套筒注射模的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、.新鄉(xiāng)學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)套筒注射模論文作者姓名 常永福 _所 在 院 系：機(jī)電工程學(xué)院_所 學(xué) 專 業(yè) 機(jī)械制造及自動(dòng)化指 導(dǎo) 老 師： 張國智 _ 論文完成時(shí)間：_2012年 5 月 10 日. 目錄內(nèi)容摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 1Key word 11. 引言 21.1我國模具制造業(yè)的現(xiàn)狀 21.2本次課題設(shè)計(jì)（研究）的意義 32. 注射模模具的設(shè)計(jì) 32.1工藝方案的確定32.2塑件的工藝分析42.3注射機(jī)的選擇42.4型腔數(shù)目的確定42.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4 2.5.1注流道的設(shè)計(jì) 5 2.5.2分流道的設(shè)計(jì) 52.6冷卻穴的設(shè)計(jì) 53.成型零件的設(shè)計(jì) 6 3.1凹模部分工

2、作尺寸的計(jì)算 6 3.2凸模部分工作尺寸的計(jì)算 63.3模具的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工方案73.3.1凹模的加工方案73.3.2凸模的加工方案9 3.4推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10 3.5導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)10 3.6導(dǎo)套的設(shè)計(jì)11 3.7限位螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)12 3.8加熱裝置的設(shè)計(jì)123.9排氣孔的設(shè)計(jì)原則 134.模具整體結(jié)構(gòu)與工作原理 135.注射機(jī)參數(shù)的選擇及其校核 14 5.1最大注射量的校核14 5.2模具與注射機(jī)安裝部分校核14 5.3開模行程的校核15參考文獻(xiàn) 16致謝 17內(nèi)容摘要：模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CMD技術(shù)。模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成

3、型技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)。本設(shè)計(jì)介紹了一深腔筒形件注射模的設(shè)計(jì)與制造方法。該注射模采用了一模兩腔結(jié)構(gòu)，為兩次分型點(diǎn)澆口式。關(guān)鍵詞：深腔筒形；注射模具；設(shè)計(jì)Abstract:Mold manufacturing technology is developing rapidly, has become an important part of modern manufacturing technology. Such as mold CAD / CMD. Mold laser rapid prototyping technology, precision molding technology

4、molds,ultra-precision processing technology. This design introduces a deep cavity of cylindrical injection mold design and manufacturing methods. The injection mold using a two cavity mold structure, the type of gate for the two points. Key words: deep cavity cylindrical; injection molds； design1.引言

5、1.1我國模具制造業(yè)現(xiàn)狀我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國擁有18000家模具生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)值達(dá)與300億元，模具工業(yè)已初具規(guī)模，加入WTO后，機(jī)械制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中已成為世界制造業(yè)大國，牽動(dòng)了模具制造業(yè)質(zhì)與量的高度需求。搶抓新一輪世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和制造業(yè)加快轉(zhuǎn)移的有利時(shí)機(jī)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位的模具制造業(yè)得到了迅速發(fā)展。統(tǒng)計(jì)顯示，1996年至2001年，我國模具制造業(yè)年產(chǎn)值平均增長14%15%；2002年，全國模具總產(chǎn)值突破330億元人民幣，位居世界第四位。在模具產(chǎn)品中，有些產(chǎn)品已經(jīng)接近或達(dá)到國際水平，在國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策引導(dǎo)下，預(yù)計(jì)在十五至十一五期間，模具需求量仍以15%的增長幅度遞增

6、，這將形成一個(gè)巨大的市場(chǎng)需求。目前，我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。在模具沖壓方面，我國設(shè)計(jì)和制造的電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子硅鋼片硬質(zhì)合金多工位自動(dòng)級(jí)進(jìn)模等，都達(dá)到了國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。在塑料模具方面，能設(shè)計(jì)制造汽車保險(xiǎn)杠及整體儀表盤大型注塑模、大型彩色電視機(jī)、洗衣機(jī)和電冰箱等精密、大型注射模。我國模具制造技術(shù)在近年來的主要進(jìn)步：研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金新材料，并采用了一些熱處理新工藝，使模具壽命得到延長。發(fā)展了一些多工位級(jí)進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模。研究開發(fā)了一些新技術(shù)和新工藝，如三維曲

