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題 目 前 蓋 注 塑 模 設 計 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 前 蓋 注 塑 模 具 設 計 系：機電工程 專業(yè)：材料成型與控制 班級：材控03.1 學號： 030130109 學生： 李 榮 指導教師： 胡 勇 接 受 任 務 時 間 07年2月 教 研 室 主 任 （簽名） 系 主 任 （簽名） 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求 內容：前蓋注射模具設計；產品規(guī)格：見附圖；生產批量：大批量。 要求：要求有目錄、設計任務書及產品圖； ⑴工藝方案設計，提出至少兩種設計方案，進行比較和分析。 ⑵單個塑件體積、重量計算； ⑶成型設備的選擇及參數(shù)校核； ⑷澆注系統(tǒng)設計；（澆注系統(tǒng)及工藝圖設計圖一張） ⑸成型零件系統(tǒng)設計；（成型零件結構設計，成型零件尺寸計算，成型零件壁厚計算，繪制成型零件系統(tǒng)部件圖一份） ⑹脫模機構設計（優(yōu)先考慮全自動脫模） ⑺模溫調節(jié)與冷卻系統(tǒng)設計； ⑻總體結構設計及總裝圖的繪制。（要求：總裝圖一份，0#：1張，選取標準模架。）。 ⑼重要零部件圖紙設計（圖紙總幅面約為零號圖一張） ⑽編寫畢業(yè)設計說明書一份（推薦用電腦打印，論文不少于2萬字）。 2．指定查閱的主要參考文獻 ⑴《塑料模具設計手冊》，《塑料模具設計手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，2001。 ⑵《塑料模具技術手冊》，《塑料模具技術手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，2001。 ⑶《實用塑料注射模具設計與制造》，陳萬林等編著，機械工業(yè)出版社，2001 ⑷《沖壓與塑料成型設備》，范有成主編，高等教育出版社，2000 ⑸《塑料模具設計》，高 濟主編，機械工業(yè)出版社 3．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 確定論文題目，收集文獻，提出體系架構需求和難點 2007/02/20-2007/02/26 2 確定設計方案，重點解決關鍵疑難問題，分析、計算 2007/02/27-2007/03/27 3 撰寫論文，繪圖 2007/03/28-2007/04/28 4 校對、修改、加工論文及圖紙 2007/04/29-2007/05/29 5 交論文圖紙， 2007/05/30-2007/06/5 注：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份 畢業(yè)設計課題附圖如下 摘 要 本文是關于前蓋注塑模具的塑料成型模具設計，針對的主要是模具成型中的側向抽芯問題。在正確分析塑件工藝特點和ABS的性能的基礎上，介紹了對凸模，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機構，頂也機構的設計，選擇標準零件，設計非標件的設計過程。由于模具生產的塑料制品具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗等特點，涉及模具結構、強度、壽命計算及熔融塑料在模具中流動預測等復雜的工程運算問題；（CAD）、PROE等不同的軟件可分別用于模具的設計、制造和產品質量進行分析。塑料注射成型所用的模具稱為注射模成型模具，該模具特點是模具先由注射機合模機構閉和緊密，然后由注射機注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔內，經(jīng)冷卻或固化成型后，在側向分型的作用下開模取出塑件。前蓋注射模設計，采用一般精度，利用CAD、PROE來設計或分析注射模的成型零部件，澆注系統(tǒng)，導向部件，脫模機構和分型抽芯機構等等。綜合運用了專業(yè)基礎、專業(yè)課知識設計，其核心知識是塑料成型模具、材料成型技術基礎、機械設計、塑料成型工藝、模具CAD,PROE等。 關鍵詞： 熔融塑料 , 冷卻,澆注系統(tǒng), 側向抽芯, 頂出機構 ABSTRACT this project is casts the mold about the front cover of the plastics to model the molding tool design, in view of mainly is in the mold formation lateralpulls out the core question.Models the craft characteristic and in the ABS performance foundation in the correct analysis, introduced to the raised mold, the concave mold, the casting system, the drawing of patterns organization, goes against also the organization design, the choice standard components, designs the non-tender design process, ecause