烟灰缸注塑模设计及其数控加工-毕设论文.doc

分 类 号
密 级

宁宁波大红鹰学院
毕业设计(论文)

烟灰缸注塑模设计及其数控加工

所在学院
机械与电气工程学院
专 业
机械设计制造及其自动化
班 级
09机自
姓 名

学 号

指导老师
李延芳

2013年 3 月 15 日
诚 信 承 诺

我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）《烟灰缸注塑模设计及其数控加工》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：
2013 年 3 月 15 日

摘 要
本文是关于烟灰缸塑料件注塑模的设计，主要内容包括塑件的成形工艺分析，模具结构形式的确定，分型面位置的确定，浇注系统的形式和浇口的设计，成形零件的结构设计和计算，模架的确定和标准件的选用，合模导向机构的设计,脱模推出机构的设计等。
在正确分析塑件工艺特点和材料的性能后，涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题；运用CAD、三维软件等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。塑料件注塑模设计，采用一般精度，利用CAD、三维软件来设计或分析注射模的成型零部件，浇注系统，导向部件和脱模机构等等。综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CAD/CAM/CAE等。

关键词：模架，标准件，脱模，没推出机构
III

Abstract
This paper is about thedesign of plastic injection mold, cone-shaped include plastic parts formingprocess analysis, determination of die structure form, parting surface positioning, gating system forms and runner design, forming parts structure design and calculation, the determination of the formwork and standard parts choose, shut the mould design of steering mechanism, stripping out institution design, etc.
此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

Key Words: formwork, standard parts, stripping out ,institution design

目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 模具的作用与地位 1
1.2 本次毕业设计研究目的及意义 1
第2章 塑件分析 3
2.1塑件--烟灰缸分析 3
2.1.1塑件的立体图建模（图2-1） 3
2.1.2塑料名称 3
2.1.3生产纲领 3
2.1.4塑件分析 4
第3章 塑件结构及工艺性分析 5
3.1塑件结构分析 5
3.1.1 开模方向 5
3.1.2 脱模斜度 5
3.1.3 分型面 5
3.1.4 收缩率 5
3.1.5 零件壁厚 5
3.1.6 圆角 5
3.2塑件体积及质量 6
第4章 PC的材料成型工艺参数 7
4.1 PC性能 7
4.1.1物理性能 7
4.1.2 PC成型特点 7
4.2 PC注射工艺参数 8
第5章 注射机的选择及校核 9

第6章 浇注系统的设计 13
第7章 成型零部件设计 19
第8章 推出机构的设计 21
第9章 合模导向机构设计 23
第10章 温度调节系统设计 25
第11章 数控加工 31
第12章 模具工作原理说明 41
结论 43
参考文献 44
致 谢 45

第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 模具的作用与地位
模具是指工业生产上通过注塑、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模型和工具，是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，被称为“工业之母”。其生产过程集精密制造、计算机技术和智能控制为一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造领域，据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、空调、洗衣机、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车等轻工业产品中占90%以上；在枪支等兵器军工产品中占95%以上。为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务做了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业要发展，模具须先行。没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

1.2 本次毕业设计研究目的及意义
1、调查研究中外文献检索和阅读能力；
2、综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力；
3、设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力；
4、掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程；
5、逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；
6、撰写设计说明书（论文）的能力；
7、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。

21
第4章 PC的材料成型工艺参数
第2章 塑件分析
2.1塑件--烟灰缸分析此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

第3章 塑件结构及工艺性分析
3.1塑件结构分析
该塑件是烟灰缸，对表面美观有一定要求，设计时要注意对外边面的处理。塑件基本尺寸，长约112mm，宽约115mm，高约26mm，烟灰缸表面圆角5度，壁厚2mm。
3.1.1 开模方向
由零件的三维图分析，作为外壳类产品，外表面的表面质量是比较重要的，再根据模具的结构分析得到，产品的外表面应该在定模上，在产品的内表面设置顶出机构，所以开模方向应沿零件的Z轴。
3.1.2 脱模斜度此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

