旋鈕注塑成型工藝及模具設計【三維UG】【含CAD圖紙、說明書】【LB7】

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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 孫 兵 學 號 111304206 指導教師 楊占堯 選題情況 課題名稱 旋鈕塑料模設計與工藝規(guī)程的編制 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 孫 兵 學 號: 111304206 設計題目： 旋鈕注塑成型工藝及模具設計 起 迄 日 期: 2013年11月2日~2014年 4月30日 指 導 教 師: 楊占堯 2013年11月2日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 該課題來源于楊占堯教授的旋鈕注塑成型工藝及模具設計。在完成該課題之后，應對注塑模模具設計過程熟練掌握，能夠熟練使用相關設計手冊，能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： （1） 了解目前國內外注塑模具的發(fā)展現狀。 （2） 旋鈕注塑件的結構分析。 （3） 旋鈕注塑模具設計并編寫設計說明書一份。 （4） 繪制模具總裝圖一張，并畫出非標準零件的零件圖。 （5） 編制主要零件加工工藝過程卡。 原始資料;塑件圖及其尺寸見說明書 材料：ABS 生產批量：大批量 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 13年11月2日 系部意見： 系領導： 13年11月3日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 06 型腔 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 鋸床 H－1080 帶鋸 直尺 02 鍛 鍛床 專用鍛床床夾具 蒸汽錘 游標卡尺 03 熱處理(退火) 熱處理爐 04 車外圓和退刀槽 臥式車床 平口鉗 車刀 游標卡尺 05 鉆孔和鏜孔 鉆床和鏜床 平口鉗和專用夾具 游標卡尺 06 銑分流道 銑床 銑床夾具 銑刀 千分尺 07 電火花加工內形 電火花成形機床 D7140 專用夾具 成型電極 游標卡尺 08 淬火和回火 熱處理爐 09 內外圓磨 磨床 導磁鐵 砂輪 游標卡尺 10 熱處理 熱處理爐 游標卡尺 11 鉗工研磨 銼刀 平口鉗 千分尺 編制 孫 兵 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 03 零件名稱 型腔鑲塊 零件號 00-13 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 T8A 50---55HRC 鍛 件 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 車床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 二次 2 車外圓 YT15車刀 游標卡尺 2 0.2mm 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 倒角 YT15車刀 游標卡尺 1 0.5mm 60㎜/ min 2000r/mi 設 計 者 孫 兵 指 導 教 師 原國森 共 1 頁 第 1 頁 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 24 動模固定板 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 鋸床 H－1080 帶鋸 直尺 02 鍛造 鍛床 專用鍛床夾具 蒸汽錘 游標卡尺 03 熱處理（退火） 熱處理爐 04 車外圓和退刀槽 臥式車床 平口鉗 車刀 游標卡尺 05 熱處理（淬火和回火） 熱處理爐 06 磨削 磨床 M7340 導磁鐵 砂輪 千分尺 編制 孫 兵 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 03 零件名稱 型芯鑲塊 零件號 00-13 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 T8A 50---55HRC 鍛 件 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 車床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 二次 2 車外圓 YT15車刀 游標卡尺 2 0.2mm 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 倒角 YT15車刀 游標卡尺 1 0.5mm 60㎜/ min 2000r/mi 設 計 者 孫 兵 指 導 教 師 原國森 共 1 頁 第 1 頁 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計題：旋鈕注塑成型工藝及模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具112 學生姓名 孫 兵 學 號 111304206 指導教師 楊占堯 2014年 4 月 30日 旋鈕注塑成型工藝及模具設計 摘要：本設計題目為旋鈕塑模設計，通過對該塑件模具的設計，進一步加強了設計者注塑模設計的基礎知識，為設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 本設計運用塑料成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了塑件的材料及性能要求，為選取澆口的類型做好了準備；然后估算了塑件的體積，便于選取注塑機及確定型腔數量；最后分析了塑件的特征，確定模具的設計參數、設計要點及推出裝置的選取。 本副模具的設計需要推板頂出機構，在開模時用推件板頂出塑件，直到塑件脫出型芯。這種機構脫模可靠，設計方便且在模具中占用空間較小，非常適合在本副模具中使用。 