the mold produces the plastic product has characteristics and so on high accuracy, high complex degree, high uniformity, high productivity and low consumption, involves the mold structure, the intensity, the life computation and the fusing plastic flows the forecast in the mold and so on the complex project operation question; (CAD), PROE and so on the different software may use in the mold separately the design, the manufacture and the product quality carries on the analysis. The plastic injection formation uses the mold is called the injection mold formation mold, this mold characteristic is the mold first gathers the mold organization by the injection machine to shut with closely, then pours into by the injection machine injection installment the high temperature high pressure plastic melt in the cavity, after cooling or the solidification formation, operates the mold under the lateral minute function to take out models.The front cover injection mold designs, uses the general precision, CAD, PROE designs or the analysis injects the mold the formation spare part, the casting system, guides the part, the drawing of patterns organization and the minute pulls out core organization and so on. The synthesis has utilized the specialized foundation, the professional course knowledge design, its core knowledge is the plastic formation mold, the material formation technology base, the machine design, the plastic formation craft, mold CAD, PROE and so on. Key word: The fusing plastic.cooling. the casting system . lateral pulls out the core. goes against the organization. 目 錄 任務書………………………………………………………………………………………Ⅰ 中文摘要……………………………………………………………………………………Ⅱ 英文摘要……………………………………………………………………………………Ⅲ 第一章 概述…………………………………………………………………………………1 1.1國際、國內塑料模具成型發(fā)展概況………………………………………………1 1.2塑料模具設計方法主要發(fā)展方向……………………………………………… 2 1.3畢業(yè)設計課題資料查詢……………………………………………………………3 1.3.1 塑件分析……………………………………………………………………….3 1.3.2 了解塑件的加工性能和工藝性能…………………………………………………4 1.3.3 塑料的適用范圍…………………………………………………………………6 1.3.4模具材料……………………………………………………………………………6 1.4畢業(yè)設計思想簡述…………………………………………………………………7 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計…………………………………………8 2.1成型塑料制件結構工藝性分析……………………………………………………8 2.2塑件三維CAD建模及CAE分析……………………………………………………8 2.2.1 利用CAE完成制件三維造型…………………………………………………………8 2.2.2 CAE分析及其結果…………………………………………………………………9 2.2.3根據(jù)CAE分析結論進行模具工藝設計………………………………………………14 2.3根據(jù)CAE分析結論進行模具工藝設計……………………………………………14 