卷尺外壳的结构及其模具设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕 业 设 计 说 明 书 题目 卷尺外壳的结构及其模具设计 二级学院 直属学部 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2014 年 11 月 常州工学院毕业设计 摘 要 随着近代工业的发展 塑料的应用日趋广泛 从而使之相适应的塑料制造业蓬勃 兴起 模具已是工业生产的主要工艺装备 模具工业已逐渐成为国民经济的基础工业 根据日常生活的需要 本次设计的课题是卷尺外壳的结构及其模具设计 首先介绍了我国塑料模具的现状 发展趋势及我国塑料模具发展的新技术 其次 围绕卷尺外壳模具进行了设计 其主要内容包括 针对制品的结构特点 确定模具的 型腔数目 分型面以及脱模机构 选择合理的浇注系统和冷却系统 分析并设计注塑 工艺 制定合理的注塑工艺流程 正确选用注塑设备 然后查阅模具设计手册 选择 模架 确定模架的结构尺寸 完成模具的总体设计 同时充分利用计算机绘图软件对 零件进行设计 形成了整套注塑模具 CAD 图 通过本次设计 对模具整个设计过程有 了较好的了解 关键词 注塑模具 塑料 卷尺外壳 机械加工 浇注系统 卷尺外壳的结构及其模具设计 目 录 1 绪论 1 1 1 模具生产的重要性 2 1 2 我国塑料模具技术现状 2 1 3 模具技术的发展趋势 3 2 卷尺外壳的结构设计 7 2 1 设计任务与要求 7 2 2 结构设计 7 3 塑件工艺分析 14 3 1 分析塑件使用材料及成型特点 14 3 2 分析塑件的结构工艺性 14 3 3 塑件精度的确定 14 4 型腔数目的确定 15 5 确定模具结构方案 16 5 1 确定成型位置和分型面 16 5 2 脱模机构的设计 16 5 3 浇注系统的设计 16 5 3 1 主流道的设计 16 5 3 2 分流道设计 17 5 3 3 浇口的设计 17 5 4 冷却系统的设计 17 5 5 选取模架 17 5 6 型芯 型腔 17 5 7 注射及开模过程 17 5 8 取出制件 18 6 校核注射机有关工艺参数 19 6 1 锁模力的校核 19 6 2 模具厚度 H 与注射机闭合高度 19 结 论 20 致 谢 21 参考文献 22 常州工学院毕业设计 1 1 绪论 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物 树脂可分为天然树脂和合成树脂 塑料大都采用合成树脂 塑料具有可塑性 密度小 质量轻 可以利用模具将其成型 为具有一定几何形状和尺寸精度的塑料制件 塑料工业是新兴的工业 是随着石油工业的发展应运而生的 目前塑料制件几乎 已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域 塑料工业又是一个飞速发展的 工业领域 世界塑料工业从 20 世纪 30 年代前后开始研制到目前的塑料产品系列化 生产工艺自动化 连续化以及不断开拓功能塑料新领域 它经历了初创阶段 30 年代 以前 发展阶段 30 年代 飞跃发展阶段 50 至 60 年代 稳定增长阶段 70 年代至今 等这样几个阶段 塑料作为一种新的工程材料 其不断被开发与应用 加 之成型工艺的不断成熟 完善与发展 极大地促进了塑料成型方法的研究与应用和塑 料成型模具的开发与制造 模具是工业生产中的重要工艺装备 模具工业是国民经济各个部门发展的重要基 础之一 塑料模具是指用于成型塑料制作的模具 它是型腔模的一种类型 随着机械 工业 尤其是汽车 摩托车 电子工业 航空工业 仪器仪表工业和日常用品工业 的发展 塑料成型制件的需求量越来越多 质量要求也越来越高 这就要求成型塑件 的模具开发 设计与制造的水平也越来越高 采用模具生产毛坯或成品零件 是材料 成形的重要方式之一 与切削加工相比 具有材料利用率高 耗能低 产品性能好 生产效率高和成本低等显著特点 塑料成型技术的发展趋势 1 CAD CAE CAM 技术的快速发展和推广应用 随着科学技术的不断发展和进步 生产与加工自动化的观念也逐渐深入人心 生 产与加工过程离不开产品的设计与开发 Pro E 是美国 PTC 公司推出的使用参数化的 三维特征造型技术的大型 CAD CAE CAM 集成软件 现已成为 CAD CAE CAM 领域 