陕西科技大学模具综合实验实验报告解析Word文档下载推荐.docx

陕西科技大学模具综合实验实验报告解析Word文档下载推荐.docx

《陕西科技大学模具综合实验实验报告解析Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《陕西科技大学模具综合实验实验报告解析Word文档下载推荐.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3）浇口套

4）定位环

5）钻头Ф6钻镶块推杆孔

6）铣刀Ф20，铣镶块六平面、粗加工、型腔

7）铣刀Ф4，精加工型芯、型腔

3实验设备和仪器

ZXK-32B型数控铣床一台，ZXK-25A型普通钻铣床两台，ZQ4116台式钻床一台，Aircompressor一台，CJ80TB塑胶成型注射机一台，深度游标卡尺一把，虎头钳一座，铁锤、钢尺、游标卡尺若干

三模具设计

1.零件成型工艺基础分析

1.1制件图形及尺寸

制件为盖状，直径为∅40mm，高度为20mm，壁厚均匀为1mm，有孔，带有加强筋。

1.2塑件表面工艺分析

1.2.1塑件表面要求

（1）表面光滑

（2）有较好的化学稳定性与防腐功能

（3）较高的抗弯曲疲劳性

（4）制造成本低

1.2.2型腔数及排列方式

此制件尺寸较小，且精度要求不高，用于大批量生产，故采用一模两腔。

1.2.3模具结构形式确定

制件尺寸较小，故采用较小的浇口，利于凝料掉落，为降低成本，采用但分型面模具。

1.2.4材料性能

根据产品外观及性能要求，经查阅《常用塑料性能手册》，得出PP（聚丙烯）最适用做此产品。

聚丙烯密度0.91g/mm³

，吸水率0.01-0.03％/24h。

半透明摩擦因数：

聚丙烯/钢0.34

玻璃化温度-18—-10℃熔点：

170-176℃

热变形温度0.45MPa102-115

1.8MPa56-67

线膨胀系数：

9.8

屈服强度：

37抗弯强度：

67冲击韧度：

（无缺口：

78有缺口：

3.5-4.8）

日光及气候影响：

不含稳定剂时表面迅速变色发脆，若添加抗氧化剂将大大改善。

耐有机溶剂性：

室温下不溶于有机溶剂

聚丙烯的加工特性：

1.结晶型塑料吸湿性小，长期与热金属接触易分解

2.流动性极好，溢边值0.03mm左右

3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统散热应适度

4.收缩率大，易发生缩孔，凹痕，取向性强

5.料温低时取向明显，模具温度低于50℃时，塑料无光泽

6.塑料应均匀壁厚，避免缺口，尖角，以防止应力集中

1.3塑件壁厚及尺寸

1.3.1选择合适的壁厚

查阅热塑料制品最小壁厚及常用壁厚推荐值σ

聚丙烯最小壁厚为0.85，小型件推荐壁厚为1.35，因所用生产制件尺寸小，故选用壁厚考虑到使用要求取壁厚为1mm。

1.3.2塑件斜度分析

塑件在模塑成型过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态时，将会产生一定的尺寸收缩，从而使塑件紧包在模具型芯式型腔中凸起的部分，为此，需考虑塑件刃外形的脱模斜度

查表得聚丙烯塑件外表面斜度35′-1°

30′塑件内表面30′-1°

故塑件内外表面斜度均取1°

2成型设备选择

2.1成型工艺参数

经查常用热塑性塑料成型条件

2.2塑件成型基本过程

过程大体分为塑化过程—充模过程—冷却过程—冷却凝固—脱模过程

2.3注塑机的选择

选用原则：

通常以塑件实际需要的注射量和注射压力初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对机型的公称锁模力，模板行程，安装部分尺寸一一进行校核。