7、面數(shù)控仿形加工、模具表面拋光、表面皮紋加工以及皮紋碾制技術(shù)，模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速制模技術(shù)等。模具加工設(shè)備已得到較大的發(fā)展，國內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、CNC銑床、加工中心、CNC電火花線切割機(jī)床以及高精度的電火花成形機(jī)床等，高速加工中心和五軸加工中心也開始進(jìn)入市場(chǎng)。模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（模具CAD/CAM)已在國內(nèi)數(shù)十個(gè)單位得到開發(fā)應(yīng)用。雖然我國模具制造技術(shù)已得到很大發(fā)展，但仍然不能滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要，還需花費(fèi)大量資金向國外進(jìn)口一些模具，所以，我國模具制造業(yè)還需要進(jìn)一步加大發(fā)展力度，爭(zhēng)取早日達(dá)到世界模具發(fā)達(dá)國家的水平。1.2本課題設(shè)計(jì)（研究）的意義1）.通過本次系

8、統(tǒng)的注射模具設(shè)計(jì)，回顧大學(xué)已學(xué)的專業(yè)知識(shí)，為即將步入社會(huì)，走上工作崗位的我們提供一次檢驗(yàn)自己，完善自己的機(jī)會(huì)；2）.通過在設(shè)計(jì)過程中對(duì)相關(guān)資料的查找，了解當(dāng)前全國乃至全球的模具發(fā)展現(xiàn)狀以及未了的發(fā)展前景，接觸部分當(dāng)前較為先進(jìn)的成型技術(shù)；3).獲得套筒注射模具設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)以及裝配圖，零件圖等資料；2.注射模模具的設(shè)計(jì)2.1工藝方案確定 套筒注射模的設(shè)計(jì)，塑件2-1如圖所示，材料為ABS厚度為6mm圖所示，試設(shè)計(jì)該零件的模具。 2-1塑件圖在此模具設(shè)計(jì)過程中，注意零件的厚度比較薄長度比較長，因而模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮凸凹模的間隙，還需注意零件過渡處圓弧過渡（與毛坯材料厚度有關(guān)）。另外該制件較小，設(shè)計(jì)模具

9、時(shí)，考慮退模出料的安全與方便，加工該零件為一次成型，故模具的結(jié)構(gòu)不宜復(fù)雜化，應(yīng)優(yōu)化合理，考慮經(jīng)濟(jì)效益。 由于該制件較簡單，且毛坯為注射成型件，根據(jù)其工藝性分析，可確定該零件的加工方案為：合模-注料-退模卸料。在毛坯落料過程中還要注意毛坯的導(dǎo)向定位等因素。2.2塑件的工藝分析如圖2-1所示，該零件要求工藝不高，要求材料為ABS，該材料成型溫度在200-270之間，查閱資料可知其收縮率為0.4-0.8，計(jì)算其平均收縮率為: =0.6 （2-1）初步估算零件的體積為：V=×18²-12²×90+×18²-×12²+

10、15;15²×0.55.1331² （2-2）2.3 注射機(jī)的選擇根據(jù)體積，初選注射機(jī)為：XS-Z-500查閱注射機(jī)使用說明書，得到參數(shù)如下：注射劑的最大注射量：500cm³ 鎖模力：3500KN注射壓力：200Mpa 最小模具厚度：300mm最大模具厚度：450mm 模板形程：500mm注射機(jī)定位孔直徑：100mm 注射機(jī)拉桿間距：540mm×440mm噴嘴孔直徑:4 弧嘴圓弧半徑：SR12合模方式：液壓機(jī)械 推出方式：兩側(cè)推出 2.4型腔數(shù)目的確定 1)若采用一模一腔，此零件的外形尺寸不是多大，模架相對(duì)這個(gè)零件相對(duì)顯然很大，這樣就會(huì)造成設(shè)備

