模具设计与制造专业的毕业设计Word文档格式.docx

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第7章支承零部件的加工27

7.1支承板的加工27

7.1.1制定支承板加工步骤27

7.1.2加工工艺过程28

7.2垫块的加工28

7.2.1制定垫块加工步骤28

7.1.2加工工艺过程29

第8章推出机构的制造30

8.1推件板的加工步骤30

8.1.1制定推件板加工步骤30

8.1.2加工工艺过程33

8.2推板的制造34

8.2.1制定推板加工步骤35

8.2.2加工工艺过程35

8.3推杆固定板的加工36

8.3.1制定动模板加工步骤36

8.3.2加工工艺过程37

第9章标准件的选用39

9.1导柱的选用39

9.2浇口套的选用40

第10章模具装配、试模与调试42

10.1模具装配工艺过程42

10.2连接件的调试与修整44

10.3注塑模中出现的问题45

10.4成型设备的参数45

结论47

参考文献48

致谢49

附录50

第1章绪论

1.1模具在加工工业中的地位

模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。

模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。

随着现代工业发展的需要，塑料制品在农业、工业和日常和日常生活等各个领域中的应用越来越广泛，各行各业对模具的需求量越来越大，质量要求也越来越高，技术要求也越来越高。

业专家认为，虽然模具种类繁多，但在“十一五”期间其发展重点应该是既能满足大量需要，又具有较高的技术含量，特别是目前国尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。

在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。

目前，随着轻工业及第三产业的迅速发展，模具设计与制造日益受到人们广泛的关注，将高新技术应用于模具设计与制造的过程中来，已经成为加工模具和模具质量的有力保证，CAD/CAM的广泛应用，显示了运用信息技术带动和提升模具工业的优越性。

在CAD的应用方面，已经超越了图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计如UG、PRO/E等软件的应用很普遍。

现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。

高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。

由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。

因此促进模具的不断向前发展。

1.2塑料模工艺与注塑模具

1.2.1塑料模工艺

目前我国从事塑料注射模具设计的人员虽然不少，但大多数专业知识不够丰富，没有受过专门系统的训练，所以高水平的设计人员不多；

专业书籍缺乏，没有一套我国自己的设计理论与设计数据。

（1）设计结构上

从设计结构上看，我们的设计与制造还不够细致，许多细节考虑的欠周到，以至于模具使用受命不长；

从模具材料看，我国的塑料模具钢刚起步时间不长，而国际上塑料模具钢的品种则有很多可供选择。

目前，我国虽然也有别品种诸如预硬化钢具有较好的质量，但应用较少，主要是国产的钻头、端铣刀等切削工具难以切削诸如HRC60等很硬的钢。

对于一些零件的结构设计与制造能力都比较繁琐，我们应该开拓创新精神，积极改善模具结构的设计与制造方向与能力。

（2）加工工艺上

从加工工艺水平看，主要是设备水平不高，专门设备使用的少，检测手段落后，模具装配水平不高，导致容易出现溢料或错位现象。

对于零件的机械加工质量包括零件的机械加工精度和加工表面质量两大方面。

模具加工的技术手段的水平，直接影响模具的精度。

（3）成型工艺上

主要容包括温度、压力、时间等技术参数的确定．还有塑料的收缩性、流动性、相容性、吸湿性、热敏性、比容及压缩比等都属于它的成型工艺特性，尤其是流动性是影响塑件品种、成型工艺和模具结构的主要因素。

1.2.2注塑模具

塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。

塑料模具对塑料制品的质量和操作难易程度都有相当的影响，因此要求模具在生产度，外观，物理性能等各方面都满足使用要求并要求其效率高，操作简便，结构合理，制造容易，成本低廉。

塑料模具要实现塑料加工工艺要求，制件使用要求、造型设计和模具制造起着十分重要的作用。

与机械加工及冲压加工的其它方法相比，注塑模具无论在技术方面还是经济

方面都具有许多独特的优点。

主要表现如下。

（1）注塑加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。

这是因为注塑是依靠注塑模和注塑设备（注射机）来完成加工，每次冲压行程就可能得到一个或多个注塑件。

（2）注塑时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3）注塑可加工出尺寸围较大、形状较复杂的零件，如小到玩具的零件，大到汽车零部件、覆盖件等。

（4）注塑一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，材料的利用率很高，因而是一种省料，节能的加工方法，塑件的成本较低。