为保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应小于该注射机的实际注射量。

即V实<

aV公

式中V公—理论注射容量cm³

V实—实际注塑容量cm³

a—注射系数一般为80％即0.8

分流到浇注体积U公=0.6V（流道体积无法精确计算，一般按照0.6倍的制件体积计算）

经计算得实际注射量V实=2×

1.6×

4143.7=13259.84mm³

注：

由cero分析制件属性得制件体积为4143.7mm³

为一模两腔

为保证注射成型，注射机的注射压力要大于注射所需压力，由PP基本成型参数可知，注射压力为70—100MPa。

取90MPa。

查阅模具设计手册，国产注塑机技术规范特性可选XS—ZY—125型注射机

其主要参数如下：

螺杆直径/mm42最大注射量/cm³

125

注射压力/MPa119锁模力/KN900

最大注射面积/cm²

320模具最大厚度/mm300

模具最小厚度/mm200最大开模行程/mm300

定径圈直径/mm∅100喷嘴球半径/mm12

孔半径/mm∅40

2.4型腔数量校核

型腔数与注射机的塑化率，最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还会受塑件的精度和生产经济性等因素的影响。

根据注射机的最大注射量确定型腔数目

n≤kmn－m₂/m₁

k—注射机最大注射量的惯用系数，一般取0.8

Mn—注射机允许最大注射量

M₂—浇注系统所需塑料量g或mm³

M₁—单件塑件的质量或体积

代k=0.8Mn=125M₂=4143.7×

0.6=2.48cm³

M₁=4,1cm³

0.8×

125－2.48/4.1≈8.5

n=2＜n₁故符合要求

2.5锁模力的校核

锁模力是注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。

查高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模力方向产生一个很大的胀型力，为此，注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力。