關鍵詞：注塑模 澆口 推板 The design of the Injection molding Knob Abstract：This design topic is the Knob of the Injection molding design, After the plastic part of the Injection molding designed The designer’s foundation knowledge of the injection mould design is reinforced and is able to design more complex injection mould through the design. Through the foundation knowledge, first, I analysed the plistic material and its properties,so I made selecting the typeal of the gate for preparation,I estimated the plistic parts’ physical vlume which good for choosing the injection-molding machine and the cavity.Last Ianalysed the plistic parts’ chavalteristic,I made the parameter of design,the importance of design and ejctor. This molde design need other side to open on the open molde. When the open molde the ejector plate ejects the plistic parts until the plistic parts ejector the core,this molde ejector is very good,because this molde use short area and design easy,we often use it. Keywords: Injection molding , Gate , Ejector plate II 旋鈕注塑成型工藝及模具設計 1 緒 論 1.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。 1、成型工藝方面：多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達不 到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。 2、在制造技術方面：CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統(tǒng)，美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如對充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。 3、模具材料方面：近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。 1.2 我國塑料模具工業(yè)今后的趨勢 據有關方面預測，模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網絡機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 1.3 我國塑料模具工業(yè)今后的發(fā)展方向 （1）提高大型、精密、復發(fā)展方向雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 （2）在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 （3）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 （4）開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。 （5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （6)應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 （7）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。 1.4 國外塑料模具的發(fā)展現狀 1、模具生產效率高，工期短，人均產值高。各企業(yè)共同之處是廠房設備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產效率高。一般模具企業(yè)，人均年產值為5～14萬美元。 2、專業(yè)分工細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細，生產協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產某一類模具，各家都有自己的拳頭產品，這利于在技術上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標準件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。 3、模具企業(yè)帶件生產比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產品，技術密集和精密加工設備密集，與模具成型制品的大批量生產相比，投入大，產出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進，有利于模具企業(yè)的發(fā)展。 4、緊跟主產品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素。近幾年3C電子產品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產值的76%源自3C產品和汽車、摩托車提供的產品。模具行業(yè)以很強的市場敏感性，以最短的生產周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多3C產品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及臺灣。 5、CAD/CAE/CAM和高速切削加工技術應用廣泛。他們的模具生產效率較高，市場快速反應能力強，CAD/CAE/CAM技術和高速切削技術的普及應用，無疑是一個重要因素。 1.5 本設計所要解決的問題 在旋鈕塑料模具的設計與制造過程中， 根據所學的知識和我們在畢業(yè)實習中所積累的經驗，所采用方案如下：該塑件是擋條套，中等批量生產，塑件的材料采用常用的原料ABS，屬于常用的工程材料。