卷尺外殼的注塑模具設(shè)計【含CAD圖紙和說明書】

卷尺外殼的注塑模具設(shè)計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,卷尺,外殼,注塑,模具設(shè)計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題名稱：卷尺外殼的結(jié)構(gòu)及其模具設(shè)計系 部：專 業(yè)：班 級：姓 名：學 號：指導教師： 目 錄1 前言32 卷尺外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計42.1 設(shè)計任務(wù)與要求42.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計43 塑件工藝分析103.1 分析塑件使用材料及成型特點103.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 103.3 塑件精度的確定 104 型腔數(shù)目的確定114.1估算塑件的體積、質(zhì)量和選擇注射機 115 確定模具結(jié)構(gòu)方案125.1 確定成型位置和分型面125.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計 125.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 125.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 135.5 選取模架 135.6 型芯、型腔 135.7 注射及開模過程 135.8 取出制件146 校核注射機有關(guān)工藝參數(shù) 156.1鎖模力的校核 15 6.2模具厚度H與注射機閉合高度 157 設(shè)計小結(jié) 15致謝辭 16參考文獻 161 前言塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂，塑料大都采用合成樹脂。塑料具有可塑性，密度小，質(zhì)量輕，可以利用模具將其成型為具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域。塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域。世界塑料工業(yè)從20世紀30年代前后開始研制到目前的塑料產(chǎn)品系列化，生產(chǎn)工藝自動化，連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領(lǐng)域，它經(jīng)歷了初創(chuàng)階段（30年代以前）、發(fā)展階段（30年代）、飛躍發(fā)展階段（50至60年代）、穩(wěn)定增長階段（70年代至今）等這樣幾個階段。塑料作為一種新的工程材料，其不斷被開發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展，極大地促進了塑料成型方法的研究與應(yīng)用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各個部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一種類型。隨著機械工業(yè)（尤其是汽車，摩托車），電子工業(yè)，航空工業(yè)，儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具開發(fā)，設(shè)計與制造的水平也越來越高。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、耗能低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點。塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢：（1） CAD/CAE/CAM技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，生產(chǎn)與加工自動化的觀念也逐漸深入人心，生產(chǎn)與加工過程離不開產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)。Pro/E是美國PTC公司推出的使用參數(shù)化的三維特征造型技術(shù)的大型CAD/CAE/CAM集成軟件，現(xiàn)已成為CAD/CAE/CAM領(lǐng)域最具有代表性的軟件。（2） 各種模具新材料的研制和使用模具材料的選用直接影響到模具的制造工藝、模具的使用壽命、塑件的成型質(zhì)量和模具的加工成本。（3） 塑料制件的微型化、超大型化和精密化為了滿足塑料制件在各種工業(yè)產(chǎn)品中的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著微型化、大型化和超大型化和精密化方向發(fā)展。（4） 模具的標準化目前，國內(nèi)外已有許多標準化的注射模架形式可供設(shè)計者選用。由于需要大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，降低成本，故采用模具成批注射生產(chǎn)。選用丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物（ABS）作為卷尺外殼的材料，澆注系統(tǒng)采用普通流道，進行一模四腔注射。本課題用Pro/E對卷尺外殼進行造型設(shè)計以及開模。