即F锁≥F胀=P型×

A分

F锁—注射机额定锁模力（N）

P型—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）

生产中小型制品时，P型常取20—40MPa

取P型=25MPa

A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm²

）

P注=119MPa此模具为一模两腔

故P注=2×

P型即注塑压力满足要求

F胀=P型×

=2×

25×

（40/2）²

∏

=216.3KN

注射机F锁=900KN

F锁＞F胀故锁模力满足要求

2.6开模行程与推出机构的校核

开模行程是从模具中取出制件的最小开合距离，用H表示，它必须小于注塑机移动模板的最大行程S

所选注射机型号为XS—ZY—125此注射机为液压—机械联合作用。

故其开合模行程与模厚无关。

模具设计为两板式模，单分型面

故S≥H₁＋H₂＋（5-10mm）

H₁=脱模距离，常等于模具型芯高度故H₁=39mm

H₂=塑件高度H₂=40mm

H=39＋40＋10=89mm

S=300＞H

故开模行程符合要求

3.标准模架的选用

选用标准模架可大大缩短模架制造周期，提高企业经济效益，由于用的是两板式模侧浇口形式，再根据型腔布局及相应位置尺寸综合考虑制件结构和大小，结合标准模架，选用模架为

模板，导柱，导套等基本尺寸见附图

4.浇注系统的设计

分型面是打开模具，取出制件和浇注系统凝料两板式模只有一个分型面。

同时用来取制件和系统凝料。

4.1分型面的选择原则及其选取

（1）分型面必须开在制件断面轮廓最大的地方才能使制件顺利脱出。

（2）为防止留下溢料痕迹，拼接痕，分型面最好不设在制件光滑的外表面或圆弧转角处。

（3）从模具推出装置设置方便考虑，分型面要尽量使制件留在动模边一侧。

（4）从保证制件相同部位的同心度出发，同心度要求高的部位应放在模具同一侧。

（5）有侧凹或侧孔的制件。

当采用侧向抽芯时取分型面应先考虑将抽芯放在开模的方向。

4.2浇注系统各部分

浇注系统由主浇道，分流道，浇口和冷料井四部分组成

主浇道设计：

（1）主浇道小端直径应比注塑机喷嘴直径孔大1-5mm

常取∅4-8mm。

XS—ZY—125注射机碰嘴直径为∅4mm。

故取∅=5mm

（2）主流道锥角一般取α=2°

-6°

（3）内壁有Ra＜0.2-0.4μm以下的粗糙度。

分流道设计：

分流道常见截面形状有圆形，正六边形，梯形，U形，半圆形等，为了减小流道内热量损失及加工方便，提高效率等，选用半圆形分流道。

查《塑料成型模具》表4-3-1知PP分流道直径推荐值为1.3-8.5。

则选用分流道直径∅4mm。

浇口设计：

浇口是连接分流道与型腔之间的通道，浇口的形状∅，尺寸和位置对制件外观影响很大。

侧浇口典型尺寸为深0.5-2mm宽1.5-6.0mm浇口台阶为0.5-2.0mm（对于中小型制件）

5.脱模方式与推出机构的设计

注塑模必须设有准确的脱模机构，以便在每一注塑循环中将型腔或型芯中顺利脱出。

5.1脱出机构的选择

塑件结构简单，采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出机构灵活可靠，便于更换。

推杆脱模机构设计要点如下

（1）推杆的推出位置应设在脱模阻力大的地方

（2）推杆不宜设在塑件最薄处以免塑件变形或破坏

（3）推杆端面应比型腔面高出0.05-0.1mm

（4）为保证制件质量应多设推杆

5.2脱模力的计算

用简单估算法估算脱模力

脱模力Qe=Qc＋Qb

（1）

Qc—制品对型芯包紧的脱模阻力

Qb—封闭壳体脱模所需克服的真空吸力

Qb=0.1AbAb为型芯的横截面积

查《模具设计手册》P203，计算脱模力

Qc=2∏Eεthkf/1-μ

（2）

Kf=fcosβ-sinβ/1＋fsinβcosβ（3）

式中

E—塑料的拉伸弹性模量，查表E=0.215GPa

ε—塑料的平均成型收缩率，查表=2.2％

μ—塑料泊松比，查表0.49

β—型芯的脱模斜度β=1°

h—型芯脱模方向高度h=39mm

f—制品与钢材表面静摩擦因数0.35

T制品厚度t=1mm

由（3）得：

kg=fcosα－sinβ/1＋fsinβcosβ=0.35

将kf代入

（2）

Qc=825.3N

Qb=0.1Ab

=20N

所以Qe=Qb＋Qc=905.3N

故一个塑件的脱模力为905.3N

5.5推杆的设计

推杆直径计算

式中∅—推杆长系数

L—推杆长度

E—推杆材料的弹性模量

Q—脱模力

代入上式d=0.42cm

6.合模导向机构设计

6.1导向作用设计

避免凸模进入凹模时因方位错误而损坏，模具定位不准确而相碰。

因此，设在型芯周围的导柱高度除去锥形头，应比型芯高出6-8mm。

导柱直径选取

导柱直径在12—100mm之间按经验值其直径d和模板宽度之比为d/B=0.06-0.1.圆整首选标准值。

模板中模板宽度B=200.取导柱直径为17mm。

6.2导柱导套配合公差

导柱导套采用动配合，推荐的配合公差为H7/f6

6.3导柱材料及粗糙度

固定端表面采用Ra1.6μm，导向端表面采用Ra0.8μm。

导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，故采用合金结构钢200.渗碳处理（0.5—0.8mm）经淬火处理（56—60HRC）

7.排气系统设计

此制件为小型塑件，且尺寸精度要求不多，故可用分型面排气，并采用推杆的配合间隙排气。

8.成型零部件设计

8.1型腔尺寸计算及结构设计

（1）型腔径向尺寸计算

Lm=［（1+Scp）ls－¾

A］＋δz

收缩率Scp=1.8％

δz=A/3

①基本尺寸∅40，公差值0.44mm

（LM₁）=［（1+Scp）ls－¾

A］

=40.12

②基本尺寸∅20，公差值0.04

（LM₂）=［（1+Scp）ls－¾

=20.32

③基本尺寸1，公差0.21

（LM₃）=［（1+Scp）ls－¾

=0.98

（2）轴向尺寸计算

（Hm）=［（1+Scp）Hs－¾

A］δz=A/3

1基本尺寸20公差0.40mm

（Hm₁）=20.03

2基本尺寸10公差0.28mm

（Hm₂）=9.87

8.2型芯径向尺寸计算

基本尺寸为19公差值为0.44mm

基本尺寸为∅39公差0.04mm

8.2.2型芯轴向尺寸计算

基本尺寸20公差值0.40

基本尺寸10，公差值为0.28

零件尺寸及精度要求

塑料模一般尺寸偏差

一般尺寸：

±

0.1圆孔中心距：

0.04

以名义尺寸作为长度部位的壁厚：

0.1调整余量：

0.2

塑料模具零件的精度要求

一般等级的塑料模具成型零件尺寸精度一般为0.010mm。

模板：

要求平行100:

