机械专业毕业论文模版.docx
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1、中山火炬职业技术学院毕业项目鼠标上盖注射模具设计姓 名 钟文平 班 级 模具(053)班 学 号 0503010331 所 在 系 光机电工程系 专 业 模具设计与制造 指导教师 苏开华 完成时间 2008 年 5 月 30 日摘要本课题主要是针对盒盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计,同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。
2、也就是设计一副注塑模具来生产盒盖塑件产品,以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构,该模具是点浇口的双分型面注射模具。由于塑件内侧有四个小凸台,无法设置斜导柱,固采用活动镶件的结构形式。其优点在于简化机构,使模具外形缩小,大大降低了模具的制造成本。通过模具设计表明该模具能达到盒盖的质量和加工工艺要求。关键词: 塑料 模具 盒盖目录1前言12产品技术要求和工艺分析42.1产品技术要求42.2塑件的工艺分析42.2.1塑件结构工艺性:42.2.2塑件工艺性分析42.3.塑件材质工艺性42.4成型工艺性53拟定成型方案及动作原理63.1分型面位置的确定63.2成型方案的列出73.3成型方案的选定73
3、.4模具动作原理及结构特点83.5浇注系统的设计84注塑机的选择及成型零件的设计104.1注塑机的选择104.2注塑机相关参数的校核114.3模具成型部分的结构设计125脱模机构设计155.1定距导柱机构设计155.2型芯的结构设计155.3推出机构的设计165.4冷却系统的设计165.5成型零件的加工工艺165.5.1动模型芯加工工艺过程165.5.2 活动镶件11加工工艺过程175.5.3 活动镶件加工工艺过程185.6模具的安装调试及维护18结论20致谢21参考文献22中山火炬职业技术学院毕业项目1前言随着中国当前的经济形势的日趋好转,在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下,中国的制造
4、业也日趋蓬勃发展;而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本,模具被誉为“进入富裕的原动力”,德国则冠之为“金属加工业的帝王”,在罗马尼亚则更为直接:“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视,早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中,就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来,塑料模具的产量和水平发展十分迅速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加
5、热料筒内,塑料受热熔化后,在注塑机的螺杆或活塞的推动下,经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内,塑料在其中固化成型。本次毕业设计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产盒盖塑件产品,以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构,通过此次设计,使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时,在设计过程中,通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等,结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构(成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统)有了系统的认识,拓宽了视野,丰富了知识,为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。注塑模亦称注射模,其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送
6、进加热的料筒中,经过加热熔化呈流动状态后,在柱塞和螺杆的推动下,熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中,充满型腔的熔料在受压的情况下,经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件。这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通常,一个成型周期从几秒钟到几分钟不等,时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。 盒盖是流线形结构,使用二维绘图难以描述,本课题采用Pro/E软件对盒盖制品及模具进行了三维造型,采用Pro/E的数值模拟技术和经验设计计算相结合的方法优化设计,同时仿真了塑料熔
7、体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程,预测了缺陷产生的临界条件,优化了工艺方案及工艺参数,降低了缺陷出现的可能性。利用参数化实体造型的方法,为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。生成的模型数据可以直接导入数控机床进行三维加工。目前,国内在产品外观零件设计制造方面的研究还处于初级阶段,与发达国家的差距很大。由于电器产品美观性的要求,零件外形多为复杂曲面,传统的设计方法在对零件成形过程分析以及对产品存在缺陷的处理方面显得无能为力,产品成形过程数值模拟技术跟不上的现状己经成为制约产品开发和生产的一个瓶颈。面对日益激烈的国际竞争,必须紧跟国际先进水平,不断提高产品外观零件的质量,降低设