最具有代表性的软件 2 各种模具新材料的研制和使用 模具材料的选用直接影响到模具的制造工艺 模具的使用寿命 塑件的成型质量 和模具的加工成本 3 塑料制件的微型化 超大型化和精密化 为了满足塑料制件在各种工业产品中的使用要求 塑料成型技术正朝着微型化 大型化和超大型化和精密化方向发展 4 模具的标准化 目前 国内外已有许多标准化的注射模架形式可供设计者选用 由于需要大批量生产 为提高生产效率 降低成本 故采用模具成批注射生产 选用丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 作为卷尺外壳的材料 浇注系统采用普 通流道 进行一模四腔注射 本课题用 Pro E 对卷尺外壳进行造型设计以及开模 共分 4 个部分 内容包括卷尺 外壳的尺寸设计 塑件工艺分析 型腔数目的确定 模具结构方案的确定 卷尺外壳的结构及其模具设计 2 1 1 模具生产的重要性 模具生产水平的高低已成为衡量一个国家产品水平高低的重要标志 因为模具在 很大程度上决定着产品的质量 效益 和新产品的开发能力 随着我国加入 WTO 我 国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战 我国的模具工业的发展 日益受到人们的重视和关注 模具式工业生产的基础 工艺装备 也已经取得了共识 在电子 汽车 电机 电器 仪器 仪表 家电和通 信等产品中 60 80 的部件都要依靠模具成型 用模具生产制件所具备的高精度 高复杂程度 高一致性 高生产效率和低消耗 是其它加工制造方法所不能比拟的 模具又是 效率放大器 用模具生产的最终产品价值 往往是模具自身价值的几十 倍 上百倍 目前全世界模具年产值约为 1000 亿美元 日 美等工业发达国家的模具 工业产值已超过机床工业 近几年 我国模具工业一直以每年 15 左右的增长速度发 展 2009 年 我国模具总产值超过 800 亿元人民币 1 2 我国塑料模具技术现状 1 塑料模 今年来 我国塑料模有很大的进步 在大型塑料模方面 已能生产 34 英寸大屏幕 彩电塑壳模具 6kg 大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杆和整体仪表板等塑料模具 在精密塑料模具方面 已能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具 还能生产 厚度仅为 0 08mm 的 1 模 2 腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等 内热式 或外热式热流道装置得以采用 少数单位采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热 流道模具 完全消除了制件的浇口痕迹 气体辅助注射技术已成功得到应用 在精度 方面 塑料模具制造精度可达 0 02 0 05mm 国外可达 0 005 0 01mm 分型面接触间 隙为 0 02mm 模板的弹性变形为 0 05mm 型面的表面粗糙度值为 Ra0 2 0 25 g 塑料模 具寿命已达 100 万次 国外可达 300 万次 模具制造周期仍比国外长 2 4 倍 这些 标志着模具总体水平的参数指标与国外相比尚有较大差距 2 模具 CAD CAE CAM 模具 CAD CAE CAM 技术是改造传统模具生产方式的关键技术 能显著缩短模具 设计与制造周期 降低生产成本 提高生产质量 它使技术人员能借助于计算机对产 品 模具结构 成形工艺 数控加工及成本等进行设计和优化 以生产家用电器的企 业为代表 陆续引仅了相当数量的 CAD CAM 系统 实现了 CAD CAM 集成 并采用 了 CAE 技术对成型过程进行计算机模拟等 数控加工的使用率也越来越高 取得了一 定的经济效益 促进和推动了我国模具 CAD CAE CAM 技术的发展 近年来 我国自开发的有上海交大的冲裁模 CAD CAM 系统 北京北航海尔软件 有限公司的 CAXA 系列软件 吉林金网络模具工程研究中心的冲压 CAD CAE CAM 系 统等 为进一步普及模具 CAD CAM 技术创造了良好条件 目前我国计算机辅助技术 软件开发 尚处于较低水平 需要知识和经验的积累 3 模具标准件 常州工学院毕业设计 3 模具标准件对缩短模具制造周期 提高质量 