肖丽莉毕业设计论文.doc

福建信息职业技术学院

毕业实习（论文、设计）

剑尾自动片模具设计

系别：　机电工程系　　　　
　　　　　 专业：　模具设计与制造 　
　　　　　 班级：　模具0921　　　　　
　　　　　 姓名：　　肖丽莉　　　　　　

前 言
本次毕业设计的课题为剑尾自动片模具设计，它是由福建浔兴拉链股份有限公司提供的。
此自动片所设计的模具是属于单分型面注射模，一次推出机构是指在开模后在动模一侧用一次推出动作完成铸件的推出，它的结构分为直通形、阶梯形、盘状，截面有圆形和矩形；
本文针对自动片铸件的成型和脱模，就自动片铸件的成型工艺，本套模具结构上的特殊设计就是这个产品上有两个小孔需要用侧抽芯机构来抽出，而且这两个小孔是在滑块里成形的，通过这次设计对于日后剑尾自动片此类型的成型和脱模的模具设计有一定的参考意义。
毕业设计意义：1、综合运用塑料模设计和其他先修课程的理论和实际知识，掌握压铸模具设计的一般规律，树立正确的设计思想。2、通过设计实践，进一步提高压铸模具设计分析、解决工程实际问题、创新设计能力。该课题的主要设计意义在于设计出最完善的模具方案，并应用于实际生产中。

肖丽莉
2011年5月

目 录
摘要 1
关键词 1
1 铸件工艺分析 1
1．1铸件的成型工艺性分析 1
1．1．1 铸件材料特性 1
1.1.2 铸件的形状、壁厚 2
1.1.3 铸件材料的成形特点 2
1．2 铸件的成形工艺参数确定 2
2 模具的基本结构及模架的选择 2
2．1 模具基本结构的确定 2
2．1．1 确定成形方法 2
2．1．2 型腔数量（一模几位）的确定 2
2．1．3 型腔的排列方式 2
2．1．4 分型面的确定 3
2．1．5 确定浇注系统和浇口 4
2．1．6 确定铸件推出机构 5
2．1．7 确定铸件推出机构的复位设计 6
2．1．8 排气系统的设计 6
2．2 模架的确定 6
2．2．1 模架的结构 6
2．2．2 模架安装尺寸的校核 7
3 模具结构、尺寸的设计计算 7
3．1模具结构的设计计算 7
3．1．1 型腔、型芯结构 7
3．1．2 确定最终开模工序 8
3．1．3 结构强度计算校核 8
3．2 模具成形尺寸设计计算 9
3．3 模具冷却系统的设计 10
4 模具的总装配图 11
结束语 12
参考文献 13

福建信息职业技术学院毕业实习（论文）
剑尾自动片模具设计
福建信息职业技术学院机电工程系0921班 肖丽莉
摘要: 本文针对剑尾自动片制件的成形，设计了一套一模四位、侧浇口进料、直接脱模、单分型面压铸模。
关键词:　合金 分型面　　冷却　推出　　
1 铸件工艺分析
1．1铸件的成型工艺性分析
此剑尾自动片任务书祥见产品图。
铸件如图（1）所示。
产品名称：剑尾自动片 产品材料：锌合金
产品数量：大批量生产 铸件尺寸：如图(1)所示
铸件颜色：蓝白色
铸件要求：铸件表面不得有水纹、毛刺、错模、起泡、起皮等不良现象，铸件最终验收按实配效果为准。