1.3本课题研究的意义

将塑料成形原理、成形工艺与模具制造工艺等关联容有机的融合，以通俗易懂的文字和丰富的图表，系统的分析了塑料成形的规律、塑料成形工艺及模具的设计与计算方法，同时在模具设计容中融汇了注塑模具的加工工艺。

本课题借助CAD/CAM、UG绘图软件进行模具加工制造，容包括：

零件工艺分析及零部件工艺方案的确定，模具的装配等。

并对模具中的有关零件进行强度核算。

毕业设计容涵盖了整个大学所的课程，是对大学三年学习的一个很好的检验，而且很多方面要靠在设计与制造过程中的自学完成，既能拓展知识面又能锻炼自学能力。

加工制造完成一套合理的模具不仅可以生产出高质量的零件可以提高材料的利用率又方便操作者操作、大大提高了生产率、为公司创造更大的利益，最主要的是实践模具加工的全过程，了解钳工的加工方法、数控系统程序的编制、关于制造的软件应用。

加强了对模具生产过程的认知，锻炼自己的实际动手能力，积累加工经验，全方位提高自身素质。

本次设计中运用到平时所学到的有关模具加工方面的知识，模具制造是模具设计过程的延续,它以模具设计图样为依据,通过对原材料的加工和装配,使其成为具有使用功能的特殊工艺装备.主要进行模具工作零件的加工;

标准件的补充加工;

模具的装配与试模.其中编制模具零件加工工艺规程是模具制造的前期工作,模具零件加工工艺规程是指导模具加工的工艺文件。

这次毕业设计主要是针对饭盒注塑模具的设计与制造，这套注塑模具共有动、定模板、推件板、支承板、动定模座板、垫块及推出机构、导向机构等多部分组成，详细描述了塑料饭盒注塑模的制造过程，包括模具各部分的加工制造、工艺编制、程序安排以及标准件的选用等，纪录了模具从图纸到实物的全过程。

第2章注塑模的工艺分析

2.1注塑模组成部分

饭盒注塑模的结构，如模具结构图2-1所示：

根据该模具各个部分所起的作用，饭盒注射模有以下几个组成部分：

（1）成型零部件成型零部件由型腔（凹模）、型芯（凸模）、推件板等几部分组成，型腔（凹模）形成型腔外表面形状，推件板也是形成塑料盒的外表面形状，型芯（凸模）形成型腔外表面形状。

合模后凸模、凹模及推件板便构成了饭盒注射模的型腔，如图2-1饭盒注塑模中，模具的型腔时由定模板2、推件板3、型芯4三部分组成的。

（2）导向定位机构导向机构分为动模与定模之间的的导向和推出机构的导向。

为确保动、定模之间闭合时能准确导向和定位，需要在动、定模部分采用导柱、导套设置。

该饭盒注塑模采用导柱12导向。

（3）浇注系统熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道称为浇注系统，一般浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。

由于该模具是单型腔，适合采用直接浇口注塑。

（4）推出机构推出机构是指模具在开模过程中或开模后将塑件从模具分型面中推出的机构，一般由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组成。

该模具的推出机构采用推件板推出，其中推出机构有推件板3、推杆固定板8、推板9三部分组成。

（5）支承零部件支承零部件是用来防止成型零部件及各个部分的机构在成型压力作用下发生变形超差现象的零部件，模具支承零部件主要有支承板（动模垫板）、垫块（支承块）、支承块、支承板、支撑柱（动模支柱）等。

为了减轻塑料成型时型芯固定板受力过大使型芯脱落，该模具使用支承板6提高了模具承受压力和强度。

（6）动、定模座板部分动、定模座板是分别使动、定模固定在移动工作台和固定工作台面上的模板，对刚度和强度要求不高，一般采用Q235或45钢材料，也不需要对其进行热处理，为了把模具固定在注射击中，动、定模座板的两侧均需比动、定模板的外形尺寸加宽25～35mm。

该模具的定模座板1、动模座板10符合模具使用要求，采用45钢为材料、厚度为25mm。

（7）温度调节系统为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须的温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度系统。

模具的冷却一般采用循环水冷

却。

模具的加热可通入热水、蒸汽、热油或在模具中设置加热元件。

该模具的采用冷却水循环调节温度。

（8）排气系统在注射过程中，为了将型腔的气体排出模外，需开设排气系统。

一般是在分型面开设排气槽或利用推杆、镶件的配合间隙排气。

该模具直接采用分型面排气。

2.2模具的毛坯、制造特点和使用关系

（1）毛坯的选择：

饭盒注塑模的材料45钢。

45钢是使用最广泛的材料之一。

45钢材是调质钢的一种，低淬透性，强度低，但具有良好的综合力学性能。

此模具属于中小型注塑模具，精度和钢度要求较低，45钢能够保证模具所需钢度。

（2）饭盒注塑模具加工过程:

