買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 I 西安工業(yè)大學北方信息工程學院 本科畢業(yè)設計 (論文 ) 題目 ： 保險座 塑料注塑模具設計 系別 ： 機電信息系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班級： 學生： 學號： 指導教師： 2013 年 05 月 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 險座塑料注塑模具設計 摘要 模具是工業(yè)生產中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現代工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。本論文主要介紹了保險座的塑料注塑模具的設計。 設計中首先通過分析塑件的形狀及工藝特性，選擇了合適的模具設計方案；其次是對注塑機的選擇，包括注射機的初選和注射機有關參數的校核，并確定了注射機；再次完成模具的結構設計，包括分型面的選擇和確定、型腔數目的確定及型腔的排列、澆注系統(tǒng)的設計、成型零件結構設計、抽芯機構設計、推出機構的選擇、冷卻系統(tǒng)的設計、標準模架的選擇。最后對成型零件尺寸進行計算，確定工藝參數。 采用此模具能夠保證塑件尺寸外形以及表面要求，而且成本低、結構簡單、開模容易、效率高，具有較強的實用性。 關鍵詞 ： 塑料注塑模具；注塑機；結構設計 he of is in It is an of of on of of in of is of of To of of of to 要符號表 K 安全系數 E 材料彈性模量 料的最大收縮率 模阻力 料的最小收縮率 C 型芯成型部分斷面的平均 位面積的包緊力 h 型芯被塑料包緊部分的長度 s 塑件公差 位面積的包緊力 D 腔 型腔內形尺寸 安全系數 料平均收縮率 S 頂頂出行程 件外徑基本尺寸 1 富裕量 件內形基本尺寸 2 頂出行程富裕量 h 腔 凸模 /型芯高度尺寸 傾斜角 件內形深度基本尺寸 Q 抽拔阻力 模受的總壓力 P 斜導柱所受的彎曲力 F 塑件的投影面積 塑件收縮率 P 型腔壓力 f 摩擦系數 K 修正系數 塑料泊桑比 B 動模墊板的寬度 L 支撐塊的跨距 錄 1 緒論 . 1 言 . 3 具發(fā)展現狀及發(fā)展方向 . 4 料模具工業(yè)的發(fā)展現狀 . 4 國塑料模具發(fā)展走勢 . 3 課題的設計內容 . 5 2 模具方案的論證和選擇 . 6 型面的選擇 . 6 型面選擇原則 . 6 型面的分類 . 6 型面的選擇原則 . 7 型面的確定 . 7 3 注射機的選擇 . 8 件的材料及其注射工藝性 . 8 工藝條件 . 8 腔數目的確定及分布 . 8 塑機的選擇 . 9 射機參數校核 . 9 大注射量校核 . 9 大注射壓力的校核 . 9 模力的校核 . 9 模行程校核 . 10 4 澆注系統(tǒng)的設計 . 11 注系統(tǒng)的作用 . 11 注系統(tǒng)的組成 . 11 流道部分設計 . 11 料穴設計 . 12 流道設計 . 12 口設計 . 13 5 成型零件工作尺寸的計算 . 14 響塑件尺寸精度的因素 . 14 具成型零件的工作尺寸計算 . 14 V 形收縮率 . 15 具成形零件的制造誤差 . 15 件的磨損 . 15 具的配合間隙的誤差 . 15 腔和型芯尺寸計算 . 15 腔徑向尺寸計算 . 15 腔的深度尺寸 . 16 芯的徑向尺寸 . 16 芯的高度尺寸 . 16 心距尺寸計算 . 16 模板的強度校核 . 16 6 導向機構設計 . 19 向機構的作用和設計原則 . 19 向機構的作用 . 19 向機構的設計原則 : . 19 柱、導套的設計 . 19 柱的設計 . 20 套的設計 . 20 7 脫模機構的設計 . 21 本考慮和要求 . 21 出機構的確定 . 21 件板脫模機構設計的特點 和基本原則 . 21 桿橫截面直徑校核 . 22 模力的計算 . 22 桿直徑的校核 . 22 8 側向分型與抽芯機構的設計 . 24 本考慮和要求 . 24 向分型與抽芯機構應具 備的基本功能 . 24 芯機構的概述 . 24 導柱抽芯機構設計原則與確定 . 24 導柱抽芯機構的有關參數計算 . 25 芯距 S . 25 導柱傾斜角 的確定 . 25 導柱直徑的確定 . 26 斜導柱長度的計算 . 27 塊的設計 . 27 滑槽的設計 . 28 塊定位裝置 . 28 塊的作用和結構形式 . 28 9 模具的材料 . 29 料模具用鋼的必要條件 . 29 擇鋼材的條件 . 29 模具材料的選擇 . 29 具的淬火硬度 . 30 具的表面粗糙度 . 30 處理的選擇 . 30 10 模具的可行性析 . 31 它結構零部件設計 . 31 模具的特點 . 31 場前景與經濟效益分析 . 31 11 總結 . 32 參考文獻 . 33 致謝 . 34 畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 . 錯誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 . 35 1 緒論 1 1 緒論 2 1 緒論 3 1 緒論 言 模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力?，F代模具工業(yè)有 “ 不衰亡工業(yè) ” 之稱。 