降低成本 能起很大作用 因此 模具标准件越来越广泛地应得到采用 模具标准件主要有冷冲模架 塑料模架 推杆 和弹簧等 新型弹性元件如氮气弹簧亦已在推广应用中 4 模具材料与热处理 模具材料的质量 性能 品种和供货是否及时 对模具的质量和使用寿命以及经 济效益有着直接的重大影响 近年来 国内一些模具钢生产企业已相继建成和引进了 一些先进工艺设备 使国内模具钢品种规格不合理状况有所改善 模具钢质量有较大 程度的提高 但国产模具钢钢种不全 不成系列 多品种 精料化 制品化等方面尚 待解决 另外 还需要研究适应玻璃 陶瓷 耐火砖和地砖等成型模具用材料系列 模具热处理使关系能否充分保证模具钢性能的关键环节 国内大部分企业在模具 淬火时仍采用盐熔炉或电炉加热 由于模具热处理工艺执行不严 处理质量不高 而 且不稳定 直接影响模具使用寿命和质量 近年来 真空热处理炉开始广泛用于模具 制造 1 3 模具技术的发展趋势 1 模具 CAD CAE CAM 正向集成化 三维化 智能化和网络化发展 模具软件功能集成化 模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全 同时个功能模块采用同一 数据模型 以实现信息的综合管理与共享 从而支持模具设计 制造 装配 检验 测试及生产管理的全过程 达到实现最佳效益的目的 如英国 Deleam 公司的系列化软 件就包括了曲面 实体几何造型 复杂形体工程制图 工业设计高级渲染 塑料模设计 专家系统 逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等 集成化程度高的软件还包括 Pro E UG 和 CATIA 等 1 模具设计 分析及制造的三维化 传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求 模具设 计 分析 制造的三维化 无纸化要求新一代模具软件以立体的 直观的感觉来设计 模具 所采用的三维数字化模型能方便地用于产品的 CAE 分析 模具可制造性评价和 数控加工 成形过程模拟及信息的管理与共享 如 Pro E UG 和 CATIA 等软件具备参数 化 基于特征 全相关等特点 从而使模具并行工程成为可能 另外 Cimatran 公司 的 Moldexpert Deleam 公司的 Ps mold 及日立造船的 Space E mold 均是 3D 专业注射 模设计软件 可进行交互式 3D 型腔 型芯设计 模架配置及典型结构设计 澳大利亚 Moldflow 公司的三维真实感流动模拟软件 Moldflow Advisers 已经受到用户广泛的好 评和应用 面向制造 基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要 标志之一 如 Cimatron 公司的注射模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型 面 生成与制品相对应的型芯和型腔 实现模架零件的全相关 自动产生材料明细表 和供 NC 加工的钻孔表格 并能进行智能化加工参数设定 加工结果校验等 2 模具软件应用的网络化趋势 随着模具在企业竞争 合作 生产和管理等方面的全球化 国际化 以及计算机 软硬技术的迅速发展 模具软件应用的网络化的发展趋势是使 CAD CAE CAM 技术跨地 卷尺外壳的结构及其模具设计 4 区 跨企业 跨院所在整个行业中推广 实现技术资源的重新整合 使虚拟设计 敏 捷制造技术成为可能 美国在其 21 世纪制造企业战略 中指出 到 2006 年要实现汽 车工业敏捷生产 虚拟工程方案 使汽车开发周期从 40 个月缩短到 4 个月 2 模具检测和加工设备向精密 高效和多功能方向发展 1 模具向着精密 复杂 大型的方向发展 对检测设备的要求越来越高 目前国 内厂家使用较多的有意大利 美国 日本等国的高精度三坐标测量机 并具有数字化 扫描功能 实现了从测量实物 建立数学模型 输出工程图纸 模具制造全过程 成功实 现了逆向工程的开发和应用 2 数控电火花加工机床 日本沙迪克公司采用直线电机伺服器驱动的 AQ325L AQ550LIS WEDM 具有驱 动反应快 传动及定位精度高 热变形小等优点 瑞士夏米尔公司的 NCEDM 具有 P E3 自适应控制 PCE 能量控制及自动编程专家系统 