共分4個部分，內(nèi)容包括卷尺外殼的尺寸設(shè)計，塑件工藝分析，型腔數(shù)目的確定，模具結(jié)構(gòu)方案的確定。2 卷尺外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1設(shè)計任務(wù)與要求塑件名稱：卷尺上蓋塑件材料：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物（ABS）塑件產(chǎn)量：大批量工作要求：質(zhì)量輕，外觀要求光澤度好，手感舒適，耐腐蝕，化學穩(wěn)定性好。設(shè)計目標：設(shè)計產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)如圖21所示。圖a是卷尺外殼的二維結(jié)構(gòu)圖；圖b是卷尺外殼的三維結(jié)構(gòu)圖。 a）卷尺外殼二維結(jié)構(gòu)圖 b）卷尺外殼的三維結(jié)構(gòu)圖圖21 設(shè)計的產(chǎn)品 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計進入零件模塊，在名字編輯框中輸入“pingguo”。單擊對話框下部的按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。1 設(shè)置草繪平面并完成草繪剖面繪制。在草繪平面內(nèi)繪制如圖01所示的剖面圖，完成后退出草繪模式。輸入拉伸實體特征的拉伸深度“5”，最后生成的拉伸實體特征如圖02所示。 圖01草繪剖面 圖02最后生成的基礎(chǔ)實體特征 2 在實體特征上出殼。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入殼的厚度“1”。單擊模型對話框上的按鈕，生成殼特征后的實體特征如圖03所示。 圖03出殼后的實體特征 3 拉伸實體特征。用曲線在草繪平面內(nèi)繪制可得到如圖04所示的草繪剖面圖，完成后退出草繪模式。根據(jù)系統(tǒng)的提示輸入拉伸實體特征的拉伸深度“3”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖05所示。 圖04草繪剖面 圖05最后生成的基礎(chǔ)實體特征 4 拉伸實體特征。用曲線在草繪平面內(nèi)繪制可得到如圖06所示的草繪剖面圖，完成后退出草繪模式。根據(jù)系統(tǒng)的提示輸入拉伸實體特征的拉伸深度“2.5”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖07所示。 圖06草繪剖面 圖07最后生成的基礎(chǔ)實體特征5 在實體特征上加入倒圓角特征。（1）在實體菜單中選取倒圓角選項。（2）根據(jù)系統(tǒng)提示選取邊線1和邊線2為圓角特征的放置參照，然后選取完成選項根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“0.2”。然后單擊按鈕，生成倒圓角特征如圖08所示。6 倒圓角特征。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“0.3”。 生成倒圓角特征如圖09所示。 圖08生成的倒圓角特征 圖09生成的倒圓角特征7 倒圓角特征。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“1.5”。 生成倒圓角特征如圖10所示。 圖10生成的倒圓角特征 8 創(chuàng)建掃描軌跡線。（1）在基本工具條上選取選項，選取一個草繪平面，進入草繪模式。（2）在草繪平面內(nèi)繪制如圖11所示的剖面圖，完成后退出草繪模式。 圖11草繪剖面9 創(chuàng)建軌跡線。在草繪平面內(nèi)繪制如圖12的剖面圖，完成后退出草繪模式。 圖12草繪剖面10 插基準點。 在基本工具條上選取選項。選取一個草繪平面，進入草繪模式。在草繪平面內(nèi)繪制如圖13所示的剖面圖，完成后退出草繪模式。最后生成的特征如圖14。 圖13草繪剖面圖14生成的曲線和點特征11 創(chuàng)建切剪掃描混合特征。在菜單管理器中依次選取零件/特征/創(chuàng)建/實體選項，在實體菜單中選取切剪材料，在實體選項菜單中選取高級選項，然后點完成。在高級特征選項菜單中選取掃描混合，點完成。在混合選項菜單中點完成。再點選取軌跡，在鏈菜單中選取依次選項，選取想要切剪掃描的軌跡，再點完成。在截面定向菜單中選取自動/完成。在確認選擇菜單中點接受，旋轉(zhuǎn)角度0度。截面1畫一個點。截面2畫直徑0.2的圓，截面3畫直徑0.3的圓，截面4畫直徑0.4的圓，截面5畫0.5的圓，截面6畫直徑0.5的圓。最后點確定。生成特征如圖15。 圖15生成的切剪掃描特征12 創(chuàng)建切剪掃描混合特征。依次把卷尺葉子切剪掃描出來。如圖16所示。圖16最后生成特征13 倒圓角特征。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“0.1”。 生成倒圓角特征后的實體特征如圖17所示。圖17生成的倒圓角特征14 切剪材料特征。選取偏距選項。選取TOP面。輸入值“5”。然后選取偏距按鈕，選擇要偏距的輪廓，輸入值：“-1“。選取正向，盲孔：“0.2”最后按。15 切剪材料特征。用圓弧在草繪平面內(nèi)繪制可得到如圖18所示的草繪剖面圖，輸入拉伸實體特征的拉伸深度“2”。單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖19所示。 圖18草繪剖面 圖19最后生成的基礎(chǔ)實體特征16 拉伸實體特征。