8、计和生产成本,加快生产周期。因而,盒盖成形技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。以此作为一个突破口,带动和促进相关产品外观零件注塑成形技术的发展和技术创新。近年来,我国塑料模具业发展相当快,目前,塑料模具在整个模具行业中约占30%左右,而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展,许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来,CAD技术的应用越来越普遍和深入,大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。当今社会产品的
9、外形设计越来越重要。产品的包装外形对销售市场的占有率越来越给商家重视,和消费者的青睐。据了解和数据显示在产业不断更新换代的同时对附属的硬件就如我现在所设计的盒盖盖要求也不断提高.尤其国外企业在中国的需求更加广泛了.怎样能提鼠标上盖的生产效率及质量是重要环节瓶盖的注射模具设计的好与坏起至关重要的作用,作为IT产业重要组成部分之一鼠标,它的结构设计及质量也是非常重要的。目前,主要采用注射成型的方法得到瓶,用这种方法生产的优点是:成型周期短,能一次成型外形复杂的结构,对各种塑料的适应性强,生产效率高。塑料饮料盒盖盖采用的材料主要有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等
10、,常采用其作为塑料饮料瓶盖材料。在目前激烈的市场竞争中,产品投入市场的迟早往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具,模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。因此客户对模具开发周期要求越来越短,不少客户把模具的交货期放在第一位置,然后才是质量和价格。因此,如何在保证质量、控制成本的前提下缩短模具开发周期是值得认真考虑的问题。综合以上情况,本论文主要是完成符合当今社会所需求的鼠标上盖的设计.也是本人利用所学的知识和自己的创造力应当今IT企业对优质产品的要求所做出的贡献。本文将对盒盖成型的几个关键问题:盒盖制品外形的设计与建模、最佳成型方法的选择,分析最佳成型工艺,模具设计并进行理论和
11、试验研究。1 瓶盖制品外形设计本课题利用PRO/ENGINEER软件对盒盖进行实体建模,PRO/E的图形设计是基于三维的,它与传统的二维绘图有着本质的区别。生成的模型直观,立体感强,可以在任何角度进行观察。另外系统还能计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立体图生成三视图,大大提高工作的效率和准确性。2 最佳成型方法的选择比较几种可用于成型鼠标外壳这种薄壁单分型面制品的常用塑料加工方法,根据产品开发依据和使用要求选择合理的成型方法。3 分析最佳成型工艺盒盖为薄壁制件,比表面积大,可能的工艺方案较多,工艺方案的优劣直接影响到产品质量、生产
12、成本以及生产效率。本文在对塑件进行分析的基础上,确定并优化了工艺方案。具体内容如下:(1)对塑件成型工艺性进行分析,对可能的工艺方案进行比较分析,初步得出可能的工艺方案以及其可行的条件。案。4 模具设计1) 模具结构分析和确定针对鼠标上盖尺寸小,精度高的特点,根据工艺方案和零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求,对模具进行分析,确定模具的合理结构。2)模具主要零部件的结构设计根据模具结构型式和特点,确定模具工作、导向以及固定等并确定模具主要零件的形式以及尺寸。(2)根据产品开发依据及成型要求,确定工艺方本研究的主要目的是通过一个具有代表性模具的分析研究,从而达到
13、掌握具有复杂曲面模具的设计制造以及加工的方法。212产品技术要求和工艺分析2.1产品技术要求塑料零件的材料为PE(聚乙烯)乳白色,其表面要求无凹痕。此塑件上有三个尺寸有精度要求:零件上有多个尺寸有精度要求,分别是:68.2+0.75,5.2+0.28,66+0.52均为MT7级塑料精度,属于中等精度等级,在模具设计和制造过程中要严格保证这些尺寸的精度要求。其余尺寸均无精度要求为自由尺寸,可按MT10级精度查取公差值。2.2塑件的工艺分析2.2.1塑件结构工艺性:盒盖尺寸见图一、图二整体尺寸71mm52mm外部由长方形体并到角形成,内部由一长方形腔但有四个宽度为1.2mm高1mm宽的长方形凸台构
14、成,盒盖属于外部配件,表面精度要求较高,尺寸精度要求不高。2.2.2塑件工艺性分析(1)该塑件尺寸较大且要求塑件表面精度等级较高,无凹痕。采用点浇口流道的双分型面型腔注射模可以保证其表面精度。(2)该塑件为中小批量生产,且塑件的形状较复杂。为了加工和热处理,降低成本,该塑件采用活动镶件的结构,简化结构,降低模具的成本。2.3.塑件材质工艺性此盒盖是采用PE(聚乙烯)注塑成的。查相关手册可知聚乙烯塑料是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压和低压三种。低压聚乙烯比较硬、耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性较好。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。聚乙烯有一定的机械强度,但和其他塑料相比其机
15、械强度低,表面硬度差。聚乙烯有高度的耐水性。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。低压聚乙烯的使用温度为100左右。聚乙烯耐寒,在-60时仍有较好的机械性能,-70时仍有一定的柔软性。常用热塑性塑料成型特点聚乙烯成型时,在流动方向与垂直方向上的收缩差异较大。注射方向的收缩率大于垂直方向上的收率,易产生变形,并使塑件浇口周围部位的脆性增加;聚乙烯收缩率的绝对值较大,成型收缩率也较大,易产生缩孔;冷却速度慢,必须充分冷却,且冷却速度要均匀;质软易脱模,塑件有浅的侧凹时可强行脱模。2.4成型工艺性查模具设计与制造简明手册常用塑料注射成型工艺参数:预热和干燥温度:80-120,时间:1-2小时