另外有些 EDM 还采用混粉加工 工艺 微精加工脉冲电源及模糊控制 FC 等技术 3 高速铣削机床 HSM 铣削加工是型腔模具加工的重要手段 而高速铣削具有工件温升低 切削力小 加工平稳 加工质量好 加工效率高 为普通铣削加工的 5 10 倍 及可加工硬材料 60HRC 等诸多优点 因而在模具加工中日益受到重视 HSM 主要用于大 中型 模具加工 如汽车覆盖件模具 压铸模 大型塑料模等曲面加工 4 模具自动加工系统的研制和发展 随着各种新技术的迅速发展 国外已出现了模具自动加工系统 这也是我国长远 发展的目标 模具自动定位夹具或定位盘 有完整的机具 刀具数控库 有完整的数 控柔性同步系统 有质量检测控制系统 3 快速经济制模技术的广泛应用 缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一 与传统模具加工技术相比 快速经济制模技术具有制模周期短 成本较底的特点 精度和寿命又能满足生产需求 是综合经济效益比较显著的模具制造技术 快速原型制造 RPM 技术是集精密机械制造 计算机技术 NC 技术 激光成型 技术和材料科学与一体的新技术 是当前最先进的零件及模具成型方法之一 RPM 技 术可直接或间接用于模具制造 具有技术先进的概念设计到制造完成仅为传统加工方 法所需时间的 1 3 和成本的 1 4 左右 现在是多品种 少批量生产的时代 到下一个世纪 这种生产方式占工业生产的 比例将达 75 以上 一方面是制品使用周期短 品种更新快 另一方面制品的花样变 化频繁 均要求模具的生产周期越快越好 因此 开发快速经济模具越来越引起人们 的重视 例如 研制各种超塑性材料 环氧 聚脂等 制造 或其中填充金属粉末 玻璃纤维等 的简易模具 中 低熔点合金模具 喷涂成型模具 快速模架 快速凸 模等也将日益发展 另外 采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置 快速试模 技术也会得到发展和提高 4 模具材料及表面处理技术的研究 常州工学院毕业设计 5 因选材料和用材不当 致使模具过早失效 大约占失效模具的 45 以上 在整个 模具价格构成中 材料所占比重不大 一般在 20 30 因此 选用优质钢材和应用 的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要 对于模具钢来说 要采用电渣重 熔工艺 努力提高钢的纯净度 等向性 致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性 能的模具钢 如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等 粉末高速钢解决原来高速钢 冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析 从而影响材质的问题 其碳化物微细 组 织均匀 没有材料方向性 因此 它具有韧性高 磨削工艺性好 耐磨性高 长年使 用尺寸稳定等特点 特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具 其优越性更加突出 是一种很有发展前途的钢材 模具钢品种规格多样化 产品精细化 制品化 尽量缩 短供货时间亦是重要发展趋势 热处理和表面处理是能否充分发展模具钢材性能的关键环节 模具热处理的主要 趋势是 由渗入单一元素向多元素共渗 复合渗 如 TD 法 发展 由一般扩散向 CVD PVD PVCD 离子渗入 离子注入等方向发展 可采用的镀膜有 TiC TiN TiCN TiAlN CrN Cr7c3 W2C 等 同时热处理手段由大气热处理向真空热处理 发展 另外 目前对激光强化 辉光离子氮化技术及电镀 刷镀 防腐强化等技术也 日益受到重视 5 模具研磨抛光将向自动化 智能化方向发展 模具表面的精加工中未能很好解决的难题之一 模具表面的质量对模具使用寿命 制件外观抛光为主 不仅效率低 约占整个制造周期的 1 3 且工人劳动强度大 质 量不稳定 制约了我国模具加工向更高层次发展趋势 日本已研制了数控研磨机 可 实现三维曲面模具研磨抛光的自动化 智能化 另外 由于模具型腔形状复杂 任何 一种研磨抛光方法都有一定局限性 应发展特种研磨与抛光 如挤压磨 电化学抛光 超声波抛光以及复合抛光工艺与装备 