2.3.2型腔布置…………………………………………………………………………15 2.3.3確定分型面………………………………………………………………………15 2.3.4確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)…………………………………………………………16 第三章選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核………………………………………………20 3.1注塑機的技術規(guī)范…………………………………………………………………20 3.2最大注射量的校核…………………………………………………………………20 3.3注塑壓力的核核……………………………………………………………………21 3.4鎖模力的校核………………………………………………………………………21 3.5 模具閉合高度校核 ………………………………………………………………22 3.6 開模行程校核……………………………………………………………………22 第四章. 模具設計…………………………………………………………………………23 4.1確定標準注塑模架..…………………………………………………………….23 4.2模具成型零件系統(tǒng)設計………… …………………………………………………23 4.2.1成型零件結構設計………………………………………………………………23 4.2.2成型零件材料設計………………………………………………………………24 4.2.3成型零件壁厚設計………………………………………………………………25 4.2.4排氣方式及排氣槽的設計………………………………………………………25 4.3型腔成型尺寸計算…………………………………………………………………25 4.3.1塑件精度影響誤差值的確定……………………………………………………25 4.3 .2按平均收縮率計算成型尺寸……………………………………………………25 4.4脫模機構設計………………………………………………………………………30 4.4.1.簡單脫模(頂桿,推板組合式頂出)設計…………………………………………30 4.4.2.側向分型，抽芯機構設計………………………………………………………32 4.5模具主要連接、定位、導向件設計………………………………………………37 4.5.1模具主要連接件選擇或設計………………………………………………………37 4.5.2模具主要定位件選擇或設計………………………………………………………37 4.5.3模具主要導向件選擇或設計………………………………………………………37 4.6模具冷卻系統(tǒng)設計…………………………………………………………………43 4.6.1注射模冷卻系統(tǒng)設計的原則………………………………………………………43 4.6.2模具熱平衡計算…………………………………………………………………44 第五章 繪制模具圖…………………………………………………………………………48 5.1繪制總裝結構圖……………………… ……………………………………………48 5.2繪制重要零件圖…………………………………………………………… ………48 5.3校對、審圖?！?………50 5.4模具設計的標準化問題…………………………………………………… ………50 第六章 結論……………………………………………………………………… 51 參考文獻……………………………………………………………………………53 致謝…………………………………………………………………………………54 8 第一章 概述 1.1國際、國內塑料模具成型發(fā)展概況 塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。 我國塑料模具的水平 ??? 近年來，我國塑料模具制造水平已有較大提高：所生產的大型塑料模具的單套重量已達到50t以上；精密塑料模具的精度已達到3?m；多腔塑料模具方面已能生產一模7800腔的塑封模具；高速模具方面已能生產擠出速度達4m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠模具。從生產手段方面來看，模具企業(yè)設備的數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術的應用面已大為擴展，高速加工及RP/RT等先進技術的采用已越來越多，模具標準件的使用覆蓋率及模具的商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設計制造水平及企業(yè)管理水平的提高。 國內國際塑料模具發(fā)展比較 我國模具生產廠中多數(shù)是自產自配的工模具車間（分廠），自產自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。 世界模具年產值600～650億美元。歐美發(fā)達國家，模具出口約占本國模具年產值1／3。 近幾年來，中國模具工業(yè)一直以年均15%左右的快速發(fā)展，目前已有17000多家模具廠家，從業(yè)人數(shù)50多萬。國內塑料模具產值已占模具總產值的33%以上，其中以注塑模具需求量最大。有關數(shù)據(jù)表明，目前國內僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸/年，電冰箱、洗衣機和空調年產量均超過1000萬臺，彩電年產量已超過3000萬臺。