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浙江工貿職業(yè)技術學院汽車與機電工程系 畢業(yè)設計 論文 任務書 課題名稱 放大鏡模具的設計與制造 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 03 1 班 姓 名 夏乾挺 學 號 0310202120 指導教師 譚小紅 2006 年 3 月 10 日 浙江工貿職業(yè)技術學院汽車與機電工程系 畢業(yè)設計 論文 任務書 1 課題內容與要求 現(xiàn)在市場上的放大鏡都是玻璃的 現(xiàn)要求設計一款塑料放大鏡 材料可以借鑒眼鏡 具體要求如下 要求 1 自行設計制品的外觀與尺寸 2 模具裝配圖 所有零件的零件圖 3 畢業(yè)設計說明書一份 4 答辯課件 2 課題參考文獻 1 塑料模具設計手冊 第 1 版 劉昌祺主編 北京 機械工業(yè)出版社 1999 年 2 精通 PRO E 中文野火版模具設計 李軍主編 北京 中國青年出版社 2004 年 3 塑料模設計及制造 李學鋒主編 北京 機械工業(yè)出版社 2001 年 4 模具設計與制造實訓教程 李學鋒主編 北京 化學工業(yè)出版社 2004 年 5 有關模具設計的網(wǎng)絡 等等 3 課題任務進度安排 第 3 4 周 開題報告 第 5 9 周 畢業(yè)設計 第 10 周 答辯 具體情況結合個人工作安排 教研室主任意見 教研室主任 簽名 年 月 日 畢業(yè)設計 論文 開題報告 課題名稱 放大鏡模具的設計與制造 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 03 1 班 姓 名 夏乾挺 學 號 0310202120 指導教師 譚小紅 2006年 3 月 12日 浙江工貿職業(yè)技術學院汽車與機電工程系 畢業(yè)設計開題報告 1 課題研究的現(xiàn)狀和意義 放大鏡做為觀察物體的目視光學器件 利用光的折射原理可以放大或縮小我們眼 中看到的虛象 在市場以及我們生活中應用也比較廣泛 分類如下 一 按形式 按形式可分為手持放大鏡 發(fā)夾式放大鏡 臺式放大鏡 落地式放大鏡 筆式放大鏡 小型放大鏡 夾臺式放大鏡等 二 按領域 1 用于軍事的 軍事望遠鏡 2 用于醫(yī)院的 手術放大鏡 3 用于工廠的 刻度放大鏡 4 用于化學的 化學顯微鏡 三 按材料 放大鏡的普遍材料是玻璃 塑料做主件 在我們生活中的應用的眼鏡 幻燈機 望遠鏡 照相機等等都是來源于 放大鏡 以及 我們人身上的眼睛是只復雜的 放大鏡 我們離不開 放大鏡 更需要 放大鏡 為我們的過去 現(xiàn)在 未來畫那宇宙中無法畫完整的句 號 本次設計的放大鏡是用塑料基于注射模 得到一個便于隨身攜帶手持的普通放大鏡 2 課題要解決的問題或研究的基本內容 對于隨身攜帶的手持放大鏡 用的人并不是廣泛 所以設計它在審美觀讓人看了想買是比較重 要的 市場上放大鏡對于透光需求也較高 所以選的材料成本較高 在市場上價格也較高 還有我 設計的放大鏡外型尺寸要求也并不要好高 是個整體不要與其他零件相配 我這次設計要解決的問 題如下 一 對放大鏡材料要有透光性 收縮率要求不高 二 設計的產(chǎn)品是大批量生產(chǎn) 設計的模具要有較高的注塑效率 三 外型設計中對柄的設計要讓人有舒適感 四 設計的成本及結構要求要盡可能的低 研究的基本內容 由于我這次設計的放大鏡對尺寸沒精度要求 無須與其他零件相配 所以對 凸凹模零件型腔尺寸可直接按產(chǎn)品尺寸加工 3 課題研究擬采用的手段和工作路線 用PRO E三維軟件畫出產(chǎn)品 在運用CAD二維軟件畫出放大鏡模具的裝配圖 拆畫所有零件圖 完成 畢業(yè)設計說明書 4 課題研究進程計劃 第3 4周 了解產(chǎn)品應用市場要緊及情況 寫開題報告 第5 6周 對產(chǎn)品進行認識 從初步到深刻 在到了解 進行分析計算測量 對定 動模架等進行初步設定 第7 8周 設計模具 并繪制部分結構零件 繪制未完成的零件及總裝配圖等并繪出CAD PRO E圖 第9周 做答辯課件 電子文檔等 為答辯做準備 5 課題成果 論文 圖紙 產(chǎn)品或作品 應用程序 其它 指導教師意見 指導教師 簽名 年 月 日 教研室主任意見 教研室主任 簽名 年 