模具設(shè)計(jì)與制造畢業(yè)論文范例.doc

模具設(shè)計(jì)與制造畢業(yè)論文范例緒論一【模具在加工工業(yè)中的地位】模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本?，F(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展，首選二【模具的發(fā)展趨勢】近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個(gè)方面：（1）加深理論研究在模具設(shè)計(jì)中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。（2）高效率、自動(dòng)化大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。（3）大型、超小型及高精度由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。（4）革新模具制造工藝在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。（5）標(biāo)準(zhǔn)化開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。三【設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用】通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識。，1塑件的工藝分析1.1【塑件成型工藝分析】如圖1.1所示：圖1.1鬧鐘后蓋鬧鐘后蓋的形狀較復(fù)雜，帶有很多不同形狀的孔，在保證孔間距和孔的形狀是給模具的加工帶了很大的難度。鬧鐘后蓋的注塑材料首先選用ABS，鬧鐘的后蓋絕大部分的決定了鬧鐘的重心的位置的所在。所以我們必須很好多處理后蓋壁厚的均勻，譬如在注塑成型過程中因?yàn)楸诤竦牟痪鶆蛟斐闪耸湛s率的不一致，這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調(diào)節(jié)收縮率。由于鬧鐘后蓋的主體作用是起固定作用，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就相應(yīng)的給注塑帶來了一定的難度。主要是它螺釘孔的壁厚相對壁厚有一定的差距，勢必會在注塑的時(shí)候到來很大的牛頓減力，造成塑件填充不滿的缺陷，可以考慮采用雙澆口，但應(yīng)用了Pro/E的塑料顧問對其進(jìn)行模仿CAE的注塑之后，發(fā)現(xiàn)會給鬧鐘后蓋的表面帶來更多的熔接痕和氣孔。也可以利用模具的可靠的精度來定位，但是這樣的話成本太高，而且易造成模具損壞。因?yàn)榭紤]到凹凸模形狀的復(fù)雜，用整體形式是不利于損壞后的維修，適當(dāng)?shù)氖褂们都涂梢越鉀Q這些問題，但不能利用過多的嵌件，不然的話就會造成型腔的強(qiáng)度與剛度不夠。，1.2【鬧鐘后蓋原料（ABS）的成型特性與工藝參數(shù)】丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。因此ABS樹脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。1.2.1ABS塑料主要的性能指標(biāo)：，密度(Kg.dm-3)1.131.14收縮率%0.30.8熔點(diǎn)130160熱變形溫度45N/cm6598彎曲強(qiáng)度Mpa80拉伸強(qiáng)度MPa3549，拉伸彈性模量GPa1.8彎曲彈性模量Gpa1.4壓縮強(qiáng)度Mpa1839缺口沖擊強(qiáng)度kJ/1120，硬度HRR6286體積電阻系數(shù)cm1013擊穿電壓Kv.mm-115介電常數(shù)60Hz3.71.2.2ABS的注射成型工藝參數(shù):注塑機(jī)類型：螺桿式噴嘴形式：通用式料筒一區(qū)150170料筒二區(qū)180190料筒三區(qū)200210，噴嘴溫度180190模具溫度5070注塑壓60100保壓4060注塑時(shí)間25保壓時(shí)間510，冷卻時(shí)間515周期1530后處理紅外線烘箱溫度（70）時(shí)間（0.31），由為重要的是因?yàn)槟壳霸蛢r(jià)格的下降，導(dǎo)致ABS的市場價(jià)格大幅度的下跌。1注塑設(shè)備的選擇2.1【估算塑件體積】估算塑件體積和質(zhì)量：，該產(chǎn)品材料為ABS，查書本得知其密度為1.13-1.14g/cm3，收縮率為，計(jì)算其平均密度為1.135g/cm3，平均收縮率為0.55。使用PRO/E軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積。另預(yù)置澆道凝料為2cm3因此估算塑件體積為9cm3。paging2.2【選擇注射機(jī)】根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，查書可選定注塑機(jī)型號為SZ-40/25.注塑機(jī)的參數(shù)如下：注塑機(jī)最大注塑量：40cm3注塑壓力：200/Mpa注塑速率：50(g/s)塑化能力：20(Kg/h)鎖模力：2500KN注塑機(jī)拉行間距：250250mm頂出行程：55mm，最小模厚：130mm最大模厚：220mm模板行程：230mm注塑機(jī)定位孔直徑：55mm，噴嘴球半徑：SR102.3【模架的選定】，根據(jù)塑件選定模架為：S2030BI353570。見圖2.1：，圖2.1塑件的模架，2.4【最大注射壓力的校核】鬧鐘后蓋的原料為ABS，所需注射為60-100MPa，而所選注射機(jī)壓力為200MPa，所以注射壓力符合要求。