到2010年，建材行業(yè)塑料門窗普及率要求達到30%，塑料管材普及率達到50%。這些都將促進塑料模具需求量大幅增長。2000年，我國（未包括港澳臺統(tǒng)計）塑料模具產值約100億元，2004年已發(fā)展到212億元，4年平均增長率為21%，高于模具行業(yè)總體發(fā)展速度近4個百分點。 ? 我國塑料模具的發(fā)展趨勢 ??? 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具的開發(fā)、結構的調整以及企業(yè)管理等方面已顯示出以下新的發(fā)展趨勢： ??? 1、在模具的質量、交貨周期、價格、服務四要素中，越來越的用戶將交貨周期放在首位。? ??? 2、大力增強主動開發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進行模具設計。目前，青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個概念，我還你一個產品”的一站式服務模式以及太倉求精模塑公司等企業(yè)主動開發(fā)的辦法已被越來越多的企業(yè)所接受。? ??? 3、隨著模具企業(yè)的設計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉變?yōu)橹饕揽考夹g。這一趨勢不但使得模具的標準化程度不斷提高，而且使得模具精度越來越高，生產周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進了整個模具工業(yè)水平的提高。? 4、模具企業(yè)及其模具生產正在向信息化方向迅速發(fā)展。在信息社會中，作為一個高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應用已遠遠不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、PDM、CAPP、RE、CIMS、ERP等技術及其他許多先進制造技術和虛擬網(wǎng)絡技術。 ? 5、世界上工業(yè)發(fā)達國家的模具正加速向我國轉移。其表現(xiàn)方式為：一是遷廠，二是投資，三是采購。我國的模具企業(yè)應抓住機遇，借用并學習國外先進的技術，加快我國模具制造業(yè)的發(fā)展步伐。 ??? 總之，中國的塑料模具具有光輝燦爛的前景。只有那些能夠把握機遇、開拓市場、不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能夠生產高技術含量模具的企業(yè)，才能在競爭激烈的市場中占有一席之地。 1.2塑料模具設計方法主要發(fā)展方向 模具設計長期以來依靠人的經(jīng)驗和機械制圖來完成。自從二十世紀八十年代中國發(fā)展模具計算機輔助設計（CAD）技術以來，這項技術已獲得認可，并且得到來快的發(fā)展。九十年代開始發(fā)展的模具計算機輔助工程分析（CAE）技術，現(xiàn)在也為許多企業(yè)應用，它對縮短模具制造周期及提高模具質量有顯著的作用。一些工業(yè)發(fā)達國家的模具企業(yè)應用CAD術，已從二維設計發(fā)展到三維設計，三維設計已達70%以上。中國大部分企業(yè)還停留在二維設計的水平上，能進行三維設計的企業(yè)還不到20%。CAE軟件在國外應用已較普遍，國內應用還比較少，用於預測零件成形過程中可能發(fā)生缺陷的水平還比較低。 塑料模具塑料成形過程的各種模擬分析（注塑成形，包括塑料充模、保壓、冷卻、翹曲、收縮、纖維取向等模擬分析）、熱傳導和冷卻過程的分析、凝固及結構應力分析等。計算澆注系統(tǒng)及模腔的壓力場、溫度場、速度場、剪切應變速率場和剪切應力場的分布并分析其結果，是非常復雜和費時的。這一模擬技術已從中面流技術發(fā)展到雙面流技術，不久即可發(fā)展到既正確又快速的實體流技術，產生滿足塑料件虛擬制造要求的三維注塑流動模擬軟件； 1.3畢業(yè)設計課題資料查詢 1.3.1塑件分析 制件為前蓋，機構復雜，采用的 材料ABS，其技術要求1.收縮率0.55%。2.未注公差尺寸按sj1372-78.8級。3.大批量生產。考慮到塑件呈矩形殼體，兩側有一孔，在加工不規(guī)則表面時有一定的加工難度，要采取鑲塊形成側凹，有小孔而要側向抽芯。綜上所述采用鑲塊式并在一定程度上增加型芯的精度和強度。塑件CAE分析見圖1.3.1 圖 1.3.1塑件CAE分析結果 由上圖可得制件質量60g，體積5717cm3. 1.3.2 了解塑件的加工性能和工藝性能、塑料熔體流動行為，塑料在模具內可能的結晶，取向及導致的內應力 ABS樹脂為丙烯脂(23％—41％)、丁二烯(10％。30輪)和苯乙烯(泌％—6D％)3 種單體共聚而成的無定型聚合物，簡稱ABS， ABS的工業(yè)合成方法有乳液法和本體法，合成的ABS有中抗沖擊型、高抗沖擊型，高抗沖擊型等多種。 ABS大分子的主鏈可以為分BS AB AS 而相應的支鏈可分AS S AB等組分。 不同的結構單元賦予其不同的性能：當丙烯臘(A)含量增加時，其硬度、拉伸強度、彈性模量、抗沖擊性、耐溶劑性及耐熱性均有所提高，但高頻絕緣性卻下降；當丁二烯(B)含量增加時，韌性、抗沖擊性、耐磨性及伸長率均增大，而硬度、拉伸強度、彈性模量卻有所下降；當苯乙烯(S)含量增加時，透明性、著色性、電絕線性及加工性能有所提高，硬度好，但材質變脆。 三元共聚而成的ABS，形成了堅韌、質硬、剛性的熱塑性工程塑料。