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1、基于三维软件的卡尺盒注射模设计0前 言大学四年的学习马上就要结束了，毕业设计（论文）是最后的实践环节，也是对从前所学知识和所掌握技能的检测及综合运用。完成了大学四年的课程学习和课程、生产实习，娴熟地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造的工艺和机械制造加工的工艺有了一个系统、全面的了解，达到了学习的目标。关于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。通过在大连橡塑厂、青岛一些轮胎厂的生产实习，我对模具的设计有了一个很好的掌握。在导师和在同学们的帮助下，阅读了很多相关资料并在网上看了很多加工视频，了解了模具的一般工作原理及其制造、加工工艺。这
2、次毕业设计是对三年学习生涯的一次总结，三年学习中所学到的知识如：机械制图、公差技术与配合、机械设计、模具制造技术、冲压模具设计与制造，塑料注塑模结构与设计等都在这次设计中得到应用。巩固了所学的知识，也进一步加深了对模具的认识，使自己的理论知识得到应用。在设计过程中，应做到认真，仔细，做好每一个步骤，每一个环节。数据，公式等的出处都要有据可查，这次毕业设计设计的是空调垫片级进模，该模具结构较为简单，容易加工，精度容易得到保证，级进模的重点在于如何精确定位。该设计要先对塑件进行工艺性分析，以确定它的注塑工艺性和生产批量等。然后进行计算设计，确保更好的利用材料，提高经济利益。通过模具总体设计和主要零
3、部件结构设计可以画出装配图，校核所选注塑机的可用性，确定模具主要零件的加工工艺等。通过以上设计，使我掌握了模具设计的大体步骤，为以后的工作，学习打下了一定的基础。模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。利用模具成型零件的方法,实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法,采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺,可以提高生产效率,保证零件的质量,节约材料,降低成本,从而取得很高的经济效益。因此，模具成型方法在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。例如 70%以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，80
4、%以上的塑料制品，70%以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具成型的方法来生产。由此可见，；利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对保证制件质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和产品开发都具有决定性意义。因此德国把模具成为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”，美国把模具成为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”，日本把模具说成是“促进社会青岛科技大学本科毕业设计（论文）1富裕繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。由于模具工业的重要性，模具成型工业工艺在各个部门得到了广泛的应用，是模具行业的产值
5、已经大大超过机床工业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中，愈来愈多地采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术、经济和国力发展的关键。从我国的情况来看，不少工业产品质量上不去，新产品开发不出来，老产品更新速度太慢，能源消耗指标高，材料消耗量大，这些都与我国模具生产技术落后，没有一个强大的、先进的模具工业密切相关。因此，要使国民经济各个部门或得高速发展，加速实现社会主义的现代化，就必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其
6、大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19 世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。第二次世界大站后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电器、车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20 世纪 50 年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已经有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从 1955 年到 1965 年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金
7、属塑性加工工艺及原理进行深入讨论，使得冲压技术得到迅猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲裁材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化方向推进。进入 20 世纪 70 年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位传递模。在此期间，日本以“模具加工精度进微米级”而站 了世界工业的最先列。从 20 世纪 70 年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产设计的各个领域，显著的提高了模具工业的水平。我国的模具工业发展到今天经历了一个艰辛的历程。我国模具工业是 19 世纪末 20 世纪初随军火和