以提高模具表面质量 6 模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期 而且能提高模具质量和降低模具制造 成本 因此 模具标准件的应用必将日渐广泛 为此 首先要制定统一的国家标准 并严格按标准生产 其次要逐步形成规模生产 提高标准件质量 降低成本 再次是 要进一步增加标准件规格品种 发展和完善联销网 保证供货迅速 7 压铸模 挤压模及粉末锻模比例增加 随着汽车 车辆和电机产品向轻量化发展 压铸模的比例将不断提高 对压铸模 的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求 同时挤压模及粉末锻模比例也将有不同 程度的增加 而且精度要求也越来越高 8 模具工业新工艺 新理念和新模式 在成形 型 工艺方面 主要有冲压模具多功能复合化 超塑性成形 型 塑 性精密成形 型 技术 塑料模气体辅助注射技术及热流道技术 高压注射成形 型 技术等 另一方面 随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高 在模 具行业出现了一些新的设计 生产 管理理念与模式 具体主要有 适应模具单件生 产特点的柔性制造技术 创造最佳管理和效益的团队精神 精益生产 提高快速应变 卷尺外壳的结构及其模具设计 6 能力的并行工程 虚拟制造及全球敏捷制造 网络制造等新的生产哲理 广泛采用标 准件 通用件的分工协作生产模式 适应可持续发展的环保要求的绿色设计与制造等 常州工学院毕业设计 7 2 卷尺外壳的结构设计 2 1 设计任务与要求 塑件名称 卷尺上盖 塑件材料 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 塑件产量 大批量 工作要求 质量轻 外观要求光泽度好 手感舒适 耐腐蚀 化学稳定性好 设计目标 设计产品的外形结构如图 2 1 所示 图 a 是卷尺外壳的二维结构图 图 b 是卷尺外壳的三维结构图 a 卷尺外壳二维结构图 b 卷尺外壳的三维结构图 图 2 1 设计的产品 2 2 结构设计 进入零件模块 在名字编辑框中输入 pingguo 单击对话框下部的 按钮 进入三维实体建模环境 1 设置草绘平面并完成草绘剖面绘制 在草绘平面内绘制如图 01 所示的剖面图 完成后退出草绘模式 输入拉伸实体特 征的拉伸深度 5 最后生成的拉伸实体特征如图 02 所示 图 01 草绘剖面 图 02 最后生成的基础实体特征 2 在实体特征上出壳 卷尺外壳的结构及其模具设计 8 根据系统提示输入壳的厚度 1 单击模型对话框上的 按钮 生成壳特征后 的实体特征如图 03 所示 图 03 出壳后的实体特征 3 拉伸实体特征 用曲线在草绘平面内绘制可得到如图 04 所示的草绘剖面图 完成后退出草绘模式 根据系统的提示输入拉伸实体特征的拉伸深度 3 在伸出项 对话框中单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 05 所示 图 04 草绘剖面 图 05 最后生成的基础实体特征 4 拉伸实体特征 用曲线在草绘平面内绘制可得到如图 06 所示的草绘剖面图 完成后退出草绘模式 根据系统的提示输入拉伸实体特征的拉伸深度 2 5 在伸出 项对话框中单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 07 所示 图 06 草绘剖面 图 07 最后生成的基础实体特征 5 在实体特征上加入倒圆角特征 常州工学院毕业设计 9 1 在 实体 菜单中选取 倒圆角 选项 2 根据系统提示选取边线 1 和边线 2 为圆角特征的放置参照 然后选取 完成 选项根据系统提示输入圆角半径 0 2 然后单击 按钮 生成倒圆角特征如图 08 所示 6 倒圆角特征 根据系统提示输入圆角半径 0 3 生成倒圆角特征如图 09 所示 图 08 生成的倒圆角特征 图 09 生成的倒圆角特征 7 倒圆角特征 根据系统提示输入圆角半径 1 5 生成倒圆角特征如图 10 所示 图 10 生成的倒圆角特征 8 创建扫描轨迹线 1 在基本工具条上选取 选项 选取一个草绘平面 进入草绘模式 2 在草绘平面内绘制如图 11 所示的剖面图 完成后退出草绘模式 图 11 草绘剖面 9 创建轨迹线 在草绘平面内绘制如图 12 