2.4.1最大注塑量的校核注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足：0.8V機(jī)V塑V澆式中V機(jī)注塑機(jī)的最大注塑量，40cm3V塑塑件的體積，該產(chǎn)品V塑18cm3V澆澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆2cm3故V機(jī)（18+4）cm32.4.2鎖模力校核，F(xiàn)鎖pA式中p熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，該產(chǎn)品A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計(jì)算A=4641mm3F鎖注塑機(jī)的額定鎖模力。故F鎖pA=200Mpa4641mm3選定的注塑機(jī)的壓力為2500KN，滿足要求。，2.4.3模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核A模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適模具長模具寬拉桿面積B模具閉合高度校核，Hmin注塑機(jī)允許最小模厚=130mm，Hmax注塑機(jī)允許最大模厚=220mmH模具閉合高度=180mm，故滿足HmaxHHmin。paging（1）開模行程校核注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)），故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式：S機(jī)注塑機(jī)最大開模行程，230mm；H1頂出距離，16mm；H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，52mm；S機(jī)(H模Hmin)H1H2(510)因?yàn)楸灸＞叩臐沧⑾到y(tǒng)和塑件的特殊關(guān)系，澆注系統(tǒng)和塑件的高度就已經(jīng)包括了頂出距離。故：，230(180130)62(510)滿足條件1塑料件的工藝尺寸的計(jì)算，所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。（包括矩形和異形型芯的長和寬），型腔深度和型芯高度和尺寸。由于鬧鐘后蓋須與前蓋配合，所以只有鬧鐘后蓋的邊緣的榫才起著配合決定性的作用，還有鬧鐘后蓋與電池蓋的配合，故需要計(jì)算相對于榫和鉸鏈的凹，凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸則直接按產(chǎn)品尺寸確定。因ABS的成型收縮率為0.40.7%,所以平均收縮率取S=0.5%，3.1型腔的徑向尺寸（LM）0+=（1+S）Ls-(0.50.75)0+=1.008Ls-0.750+其中LM為型腔的基本尺寸公差值為正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差為負(fù)偏差，S為塑料的平均收縮率，z為模具成型零件的制造公差取1/41/6，模具型腔按六級精度制造，根據(jù)型腔的尺寸，代入數(shù)據(jù)得：（一）、Ls=81mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=79.440+0.32mm；(二)、Ls=1mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=0.79550+0.07mm；，(三)、Ls=5.5mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=5.3250+0.085mm；，(四)、Ls=1.8mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=1.5990+0.07mm；(五)、Ls=10mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=9.780+0.1mm；(六)、Ls=7mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=6.750+0.1mm；(七)、Ls=2mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=1.8060+0.07mm；，(八)、Ls=3mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=2.8140+0.07mm；，(九)、Ls=4mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=3.7770+0.085mm；(十)、Ls=6mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=5.7930+0.085mm；，(十一)、Ls=8mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=7.7640+0.0.1mm；(十二)、Ls=16mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=15.7230+0.14mm；，(十三)、Ls=12mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=11.7960+0.01mm，3.2型芯的計(jì)算3.2.1芯徑向尺寸的計(jì)算：LM=（1+S）Ls+3/4-0其各字母的含義與前相同，型芯按六級精度制造，根據(jù)型芯的基本尺寸，代入數(shù)據(jù)得：，（一）、Ls=81mm經(jīng)計(jì)算得：LM=82.4050-0.32mm；（二）、Ls=1mm經(jīng)計(jì)算得：LM=1.2150-0.07mm；，（三）、Ls=5.5mm經(jīng)計(jì)算得：LM=5.7450-0.085mm；（四）、Ls=1.8mm經(jīng)計(jì)算得：LM=2.0190-0.07mm；，(五)、Ls=10mm.經(jīng)計(jì)算得：LM=10.480-