16、;料筒温度:后段160-180,中段:180-200,前段200-220;模具温度:80-90;注射压力:700-1000公斤力/cm2;成型时间:注射时间20-60秒,保压时间0-3秒,冷却时间20-90秒,总周期50-160秒;螺杆转速:48转/分。不需后处理。3拟定成型方案及动作原理3.1分型面位置的确定如何确定分型面,需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较,从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则
17、:a)保证塑料制品能够脱模这是一个首要原则,因为我们设置分型面的目的,就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则,分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上,最好在一个平面上,而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势,不应有影响脱模的凹凸形状,以免影响脱模。b)使型腔深度最浅模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响:1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工,型腔越深加工时间越长,影响模具生产周期,同时增加生产成本。2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深,动、定模越厚。一方面加工比较困难;另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制,故型腔深度不宜过大。3)型腔深
18、度越深,在相同起模斜度时,同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大,如图2。若要控制规定的尺寸公差,就要减小脱模斜度,而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。c)使塑件外形美观,容易清理尽管塑料模具配合非常精密,但塑件脱模后,在分型面的位置都会留有一圈毛边,我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除,但仍会在塑件上留下痕迹,影响塑件外观,故分型面应避免设在塑件光滑表面上。d)尽量避免侧向抽芯塑料注射模具,应尽可能避免采用侧向抽芯,因为侧向抽芯模具结构复杂,并且直接影响塑件尺寸、配合的精度,且耗时耗财,制造成本显著增加,故在万不得己的情况下才能使用。e)使分型面容易加工分型面精度是
19、整个模具精度的重要部分,力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此,分型面应是平面且与脱模方向垂直,从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面,加工的难度增大,并且精度得不到保证,易造成溢料飞边现象。g)使侧向抽芯尽量短抽芯越短,斜抽移动的距离越短,一方面能减少动、定模的厚度,减少塑件尺寸误差;另一方面有利于脱模,保证塑件制品精度。h)有利于排气对中、小型塑件因型腔较小,空气量不多,可借助分型面的缝隙排气。因此,选择分型面时应有利于排气。按此原则,分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置,而且不把型腔封闭。综上所述,选择注射模分型面影响的因素很多,总的要求是顺利脱模,保证塑件技
20、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。3.2成型方案的列出对于设计盒盖注塑模具,有以下三个成型方案可供选择:方案一(1)分型面:A-A为第一分型面;B-B为第二分型面,动模型心和活动镶件形成内部形状,定模型心形成外部形状;分型面位置(2)型腔布置:采用一模一腔浇注系统:从中心进浇,(4)排气:分型面排气;(5)模温调节:自然冷却;(6)抽芯机构:由主型芯和活动镶件组成型芯,型芯自动脱出,活动镶件由人工取出(7)脱模机构:推板脱模,推B-B面。方案二(1)分型面:第一分型面;为第二分型面;(2)型腔布置
21、:,采用一模两腔;(3)浇注系统:从侧面进浇,(4)排气:分型面排气;(5)模温调节:自然冷却;(8)抽芯机构:内侧抽芯斜机构3.3成型方案的选定对比两个成型方案,最终选定方案一。这是因为:方案二因为盒盖属于薄壁零件,从内侧直接进浇容易保证盒盖表面光滑,但由于注射压力直接作用在塑件上,容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘起变形。且盒盖属于中小批量生产,节约成本。因而采用方案一另外,方案二的抽芯机构不好设置。方案一可以采用自动推出塑件,再由人工取出活动镶件和凝料,使塑件顺利脱模,而方案二抽芯机构虽然效率较高,但较复杂,很难实现自动抽芯,成本高。综上所述,最终确定的成型方案为方案一。3.4模
22、具动作原理及结构特点动作原理该注塑模具采用点浇口式双分型面模具。开模时,第一次分型面在定距导柱的作用下,凝料被拉断留在定模板里。到第二次分型面时,推板由于推杆在液压机构的作用下将塑件和型芯及活动镶件从动模上推下,活动镶件随塑料件一起被推出机构推出模外,然后用手工或专用工具将活动镶件从塑件中取出,(为了下依次安放活动镶件,推杆必须预先复位。)再将其放入模腔中进行下一次注射成型。结构特点成型部分由动模型芯、活动镶件和活动镶件来形成塑件产品的内部结构,由定模板型腔6来形成塑件产品的外部结构。浇注系统:采用冷流道结构,脱落浇注系统凝料需一定开模行程。注塑机暂停工作时,需要对冷流道凝料进行清除。脱模机构
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