的剖面图 完成后退出草绘模式 卷尺外壳的结构及其模具设计 10 图 12 草绘剖面 10 插基准点 在基本工具条上选取 选项 选取一个草绘平面 进入草绘模 式 在草绘平面内绘制如图 13 所示的剖面图 完成后退出草绘模式 最后生成的特征 如图 14 图 13 草绘剖面 图 14 生成的曲线和点特征 11 创建切剪扫描混合特征 在 菜单管理器 中依次选取 零件 特征 创建 实体 选项 在 实体 菜单中选取 切剪材料 在 实体选项 菜单中选取 高级 选项 然后点 完成 在 高级特征选项 菜 单中选取 扫描混合 点 完成 在 混合选项 菜单中点 完成 再点 选取轨迹 在 链 菜 单中选取 依次 选项 选取想要切剪扫描的轨迹 再点 完成 在 截面定向 菜单中选 取 自动 完成 在 确认选择 菜单中点 接受 旋转角度 0 度 截面 1 画一个点 截 面 2 画直径 0 2 的圆 截面 3 画直径 0 3 的圆 截面 4 画直径 0 4 的圆 截面 5 画 0 5 的圆 截面 6 画直径 0 5 的圆 最后点 确定 生成特征如图 15 常州工学院毕业设计 11 图 15 生成的切剪扫描特征 12 创建切剪扫描混合特征 依次把卷尺叶子切剪扫描出来 如图 16 所示 图 16 最后生成特征 13 倒圆角特征 根据系统提示输入圆角半径 0 1 生成倒圆角特征后的实 体特征如图 17 所示 图 17 生成的倒圆角特征 14 切剪材料特征 选取 偏距 选项 选取 TOP 面 输入值 5 然后选取偏距 按钮 选择要偏 距的轮廓 输入值 1 选取 正向 盲孔 0 2 最后按 15 切剪材料特征 用圆弧在草绘平面内绘制可得到如图 18 所示的草绘剖面图 输入拉伸实体特征的拉伸深度 2 单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 19 所示 图 18 草绘剖面 图 19 最后生成的基础实体特征 16 拉伸实体特征 用圆弧在草绘平面内绘制可得到如图 20 所示的草绘剖面图 输入拉伸实体特征的拉伸深度 7 5 最后生成的拉伸实体特征如图 21 所示 卷尺外壳的结构及其模具设计 12 图 20 草绘剖面 图 21 最后生成的基础实体特征 17 切剪材料特征 用直线在 TOP 平面内绘制可得到如图 22 所示的草绘剖面图 输入拉伸深度为 穿过所有 单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 23 所示 图 22 草绘剖面 图 23 最后生成的基础实体特征 18 拉伸实体特征 用直线在草绘平面内绘制可得到如图 24 所示的草绘剖面图 输入拉伸深度 3 在伸出项对话框中单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 25 所示 图 24 草绘剖面 图 25 最后生成的基础实体特征 19 拉伸实体特征 用直线在草绘平面内绘制可得到如图 26 所示的草绘剖面图 输入拉伸深度 3 在伸出项对话框中单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 27 所示 图 26 草绘剖面 图 27 最后生成的基础实体特征 常州工学院毕业设计 13 20 拉伸实体特征 用圆在草绘平面内绘制直径为 1 的圆 输入拉伸深度 6 在伸出项对话框中单击 按钮 最后生成的拉伸实体特征如图 28 所示 图 28 最后生成的基础实体特征 21 至此 卷尺外壳上盖的结构设计完毕 如图 29a b 所示 a 卷尺外壳上盖正面 b 卷尺外壳上盖反面 图 29 卷尺外壳图 22 卷尺外壳下盖的结构设计结果如图 30 所示 23 设计的卷尺外壳上盖和下盖整体组装图如图 31 所示 图 30 为卷尺外壳下盖 图 31 为卷尺外壳上下盖组装图 卷尺外壳的结构及其模具设计 14 3 塑件工艺分析 3 1 分析塑件使用材料及成型特点 使用材料 ABS 材料是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚而成的 具有耐腐蚀及表 面硬度 坚韧且有良好的加工性和染色性能 无毒无味 ABS 的容重 r 1 04 g cm3 成型特点 ABS 在升温时黏度增高 所以成型压力较高 ABS 易吸水 成型加工 前应进行干燥处理 ABS 易产生熔接痕 在要求塑件精度高时 