技术准备、材料准备、零件加工、装配调试、试模鉴定。

（3）模具的生产类型：

单件生产。

（4）模具的生产周期：

4周。

影响模具产周期的因素有模具技术和生产的准化程度，模具企业的专门化程度，模具生产技术手段的先进程度，模具生产的经营和管理水平。

（5）模具的生产成本：

原材料费、外购件费、外协件费。

影响模具生产成本的主要因素有模具对结构的复杂程度和模具功能的高低，模具精度的高低，模具材料的选择，模具的加工设备，模具的标准化程度和专门化程度。

此模具精度要求、复杂程度、功能均较低，加工设备为数控铣、立式钻床、砂轮机、钳工工作台、机械加工工具等，标准化和专门化程度不高。

因此此模具的加工成本不高。

（6）模具的寿命：

是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总和。

影响模具寿命的因素有模具的结构、材料、加工质量、工作状态、产品零件的状况。

（7）模具的精度、刚度、生产周期、模具的生产成本以及模具的生产寿命，他们之间相互影响相互制约。

2.3注塑模结构分析

塑料饭盒注射模属于单型腔单型腔注射模，它是注射模中最简单的一种结构形式，也是比较典型的一套模具。

该模具的主要特点：

（1）从分型面来分析，作为决定模具结构形式的一个重要因素，分型面与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和塑件的制造工艺都有关，因此分型面选择时需要考虑：

塑件是否能够顺利脱模；

分型面的选择是否能够保证塑件的精度要求；

塑件分型面的选择是否便于模具加工制造；

分型面的位置不同是否有利于排气。

该模具为单分型面，如右图2-2所示：

分型面的位置取在塑件本身的最大轮廓处，利用定模板和推件板两部分成形外表面，而且设置在该点将零件的成形部分分为定模板、推件板两个部分，降低模具的加工制造的难度，分型面在此也有利于排气系统排气。

（2）从浇注上分析，浇口大致分为限制性浇口和非限制性浇口两类，其中常用的浇口类型有直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口几种类型，饭盒注塑模采用了非限制性浇口中的直接浇口，如上图2-2所示：

塑件的型腔深度比较大，属于中型长流程深型腔筒形，比较适合直接浇口注塑，同时作为单型腔模具也比较适合采用直接浇口。

采用直接浇口的特点，在塑料熔体在主流道的大端直接进入型腔，流动阻力小、流动路程和补塑时间都比较长，而且直接浇口的浇注系统有着良好的熔体流动状态，塑料熔体从型腔底面中心部位流向分型面，有利于消除深型腔不宜排气的缺点，此外直接浇口使塑件和浇注系统的分型面上的投影面积小、模具的结构紧凑，注射剂受力均匀。

（3）从温度调节系统分析，

由于注射在模具中的材料温度，必须在模具冷却固化才能成为塑件，所以模具温度必须低于射入模具型腔材料的温度。

为了提高塑件冷却速度，缩短成型周期，采用冷却系统对模具进行降温，设计相应的冷却回路。

影响冷却回路设计的首要因素就是怎样能够让冷却系统流动的介质充分的吸收成型塑件所传导的热量。

由于饭盒注塑模型芯深度比较大，容易受热不均，所以在型芯底部设置冷却水道的凹槽，中间部位放置隔板，在型芯固定板中设置冷却水道。

将冷却液从型芯固定板中注入通过型芯，令冷却液越过隔板再从型芯流向型芯固定板，再从型芯固定板的冷却水道中流出。

2.4注塑模工作原理及装配图

不同的模具结构工作原理不一样，而且在合模、开模运动过程中有不同运动方式，每种结构方式都具有不同的特征。

图2-4

该饭盒模具合模时，如模具装配图图2-4所示，在导柱12的导向定位下，动模和定模闭合。

型腔由定模板2、推件板3、型芯4三部分组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。

然后注射机开始注射，塑料熔体经定模上浇口套11通过浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。

开模时，注射机合模系统带动推件板3后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在型芯4上随动模一起后退，同时将浇注系统的主流道凝料从浇口套11中拉出。