第4章 PC的材料成型工艺参数
4.1 PC性能
4.1.1物理性能
聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程材料，密度为1.2g/cm3.聚碳酸酯本色微黄，如加点淡蓝色可得到无色透明塑料，可见光的透光率接近90%。聚碳酸酯韧而刚，抗冲击性在热塑性材料中名列前茅，用其成型零件可达到很好的尺寸精度并能在很宽的温度范围内保持尺寸的稳定性，即成型收缩率可恒定在0.5-0.8%。聚碳酸酯抗蠕变、耐磨、耐热和耐寒性很好，其脆化温度在-100度以下，长期工作温度达120度。聚碳酸酯吸水率较低，能在较宽的温度范围内保持较好的电性能。聚碳酸酯可耐室温下的水、稀酸、氧化剂、还原剂、盐、油、脂肪烃，但不耐碱、胺、酮、脂、芳香烃。聚碳酸酯具有良好的耐气候性，但其最大的缺点是塑件易开裂，耐疲劳强度较差。用玻璃纤维增强聚碳酸酯，则可克服上述缺点，使聚碳酸酯具有更好的力学性能、更好的尺寸稳定性、更小的成型收缩率，并可提高耐热性和耐药性，降低成本。
主要技术指标：
密度（g/cm3）：1.18-1.20比容（cm3/g）：0.69～0.74
吸水率(24h)%:0.3收缩率（%）：0.5~0.8
熔点（0C）：抗拉屈服强度（Mpa）：
4.1.2 PC成型特点
聚碳酸酯虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象；聚碳酸酯熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以成型时要求较高的温度和压力；由于聚碳酸酯熔融粘度对温度比较敏感，所以一般用提高温度的办法来增加熔融塑料的流动性。

4.2 PC注射工艺参数
注射类型：螺杆式螺杆转速：20～40r/min

第7章 成型零部件设计
第5章 注射机的选择及校核
5.1注射机的选择
设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。
公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。
注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。
所使用的模具尺寸范围.
开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.
空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.
选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-500，其主要技术参数如下：
表2注射机参数
注塑机型号
XS-ZY-
额定注射量
1000cm3
螺杆（柱塞）直径
85mm
注射压力
121Mpa
注射行程
260mm
注射方式
螺杆式
锁模力
4500KN
最大成型面积
1800cm2
最大开合模行程
700mm
模具最大厚度
700mm
模具最小厚度
300mm
喷嘴圆弧半径
R18mm
喷嘴孔直径
Φ7.5mm
顶出形式
两侧设有顶杆，机械顶出
动、定模固定板尺寸
900X1000mm
拉杆空间
650X550mm
合模方式
中心液压、两侧机械顶杆
液压泵
流量
200、18L/min

压力
614Mpa
电动机功率
40KW
加热功率
14KW
机器外形尺寸
7670X1740X2380mm

5.2型腔数目的确定及校核
根据市场经济及生产效率的要求，本模具采用一模2腔型腔结构，即型腔数目。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量；

式中——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；
——注射机最大注塑量，g；
——浇注系统所需塑料质量，；
——单个塑件的质量，。
式中、、也可以为注射机最在注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cm3）、单个塑件的体积（cm3）。
估算浇注系统的体积：V=0.6xV=20.295cm3
故取满足我们设计要求。
5.3锁模力的校核
第6章 浇注系统的设计
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流到，分流道、冷料穴，浇口。
浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来，需要注意以下问题：
1.适应塑料的工艺性；
2.流程要短；
3.排气良好；
4.避免料流直冲型芯或嵌件；
5.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；
6.浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；
7.修整方便，保证制品外观质量；
8.防止塑件变形。
6.1分型面的选择
分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题：
1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；
2塑件的生产批量；
3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；
4型腔的溢流和排气条件；
5模具加工的工艺性。
分析零件特点后，发现零件的外表面有比较高的精度要求，且经过模流分析，模具浇注是使用侧浇口，所以决定分型面沿零件的外表面。如下图所示：