模具温度可控制在 50 60 而在强调塑件光泽和耐热时 模具温度可控制在 60 80 材料收缩率为 0 6 3 2 分析塑件的结构工艺性 此产品是整体机构的简单小型塑件 外观要求光泽度好 手感舒适 尺寸要求并 不高 3 3 塑件精度的确定 塑件尺寸公差 SJ1372 选择公差等级 8 级 常州工学院毕业设计 15 4 型腔数目的确定 采用相似取植法来计算 VS Va V b R2H r2h 1 745 cm3 H 5mm h 4mm R 20mm r 19mm 取塑件体积为 V S 1 8 cm3 塑件体重为 Gs VSr 1 8 1 04 1 872g 式中 r 为塑料容重 PC 的容重 r 1 04g cm3 主流道体积和冷料穴的体积 V1 1 3 8 2 2 5 2 2 80 0 816 cm3 分流道体积 V2 5 2 2 20 4 2 0 785cm3 浇口体积 V3 1 0 2 2 1 0 0 000785 cm3 注射机额定注射量 GB 每次注射量不超过最大注射量的 80 即 n 0 8GB Gj GS 式中 n 型腔数 Gj 浇注系统重量 g GS 塑件重量 g GB 注射机额定注射量 g 浇注系统的体积 Vj 0 816 0 785 0 000785 1 6 cm3 Gj 1 6 1 04 1 67g n 0 8G B Gj G S GB nG S Gj 0 8 设 n 4 4 1 872 1 67 0 8 11 45g 理论注射量为 11 45 1 04 11 cm3 根据结果选 SZ 60 450 型注射机 卷尺外壳的结构及其模具设计 16 5 确定模具结构方案 5 1 确定成型位置和分型面 由于塑件外观完整 并没有其他结构 考虑塑件的外观质量 按分型面选择塑件 外形最大的轮廓原则 同时考虑分型面有利于塑件顺利脱模的原则 将分型面取在塑 件下端最大平面处 装配图如图 32 所示 图 32 卷尺外壳的模具装配图 注 A A 主分型面 B B 副分型面 5 2 脱模机构的设计 当从分型面 A A 开模时 在弹簧和拉料杆的作用下 将塑件留在动模一侧 当 开模到一定的距离后 B B 分开 在推杆的作用下将塑件顶出型芯 塑件脱离模具 推杆采用复位杆复位 5 3 浇注系统的设计 用点浇口从零件上表面进料 因为是一模四腔 所以要设置分流道 用点浇口可 实现脱模时 浇注系统凝料能与塑件自动分离 可从模具中自动推出 5 3 1 主流道的设计 在卧式或立式注射机上使用的模具中 主流道垂直于分型面 为了让主流道凝料 能顺利从浇口套中拔出 主流道设计成截面为圆形 整体为圆锥型 其锥角为 2 6 小端直径 d 取值为 5mm 由于小端的前面是球面 其深度为 1 5mm 取值为 2mm 注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合 因此要求主流道球面半径比喷 嘴球面半径大 1 2mm 取 R 21mm 浇口套设计成整体式 与模板间的配合采用 H7 m6 的过渡配合 常州工学院毕业设计 17 5 3 2 分流道设计 分流道开设在定模板一侧 其截面形状采用半圆形 直径 d 5mm 长度取值为 mm 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却 只有内部的熔体的流动状态 比较理想 因此 分流道表面粗糙度要要求不能太低 一般 Ra 取 1 6um 可增加对外层 塑料熔体的流动能力 使外层塑料的冷却皮层固定 形成绝热层 因型腔矩形状分布 则分流道一般用 非 字状布置 即平衡式 5 3 3 浇口的设计 采用点浇口形式 这种浇口截面尺寸很小 由于前后两端存在较大的压力差 可 较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热 流动性增加 有利于型腔 的充填 根据经验值 对中小型塑件 点浇口的尺寸为 d 0 5 1 5mm 取 d 1 0mm 浇口的 长度 L 0 5 2 0mm 取 L 1mm 5 4 冷却系统的设计 考虑由于 ABS 成型时要求模温在 60 80 再加上塑件精度不高 故不设置加热 系统 只在定模型腔板上设置四个冷却水孔 5 5 选取模架 通过对定模型腔的侧壁厚和板厚的尺寸计算 选取国标模架 A2 315 315 16 F1 其导柱等标准件皆从模架中选取 5 6 型芯 型腔 