图（1）剑尾自动片铸件图
1．1．1 铸件材料特性
如图剑尾自动片采用锌合金材料。锌合金具有良好的薄壁性能，精确稳定的立体性。成型的铸件坚硬牢固、密度为6.75g /cm3，因为锌合金收缩率极小，设计时因收缩率产生的变形可以忽略不计。熔点约为380℃，浇铸温度为440～460℃之间。锌合金冷却性能好，易于连接、导电性高、传热性高。锌合金还具有超强防腐蚀的性能。此外锌合金属于低成本，高品质成品，环保型，可循环使用。
1.1.2铸件的形状、壁厚
从铸件图可知，铸件形状为一板状铸件，其壁厚均匀，形状较简单。
1.1.3铸件材料的成形特点
ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60℃，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60～80℃。
1．2 铸件的成形工艺参数确定
查有关材料得到锌合金成形工艺参数，具体如下
收缩率：因为锌合金收缩率极小，设计时因收缩率产生的变形可以忽略不计。　　　　预热温度：200℃ 预热时间：3min
料筒温度：后段400℃～450℃
喷嘴温度：400℃～450℃ 模具温度：200℃
注射压力：65MPa
注射时间：6ms 循环时间：0ms～10ms 冷却时间：20ms
2 模具的基本结构及模架的选择
2．1 模具基本结构的确定
2．1．1 确定成形方法
此剑尾自动片铸件采用注射成形法生产，为保证铸件表面质量，使用侧浇口成形，根据铸件分析，确定采用单分型面注射模具，在注射机上注射成形出铸件。
2．1．2 型腔数量（一模几位）的确定
由于铸件形状较简单，重量一般，生产批量较大。所以应使用一模多位模具，根据铸件结构尺寸，确定型腔数目为一模四位。这样，一次注射成形可得出四个铸件，有效提高生产效率。
2．1．3 型腔的排列方式
此拉片制件较小，生产批量较大，所以应使用多型腔注射模具。图(2)a模具采用一模两位，均衡布置，这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率低；图(2)b模具采用一模四位，均衡布置，这样模具尺寸较大，制造加工也方便，生产效率较高。故其布置采用如图(2)b所示。

(a) (b)
图（2）型腔的布置
2．1．4 分型面的确定
铸件分型面的选择应遵循以下的原则：
① 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处；
② 分型面的选取应有利于塑件的留模方式；
③ 便于塑件顺利脱模；
④ 保证塑件的精度要求，满足塑件外观的要求；
⑤ 便于模具的制造；
⑥ 减少成形面积；
⑦ 增强排气效果。
综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是能顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。
2．1．5确定浇注系统和浇口
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外观，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
1) 尽量缩短流动距离。
2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。
3) 必须尽量减少熔接痕。
4) 应有利于型腔中气体排出。
5) 考虑分子定向影响。
6) 避免产生喷射和蠕动。
7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
8) 注意对外观质量的影响。
此模具属于单分型面注射模，而单分型面注射模使用的浇注系统是侧浇口浇注系统。
浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴，主流道为圆锥形，上部直径与注射机喷嘴相吻合，下部直径Φ6～Φ8mm。主流道位于主流道浇口套内，浇口套具体尺寸查手册P574（也可以根据外购浇口套的实际尺寸设计）；
分流道布置形式和型腔布置形式相同，截面形状选择梯形，梯形大底边宽度b=6mm,梯形高度h=4mm,侧面斜角ā=8°分流道的形状及具体尺寸计算见课本P113；
浇口采用侧浇口，从塑件侧底面进料，侧浇口宽度b=2mm,深度t=0.5mm,长度l=1mm。（课本P116）
主流道冷料穴位于主流道末端（对面），与拉料杆连在一起，采用Z字型冷料穴和拉料杆。（课本P124） 浇注系统结构图见下图（4）

浇注系统图（4）
2．1．6 确定铸件推出机构
铸件的推出形式，有机械推出、液压推出、气动推出三大类，常用为机械推出。它包括推杆推出、推管推出、推板推出、推块推出及复合推出，推杆推出是最广泛的应用形式。推出质量的好坏最后决定铸件的质量，因此铸件的推出是不可忽视的环节。
由于铸件形状简单，无特殊要求，同时对铸件内表面没有很高的要求，所以采用普通推出机构中的推杆推出方式及顶块推出方式。确定其推出机构如图(5)所示。
推杆推出机构（5）
2．1．7 排气系统的设计
当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因某种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于由于排气不畅而造成型腔局部充填困难时，除了设计排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于在容纳冷料的同时也容纳一部分气体，有时采用这种措施是十分有效的。
2．2 模架的确定
2．2．1 模架的结构
模架的结构如图(8)所示。
模架订购时要求如下：
A. 模架为3030-CI-8080,此模具比较特殊没有支撑板，拉料杆长度为131.5mm。
B. 按模架图位置配斜导柱、滑块，安装方法如图。
C．A板和B板装配直径32mm的导柱，如图。
2．2．2 模架安装尺寸的校核
模具外形尺寸为长400mm，宽315mm，高291mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。
3 模具结构、尺寸的设计计算
3．1模具结构的设计计算
3．1．1 型腔、型芯结构
如图(9)所示，塑件的型腔、型芯结构都是整体式。型腔成行塑件的外行，八个小孔在侧抽芯滑块里成型出来，且侧浇口开在动模上，这样在开模时能保证浇口里的塑料能被拉料杆顺利的拉出,不会有余料留在浇口流道里。有利于型腔抛光。定模镶块和动模镶块都可以更换，提高了模具的使用寿命。