11、的資源浪費(fèi)，且不適合大批量生產(chǎn)，成本較高。2）若采用一模多腔，生產(chǎn)效率高，資源利用率也高。這里選用一模兩腔，型腔對(duì)稱分布于模具兩側(cè)，經(jīng)過一次分流即可，適合批量生產(chǎn)。2.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的外觀形狀，不允許在外圓周側(cè)面留下有澆口痕跡，所以塑件采用點(diǎn)澆口進(jìn)料。為了保證進(jìn)料充分在凸模內(nèi)部加一加熱裝置。2.5.1主流道的設(shè)計(jì)進(jìn)料口的直徑d=d1+(0.5-1)mm,取d=4.8mm, 球面的凹坑半徑SR=SR1+(1-2) mm；可取SR=14mm； 錐角=2º-6º，可取=4º。采用碳鋼T8，并加熱熱處理淬火到55HRC。澆口套與定模板的配合采用H7/m6,澆口套

12、與定位圈的配合采用H9/f9.如圖3-1所示。3-1澆口套和定位圈的配合圖2.5.2分流道的設(shè)計(jì)根據(jù)選用的材料和性質(zhì)，因?yàn)樵摿慵捏w積比較大，可選用圓形分流道形狀采用梯形形狀，上邊取4mm下邊取5mm，高取3mm。為了保證與分流道接觸的外層塑料熔體迅速冷卻，形成絕熱層，只有內(nèi)部熔體平穩(wěn)流動(dòng)，保證粗糙度Ra=1.6µm。此模具布置的形式為平衡式，分布形式如圖3-2所示。 3-2分流道分布圖2.6 冷卻穴的設(shè)計(jì)防止“冷料”注入型腔而影響成型塑件的質(zhì)量，在開模時(shí)，將主流道凝料從定模澆口套中拉出，最后由推出機(jī)構(gòu)將澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。我們選用有拉料桿的冷卻穴，在開模時(shí)起到拉凝料的作用，選

13、用球頭形。3.成型零件的設(shè)計(jì) 3.1凹模部分工作尺寸計(jì)算1）塑件中36的型腔計(jì)算 由國標(biāo)GB/T1800.3-1998中m級(jí)查的36的公差值為±0.2轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注形式： （3-1）可得： = （3-2）2） 塑件中120的型腔深度計(jì)算由GB/T1800.3-1998中m級(jí)查的公差值為±0.2轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注形式為： （3-3）可得： （3-4）3.2凸模部分工作尺寸計(jì)算1)塑件中30的模具的徑向尺寸計(jì)算由國標(biāo)GB/T1800.3-1999中m公差值為±0.1轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注形式為： （3-5）可得： （3-6）塑件中24的模具徑向計(jì)算由GB/T1800.3-1998

14、中m級(jí)查的公差值為±0.1轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注形式為： （3-7）可得： （3-8）2)型芯高度計(jì)算塑件中24的模具高度計(jì)算由GB/T1800.3-1998中m級(jí)查的公差值為±0.1轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注形式為： （3-9）可得： （3-10）塑件中90的模具高度計(jì)算 由GB/T1800.3-1998中m級(jí)查的值為：可得： （3-11）3.3模具的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工方案3.3.1 凹模的加工方案因塑件尺寸精度要求較高，凹模采用整體鑲嵌式結(jié)構(gòu)，凹模鑲塊選用P20材料。凹模型腔為圓形，為加工方便，凹模的鑲塊也為圓形，用臺(tái)階固定。.確定加工案根據(jù)零件圖3-3所示可知，選用長200mm,直徑為1

15、20mm的毛胚棒料。確定工藝方案及加工路線。對(duì)于短軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪定心卡盤裝夾來完成加工。其工步順序如下： ：在普通車床上車兩端面保證長度為155mm； ：先粗車再精車保證尺寸116、15、124和三個(gè)圓槽； ：然后主要的孔要求精度較高故選用在數(shù)控加工中心上進(jìn)行加工；：根據(jù)加工要求，選用三把刀具，T01 為定心鉆，T02為35鉆，T03 T04分別為36和40為鉸刀；同時(shí)把三把刀安裝在刀庫中，而且都對(duì)好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。 ：確定工件坐標(biāo)系：確定以工件右端面在與軸心線的交點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立XYZ工件空間坐標(biāo)系；.編寫程序：程序如下：程序名O0020N01

