件。 3. 未注公差取MT5级精度。第三章 零件的工艺性分析与工艺方案确定3.1分析零件工艺性图3-外壳型零件图3-1所示零件为壳型零件，对外观面的要求较高，且在装配时所需要的尺寸要求也较高，对内部面的要求一般，尺寸也一般。对照客户给出的塑件产品图，分析产品要求后选取材料，通过了解产品的用途，可以知道，它对耐老化，抗纵向弯曲强度和耐磨性等要求较高，而且还必须具有良好的回弹性，抗切割性。所制成的成品外观光洁度，平滑度也具有很高的要求。3.1.1塑件选用材料分析及工艺特性该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 基本特征： ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑料有较的光泽。密度为0.90.23g /cm。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也在不迅速下降。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、酯、中会溶解或形成乳浊液。ABS不溶于大部分醇类，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品引起开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点就是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度93左右，且耐气候性差，在紫外线作用先易变硬发脆。塑料件性能：（1）力学性能：屈服强度为50Mpa、拉伸强度38 Mpa、断裂伸长率35%、拉伸弹性模量1.8、弯曲弹性模量1.4、弯曲强度80Mpa、布氏硬度9.7HBS、密度1.021.16g/cm3、比体积1.021.16、吸水性0.20.4、熔点130160。3.1.2 分析塑件的结构工艺性塑件相对一般塑料件较大，其整体结构简单，尺寸测量方便，符合一般塑件的设计要求，主要设计特征是内外抽芯机构。3.2确定工艺方案3.2.1拟定模具结构形式1.一模两腔由于该产品为大批量生产，所以产用多型腔模具更为适合，可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。型腔数量的确定：一种方法是首先确定注射机的型号，根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，另一种方法是根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目。按注射机的最大注射量确定型腔的数目。n (kmpm1)/mk注射机的最大注射量的利用系数，一般取0.8mp注射机最大注射量，gm1浇注系统凝料量，gm单个塑件的质量，g经过计算和壳型零件的分析而确认型腔的分布：由于型腔的排布与浇注系统密切相关的，所以在模具设计时应该综合加以考虑，型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需要的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀的充填每个型腔。所以用平衡式布置。2.模具结构形式的确定根据产品的要求和模具成本的计算等，决定用阴影曲面做分型面，采用合理的模具结构进行设计3.2.2分型面的确定选择分型面时，应有几项基本原则：1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处2.分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3.分型面的选择应满足塑件的外观面的要求4.分型面的选择应要便于模具的加工制造5.分型面的选择应有利于排气 最终采用阴影曲面做分形面，复合以上五点要求。第四章 塑料模具的设计4.1确定注射机的型号根据塑料件的体积及主流道、分流道的容量来确定注射机的型号。图4-1壳型零件4.1.1 塑件体积计算根据ProE Wildfire4.0自带的测量工具测得该塑件的体积是：47.123cm3塑件重量为： GS =Vr=47.123x1.2g=57g 式中r为塑料容重（ABS的容种r=1.2g/cm3 ）根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：机额定注射量GB,每次注射量不超过最大注射量的80%即 n=(0.8GB-Gj)/GS 式中n型腔数 Gj浇注系统重量（g） GS塑件重量（g） GB注射机额定射量（g）浇注系统估算结果： Vj=6.2x(0.5/2)2+12x(0.2/2)2+2x9x(0.2/2) 2 =1.85cm3设n=2 则得GB =（nGS + Gj）/0.8 =(2x57+1.85x1.2)/0.8g =145.28g从计算结果，并根据塑料注射机技术规格表查表，还根据塑件精度，因为该塑件精度一般，故采用一模两腔，即n=2所以生产批量该塑件属大批量生产，故选了一模两腔。