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第7章 成型零部件设计
本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得PC收缩率为Q=0.3～0.8%，故平均收缩率为Qcp=0.7%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取z=△/3。
7.1型腔和型芯工作尺寸计算
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第8章 推出机构的设计
第8章 推出机构的设计
推出结构由推出、复位、导向三大部分组成。本设计塑件脱模依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。
推出机构设计原则：
（1）设计的推出机构应尽量使塑件留于动模一侧
（2）塑件在推出时不发生变形和损坏
（3）不损坏塑件的外观质量
（4）合模时推出机构正确复位
（5）在推出和复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造容易。
（1）推件力是将制品因收缩对型芯的摩擦力和大气压力。
Ft＝Ap(μcosα-sinα)+qA1（6-3）
式中，A—塑件包络型芯的面积
p—塑件对型芯单位面积上的包紧力，P取0.8×107～1.2×107 帕；
α—脱模斜度；PC≥5°
q—大气压力0.09兆帕
μ—塑件对钢的摩擦系数，约为0.1～0.3；
式中, [σ]—顶杆材料的许用应力Mpa；
σ—顶杆反受的应力Mpa。

第9章 合模导向机构设计
第9章 合模导向机构设计
导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用T10，HRC50～55，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8μm，导向部分Ra为0.8～0.4μm，本设计采用？根导柱，固定端与模板间采用H7/m6此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。
导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。

图18导柱和导套

第11章 数控加工
第10章 温度调节系统设计
模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。PP推荐的成型温度为160-220℃，模具温度为40~80℃。
10.1对温度调节系统的要求
10.2冷却系统设计：此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

10.2.1设计原则

10.2.2冷却时间的确定
在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间30S，保压时间20S，总周期为60S。
其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算：此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

10.2.4高温喷嘴向模具的接触传热
Q=3.6A(t－t)=3.6×4069×10×140×（220－50）=348.63 KJ/h
式中：A——注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑机喷嘴球半径，）；
——金属传热系数=140(W/ m℃)；
t——模具平均温度℃ t=50 ；
t——熔融塑料进入型腔的温度℃ t=220。此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

第11章 数控加工
11.1数控铣床的编程特点
数控铣床是通过两轴联动来加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。数控铣削加工编程具有如下特点：
1、数控铣床一般仅具有直线和圆弧的插补功能，因此非圆曲线的加工是按编程允许误差将曲线分割成许多小段再用直线或圆弧逼近得到，编程时需计算各节点坐标。
11.2 数控加工工艺的主要内容
数控铣床编程就是按照数控系统的格式要求，根据事先设计的刀具运动路线，将刀具中此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511

型芯数控加工编程如下：
G40 G17 G90 G70
G91 G28 Z0.0
T00 M06
G0 G90 X-1.7218 Y3.5452 S0 M03
G43 Z.3937 H00
Z.1181
G2 X-1.7218 Y3.5452 Z-.031 I.0833 J-.0301 K.0237 F9.8
X-1.7175 Y3.5551 Z-.0339 I.0833 J-.0301 K.0237
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X.2686 I.2686 J-.3974
X1.8373 Y1.856 I-1.9969 J-2.9543
X1.5687 Y1.4195 I-.4796 J-.0058
X-1.5687 I-1.5687 J3.2023
X-1.8373 Y1.856 I.211 J.4307
X-1.454 Y3.4218 I3.5656 J-.043
G1 X-1.3222 Y3.3552
G2 X-.1859 Y4.645 I3.0505 J-1.5422
X.1859 I.1859 J-.275
X1.6896 Y1.8543 I-1.9142 J-2.8319
X1.5037 Y1.5521 I-.332 J-.004
X-1.5037 I-1.5037 J3.0697
X-1.6896 Y1.8543 I.146 J.2981
X-1.3222 Y3.3552 I3.418 J-.0412
G1 X-1.1905 Y3.2886