不同 型號的ABS，因結構差異較大，所以其性能差異也較大。 (一)ABS性能 (1)無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱睢Ｃ芏葹?.08-1.18g／ml3(克每立方厘米)，收縮率為0．4％。o．9％，吸濕性小于1％，熔融溫度217-237℃。熱分解溫度 大于250℃。 (2)ABS略硬而堅韌．剛性、耐低溫沖擊性、耐蛹變性、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性均良好：線膨脹系數(shù)很小，成型收縮小，表面光澤優(yōu)異。 (3)ABS陽電絕緣性能較好．并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 (4)ABS的熱變形溫度為93-118℃，制品經(jīng)退火處理后可提高10攝氏度左右， 可在-40-1oo℃的溫度范圍內使用，在—40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性。 (5)ABS略易燃，火焰呈黃色，黑姻，有特殊臭味，但不滴落。 (6)ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但溶酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產生應力開裂,ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產生降解； 于戶外半年后，抗沖擊強度將大幅度下降。 (7)ABS的吸附性極強，是塑料電鍍的極好材料，與極性樹脂相容性良好，可改善性能。 表1.3.1 ABS部份性能 項目 超高沖擊型 高沖擊型 低溫沖擊型 耐熱型 密度 1.05 1.07 1.02 1.06-1.08 吸水率 0.3 0.3 0.2 0.2 熱變形溫度 96 98 98 104-116 線膨脹系數(shù) 10 7 8.6-9.9 6.8-8.2 燃燒性 - - 0.55 0.55 拉伸強度 35 63 21-28 53-56 拉伸彈性模量 1.8 2.9 0.7-1.8 2.5 彎曲強度 62 97 25-46 84 彎曲彈性模量 1.8 3.0 1.2-2.0 2.5-2.6 壓縮強度 - - 18-39 70 絡氏硬度 100 121 62-86 108-116 ABS的部份性能補充如下： 英文名字：Acrylonitrile Butadiene Styrene 密度： 1.08-1.18g／cM3 成型收縮率：0.4-0.7%（0.55） 拉伸模量：1.95 成型溫度：200-240℃ 干燥條件：80-90℃ 2小時 熔化溫度：210-280℃ 比熱容： 1300J/(kg.k) 導熱率： 0.118W/(m.k) 注射壓力： 70-90/Mpa 注射速度：一般取中低速 螺桿轉速：15~45r/min 模具溫度：當壁厚在2~5時，一般控制在60-80 ℃ 保壓力： 40~50Mpa 保壓時間：2mm時10~15s 冷卻時間：2mm時10~15s 制件公差等級： SJ1372－78，8級 噴嘴孔孔徑：大與5mm 設備螺桿：長徑比在14~20之間 1.3.3 塑料的適用范圍 ABS用途十分廣泛，目前主要用于（1）零件：汽車、飛機零部件、機電外完、紡織紗管、變速箱蓋、散熱器、空調機、電冰箱內襯、吸塵器究、卷發(fā)器、打字釩、縫紉機零部件。（2）殼體：照相機殼、滑雪板、公文包、行李粕、家具、筆桿、半導體殼、電視機殼、收錄機殼、電話機殼、臺式分算機憲。電風扇座組電油殼、安全帽、洗衣機零部件、訪扭、輸送腐蝕性液體管道、隔膜閥、天線放大梯、車燈、鉛初、潦包線盤以及板、管、棒等。． 1.3.3.1塑件收縮及補縮問題，盡量減少殘余內應力和翹曲變形。 ⑴ABS吸水性較強，會因此導致熔體水解，故成型前必需干燥2小時。 ⑵過高的注塑速度會使聚礬熔體出現(xiàn)破裂的傾向，這將限制熔體的充模速度，造成充模困難。采用中速。 1.3.3.2塑料對模具溫度的要求 模具溫度在25-80℃，太低將影響塑件光澤度。 1.3.4模具材料 模具采用9sicr，部分零件采用T8A，T10A。9sicr強度高，韌度、塑性和焊接性均好，主要用于型腔簡單，生產批量較大的塑料模，采用反印法制造模具，然后經(jīng)滲碳淬火、回火處理，可或的外表高硬度又耐磨，心部韌性好的模具，其加工性能較好，脫碳敏銳性較小。該模具的其他各部分零件詳見后面章節(jié)內容。模具的材料見下圖。 圖1.3.2常用模具材料 模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產效率見第四章. 1.4畢業(yè)設計思想簡述 本次模具設計盡量借用計算機來完成復雜的計算和建模分析，總結前人的設計經(jīng)驗，結合塑件的具體結構和塑料材料的具體性能，盡量設計出高的，科學的，自動化高的先進的模具。在模具的結構設計中，盡量采用標準件，降低模具設計工作量，節(jié)約原材料，降低成本，在保證質量的前提下盡量簡化模具結構。 大學四年的本科學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。 在完成大學四年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，在指導老師的協(xié)助下，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。