16、 G90 G94 G80 G15 G49 G40；NO2 T01 M6；N03 G90 G54 X0 Y0 Z200 M3 S1000 M8；（換1號(hào)刀轉(zhuǎn)速1000r/min,切削液開）N04 G81 Z-2 R2 F100；（切削進(jìn)給，深度為2mm,R平面為2mm,進(jìn)給率為100）N05 G80 M9；N06 T02 M6；N07 M3 S200 M8；（換2號(hào)刀，轉(zhuǎn)速為200r/min）N08 G90 G94 G54 X0 Y0 Z200；N09 G83 Z-160 R2 Q5 F50；(間歇進(jìn)給，深度為160mm, R平面為2mm,每5mm抬一次刀，進(jìn)給率為50)N10 G80 M9；

17、N11 T04 M6；N12 M3 S150 M8；N13 G90 G94 G54 X0 Y0 Z200；N14 G81 Z-40 F40；N15 G80 M9；N16 T03 M6；N17 M3 S150 M8；N18 G90 G94 G54 X0 Y0 Z200 ；N19 G81 Z-160 F40；N20 G80 M9；N21 M30；% 3-3凹模3.3.2 凸模的加工方案凸模采用局部鑲嵌式結(jié)構(gòu)，凸模的材料采用P20材料，用鑲塊固定。如圖3-4所示。 3-4凸模.確定加工方案根據(jù)零件圖選用50長度為250的毛坯棒料，確定工藝方案及加工路線。對(duì)于短軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪定心卡

18、盤裝夾來完成加工。其工步順序如下：1、 在普通車床上車兩端面保證長度為204mm；2、 粗車28、44、40、30通經(jīng)，留下4mm加工余量；3、 然后將44、40精車刀40 35.94、 由于零件接觸零件部分要求同軸行較高，選用數(shù)控臥式車床加工，一次加工成型。5、 根據(jù)加工要求，選用兩把刀具，T01為粗車刀，T02為精車刀，同時(shí)把兩把刀安裝在自動(dòng)換刀刀架上，而且都對(duì)好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。6、 確定工件坐標(biāo)系：確定以工件右端面在與軸心線的交點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立XOZ工件坐標(biāo)系。.編寫程序：該工件加工程序如下：程序名00088N01 T01 M6N02 G90 G94 G54

19、G00 X13 Z2 M03 S200 M8 (快速定位 轉(zhuǎn)速為200r/min)N03 G01 Z-92.13 F50(直線插補(bǔ)，進(jìn)給率為50)N04 G00 X14 N05 G01 X16 Z-124 F40NO6 G500N07 T02 M6N08 G90 G94 G54 G00 X12.14 Z2 S150N09 G01 Z-92.13 F50 N10 G00 X13N11 G01 X15.17 Z-124 F40N12 M30 M9 % 鎖緊裝置采用鎖緊塊。3.4推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)因?yàn)樗芗橥残瘟慵?，壁較薄，而且長度較長，尺寸精度要求比較高，決定選用推板推出方式 推出板的厚度為30mm。

20、 推出距離=凸模型芯沿脫模方向的最大尺寸=120mm3.5導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱應(yīng)該有良好的耐磨性，內(nèi)部堅(jiān)硬而不易折斷，因此采用20鋼（表面滲碳加淬火處理）硬度為50-55HRC，導(dǎo)柱的固定部分的表面粗糙度Ra值為0.8mm,導(dǎo)柱部分的表面粗糙度Ra取0.6m。導(dǎo)柱的長度由定模板和推出板厚度和推出零件的行程決定。取導(dǎo)柱的長度為220mm，導(dǎo)柱R=10mm,取導(dǎo)柱的直徑為37mm。如圖3-5所示。 3-5導(dǎo)柱導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6配合，導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7配合。導(dǎo)柱的布置形式如圖3-6所示。 3-6導(dǎo)柱分布圖3.6導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)套的壁厚取5mm，導(dǎo)套的長度為30mm,與模板配合的直徑

21、為30mm,長度為5mm.導(dǎo)套的材料與導(dǎo)柱的材料相同也為P20。如圖3-7所示。 3-7導(dǎo)套3.7限位螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)限位螺釘也應(yīng)該有良好的耐磨性，內(nèi)部堅(jiān)韌而不易折斷，而不易變形。因此采用20鋼（表面滲碳加淬火處理）硬度為50-55HRC，限位螺釘用于最后一次開模時(shí)為防止推料板和整個(gè)模具體不脫落，一便再次加工。長度由推板移動(dòng)的距離而決定。如圖3-8所示 3-8限位螺釘3.8加熱裝置的設(shè)計(jì)經(jīng)查表可知，ABS的成型溫度為200-270，模具溫度為40-80。因?yàn)樵摿慵w積比較大，尤其是長度比較長，在注射的過程中可能會(huì)出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，而導(dǎo)致加工失敗，為了保證能迅速充滿整個(gè)型腔，必須有一加熱裝置，所以我們?cè)谕?/p>