X-1.7003 Y3.5464 Z-.0678 I.0833 J-.0301 K.0237
X-.4232 Y4.996 I3.4286 J-1.7333
X.4232 I.4232 J-.626
X2.1133 Y1.8594 I-2.1515 J-3.1829
X1.6901 Y1.1717 I-.7556 J-.0091
X-1.6901 I-1.6901 J3.4501
X-2.1133 Y1.8594 I.3324 J.6786
X-1.7003 Y3.5464 I3.8416 J-.0463
G1 X-1.5685 Y3.4798
G2 X-.3405 Y4.8736 I3.2969 J-1.6667
X.3405 I.3405 J-.5037
X1.9656 Y1.8576 I-2.0688 J-3.0606
X1.6251 Y1.3043 I-.6079 J-.0073
X-1.9656 Y1.8576 I.2675 J.546
X-1.5685 Y3.4798 I3.6939 J-.0445
G1 X-1.4368 Y3.4132
X1.818 Y1.8558 I-1.9861 J-2.9383
X1.5602 Y1.4368 I-.4603 J-.0056
X-1.5602 I-1.5602 J3.185
X-1.818 Y1.8558 I.2025 J.4134
X-1.4368 Y3.4132 I3.5463 J-.0428
G1 X-1.305 Y3.3465
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G3 I-.6547 J0.0
G1 X.8909
G1 X1.0602
Z-.1193
G0 Z.5118
M02

第12章 模具工作原理说明

第12章 模具工作原理说明
注塑模具是在成型中赋予塑料以形状和尺寸的部件。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、 塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三部分组成。 其中浇注系统和成型零件是与塑料 直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精 度最高的部分。
浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口 等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等。
主流道 它是模具中连接注射机射嘴至分流道或型腔的一段通道。主流道顶部呈凹形以便与喷嘴 衔接。主流道进口直径应略大于喷嘴直径(O．8mm)以避免溢料，并防止两者因衔接不准 而发生的堵截。进口直径根据制品大小而定，一般为4—8mm。 主流道直径应向内扩大呈3°到5° 的角度，以便流道赘物的脱模。它是设在主流道末端的一个空穴，用以捕集射嘴端部两次注射之间所产生的冷料，从而防止分流道或浇口的堵塞。如果冷料一旦混入型腔，则所制制品中就容易产生内应力。冷料 穴的直径约8一lOmm，深度为6mm。为了便于脱模，其底部常由脱模杆承担。脱模杆的 顶部宜设计成曲折钩形或设下陷沟槽，以便脱模时能顺利拉出主流道赘物。
此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511
)塑件成型。开模时动模部分随动板一起运动渐渐将分型面打开，当分型面打开完毕后，凝料从上模中脱出，在注塑机顶杆的作用下，顶杆通过推杆将塑件和凝料系统顶出，与此同时由于采用的是侧浇口，在开模的瞬间，塑件和凝料分开。此时塑件自动脱落，实现全自动脱模。合模时，随着分型面的闭合复位杆将顶杆复位，模具闭合，等待下一次的动作。

结论
结论
经过本次毕业设计，学到了很多，更加系统地运用了大学四年所学的知识。在对烟灰缸的设计过程中，本人查阅了很多资料，学习了之前未曾了解的一些知识，开阔了视野，对模此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，CAD图纸，开题报告），联系QQ506681511
业当前的现状及发展形势，更是巩固了以往所学的机械制图、公差与配合、塑料成型工艺及其模具设计、模具制造工艺等相关知识，把所有知识都结合到一起理解和运用，让我们对大学所学的全部知识进行一次全面的整理、学会理论联系实践，为我们以后在社会中工作奠定了一个基础。

参考文献
参考文献
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[10] 赵葛霄：仿形技术在模具设计制造中的应用研究，模具工业，2001年第2期

致 谢
致 谢
在此感谢指导老师李延芳，以及身边同学悉心的指导和帮助。感谢李老师给我方向性的建议，在设计过程中给予的帮助和支持！感谢李延芳老师在模具设计上给予的建议和细节上的帮助,使我加深了对模具方面的认识，培养了我独立思考、解决问题的能力。

附 录

学位论文书脊示例
学位论文书脊示例

题
目

作
者
姓
名

宁
波
大
红
鹰
学
院
3cm左右
3cm左右