0.05

装配总厚度要求平行0.1mm

导柱导套孔：

标准值为H7，孔与基准面垂直？

、、、

顶杆变位杆孔：

标准值为H7，要求与模板上下面垂直，配合长度0.02mm

型芯：

定，动模镶块与固定板的配合

整体型芯与固定板配合为H7/m6

表面粗糙度

成型表面：

型腔与型芯：

主流道，分流道，入料口：

安装面：

导向部位：

台肩表面：

杆类零件表面：

非配合表面：

9.模温调节系统

9.1模温调节的设计原则

模温高低视塑料品种不同而定，它对于结晶度，力学性能，表面质量，制品内应力和翘曲变形有很大的影响。

9.2冷却速度对制品生产率的影响

一般来说，整个成型周期中制品在模内冷却时间约与总时间的75％，因此提高冷却效率，缩短冷却时间是提高生产效率的关键。

（1）提高冷却介质与模具型腔板间的传热系数

（2）降低冷却介质温度，增加传热推动力

（3）增大冷却传热面积

9.3冷却系统设计

9.3.1冷却水道的设置，动定模和型腔四周应均匀的布置冷却水通道，却不可只布置在模具的动模边或只在定模边，否则在脱模后的制品一侧温度高一侧温度低，进一步冷却会发生翘曲变形。

9.3.2冷却水孔间距越小，直径越大，则对塑件的冷却越均匀

9.3.3水孔与相邻型腔表面距离相等

四模具加工过程

模具零件加工的工艺路线

模具制造是在一定的工艺条件下，改变模具材料的形状、尺寸和性质，使之成为符合设计要求的模具零件，再经装配、试模和修整而得到整副模具产品的过程。

包括生产技术准备、模具零件加工和模具装配等阶段。

（1）生产技术准备

生产技术准备阶段的主要任务是分析模具图样，制订工艺规程；

编制数控加工程序；

设计和制造工装夹具；

制定生产计划，制定并实施工具、材料、标准件等外购和零件外协加工计划。

各种生产服务活动如生产中原材料、半成品和工具的供应、运输、保管以及产品的包装和发运等。

（2）模具零件加工

1）传统的切削加工，如车、钳、刨、铣、磨等；

2）数控加工，如数控铣削、加工中心加工等；

而我的零件产品加工主要用到的就是这两种，加工这个零件产品，要先进行平面铣削，使得买回来的模具零件的尺寸精度和表面精度都符合模具零件加工的要求。

（3）模具装配

模具装配是根据模具装配图样要求的质量和精度，将加工好的零件组合在一起构成一副完整模具的过程。

除此之外，装配阶段的任务还有清洗、修配模具零件，试模及修整等。

模具制作工艺规程

制定工艺规程的目的就是为了能有效地指导并控制各工序的加工质量，使之能有序地按要求实施，最终能以先进而又可靠的技术和最低的生产成本、最短的时间制造出品质符合用户要求的模具。

（1）工艺规程的性质和作用

模具零件机械加工工艺规程就是以规范的表格形式和必要的图文，将模具制造的工艺过程以及各工序的加工顺序、内容、方法和技术要求，所配置的设备和辅助工装，所需加工工时和加工余量等内容，按加工顺序，完整有序的编入所形成的模具制造过程的指导性技术档。

因此，模具制造工艺规程的作用即是用以组织、指导、管理和控制模具制造的各个工序。

（2）制订工艺规程的步骤

1）首先应对模具的设计意图和整体结构、各零部件的相互关系和功能以及配合要求等有详尽透彻的了解，即把每个零部件的加工工艺性和装配性都吃透，方能制订出切合实际、正确无误、行之有效的工艺规程；