4.1.2 注射机型号的确定根据塑件注射量大小故选择注射机额定注射量1253;型号为XS-ZY-125。注射机的规格和性能：额定注射量125cm3、注塞直径42mm、注射压力120Mpa、注射方式：螺杆式、锁模力900KN、最大开合模行程300mm、模具最大厚度300mm、喷嘴孔圆弧半径12mm、喷嘴孔的直径4mm4.1.3 注射量的校核 根据塑件注射量大小来选择额定注量最大注射量的校核公式nm+m1kmp=2*25+4.150.8*125其中n型腔的数量 k注射量最大注射量系数取0.8m单个塑件体积 mp注射机最大注射量m1浇注系统所需塑料体积4.1.4 锁模力的校核锁模力的校核公式Fz=P(nA+A1)Fp =120*%80(2*8.103+0.26)7mm.b、按钢度条件计算型腔底板厚度h（cpb4/E）1/3式中c由型腔边长比1/b决定的系数，查表取值为0.01251 b塑件短边长度为42.3mm，其它同上。h（0.0251x100x42.34/2.06x105x0.07）1/3 =13.174mm由于是一模两腔，故底版厚28mm，总板厚30mm.通过对定模型腔的侧壁厚和板厚的尺寸计算，故选用模架300x294x230。其导柱等件皆从模架中选取。c、型腔尺寸计算1) 塑件的平均收缩率计算：S=（Smax+Smin）/2 % =(05+0.8)/2% =0.65%2) 各尺寸计算由型腔径向尺寸计算公式：（Lm）+0z=(1+ S)Ls -x+0z因塑件精度要求不高，故取： x=0.5得40+0z=(1+ 0.65%)x40 0.5x0.0.38+00.38/5 =40.278+00.076 36+0z=(1+ 0.65%)x36 0.5x0.28+00.28/5 =36.1525+00.05668+0z=(1+ 0.65%)x680.5x0.28+00.28/5 =68.1265+00.05646+0z=(1+ 0.65%)x460.5x0.44+00.44/5 =46.3195+00.088由型腔深度公式 （Hm）+0z =(1+ S)Hs -x+0z得：5+0z=(1+ 0.65%)x2000.5x0.74+00.74/5 =200.93+00.148d、型芯尺寸计算1）塑件的平均收缩率、及精度要求和型腔一致。 即 S=0.65% x=0.52）各尺寸的计算由型芯径向尺寸计算公式：（Lm）-0z=(1+ S)Ls +x-0z36-0z =(1+ 0.65%)x36 +0.5x0.38-0.038/5=36.6255-o0.07646-0z =(1+ 0.65%)x46+0.5x0.5-0.05/5 =46.991-o0.1100-z =(1+0.4%)*10+0.75*0.28 0-0.093=10.398 0-0.09340-z =(1+0.4%)*4+0.75*0.12 0-0.04=R4.102 0-0.0450-z =(1+0.4%)*5+0.75*0.12 0-0.046=5.574 0-0.046由型芯深度公式： （Hm）-0z=(1+ S)Hs +x-0z28-0z =(1+ 0.65%)x28+0.5x0.12-0.012/5 =28.57625-o0.0244.5.2 成型零部件的强度与刚度计算整体式矩形型腔结构与组合式型腔相比刚性大。底板与侧壁为一整体，这样型腔底部不会出现溢料间隙，所以在计算型腔时，变形量的控制主要是为了保证塑件尺寸精度和顺利脱模。1、 体式矩形型腔侧壁和底板厚度计算 整体式矩形型腔侧壁厚度计算（1） 按刚度条件计算 S=25CPH14/E1/30.57*30*424/2.06*105*0.041/35.56 合格 式中 C由H1/l决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表6.6 p型腔内容体的压力50MPaE钢的弹性模量2.06*105Mpa允许变形量，mm（2） 按强度条件计算侧壁厚度S=25PL4（1+ Wa）/2* 1/230*1174（1+0.197）/2*1601/210.52 合格 式中 Wa抗弯截面系数，见塑料成型工艺与模具设计表6.6 许用应力160Mpa a矩形成型型腔的边长比，a=b/l 2、 整体式矩形型腔底板厚度的计算（1） 按刚度条件计算h=21C,Pb4/E 1/30.0251*30*75/2.06*0.041/310.4 合格式中c,由型腔边长比l/b决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表6.7。（2） 按强度条件计算底板厚度 整体式矩形型腔底板的最大应力发生在短边与侧壁交界处，按强度条件，底板厚度的计算为： h=21a, Pb2/ 1/2 0.4256*50*452/1601/216.41 合格式中a,由模脚（垫块）之间距离和型腔短边长度l/所决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表6.8。