旋鈕的結構簡單，但四周有四個凸臺，需要考慮側向分型，增加了模具設計的難度，制件的尺寸較小 ，特別是需要側向分型的地方尺寸更小，制造側向型芯有點困難，強度不容易保證，需要考慮使用成型頂桿的方式完成側向分型。 2 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是堵扣產品，其零件圖如下圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產類型為大批量生產。 2.1模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是一個旋鈕，其零件圖如下圖所示： 圖2-1 旋鈕二維圖 圖2-2 旋鈕三維圖 塑件材料：ABS 生產批量：大批量生產 2.2 塑件的工藝性分析 2.2.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用的是ABS,其顏色是藍色，按色標，屬于熱塑性塑料。從使用性能上看，ABS為韌性半透明樹脂，無毒，無嗅，堅忍，質硬，呈剛性，有較好的耐低溫性和耐蠕變性,吸水率小于1%；其最主要的特點是沖擊強度大大提高,在低溫下也不迅速下降。而這這樣與所含橡膠的含量，接枝率和橡膠形態(tài)等因素有關，另外ABS的耐磨性很好，尺寸穩(wěn)定性好。ABS的熱變形溫度為93oC，脆化溫度為-70oC,在-40oC時仍有相當的強度.一般ABS易燃,無自熄性,有良好的電絕緣性，且很少受溫度的影響，化學穩(wěn)定性好，對水、酸、堿、無機鹽幾乎沒影響。且易于加工成型，但能溶于酮、醛、酯及某些鹵化烴，由于含二烯雙鍵，所以耐侯性不好；ABS的主要缺點：耐熱性差，而且易燃，耐侯性差，一般的ABS不透明，所以改性的方向是提高耐熱性，抗燃，耐侯,透明和增加光澤。改性的方法是共混、共聚、接枝等。 作為工程塑料的ABS分子，分子量很大，價格昂貴,性能優(yōu)異,可作結構材料，或者有特殊用途的塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韌度，聚丙烯氰的化學穩(wěn)定性的表面硬度，其抗拉強度可達35～50MPa。另外成型溫度低時，收縮小，但是方向性明顯，凝固速度較快，易因溫差過大而產生內應力，造成凹痕和裂紋等缺陷，因此，在成型時應注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應較緩慢的散熱，冷卻速度不易過快。ABS的具體性能如下表： ABS的主要性能 密度/g.cm 1.01～1.08 比熱容/j.kg 1255～1674 導熱系數w/m-1k-1x102 13.8～31.2 線脹系數c-1x10-5 5.8～8.6 滯留溫度0c 300～400 熱含量kj.kg-1 60 塑件的注射壓力MPa 314～398 塑件凝固時放出的熱量kj 627 冷卻時排除的熱量kj.kg 627 料筒的溫度0c 180～260 表2-1 ABS性能 2.2.2 結構分析 從零件圖（圖1）上看，該零件總體形狀為圓柱形殼體，如圖1所示，該塑件的總高度為20±0.2mm，塑件的外徑為φ42mm，內徑為φ36mm，塑件的壁厚為3mm,塑件內表面的圓角半徑為R2mm,?塑件外表面的圓角半徑為R3mm，塑件內部圓管狀的小圓柱的頂面到該塑件頂面的距離為3±0.1mm，.塑件內的小圓柱外徑為φ10mm,內徑為φ15mm.，小圓柱內徑的底部與該塑件的底部平齊。因此，模具設計時，在塑件的圓周形階梯處分型較為合適如圖2所示。 因此，模具設計時，在塑件的圓周形階梯處分型較為合適 2.2.3 尺寸精度分析 該零件的重要尺寸為20±0.2mm，3±0.1mm，次要尺寸為φ10mm, 3mm, φ42mm， R2mm, R3mm，φ36mm，φ15。由以上分析可知，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。 從塑件的壁厚上看，壁厚的最大處為3mm，最薄處為2.5mm,較均勻，有利于制品的成型。 2.2.4 表面質量分析 該零件的表面除要求表面光滑無毛刺外沒有其他特別的表面質量要求。故比較容易實現。 綜上所述，分析可以看出：注塑時在工藝參數控制得比較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 2.3 計算塑件的體積和質量 計算塑件的質量是為了選用注射機及確定模具型腔的數量。 計算塑件的體積為：V=112.596㎜3 計算塑件的質量:根據設計手冊可查得增強ABS的密度為：ρ = 1.05g/cm3 故塑件的質量為：m = 11.85g 2.4 成型設備的選擇 注射模具是安裝在注射機上的，模具與注射機應當相適應，這將關系到制件的質量，均勻性及成型周期。一副模具放在許多型號和規(guī)格的注射機上使用，均可能獲得令人滿意的效果，但是只有該模具的注射量、鎖模力、注射速度和總的循環(huán)操作都與預想值相同的情況下才能取得最佳效果。選擇注塑機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據生產經驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的80%，此模具采用一模兩腔。 2.5 注射量的校核 模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切聯系，設計模具時應保證注塑模內所需融體總量在注射機實際的最大注射量；根據生產經驗，注射機的最大注射量是允許最大注射量的80%。 +≤80% 由計算可得滿足使用要求。 2.6 注射壓力校核及鎖模力校核 注射壓力校核是檢驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注射壓力的大小與制品的復雜程度、模具結構、塑件品種、注射速度、流動比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)以及注射機類型等因素有關。ABS的注射壓力為60MPa～100MPa，而XS-ZY-125型注射機的注射壓力為119MPa。故滿足注射壓力的需要。 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠的鎖模，不使成型過程中出現溢料現象，應使塑料融體時型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即（+）P

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