模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，也是發(fā)展和實現少無切削技術不可缺少的工具。如汽車、拖拉機、電器、電機、儀器儀表、電子等行業(yè)有 60% 80%的零件需用模具加工，輕工業(yè)制品的生產中應用模具更多。螺釘、螺母、墊圈等標準零件，沒有模具就無法大量生產。并且推 廣工程塑料、粉末冶金、橡膠、合金壓鑄、玻璃成型等工藝，全部需用模具來進行。由此看來，模具是工業(yè)生產中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現代工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具技術發(fā)展狀況及水平的高低，直接影響到工業(yè)產品的發(fā)展。也是衡量一個國家工藝水平的重要標志之一 1。 1 緒論 4 料模具工業(yè)的發(fā)展現狀 改革開放 20 多年來，我國 (除港臺地區(qū)外，下同 )的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，設計、制造加工能力和水平、產品檔次都有了很大的提高。據不完全統(tǒng)計，全國現有模具專業(yè)生產廠、產品廠配套的模具車間（分廠）近 17000 家，約 60 萬從業(yè)人員，年模具總產值達 200 億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現有能力只能滿足需求量的 60左右，還不能適應國民經濟發(fā)展的需要。目前，國內需要的大型、精密、復雜和長壽命的模具還主要依靠進口。據海關統(tǒng)計， 1997年進口模具價值 美元，這還不包括隨設備一起進口的模具； 1997 年出口模具僅為 7800 萬美元。 1997 年中國模具工業(yè)協會對下屬的 209 家骨干企業(yè)（含產品廠的模具車間）的統(tǒng)計資料表明，其模具總產值 元人民幣，進口模具大約為 336 萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術水平和制造能力，是我國國民經濟建設中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸 2。 按照中國模具工業(yè)協會的劃分，我國模具基本分為10 大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分 3。按產值計算，目前我國沖壓模占 50左右，塑料成形模約占 20，拉絲模約占 10，而世 2 界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模 比例一般占全部模具產值的 40以上 4。我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數不多，模具平均壽命不足 100 萬次，模具最高壽命達到 1 億次以上，精度達到 3 5 50 個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命 6 億次，平均模具壽命 5000 萬次相比，處于 80 年代中期國際先進水平 5。 我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達 70以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經能初步設計和制造。模具平均壽命約為 80 萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到 5下，最高壽命已突破 2000 萬次，型腔數量已超過 100 腔，達到了 80 年代中期至 90 年代初期的國際先進水平 6。 我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。在采用 技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用 術設計模具方面，僅有約 10%的模具在設計中采用了 拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用 行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應用 術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現有的工藝設備（包括近 10 多年來引進的先進設備）或因計算機制式（ 機及其兼容機、 作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯網率較低，只有 5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作；在應用 術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白 狀態(tài)，需要進行大量的標準化基礎工作；在模具共性工藝技術，如模具快速成型技術、拋光技術、電鑄成型技術、表面處理技術等方面的 術應用在我國才剛起步 7,8。 