当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板9，推出机构开始运作，推杆13推动推件板3，推件板3从塑料制件的端面将其从型芯上推出，塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程，合模时，推出机构靠推件板复位并准备下一次注射。

第3章定模板的制造加工

作为成型零部件主要组成部分之一的定模板，其主要作用是形成制件的外形表面，其精度和表面质量要求较高，属于复杂的成形表面，因此定模板的制造工艺过程复杂，制造加工难度加大

3.1定模板的加工

定模板立体图，如图3-1：

3.1.1制定定模板加工步骤

定模板结构示意图，如图3-2：

3.1.1.1分析定模板的结构

定模板亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，决定塑件的表面质量。

根据定模板的零件简图3-2，零件尺寸为210mmx210mmx75mm,结构比较简单。

上面的型腔为整体式，型腔表面粗糙度取0.8加工精度取IT5级；

有六个型腔固定孔；

注塑孔与定模板同钻；

导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合。

3.1.1.2确定制造方法

（1）定模板的加工表面是型腔表面，本身零件为非回转面型腔，采用数控加工铣削完成。

定模板的上下平面

对铣削加工的要求：

1）铣削工艺的工艺特点

①生产率较高铣刀是典型的多刃刀具，铣削时有多个切削刃同时参加工作，总的切削刃宽度较大。

铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于采用高速铣削，进行生产工作。

②容易产生振动，铣刀的切削刃切入和切出时会产生冲击，并引起同时工作切削刃数的变化；

每个切削刃的切削厚度是发生变化的，这将使切削力发生变化。

③散热条件较好。

铣刀切削刃间隙切削，可以得到一定的冷却时间，因而散热条件较好。

④加工成本较高，需要花费一定的费用。

2）加工该零件步骤

根据零件图工艺分析，确定装夹方案，制定加工顺序，选择刀具，确定切削用量，通过这些切削参数加工零件。

零件装夹定位时，先确定粗基准待加工面完成后以此作为精基准，开始加工零件。

数控加工步骤如下：

①曲面挖槽粗加工：

Ⅰ曲面挖槽粗加工

采用双刃Φ12的平底刀，预留0.5mm的加工余量。

机床进给率1200mm/min；

Z方向进给速度400mm/min；

抬刀速率1500mm/min；

主轴转速900r/min。

Ⅱ挖槽粗加工参数

安全高度绝对坐标值100mm；

Z向最大吃刀量0.1mm；

选择螺旋线铣削方式，输入一个刀具路径接近的起点，将下刀的中心设在边界的外面，采用螺旋下刀方式，预留0.2的加工余量。

Ⅲ刀具路径

设置完所有参数后，选取所有的加工面和加工的边界，刀具路径如图3.3所示：

②曲面外形等高粗加工采用Φ10的立铣刀；

Ⅰ曲面等高外形粗加工

采用Φ10的立铣刀，预留0.2mm的加工余量。

Z方向进给速度300mm/min；

主轴转速1000r/min。

安全高度绝对坐标值50mm；

Z向最大吃刀量1mm；

设置完所有参数后，选取所有的加工面和加工的边界，刀具路径如图3-4所示：

图3-4

③曲面外形等高精加工

Ⅰ曲面等高外形精加工

采用等高外形刀路方式精加工整个腔。

采用Φ10的立铣刀。

机床进给速度1200mm/min；

Z方向的进给率400mm/min；

抬刀速率1000mm/min；

主轴转速1200r/min。

Z向最大吃刀量，0.01mm；

选择螺旋线铣削方式，将下刀的中心设在边界的面，采用螺旋下刀方式。

Ⅲ刀具路径

设置完所有参数后，选取所有的加工面和加工的边界，刀具路径如图3-5所示：

（2）导柱孔应与推件板、型芯固定板同钻、铰加工完成。

导柱孔属于精度较高的型孔，直接钻孔可能导致：

因为切削量大产生大量的切削热影响加工质量；

因切削厚度大，冲击力大，影响孔的表面光洁度；

在钻孔时，钻头的两个切削刃长，刃磨不对称，使孔中心发生偏移。

对钻、铰孔加工的要求：

1）改进钻头的几何角度将钻头的的第二个峰角磨出；

磨窄刃带；

磨出负刃倾角，一般取λ=-10°

～-15°

；

后角不宜过大，一般取α=6°

～10°

，以免发生振动；

切削刃前后面用油石研磨，光洁度

9.