月 日 目錄 前 言 第 一 章 料 工 藝 分 析 1 1 分析塑料使用材料的種類及工藝特征 1 2 分析塑料的結構工藝性 1 3 塑件精度確定 1 4 明確塑件批量生產(chǎn) 1 5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量 1 6 確定型腔數(shù) 第二章 定模具結構方案 2 1 確定型腔排列 2 2 確定分型面 2 3 脫模原理 2 4 澆注系統(tǒng)形式 2 4 1 主流道設計 2 4 2 分流道設計 2 4 3 澆口設計 2 5 冷卻及加熱系統(tǒng) 第三章 模具設計的有關計算 3 1 模具主要零件的有關尺寸設計 3 1 1 型腔和型芯計算 3 2 型腔厚度和底板厚度的確定 3 3 確定零件結構及尺寸 3 3 1 定模座板設計 3 3 2 定模型腔固定板設計 3 3 3 動模型腔固定板設計 3 3 4 支撐板設計設計 3 3 5 推桿固定板設計 第四章 初選注射機 4 1 計算澆注系統(tǒng)體積 4 1 初選注射機 第五章 核注射機有關工藝參數(shù) 5 1 注射量的校核 5 2 鎖模力與注射壓力 5 3 模具厚度 H 與注射機閉合高度 第六章 結束語 參考文獻 摘要 注塑模具是在成型中賦予塑料以形狀和尺寸的部件 模具的結構雖然由于塑料品種 和性能 塑料制品的形狀和結構以及注射機的類型等不同而可能千變萬化 但是基本結構 是一致的 模具主要由澆注系統(tǒng) 成型零件和結構零件三部分組成 其中澆注系統(tǒng)和成型 零件是與塑料直接接觸部分 并隨塑料和制品而變化 是塑模中最復雜 變化最大 要求 加工光潔度和精度最高的部分 對此次放大鏡無多大要求 它的整體尺寸不大 但要大批生產(chǎn) 為提高生產(chǎn)率 降低 成本 故采用模具成批注射生產(chǎn) 并且該產(chǎn)品為放大鏡要透光 所以材料采用聚苯乙烯 PS 做為材料 對于澆注系統(tǒng)和成型零件的設計 澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進入型腔前的流道部分 包括主流道 冷料穴 分流道和澆口等 成型零件是指構成制品形狀的各種零件 包括動 模 定模和型腔 型芯等 此套放大鏡模實現(xiàn)部分機械操作自動化 澆注系統(tǒng)采用普通流道 進行一模二腔注射 頂出機構由 2 條型芯和一條推桿頂出 型腔分動模型腔和定模型腔 前言 此次設計為放大鏡的注射成型模具設計 對于這次的設計首要制定的塑料成型工藝 以及合理設計塑料成型模具的過程 前面部分主要說明塑料成型的必要理論基礎 包括高分子聚合物結構特點與性能 尤其是聚合物的熱力學性能和化學性質 還有聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)及物理 和化學變化 后面部分說明的是注射成型模具設計的最復雜也最具代表性的部分 主要說 明注射成型模具的設計 包括澆注系統(tǒng) 主流道 澆口 分流道 成型零件 型芯 型腔 推桿等 的設計 對所選注射機的校核等有關設計 由于塑料注射成型模具對于實踐性很強 并且技術正在飛速發(fā)展中 所以在設計過 程中注重理論聯(lián)系實際 對于書中的知識要加以聯(lián)系實際 從而使模具設計得更加合理 分 包括主流道 冷料穴 分流道和澆口等 成型零件是指構成制品形狀的各種零件 包 括動模 定模和型腔 型芯 成型桿以及排氣口等 第一章 塑件工藝分析 1 1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該材料為聚苯乙烯 PS 是一種透光性塑料 密度為 1 05g cm 透光度達 88 92 有優(yōu)異在著色性能 制品的穩(wěn)定性非常好 最高連續(xù)使用溫度為 60 度到 80 度 具有 一般塑料的電絕緣性能和耐化學腐蝕性能 注塑壓力為 60 100Mpa 成型收縮率為 0 5 0 8 聚苯乙烯的缺點是制品具有較大的脆性 易受沖擊而開裂 制品表面受摩擦而易起刮 痕 在聚苯乙烯樹脂中加入橡膠成分可使其耐沖擊性提高 5 倍 10 倍 但會失去透明特性 聚苯乙烯塑料廣泛用于家用器皿 玩具 生活和文教用品 家電 輕工儀表的殼體 燈罩 圓珠筆桿等 發(fā)泡型的聚苯乙烯塑料用于防震 隔音材料及電冰箱襯里等 1 2 