22、模的內(nèi)部裝一加熱裝置，該裝置有電阻絲繞成。保持模具的溫度均勻而平衡，補(bǔ)充散失的熱量。如圖4-9所示。 3-9加熱裝置3.9排氣的設(shè)計(jì)原則 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時(shí)，應(yīng)考慮以下原則： 1）排氣口不能正對(duì)操作者，以防意外事故； 2）排氣孔最好設(shè)計(jì)在凸模上，一便模具的加工和清理方便； 3）開設(shè)在靠近嵌件和制件壁的最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕； 4）高速注射薄壁型制件時(shí)，排氣槽設(shè)在澆口附近，可以使氣體連續(xù)排出； 本制件為深腔型腔，脫模時(shí)會(huì)形成真空狀態(tài)從而形成很大的壓力，使零件變形要引入引氣系統(tǒng) 根據(jù)以上原則，本模具的排氣孔設(shè)計(jì)在凹模上。4.模具總結(jié)構(gòu)及其工作原理繪制模具裝配圖，如圖4-1

23、所示。開模時(shí)，在彈簧9的作用下模具首先沿分面分型，澆口被拉料桿8拉斷。當(dāng)開模至一定的距離后，定位拉桿3拉動(dòng)流道推板6，模具沿分型面分型，澆口被流道板推板6從拉料桿8和澆口套上脫出幷自動(dòng)落下。繼續(xù)開模，定距拉桿2使模具沿分型面分型，制品留于動(dòng)模一側(cè)的型芯10上，推板14將制品從型芯10上推出。在頂出時(shí)為防止制品與型芯處于真空狀態(tài)，而使制品產(chǎn)生變形或損壞，進(jìn)氣閥用于消除真空狀態(tài)，完成脫模過程。合模時(shí)注射機(jī)頂出桿復(fù)位，頂桿固定板在復(fù)位桿的作用下回到初始狀態(tài)，動(dòng)、定模完全閉合回到成形位置，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。從而進(jìn)行批量生產(chǎn)。 4-1裝配圖 ：導(dǎo)柱：定距拉桿：定距拉桿：定模板：分流道板：流道推板：限位

24、螺釘：拉料桿：彈簧：型芯：進(jìn)氣閥：冷卻鑲件：限位螺釘：推件板5.注射機(jī)參數(shù)的選擇及其校核5.1最大注射量的校核 通常，注射機(jī)一次的實(shí)際注射量應(yīng)該小于等于注射機(jī)最大注射量的80。注射該塑件時(shí)一次的注射量大約為20³選用注射機(jī)為塑件生產(chǎn)車間最小注射機(jī) XS-ZY-500, 一次最大注射量為500³，滿足20500×80所以選用的注射機(jī)滿足要求5.2模具與注射機(jī)安裝部分的校核模具閉合高度的由模具的實(shí)際高度為： Hm=400mm注射機(jī)的最小裝模高度為： Hmin=300mm注射機(jī)的最大裝模高度： Hmax=450mm即滿足 Hmin+5HmHmax+5所以模具滿足注射機(jī)裝備高度要求。模具的外形尺寸400mm×400mm，XS-ZY-125注射機(jī)的拉桿距離為540mm×440mm。由此可知模具能裝入注射機(jī)模板并固定。5.3開模行程的校核可知需要開模的距離為120+120+120+8+10=378mm而模板的行程為500mm，符合要求?？芍O(shè)計(jì)的模具可行。參考文獻(xiàn)1 張海軍 .數(shù)控編程與操作.重慶：重慶大學(xué)出版社，20062 田光輝. 模具設(shè)計(jì)與制造.北京：北京大學(xué)出版社，20113 鄒吉權(quán).公差配合與測(cè)量技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，20104 李志剛 .模具設(shè)計(jì)大典. 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)，20055