2）铰刀选取铰刀有工作部分、颈部、柄部三部分组成，铰刀本身的精度和光洁度，对铰刀质量有直接影响。

铰削时注意：

工件要夹正；

铰刀的中心尽量同孔的中心保持一致，不得歪斜；

加血过程中，两手用力要平衡，旋转铰杠的速度均匀；

在铰削过程中，铰刀被卡住时，不要猛力扳转铰杠，防止铰刀折断；

铰刀退刀时不能反转。

3）切削条件加工余量：

留0.5～1mm左右，预加工光洁度为

4；

切削速度：

钻削铸铁时，v=2厘米/分钟左右，钻削钢材时，v=1厘米/分钟左右；

走刀量：

采用手动或机动走刀，s=0.1mm/转左右；

冷却润滑液：

因系精加工，切削负荷交轻，故以润滑为主，铰孔时精度和光洁度要求比较高，可以采用柴油、茶油、猪油等。

定模板的制造过程：

下料——粗加工——磨削加工——划线——预加工——精加工——光整加工。

3.1.2选择加工设备

该零件的主要加工设备是数控铣床XK7140G、钻床。

将零件钳工划线完成后，按照画出的各个孔的位置用钻头分别钻φ3底孔，再扩孔、铰孔，此时需要钻头、铰刀；

将零件用平口钳装夹在数控铣床上，加标准垫块固定，分别利用百分表、寻边器、量块找正固定，确定数控加工原点再进行加工。

3.2加工工艺过程

该型腔的加工特点是与型芯、推件板的配合间隙小，取分型面间隙值0.04mm（根据GB/T12556.2——1990，Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级模架主要分型面的贴合间隙值分别为Ⅰ级0.02mm；

Ⅱ级0.03mm；

Ⅲ级0.04mm。

主要模板组装后基准面移位偏差值分别为：

Ⅰ级0.02mm；

Ⅱ级0.04mm；

Ⅲ级0.06mm），加工精度要求高，定模板的中心定位比较难定位，图3-1所示定模板的加工工艺过如下：

（1）下料。

采用45钢，按照所需直径和长度用气割切断。

（2）粗加工。

铣削毛坯四周外形，保尺寸216mmx216mm见方

（3）磨削上下平面。

磨削上下平面保证尺寸75mm，满足各个面的垂直度要求。

（4）划线。

钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻、铰螺纹孔和导柱孔。

（5）预加工。

按照图纸要求刨削平面达到尺寸要求，并与其他模板配加工型腔固定孔。

（6）装夹零件。

将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔与铣床主轴中心重合。

（7）精加工。

采用UG软件制造系统自动编制型腔铣削的程序，精加工型腔圆弧、表面轮廓，保证型腔表面质量，使其达到使用要求。

（8）光整加工。

由于模具的精度和表面粗糙度值对塑件有重要影响，所以模具的型腔表面光整加工（粗磨-细磨-精磨），达到塑件表面光洁度。

令附定模板零件图、加工工艺卡

第4章型芯的加工制造

型芯是用来成型制件表面的，它和型孔、型腔类零件一样，是模具的重要的成型零件。

型芯的质量直接影响着模具的寿命和成形制件的质量，因此型芯的加工质量要求较高。

型芯按照截面形式来分大致有圆形、异性两类。

该套模具属于异性型芯，加工比较麻烦，可以用铣削加工。

4.1型芯的加工

型芯立体图，如图4-1：

4.1.1制定动模板加工步骤

4.1.1.1分析动模板的结构

型芯零件图，如图4-2：

动模板是用来成形制件表面的，它和型孔、型腔类零件一样，是模具的重要成形零件。

动模板的质量直接影响着模具的使用寿命和成型制件的质量，所以型芯的质量要求较高。

根据定模版的零件图图4-2，零件尺寸为148mmx148mmx82mm,上面的型芯为整体式；

有四个型芯固定孔；

凸模设置相应脱模斜度；

设置并加工冷却水道；

结构比较简单。

4.1.1.2确定加工方法

动模板的加工围；

（1）有型芯外表面轮廓和冷却水道，该部分的加工采用数控铣削完成，采用UG的制造系统导出型芯加工的程序，加工型芯完成后，对型芯进行光整加工，保证型芯外轮廓表面加工精度，取IT5级。

数控加工工艺如下：

1）型芯挖槽粗加工

①凹面挖槽加工

采用双刃Φ13的平底刀，预留0.2mm的加工余量。

机床进给率，1200mm/min；

抬刀速率，1500mm/min；

主轴转速，1