2）根据每个零件的数量确定其采用单件生产还是多件生产方式（多型腔模具）；

3）根据所采用的毛坯类型确定毛坯的下料尺寸；

4）根据图纸的技术要求，选定主要加工面的加工方法和定位基准，并确定该零件的加工顺序；

5）确定各工序的加工余量即各工序尺寸和公差以及技术要求；

6）配置相应的机床、刀具、夹具、工具、量具；

7）确定各工序的切削参数和工时定额；

8）填写并完成工艺过程综合卡的制订，经审批后下达实施。

本次实验模具加工分为定模板及浇口套、型腔、型芯、动模板及拉料杆、支承板、定模底板、推杆及固定板几大部分。

4.1定模板及浇口套

定模板加工过程

划线:

找出中心点及两个型腔孔的中心点

打眼:

在定模板划线的交叉点用冲子打眼，定出打孔的中心位置

钻孔:

定模板中心钻Φ16的中心孔，和浇口套配合；

两边钻Φ10的穿丝孔，便于下一步的线切割加工

电火花线切割，加工Φ50的通孔

数控铣，粗铣、精铣Φ60mm的台阶

浇口套加工过程

原标准件长度为35mm，经车加工后为25mm。

结构设计

定模板尺寸200mm×

150mm×

30mm

浇口套尺寸为Φ16

加工遇到的问题

1、划线时有误差，并且打眼的位置不在孔的中心上，导致钻孔的位置有些许偏差。

2、钻孔时，由于没有装夹，使得定模板有震动，且Φ16的钻头有磨损，震动噪音较大，导致孔的精度不够。

3、定模板需要与型腔及浇口套配合，需要较高的配合精度。

4、数控铣需要自己编程有一定的难度，需要排队加工。

解决方法

1、在划线结束之后，测量点的位置与距离，打点时矫正其位置，确保其准确性。

2、等型腔加工完之后，利用导柱将动模板和定模板固定在一起，定模板加工Φ10的穿丝孔，以动模板的穿丝孔为基准，将两块板合在一起线割加工，与型腔配作，提高配合精度。

3、利用压板将定模板固定在工作台上，减少其震动及噪音。

4、自己学习，向同学老师请教，编写程序，以进行数控铣。

若重做，从头做的流程：

1、首先在设计时应尽量考虑到学校的加工条件，比如说钻床的精度，以及铣床、线切割等的加工要求。

其次顺序和本次的工艺卡一致，依次是划线——钻孔——线割——数控铣。

4.2型腔加工过程

加工过程

1.下料Φ65x40圆柱棒料

2.对刀，车右端面，使右端面平滑

3.车外端圆Φ60x35

4.车配合圆柱面Φ50x55

5.车退刀槽

6.车内孔Φ40x20

7.车圆角R4

8.调整角度车内孔拔模斜度1°

9.换掉装夹方向车左端面

10.数控铣浇口

加工过程中遇到的问题

这次的综合性实验中从设计到加工的过程中，学到了很多的知识，在期间也遇到了不少的问题。

不管是下料还是加工，都有不少问题，制件的轮廓尺寸为Φ65x35，下料下的为Φ60x40，因为下料时锯子切割的斜度过大，在去找车工师傅加工时，经测量发现加工余量因为切斜了而无法加工，一模两腔两块料有一个下料下了两次。

加工时，车型腔内孔的拔模斜度1°

很难加工，因为要保证拔模斜度的同时也要保证型腔内壁的粗糙度，加工最慢的就是这个工步了，车间也没有现成的刀具，在加工前还要需要师傅磨刀具。

加工内孔的圆角R4也十分困难，一不小心就会划坏型腔内表面，在加工的时候要格外的慢和小心。

在加工基本完成完成后发现型腔少设计了5mm，在和同学讨论和老师的指导下最终决定保留加工的半成品制件，设计少的5mm再加工一个垫片，其结果不会影响塑料制件的成型和模具的整体设计。

在加工垫片下料的时候也出现了问题，因为没有考虑到车床的切断范围，在下料的时候只下了一块Φ65x20的料，