4.6推出机构设计4.6.1采用推杆推出 截面成圆形，在推杆固定板上的孔应为d+1mm,推杆台肩部分常为d+5mm；推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f的间隙配合，视推杆直径的大小与不同的塑件品种而定；推杆的材料采用T8A热处理要求HRC5054，推杆工作端配合部分的粗糙度Ra取0.8m;圆形推杆直径的d=64.6.2推杆位置的选择1） 推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方。2） 塑件各处的推模阻力相等时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。应考虑推杆本身的强度和刚度。4.7合模导向机构设计4.7.1 导柱的设计用于动模与定模间或推出机构零件的定位与导向。导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm,以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。导柱为国家标准GB4169.484带头导柱的规格，导柱的材料为T8A淬硬到HRC5055；尺寸如图4-5所示图4-5导柱4.7.2 推杆的设计1） 推杆的形状采用直通式推杆，尾部采用台肩固定；2） 推杆的工作端面形状采用圆形；3） 推杆的材料采用T8A热处理要求HRC5055，推杆工作端配合部分的粗糙度Ra取0.63m;4） 尺寸如图4-6所示图4-6推杆4.7.3 复位杆的设计 复位杆的形式及尺寸如图4-7，材料T8A；图4-7复位杆4.8温度调节系统冷却水道的布置应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。1、 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大2、 冷却水道离模具型腔表面的距离一般取1015mm3、 冷却水道出入口的布置4、 冷却水道应沿着塑料收缩方向设置5、 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位及避开导柱孔、螺钉孔、销钉孔。经综合考虑在定模板设置两条直通式2- 8的冷却水道，其水嘴如图4-8： 图4-8冷水道水嘴第五章 总结与展望通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次注塑模具设计工作的实际训练从而培养和提高了学生的独立工作能力，巩固与扩充了模具制造等课程所学的内容，体现出自己单独设计模具、综合运用知识的能力，是真正的学以致用，突出自己劳动成果的喜悦心情，从中也发现自己平时学习工作中的不足和薄弱环节、从而加以弥补。随着模具技术的发展，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是承学校机械专业最重要的教学环节，它是我们对所学知识的综合运用，从而使学生对模具设计制造的过程有了基本的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。在这次设计过程中，掌握了注塑模具设计的方法与步骤及制造。如计算、绘图、查阅设计资料和手册、熟悉标准和规范，提高了自身的设计能力，认识自我所学的知识在实际中的应用，对模具产品设计开发有一定的了解，在大脑里形成一个比较系统化的概念。通过这次实践，培养了我们的实际动手能力，将我们所学的课程与实际生产有机地结合起来，巩固所学的专业知识，从而真正掌握计算机辅助模具设计制造的技能。突出了自己的长处，也发现了自己的不足，使我在以后的学习工作中扬长避短。致 谢在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师罗老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！感谢他对我的支持和关心。在论文工作中，遇到了不少的问题，一直得到罗老师亲切关怀和悉心指导，使我在论文的进展中能够顺利完成。罗老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。再一次向他表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此论文完成之际，谨向罗老师致以最崇高的谢意!在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!在我即将完成学业之际，我深深地感谢我的家人给予我的全力支持！最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!希望你们在以后的工作中顺顺利利！