計算機輔助技術的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具業(yè)務設備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術改造，技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具業(yè)務設備，但 過于分散，或不配套，利用率一般僅有 25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術素質較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員，只占從業(yè)人員的 8%12%左右，且技術人員和技術工 3 人的總體技術水平也較低。 1980 年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化，知識結構不能適應現在的需要；而 80 年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數量與素質水平下降，而且人才結構也出現了新的斷 層，青黃不接，使得模具設計、制造的技術水平難以提高。 準件結構現狀 :近 10 多年來，特別是 “八五 ”以來，國家有關部委已多次組織有關材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質合金及其他模具業(yè)務的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數據，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內建立了銷售網點，但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結算制度等因素的影響，目前推廣應用不多 。模具業(yè)務的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用，但未形成成熟的生產技術，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產力，走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產權的保護。我國的模具標準件生產， 80 年代初才形成小規(guī)模生產，模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占 20%，從市場上能配到的也只有約 30 個品種，且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應，模架及零件生產供應渠 道不暢，精度和質量也較差 9,10。 國塑料模具發(fā)展走勢 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數據模型，以實現信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產管理的全過程，達到實現最佳效益的目的 11,12。 如英國 司的系列化軟件就包括了曲面 /實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計高級渲染、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在線測量系統(tǒng)等 13,14。集成化程度較高的軟件還包括： 。國內有上海交通大學金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模 統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的 列軟件；吉林金網格模具工程研究中心的沖壓模 統(tǒng)等 16。 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產和管理等方面的全球化、國際化， 現在精密模具的精度已達 2 3m，目前國內廠家使用 4 較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利 產 3250250坐標測量機，還擁有數碼攝影光學掃描儀，率先在國內采用數碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現了從測量實物 建立數學模型 輸出工程圖紙 模具制造全過程，成功實現了逆向工程技術的開發(fā)和應用。 日本沙迪克公司采用直線電機伺服驅動的 有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的 有 適應控制、 量控制及自動編程專家系統(tǒng)。另外有些 采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制 ( 技術。銑削加工是型腔模具業(yè)務的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質量好、加工效率高 (為普通銑削加工的 5 10 倍 )及可加工硬材料 (2 3，否則斜導柱無法帶動滑塊運動。 25 滑塊完成抽芯運動后，仍停留在導滑槽內，留在導滑槽內的長度不應小于滑塊全長的 2/3，否則，滑塊在開始復位時容易傾斜而損壞模具。 防止滑塊和推出機構復位時的相互干涉，盡量不使推桿和活動型芯水平投影重合。 滑塊設在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開模前必須先抽出側向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。 