设计的型芯和型腔模具结构图如图 33 所示 其中 a 图为型芯 b 图是型腔 a 型芯 b 型腔 图 33 模具的型芯和型腔结构图 5 7 注射及开模过程 当凸模与凹模合并时 熔融的塑料在螺杆的作用下输送至喷嘴附近 堆积到一定 量后在螺杆的作用下将熔料通过喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中 保压一定时间 熔融塑料冷却固化 开合模机构将模具打开 如图 34 所示 卷尺外壳的结构及其模具设计 18 图 34 为模具开模过程 5 8 取出制件 在推出机构的作用下将制件顶出 如图 35 所示 图 35 注射成型的制件 常州工学院毕业设计 19 6 校核注射机有关工艺参数 6 1 锁模力的校核 FZ P n A A 1 F P 40 4 202 4 100 216 96 KN F P 450 KN 式中 FP 注射机额定锁模力 按国标 SZ 60 450 型注射机额定锁模力为 450KN A 塑件在分型面上的投影面积 mm 2 A1 浇注系统在分型面上的投影面积 mm 2 P 注射压力 6 2 模具厚度 H 与注射机闭合高度 双分型面注射模 其开模行程按下式校核 S H 1 H2 a 5 10 式中 S 注射机行程 H1 脱模距离 H2 塑件高度 a 浇注系统高度 则 H1 H2 a 5 10 10 5 80 10 105 220 能够满足要求 卷尺外壳的结构及其模具设计 20 结 论 此次毕业设计是从模型设计到模具的设计 形成了一条连续的脉络 本课题对卷 尺外壳进行结构设计 并对制造该外壳的塑料模进行工艺分析及模具设计 首先采用 Pro E 软件进行三维造型 再通过分型面分出模具型芯和型腔 此套卷尺外壳塑料模具 实现了机械操作半自动化 实现了 CAD CAM 的设计制造一体化 可以大大节省时间 和耗资 三年的大学生涯伴随着这次设计的结束而划上了句号 在设计的一个月里 遇到 了很多问题 同时也解决了很多问题 为了解决这些问题 查了大量的参考资料 从 大一的 机械基础 到大三的 Pro E 模具设计 从中也学到了很多以前不懂的东西 我觉得这次的毕业设计对我的帮助很大 无论在毅力上还是在技能上 在设计的过程中 有不懂的问题就跑到李勇老师那去问一番 然后在悉心的指导 下 一点一点的把它修改 当毕业设计完成时 心中充满了成功的喜悦 在设计的一个月时间里 使我对专业知识有了更多的了解 同时也明白了一个道 理 只要认真去做 没有做不成功的事情 常州工学院毕业设计 21 致 谢 感谢让我度过了三年金色阳光般日子的学校 感谢我所有的任课老师在这三年时 间里对我无微不至的关心和谆谆教诲 让我在这三年里遨游在知识的海洋 在我人生 的过程中你们的教导会使我终身受用 最后 特别感谢李勇老师还有所有 G03 1 班 的全体同学对我毕业设计的悉心指导和耐心帮助 卷尺外壳的结构及其模具设计 22 参考文献 1 翁其金主编 冲压工艺与冲模设计 北京 机械工业出版社 2005 2 于就泗 齐发主编 机械工程材料 大连 大连理工大学 2003 3 李光耀 浅谈现代模具的设计与制造 J CAD CAM 与制造业信息化 2005 年 01 期 17 19 4 华玉培 李恒权 冷冲压及模具设计 M 山东 山东科学技术出版社 1990 5 徐政坤 冲压模具设计与制造 M 北京 化学工业出版社 2003 10 6 模具实用技术丛书编委会 冲模设计应用实例 M 北京机械工业出版社 2005 1 7 中国模具设计大典编委会 中国模具设计大典 M 江西 江西科学技术出版 社 2003 5 8 周大隽等 冲模结构设计要领与范例 M 北京 机械工业出版社 2005 11 9 郑家贤 冲压工艺与模具设计实用技术 M 北京 机械工业出版社 2005 1 10 魏峥 牟林 SolidWorks2004 冷冲模设计实训练教程 M 北京 电子工业出 版社 2005 11 王新华等 冲模结构图册 M 北京 机械工业出版社 2003 12 杨玉英 实用冲压工艺及模具设计手册 M 北京 机械工业出版社 2005 13 万战胜 冲压工艺及模具设计 M 北京 中国铁道出版社 1995 14 蔡春源 简明机械零件手册 M 北京 冶金工业出版社 1996 15 王芳 冷冲压模具设计指导 M 北京 机械工业出版社 1998 16 周玲 主编 冲模设计实例讲解 北京 化学工业出版社