分析塑件的的結構工藝性 塑件尺寸不大 結構比較簡單 對塑件的尺寸測量和型芯計算無多大影響 其它結 構特征也符合塑件的設計要求 具體尺寸如圖所示 圖 1 1 放大鏡零件圖 1 3 塑件精度確定 因考慮塑件工作要求不高 各尺寸也不大 結構簡單 故先普通精度 IT4 級 1 4 明確塑件批量生產(chǎn) 該塑件要求批量生產(chǎn) 1 5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量 使用 UG 或 Pro E 軟件畫出三維實體圖 軟件能自動計算出所畫圖形的體積 當然也 可根據(jù)形狀進行手動幾何計算得到圖形的體積 通過計算塑件的體積 計算過程從略 33221 14 5cm1458 23 147 53 4V 332 10 5cm1048 63 14V 325cm 式中 為放大鏡中圓柱面的體積1 為放大鏡中柄的體積2V 為整個放大鏡塑件的總體積3 可得塑件的質量為 26 3g51 0VG33 式中 塑料密度 g cm 3 塑件質量 g 1 6 確定型腔數(shù) 該產(chǎn)品需批量生產(chǎn) 設計的模具要有較高的注射效率 采用一模二腔的模具結構 第二章 確定模具結構方案 2 1 確定型腔排列 型腔排列選擇中 由于此次采用的是一模二腔 放大鏡的結構并不是直接圓形或矩形 初步設定排列方式有二種選擇 圖 2 1 型腔的排列的二種方式 因第一種排列方式的注射效率高 由此模具設計選用第一種型腔排列方式 2 2 確定分型面 在模具設計中分型面的選擇很重要 它決定了模具的結構 應根據(jù)分型面選擇原則和 塑件的成型要求來選擇 如下圖所示 圖 2 2 分型面以及成型位置 2 3 脫模原理 此次分型為一次分型 開模在分型面 上圖所示 進行分模 動模型腔板和定模型腔板 分開 再由推桿固定板推動推桿和型腔桿 型芯 頂出塑件和澆流道內的塑件 而后塑件自 動脫落 再人工取出塑件即可 2 4 澆注系統(tǒng)形式 采用普通澆注系統(tǒng) 由于二型腔模 必須設置分流道 用點澆口形式從零件內部進料 利用分型面間隙排氣 2 4 1 主流道設計 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 利從澆口中拔出 主流道設計成圓錐形 其錐角為 2 5 取 3 小端直徑 d 比注射機噴 嘴直徑大 0 5 1mm 取值為 5mm 注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合 因此要 求主流道球面半徑比噴嘴球面大 1 2mm 2 4 2 分流道設計 a 分流道的形狀和尺寸 分流道開設在定模板上 其截面形狀為梯形 有經(jīng)驗公式 h 2b 3 b 為梯形大底邊寬 度 mm h 為梯形的高度 mm 可給 h 3mm b 3 5mm 梯形的側面斜角 5 10 底部以圓角相連 b 分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想 因 此分流道表面粗糙度要求不太低 一般 Ra取 1 6 m 左右 這可增加對外層塑料熔體的阻 力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 2 4 3 澆口設計 澆口套可選標準件 因為注塑機的噴嘴口直徑為 4mm 可選取進料口直徑為 5mm 的澆 口套 此次采用的是側澆口中的扇開澆口 取在與型腔接合處形成長 L 1mm 厚 t 0 5mm 的 進料口 進料寬度為 b 5mm 扇形長度為 3 5mm 塑件熔體通過它進入型腔 采用扇形澆口 使塑料熔體在寬度方向上的流動得到更均勻的分配 塑件的內應力因 之較小 還可避免流紋及定向效應所帶來的不良影響 減少帶入空氣的可能性 但澆口痕 跡較明顯 2 5 冷卻及加熱系統(tǒng) 該模具注射成型時不需要太高要求 因而在模具上可不設加熱系統(tǒng) 是否需要冷卻系 統(tǒng)可作如下計算 設定模具平均工作溫度為 50 用常溫 20 的水作為模具冷卻介質 其出口溫度為 30 產(chǎn)量為 初選每二分鐘一套 1 578kg h 查表聚苯乙烯的單位熱流量為 J0 64 574 1026578 1421 kgJwQ 故冷卻水體積流量 6021TcMqV 式中 冷卻水體積流量 min3 單位時間注射人模具內的塑料熔體的質量 