8、钟表业引进的压力机发展起来的。从那时到 20 世纪 50 年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段制造。在以后的几十年中，随着国民经济的大规模发展，模具工业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到 20世纪 70 年代末，由于错过了世界经济发展的大浪潮，我国模具业没有跟上世界发展的步伐。20 世纪 80 年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化模具加工机床。在此基础上，参照以后的进口模具，我国成功地复制了一批替代品。如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国基于三
9、维软件的卡尺盒注射模设计2模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大的差距。我国模具工业起步晚，基础差，就总量来看，大型、精密、复杂、长寿命模具产需矛盾仍然十分突出。为了进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部署。相信在政府的大力支持下，通过本行业和相关行业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家经济建设作出更大的贡献。在学习和设计的这段期间，有很多难点自己解决不了，但有导师的耐心教导，再通自己的坚持，还是比较顺利的做好了毕业设计任务。由于我水平不高，而且缺少经验，设计中有不如意的地方无法避免，请各位老师指正。青岛科技大学本科毕业设计（论文）31
10、.模具工艺规程的编制该塑件是一个卡尺盒，其零件图如图 1 所示。该塑件材料采用 PE（聚乙烯塑料），生产类型为大批量生产。图 1-1 卡尺盒Figure 1-1Caliper box1.1 塑件的工艺分析1.1.1 塑件的原材料的分析：塑件的材料采用了聚乙烯（PE），属于热塑性的塑料。按聚合方法采用的压力不同分为高压、中压和低压这三种。高压聚乙烯因为有较低的密度。分子量和结晶度，所以质地柔软；低压聚乙烯，因为含有较高的分子量、密度和结晶度，所以质地坚硬，耐寒性能优异，在-65时还可以保持柔软。化学稳定性很好，能耐酸碱和有机溶剂。吸水性很小，有很强的电气性能和很好的耐辐射性，用火焰喷涂发涂于金属
11、表面，能达到减小摩擦和防腐蚀的目的。缺点是强度不高，热变形温度很低，所以不能承受较大的载荷。另外高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之间也有明显的区别11。具体如下表：表 1-1 塑件性能表基于三维软件的卡尺盒注射模设计4Table 1-1Plastic parts performance gauge塑件性能 高密度聚乙烯 低密度聚乙烯屈服强度/MPa 2231 718拉伸强度/MPa 26 717伸长率（%） 15100 90650拉伸弹性模量/GPa 0.830.94 0.120.24弯曲强度/MPa 2640 25弯曲弹性模量/GPa 1.21.4 0.10SZ160/1000F0.24体积电阻率
12、/ 10131014 1014击穿电压/KV.MM-1 17.819.7 18.227.5耐电弧度/S 150 136160密度 G。CM-3 0.9400.965 0.9120.925吸水率 24H 长时间/% 0.01 0.01透光率或透明度/% 不透明 半透明熔点（粘流温度/ 105136 105126热变形温度/（45MPa）（180MPa）6083，48 3848综合分析以上数据，再根据实际的经济考虑，选取低密度聚乙烯即可。1.2 塑件的结构和尺寸精度及边面质量分析：1.2.1 结构分析：从零件图上看出，该零件总体是两个长方形盒体。在总高度为 35MM 的宽度上，在总为平面只是竖直方
13、向有一定的斜度，具体需要根据实际情况考虑。在同样高度是 35MM 方向上，一侧有高 20MM 的凹槽，均匀地散布在其中一个的盒体的两边。它的中间有个较宽的凹槽。和它对应的是对面一侧都相对分布的倒钩，能使盒体成型后能成功闭合。 在盒子的中间不是一个平面，而是由一个大平面和凸凹形状和凹槽尺寸相同的部分组成的。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处厚度为 2.5MM。最小处为中间凹下去的部分，壁厚差大约为 0.5MM，但是不均匀，不利于零件的加工成型。还好此处处于中间部位，塑件有良好的注塑力来完成注塑。1.2.2 表面质量分析：零件的表面无缺陷、毛刺，内部不可以有异杂质等基本塑件的要求外，并无其它特别的表面
14、质量上的要求。所以比较容易实现。综合分析可以得出，塑件注塑时在工艺参数控制在要求的情况下，零件的成型要求青岛科技大学本科毕业设计（论文）5就能够得到保证。1.3 计算塑件的质量与体积：计算塑件的质量是为了正确的选取合适的注塑机及确定模具型腔数。该塑件采用的是一模一腔式模具结构，所以质量的计算主要是选择注塑机。 计算塑件的体积：V=2521812.5+2.5（252+181-5）35=+37450=mm3计算塑件的质量：根据设计手册可查得聚乙烯的密度为 3/920.cmg所以塑件的质量为 W=V （1-1） =0.92010 3=139.288g去掉圆角部分和中间除去的部分的质量，该塑件的质量大
15、约是 130g。选择一模一腔的模具结构，考虑到塑件的外型尺寸，注塑时所需的工厂现有设备和压力等情况，初选 SZ200/1000 型。 1.4 塑件注塑工艺参数的确定：查阅有关文献及参考工厂实际应用情况，聚乙烯的成型工艺参数应作如下选择：（试模时，应根据实际情况做恰当的调整）。注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度 T ，选用 150。1中段温度 T 的要求不高，与后段温度差不多即可，取 160。2前段温度 T 选取 180。3喷嘴温度：选取 160。注塑压力：选取 80MPa；注塑时间：选取 30s（要求考虑实际生产效率和生产环境等因素）；保压：选取 60MPa；保压时间：选取
16、10s；基于三维软件的卡尺盒注射模设计6冷却时间：选取 30s；（成形总周期要控制在 45130s 之间，所以上面步骤中的时间应作相应的调整和修改）。2 注射模的结构设计注塑模机构设计主要有：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型和抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。2.1 分型面选择模具设计过程中，分型面的选择特别重要，它决定模具的结构。可根据分型面塑件的成型要求和选择原则来选择分型面。要点如下：1）应选在制件最大外形尺寸之外，否则制品无法脱模。同时还应该选在能使制品留在动模上，便于脱模。2）不能影响制品外形。3）便于浇口的进料，便于成型和排气。4）方便