用圓弧在草繪平面內(nèi)繪制可得到如圖20所示的草繪剖面圖，輸入拉伸實體特征的拉伸深度“7.5”。最后生成的拉伸實體特征如圖21所示。 圖20草繪剖面 圖21最后生成的基礎(chǔ)實體特征17 切剪材料特征。用直線在TOP平面內(nèi)繪制可得到如圖22所示的草繪剖面圖，輸入拉伸深度為穿過所有。單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖23所示。 圖22草繪剖面 圖23最后生成的基礎(chǔ)實體特征18 拉伸實體特征。用直線在草繪平面內(nèi)繪制可得到如圖24所示的草繪剖面圖，輸入拉伸深度“3”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖25所示。 圖24草繪剖面 圖25最后生成的基礎(chǔ)實體特征19 拉伸實體特征。用直線在草繪平面內(nèi)繪制可得到如圖26所示的草繪剖面圖，輸入拉伸深度“3”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖27所示。 圖26草繪剖面 圖27最后生成的基礎(chǔ)實體特征20 拉伸實體特征。用圓在草繪平面內(nèi)繪制直徑為“1”的圓，輸入拉伸深度“6”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖28所示。 圖28最后生成的基礎(chǔ)實體特征21 至此，卷尺外殼上蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計完畢。如圖29a、b所示 a卷尺外殼上蓋正面 b卷尺外殼上蓋反面22 卷尺外殼下蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如圖30所示23 設(shè)計的卷尺外殼上蓋和下蓋整體組裝圖如圖31所示。 圖30為卷尺外殼下蓋 圖31為卷尺外殼上下蓋組裝圖3 塑件工藝分析3.1 分析塑件使用材料及成型特點使用材料：ABS材料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。具有耐腐蝕及表面硬度，堅韌且有良好的加工性和染色性能。無毒無味。（ABS）的容重r=1.04 g/cm3.成型特點：ABS在升溫時黏度增高，所以成型壓力較高，ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理； ABS易產(chǎn)生熔接痕。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060，而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度可控制在6080，材料收縮率為0.6%。3.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性此產(chǎn)品是整體機構(gòu)的簡單小型塑件，外觀要求光澤度好，手感舒適，尺寸要求并不高。3.3 塑件精度的確定塑件尺寸公差（SJ1372），選擇公差等級8級。4 型腔數(shù)目的確定4.1 根據(jù)塑件的形狀估算體積和質(zhì)量采用相似取植法來計算：VS=VaVb=R2Hr2h=1.745 cm3H=5mm h=4mm R=20mm r=19mm取塑件體積為：VS=1.8 cm3 塑件體重為： Gs=VSr =1.81.04=1.872g 式中r為塑料容重（PC的容重r=1.04g/cm3）主流道體積和冷料穴的體積： V1= 1/3（8/2）2（5/2）280 =0.816 cm3分流道體積： V2=（5/2）2204/2 =0.785cm3澆口體積：V3=（1.0/2）21.0 =0.000785 cm3注射機額定注射量GB，每次注射量不超過最大注射量的80%即 n=(0.8GBGj)/GS 式中： n型腔數(shù) Gj澆注系統(tǒng)重量（g） GS塑件重量（g） GB注射機額定注射量（g）澆注系統(tǒng)的體積：Vj=0.816+0.785+0.000785=1.6 cm3 Gj =1.61.04=1.67g n=(0.8GBGj)/GSGB（nGS+Gj）/0.8 設(shè)n=4 =(41.872+1.67)/0.8 =11.45g 理論注射量為：11.45/1.04=11 cm3 根據(jù)結(jié)果選：SZ60/450型注射機。5 確定模具結(jié)構(gòu)方案5.1 確定成型位置和分型面由于塑件外觀完整，并沒有其他結(jié)構(gòu)，考慮塑件的外觀質(zhì)量，按分型面選擇塑件外形最大的輪廓原則，同時考慮分型面有利于塑件順利脫模的原則。將分型面取在塑件下端最大平面處。裝配圖如圖32所示。圖32卷尺外殼的模具裝配圖注：A-A（主分型面），B-B（副分型面）5.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計當從分型面AA開模時，在彈簧和拉料桿的作用下，將塑件留在動模一側(cè)。當開模到一定的距離后；BB分開，在推桿的作用下將塑件頂出型芯，塑件脫離模具，推桿采用復位桿復位。5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計用點澆口從零件上表面進料，因為是一模四腔，所以要設(shè)置分流道。用點澆口可實現(xiàn)脫模時，澆注系統(tǒng)凝料能與塑件自動分離，可從模具中自動推出。5.3.1主流道的設(shè)計在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成截面為圓形，整體為圓錐型，其錐角為26 。小端直徑d取值為5mm, 由于小端的前面是球面，其深度為1-5mm,取值為2mm。