由于該模具比較簡單，抽芯力不大，故采用斜導柱外側抽芯機構。 導柱抽芯機構的有關參數計算 芯距 S 抽芯距指型芯從成型位置抽至不妨礙脫模的位置時，型芯或滑塊在抽芯方向所移動的距離。 由塑料模具設計查的抽芯距的計算公式為： S=（ 2+(2 3) (式中 R 為塑件的大圓盤半徑（ r 為塑件軸的外圓半徑（ 所以 S=（ 2+(2 3)=（ 42+(2 3)5（ 導柱傾斜角 的確定 決定斜導柱抽芯機構工作效果的一個重要參數，它不僅決定了抽芯距離和斜導柱的長度，更重要的是它決定著斜導柱的受力狀況。 Q=P (式中 開模力； Q 為抽拔阻力（與抽拔力大小相等方向相反）； P 為斜導柱所受的彎曲力。 由上式可以看出，當所需的抽拔力確定以后，斜導柱所受的彎曲力 P 與成反比，即 角增大時， 減小，彎曲力 P 也增大，斜導柱受力狀況變壞。 另外，從抽芯距 S 與 角的關系來看。 S=（ 式中 L 為斜導柱的有效工作長度。 當 S 確定以 后，開模行程 H 及斜導柱工作長度 L 與 成反比，即 角增大，也增大，則為完成抽芯所需的開模行程減小，另外， 角增大時 增大，斜導柱有效工作長度可減小。 綜上所述，當斜導柱傾斜角 增大時，斜導柱受力狀況變壞，但為完成抽 26 芯所需的開模行程可減??；反之，當 角減小時，斜導柱受力狀況有所改善，可是開模形成卻增加了，而且斜導柱的長度也增加了。這會使模具厚度增加。因此，斜導柱傾斜角 過大或過小都是不好的，一般 角取 10 20，最大不超過 25。 對于該模具，由于抽拔力不大但抽芯距較大，綜合考慮斜導柱的傾斜角取 =20。 導柱直徑的確定 抽拔力對于本塑件，具有與一般小斷面?zhèn)瓤讉劝际湛s的 抽芯不同的特點，是在整個側表面周邊的大面積抽芯，塑件的徑向收縮不僅不對側凹成型零件產生包緊，反而會松開，但軸向收縮仍會使側凹成型零件被卡緊。這種塑件采用對合的哈夫塊或多拼塊成型，側向分型力應按下式計算： Q=2 E f(n(1（ 式中 Q 為抽拔力（ N）； E 為彈性模量（ N/ ,103 N/ 103 N/ 為塑件收縮率， f 為摩擦系數， n 為哈夫塊數量，這里為 2； 為塑料泊松比， R 為大圓盤的半徑，這里為 21r 為小圓盤的半徑，這里為 19 所以 Q=2 E f(n(1 =2 103 (2122 (=N） 斜導柱的有效工作長度 4=S/ 65/ =150（ 斜導柱直徑 d 的確定 d=（ 彎 1/3（ 式中 Q 為抽拔力； L 為斜導柱的有效工作長度； 彎 為彎曲許用應力（ N/這里為 14 N/ 所以 d=（ 彎 1/3 27 =（ 150/14 1/3 = 13（ 斜導柱的長度是根據活動側型芯的抽芯距 S，斜導柱直徑 d，固定軸肩的直徑 D，傾斜角以及安裝斜導柱的模板厚度 h 來決定的。 L=2+4+ =（ D/2） h/+(d/2) +s/+(10 15)(=（ 30/2） +37/+(30/2)+8 85以上計算過程，可確定斜導柱的的尺寸如右圖 示： 圖 導柱 塊的設計 滑塊是斜導柱機構中的可動零件，滑塊與側型芯既可做成整體式的；也可做成組合式的，由于該塑件的側凹穴小，故選擇滑塊與側型芯做成整體式的。其結構如下圖 示： 28 圖 塊 滑槽的設計 斜導柱驅動滑塊是沿著導滑槽移動的，故對導滑槽提出如下要求： 滑動部分要有足夠的長度，一般為滑塊寬度的一倍以上； 留在導滑槽內，其留下部分的長度不應小于滑塊長度的 2/3，否則，滑塊在開始復位時容易發(fā)生偏斜，甚至損壞模具； 各有一對平面呈動配合，配合精度可選 H7/H7/余各面均應留有間隙； 56）。與左、右 各有一對平面呈動配合，配合精度可選 H7/ H7/余各面均應留有間隙； f. 與左、右各有一對平面呈動配合，配合精度可選 H7/ H7/余各面均應留有間隙； 56）。 塊定位裝置 塊的作用和結構形式 開模后，滑塊必須停留在剛剛脫離斜導柱的位置上，不可任意移動，否則，合模時斜導柱將不能準確進入滑塊上的斜孔，致使模具損壞。而定位裝置可以保證滑塊離開斜導柱后，可靠地停留在正確的位置上。它起著保障完全的作用。其結構形式如右圖 示： 圖 塊 9 模具的材料 29 9 模具的材料 塑料模的工作條件與冷沖模有所不同，塑料模一般在溫度（ 150 200 C）條件下進行工作，除承受一定壓力外，還承受一定的溫度，此外有些塑料在成型過程中還會分解出腐蝕性氣體，使模具表面受腐蝕。因此，塑料模成型零件的主要失效形式是磨損、變形和表面腐蝕等。為了使塑料模正常工作，并保證有一定的使用壽命，如何合理選用模具零件用材料及其熱處理規(guī)范是個很重要的問題。 料模具用鋼的必要條件 a. 機械加工性能優(yōu)良； b. 拋光性能優(yōu)良； c. 有良好的表面腐蝕加工性； d. 既要耐磨損，而且又有韌性； e. 淬火性能好，尺寸穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數?。?f. 電火花加工性好； g. 有耐腐蝕性； h. 焊接性好。 擇鋼材的條 件 a b. 塑件的尺寸精度； c. 制件的復雜程度； d. 制件的體積大??； e. 制件的光觀要 求 。 模具材料的選擇 于形狀復雜，要求熱處理變形小的型腔，型芯或鑲件； 45 鋼具有切削加工性能好，調制后有較高的強度和韌性，例如：定動模板固定板，頂桿固定板，頂桿墊板、支撐板。 有可淬性高，但淬透性差，淬火變形大，需進行磨削加工 30 用于制造耐磨性結構零件。例如：導桿、頂桿、斜導柱、導套。 具的淬火硬度 一般的成型零件和塑料接觸的零件和型腔、型芯、澆口套等，已經起導滑作用的滑塊導柱導套的淬火硬度為 45。常用 45 鋼制造的大部分模具結構零件淬火也應達到 45。 具的表面粗糙