1、动模座板 2、垫块 3、推板 4、推杆固定板 5、复位杆 6、限位螺钉 7、动模板 8、滑块 9、楔紧块 10、定模板 11、定模座板 12、浇口套 13、斜导柱 14、定模镶块 15、拉料杆 16、动模镶块 17、螺钉 18、导套 19、导柱20、21 、22、23螺钉 24、顶块
图(8) 模架
本模具型腔、型芯结构如图（9）所示：

型芯、型腔图 图（9）
3．1．2 确定最终开模工序
把手套模具开模流程如下所示：
合模状态：模具处于完全闭合状态

注塑机开始加热加料，把整个型腔加满，当加满型腔时冷切开始冷切塑料。

开模状态：动模板和定模板开始分型，同时斜滑块开始侧抽芯，当模具完全打开时，同时也完成了侧抽芯，塑件停留在动模上。这时顶块开始推动推板，使塑件脱落。

`
塑件脱落后，模具开始合模，同时复位杆随着模具合模也推动推板复位，当模具完全合模时，复位杆和推板也复位，模具回到原来的状态。

3．1．3 结构强度计算校核
a) 成型凹模的侧壁和底版强度经校核，强度足够。
b) 经过公式计算斜导柱侧抽芯的直径和长度满足要求
3．2 模具成形尺寸设计计算
采用ABS，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，查《模具设计与制造简明手册》ABS的收缩率是0.4%～0.7%，取平均收缩率0.55%，塑件公差数值等级为3级，
计算过程如下：
A型腔尺寸： 平均收缩率S=(Sman+Smin)/2*100%
=(0.4%+0.7%)/2
=0.55%

Lm=
=
B型腔高度：

=
C型芯径向尺寸：
lm=
=
D型芯高度：
Hm=
=
由于塑件包紧力在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各种类型的侧向分型与抽芯结构中，侧向分型与抽芯时必然会抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的里或称抽拔力一定要大于抽拔阻力。
塑件面积：A=21952c㎡
侧向抽拔力公式：

=219529000000*0.182=359574N
在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距的问题。侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大2～3mm用公式表示即为：
S=(3+)
=6c㎡
斜导柱总长度=
=d/2tg+h/cos+d/2tg+S/sin+(5~10)mm
=59.5mm
式中 L——斜导柱总长度；
d——斜导柱固定部分大端直径；
h——斜导柱固定板厚度；
d——斜导柱工作部分的直径；
S——抽心距。
3．3 模具冷却系统的设计
设置冷却效果良好的冷却回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。如果不能实现均一的快速冷却，则会使铸件内部产生应力而导致产品变形或开裂，所以应根据铸件的形状、壁厚及铸件的品种，设计与制造出能实现均一、高效的冷却回路。冷却回路设置的基本原则：1.冷却水道应尽量多、尽量靠近成型零件。2.冷却水道离模具型腔表面的距离10～15，还有要有一定的壁厚。3.浇口附近要加强冷却，为了缩小出入口冷却水的温差。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铸件易产生熔接痕的部位。

定模板冷却水道 图（12）
4 模具的总装配图
模具的总装配图详见图纸。

结束语
历经近四个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。
在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教工厂中经验丰富的模具设计人员和钳工师傅以及各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具有了更上一层的认识。使我对压铸模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切割、电火花加工、CNC电脑数控加工），主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。
从以前的陌生到进入信息学院的开始接触，从不懂到了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过四个多月的实践和努力，把我这两年所学到的东西尽可能的发挥出去，我相信这次毕业设计一定能为我这两年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。
在这次设计过程中得到了公司设计人员、钳工师傅和苏芳老师以及许多同学的帮助，特别是苏芳老师的指导，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!

参考文献
1 齐卫东主编.《塑料模具设计与制造》[M].北京：高等教育出版社，2004
2 唐志玉主编.《塑料模具设计师指南》[M].北京：国防工业出版社，1996
3 黄森彬主编.《机械设计基础》[M].北京：机械工业出版社，2001
4 王鹏驹主编.《塑料模具技术手册》[M].北京：机械工业出版社，1997

11