hkg 單位時間內樹脂在模具內釋放的熱焓量 ABS 為q J J kg108 6 5 冷卻水的比熱容 c K 冷卻水的密度 3mk 冷卻水出口處溫度 1T 冷卻水進口處溫度 2 203 10 4605783 5 V min12 查表可知所需的冷卻水道直徑比較小 所以 選直徑為 的冷卻水道一個型腔一條 6 第三章 模具設計的有關計算 3 1 模具主要零件的有關尺寸設計 3 1 1 型腔和型芯計算 列表中成型零件工作尺寸計算時都按平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平均磨 損量來計算 由塑料模具設計課程設計指導書查表 2 5 得 聚苯乙烯 PS 的成型收縮率為 0 5 0 8 故平均收縮率為 考慮到工廠模具制造的條件 模具制造公差一般取0 65 8 2 05Scp 3 z 計算如下表 類 別 尺寸類型 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯的工 作尺寸50 035 94 42 031 2 型腔徑向尺寸 3 ZZSMH 00 3 1 028 74 3 5 16 03 2 5 015 42 型腔的計算 型腔高度尺寸 2 ZZSMH 00 32 1 015 型 芯 的 計 算 型 芯 的 計 算 型芯徑向尺寸 42 00 43 1 ZZSMLL 031 642 表3 1 型芯和型腔計算 3 2 型腔厚度和底板厚度的確定 根據(jù)放大鏡型腔的形狀以及其合理性選擇型腔壁厚和底板厚度 具體厚度見 圖 3 3 模 架圖 3 3 確定零件結構及尺寸 經(jīng)初步排祥預算預選模架為 2025 AI 30 30 70 模架 即 200 250 210mm 具體尺寸如下 定模底板厚 25 m 定模板厚 A 30 動模板厚 B 30 支撐板 30 墊塊厚度 C 70 下模座厚 25 m 模具厚度 210 5 C30BA25 H 模具外形尺寸 200 250 210 如下圖所示 型芯高度尺寸 1 5 00 32 1 ZZSMH 01 53 型 孔 中 心 距 32 05 2 SC cpMz 053 2 圖 3 3 模架草圖 3 3 1 定模座板設計 外形尺寸 250 250 25mm 材料 45 調質 HB216 260 澆口套與板之間采用 20H7 k6 過渡配合 中間 8 個螺釘為 M10 30 外面 4 個為 M12 30 孔距為 130 160mm 如圖 4 4 圖 3 4 定模痤板初步設計圖 3 3 2 定模型腔固定板設計 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 外面點的 4 個孔為導套 20 孔距為 204 154mm 中間點的 4 個螺紋孔 M12 30 孔距為 130 160mm 中間的方形為 150 130mm 如圖 4 5 圖 3 5 定模型腔固定板 3 3 3 動模型腔固定板設計 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 4 個為導套孔 20 孔距為 204 154mm 4 個螺紋孔 M12 30 孔距為 130 160mm 中間的方形為 150 130mm 比定模 型腔固定板多的中間 2 個孔為定位銷 15 如圖 4 6 圖 3 6 動模型腔固定板 3 3 4 支撐板設計設計 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 4 個復位桿孔 20 孔距為 200 80mm 8 個螺紋孔 M10 30 孔距 2 個型腔桿孔 42 間距為 68 50mm 中間一個為 推桿孔 8 如圖 4 7 圖 3 7 支撐板 3 3 5 推桿固定板設計 外形尺寸 250 120 15mm 材料 45 調質 30HRC 4 個復位桿孔 20 孔距為 200 80mm 4 個螺紋孔 M8 25 孔距 230 98 2 個型腔桿孔 42 間距為 68 50mm 中間 一個為推桿孔 8 如下圖 4 8 圖 3 8 推桿固定板 第四章 注塑機的選定 4 1 計算澆注系統(tǒng)體積 由澆注系統(tǒng)體積得澆注系統(tǒng)質量為 Vcb a 3322a 6 2cm6198753 14053 14V g6 G 式中 橫向澆注體積b 縱向澆注體積cV 澆注系統(tǒng)總體積a 