注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1-2mm,取R=21mm.澆口套設(shè)計成整體式，與模板間的配合采用H7/m6的過渡配合。5.3.2分流道設(shè)計分流道開設(shè)在定模板一側(cè)，其截面形狀采用半圓形， 直徑d=5mm，長度取值為mm。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體的流動狀態(tài)比較理想。因此，分流道表面粗糙度要要求不能太低，一般Ra取1.6um,可增加對外層塑料熔體的流動能力，使外層塑料的冷卻皮層固定，形成絕熱層。因型腔矩形狀分布，則分流道一般用“非”字狀布置，即平衡式。5.3.3澆口的設(shè)計采用點澆口形式，這種澆口截面尺寸很小。由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱。流動性增加，有利于型腔的充填。根據(jù)經(jīng)驗值，對中小型塑件，點澆口的尺寸為d=0.51.5mm,取d=1.0mm。澆口的長度L=0.52.0mm,取L=1mm。5.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計考慮由于ABS成型時要求模溫在60-80，再加上塑件精度不高，故不設(shè)置加熱系統(tǒng)，只在定模型腔板上設(shè)置四個冷卻水孔。5.5選取模架通過對定模型腔的側(cè)壁厚和板厚的尺寸計算，選取國標模架A2-315315-16-F1。其導柱等標準件皆從模架中選取5.6 型芯、型腔設(shè)計的型芯和型腔模具結(jié)構(gòu)圖如圖33所示。其中a）圖為型芯；b）圖是型腔。a）型芯 b） 型腔圖33 模具的型芯和型腔結(jié)構(gòu)圖5.7 注射及開模過程當凸模與凹模合并時，熔融的塑料在螺桿的作用下輸送至噴嘴附近，堆積到一定量后在螺桿的作用下將熔料通過噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中，保壓一定時間，熔融塑料冷卻固化，開合模機構(gòu)將模具打開。如圖34所示。圖34為模具開模過程5.8 取出制件在推出機構(gòu)的作用下將制件頂出。如圖35所示。 圖35注射成型的制件6 校核注射機有關(guān)工藝參數(shù)6.1 鎖模力的校核 FZ=P(n A +A1)FP =40(4202+4100) =216.96 KN FP=450 KN式中：FP注射機額定鎖模力，按國標SZ-60/450型注射機額定鎖模力為450KN A塑件在分型面上的投影面積（mm2） A1澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm2） P注射壓力6.2 模具厚度H與注射機閉合高度雙分型面注射模，其開模行程按下式校核， SH1+H2+a+(510) 式中 S注射機行程 H1脫模距離 H2塑件高度a澆注系統(tǒng)高度則：H1+H2+a+(510)=10+5+80+10=105220 能夠滿足要求。7 設(shè)計小結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計是從模型設(shè)計到模具的設(shè)計，形成了一條連續(xù)的脈絡(luò)。本課題對卷尺外殼進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對制造該外殼的塑料模進行工藝分析及模具設(shè)計。首先采用Pro/E軟件進行三維造型，再通過分型面分出模具型芯和型腔。此套卷尺外殼塑料模具實現(xiàn)了機械操作半自動化，實現(xiàn)了CAD/CAM的設(shè)計制造一體化，可以大大節(jié)省時間和耗資。 三年的大學生涯伴隨著這次設(shè)計的結(jié)束而劃上了句號，在設(shè)計的一個月里，遇到了很多問題，同時也解決了很多問題。為了解決這些問題，查了大量的參考資料，從大一的機械基礎(chǔ)到大三的Pro/E模具設(shè)計。從中也學到了很多以前不懂的東西，我覺得這次的畢業(yè)設(shè)計對我的幫助很大，無論在毅力上還是在技能上。在設(shè)計的過程中，有不懂的問題就跑到李勇老師那去問一番。然后在悉心的指導下，一點一點的把它修改。當畢業(yè)設(shè)計完成時，心中充滿了成功的喜悅。在設(shè)計的一個月時間里，使我對專業(yè)知識有了更多的了解。同時也明白了一個道理，只要認真去做，沒有做不成功的事情。致謝辭感謝讓我度過了三年金色陽光般日子的學校，感謝我所有的任課老師在這三年時間里對我無微不至的關(guān)心和諄諄教誨，讓我在這三年里遨游在知識的海洋，在我人生的過程中你們的教導會使我終身受用。最后，特別感謝李勇老師還有所有G03（1）班的全體同學對我畢業(yè)設(shè)計的悉心指導和耐心幫助。參考文獻1 編寫組編著. 塑料模具設(shè)計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，20022 吳天生主編. 機械制圖. 北京：高等教育出版社，20023 陳于萍主編. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 機械工業(yè)出版社，20014吳兆祥主編. 模具材料及表面處理. 北京：機械工業(yè)出版社，20005屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：高等教育出版社,20016 沈精虎主編.Pro/E2001中文版. 北京：人民郵電出版社，2002：4104427 李軍主編. 精通Pro/E中文野火版模具設(shè)計篇. 中國青年出版社，200416