澆注系統(tǒng)總質量G 4 2 注塑機選定 注射機額定注射量 每次注射量不超過最大注射量的 80 b 即 sj G 0 8n 式中 n 型腔數(shù) 澆注系統(tǒng)重量 g jG 塑件重量 g s 注射機額定注射量 g b 因 n 2 得 故 33m56 2cm 2Va2 故 9g1056 G 再根據(jù)塑料制品的體積或質量以及塑件形狀一般 塑件熔體粘度一般 所需注射壓力 通常為 100 140MPa 查教材 塑料成型工藝與模具設計表 4 2 或有關手冊選定注射機型 號為 XS ZY 125 注塑機的參數(shù)如下 注塑機最大注塑量 125cm 3 鎖模力 900kN 注塑壓力 120Mpa 最小模厚 200mm 開模行程 300mm 注塑機定位孔直徑 100mm 噴嘴前端孔徑 4mm 噴嘴球面半徑 SR12mm 注塑機拉桿的間距 260 290 mm mm 第五章 校核注射機有關工藝參數(shù) 5 1 最大注塑量參數(shù)校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積 包括流道及澆口凝料和飛邊 通常 注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量的 80 并且此次的模具為一模二腔 所 以 選用的注塑機最大注塑量應 CBAG20 8 式中 注塑機的最大注塑量 g AG 塑件的體積 g 該產(chǎn)品 26 3g BB 澆注系統(tǒng)體積 g 該產(chǎn)品 6 5gC CG 10g 520 8 G 9 632CA 故 CBAG 此處選定的注塑機滿足注射量校核要求 5 2 鎖模力校核 Fp1nPFz 式中 熔融塑料在分型面上的漲開力 N 塑料熔體對型腔的成型壓力 MP a 其大小一般是注射壓力的 80 注P 射壓力大小上面注塑機的參數(shù)已寫 n 型腔的數(shù)量 單個塑件在模具分型面上的投影面積 mm 2A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 mm 21 注射機的額定鎖模力 N Fp 50 kN8 150 2 2 0z 故 此注塑機滿足鎖模力要求 Fz9kNp 5 3 模具厚度 H 與注射機閉合高度 5 3 1 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和推桿間距相適應 模具長 寬 拉桿面積 即 200 250 推桿間距 260 290 5 3 2 由于此次采用的是單分型面 注射機開模行程應大于模具開模時取出塑件 包括澆 注 系統(tǒng) 所需的開模距 即滿足下式 m 105 H2 S a b 式中 注射機最大開模行程 300mm 模具實際高度 a 注射機最小閉合尺寸bS 推出距離 脫模距離 15mm 1H 塑料高度 包括澆注系統(tǒng)在內 74mm 2 則 30m197415m 05 故 此注塑機滿足開模行程的較核要求 結束語 這次模具設計是第二次設計 通過這次設計 讓我對大學三年的模具學習生涯有了一個 總結 更讓我了解了該怎么樣去設計一個模具 設計模具圖時 在理解了模具的功能和大 致的輪廓后 最重要的是在設計的時候能夠細心 做到照顧到模具的各個方面的問題 要 想到設計出來的模具能不能制造出來 合不合理 能不能更好的節(jié)省材料等問題 在以后的設計模具時 自己就知道怎樣能不能更好的節(jié) 省材料等問題 在以后的設計模具時 自己就知道怎樣去設一個模具 此次設計使我收獲 很多 參考文獻 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 北京 高等教育出版社 2001 2 李澄 吳天生 聞百橋主編 機械制圖 北京 高等教育出版社 1997 3 塑料模設計手冊 編寫組主編 塑料模設計手冊 第二版 北京 機械工業(yè)出版社 2002 4 許發(fā)樾主編 實用模具設計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002 5 吳兆祥主編 模具材料及表面處理 北京 機械出版社 2000 6 陳于萍主編 互換性與測量技術基礎 北京 機械工業(yè)出版社 2001 7 馮炳堯 韓泰榮 將文森主編 模具設計與制造簡明手冊 上?？茖W技術