安全帽注塑模具设计及模腔三维造型CADCAM说明书.doc
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安全帽注塑模具及注塑模腔三维造型CAD/CAM
目录
目录............ ..１
中文摘要.................. 2
ABSTRACT.................. 3
第1章绪论 4
第2章零件材料的选择及材料性能分析 4
2.1 塑料制品的设计依据及选材依据 4
2.2 塑件体积估算 5
2.3 塑件质量计算 5
第3章注射机的选用及校核 5
3.1 注射机的选用 5
3.1.1 按生产率 5
3.1.2 按成型条件 5
3.1.3 按制品体积 5
3.2 注射机有关工艺参数的校核 6
3.2.1 注射压力的校核 6
3.2.2 锁模力的校核 6
3.2.3 模具闭合厚度的校核 6
3.2.4 开模行程校核 7
第4章浇注系统设计 7
4.1 按制品特点选择浇注形式 7
4.2 浇口套的设计 8
4.3 定位圈的设计 8
第5章成型零件的设计 8
5.1 型腔数的确定 8
5.2 成型零件的结构设计 8
5.2.1 凹模（型腔）结构设计 9
5.2.2凸模（型芯）结构设计 9
5.3 分型面的确定 9
5.3.1 确保塑件表面要求 9
5.3.2 考虑锁模力 9
5.3.3 考虑模板间 9
5.3.4 便于排溢. 9
5.4 成型零件工作尺寸的计算 9
5.4.1 型腔内径尺寸的计算. 9
5.4.2 型腔深度尺寸的计算（凹模深度计算）. 10
5.4.3 型芯径向尺寸的计算（凸模径向尺寸）. 10
5.4.4 型芯高度尺寸的计算. 10
5.5 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 11
5.5.1 侧壁的理论宽度计算. 11
5.5.1.1按刚度计算. 11
5.5.1.2按强度计算. 12
5.5.2 型腔的理论底部厚度计算. 12
5.5.2.1按刚度计算. 12
5.5.2.2按强度计算. 12
5.6 模板设计 12
第6章合模导向机构的设计 13
6.1导柱直径的计算及选用 13
6.2导套的选用 14
第7章脱模机构的设计 15
7.1 结构形式设计 15
7.2 顶杆布置形式 15
7.3脱模力的计算 15
7.4推杆长度计算 16
7.5推杆强度计算与应力校核 16
7.5.1圆形推杆直径 16
7.5.2推杆应力校核 16
7.6推板厚度计算 17
第8章排溢、引气系统的设计 17
8.1排溢设计 17
8.2引气设计 17
第9章冷却系统的设计 17
9.1 冷却通道的理论计算 18
9.1.1 热量计算 18
9.1.2冷却水量和管径的计算.................. 18
第10章侧向分型与抽芯机构设计 19
10.1侧向分型与抽芯机构的选用 19
10.2抽心距的计算 19
10.3抽芯机构各尺寸的确定 19
10.4抽芯力及抽芯所需开模力的计算 20
10.4.1抽芯力的计算 20
10.4.2抽芯所需开模力的计算 20
10.5型芯结构布置设计及其它部件选材 20
第11章模架选择 21
第12章模腔三维造型CAD/CAM 21
12.1构建零件实体造型 21
12.2模腔分模 21
12.3模腔模拟加工 22
12.3.1零件的粗加工 22
12.3.2零件的精加工 22
12.4生成NC文件 22
鸣谢 23
参考文献 24
中英文摘要
本文主要讲述了安全帽注塑模的设计。
内容包括制品材料的选择及材料性能的分析、注射机的选用、浇注系统、成型零件、冷却系统和抽芯机构的设计等部分。
除此之外，还包括模具型腔的CAD/CAM部分，并利用先进软件将其加工部分直接生成NC文件。
本文强调利用现代计算机辅助设计制造技术，运用了Pro/E、CAXA等国内外著名软件进行辅助设计。
既保证了产品的质量，还大大地提高了制造生产率，缩短了产品更新的周期。
关键词：
安全帽；注塑模；CAD/CAM。
Abstract
Thistextmainlynarratesthedesignofinjectionmouldforasafetyhelmet,includingtheselectionofproductmaterialanditspropertyanalysis,theselectionofinjectionmachine,thedesignoffeedsystem,shapingpart,coolingsystemandcorepulling,etc.Besidesthis,italsocoverstheCAD/CAMforthemoldcavity,andgeneratingG-CodeinstructionsforCNCmachinebytheadvancedsoftware.Inthistext,theauthoremphasizestheuseofmoderncomputerassisteddesignandmanufacturingtechnology,andapplysomefamoussoftware,suchasPro/E,CAXA,todesign.Throughthis,itnotonlyguaranteestheperformance,butalsoraisesworkingefficiencygreatlyandshortenstheproductioncycle.
KeyWords:
safetyhelmet;injectionmould;CAD/CAM.
安全帽注塑模具及注塑模腔三维造型CAD/CAM
专业：
机械设计制造及其自动化学号：
2001121635姓名：
诸进才
指导老师：
赵仑、刘璨
第1章绪论
这是一篇关于安全帽注塑模具设计及模腔三维造型CAD/CAM的毕业设计说明书。
随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。
实际上，塑料制品是目标，塑料注射模是实现目标的一种手段，所以不能“孤立地为模具而只考虑模具”，应从系统工程角度出发，把塑料注射模作为塑料注射成型加工系统中的一个环节，这样在设计与制造塑料注射模时，就应把这个系统中的其他环节作为塑料注射模设计与制造的考虑因素。
本文从零件出发，详细讲述了模具设计各部分，直到模腔三维造型的仿真加工完成这整一个过程。
第2章零件材料的选择及材料性能分析
2.1塑料制品的设计依据及选材依据
安全帽、安全带、防护网，被称为施工安全防护的“三宝”。
建筑工地的环境比较复杂，漏洞比较多，佩戴安全帽，可以防止落物，又可以防止碰撞。
很多事故案例表明，关键时候安全帽会发挥很大的作用。
因此对安全帽的性能要求就很明确：
硬度高,不破損,不擦傷。
其使用要求也较高：
不仅漂亮潇洒、造型美观，而且完全符合国标GB2811-89要求。
经过+50℃～-10℃，高低温及淋水处理后，冲击吸收性能，耐穿透性能，刚性强度，电绝缘性能，均能达到或超过安全使用要求。
本设计帽壳采用昂贵的日本进口超高抗冲ABS工程塑料，弹性好，强度高，安全性能特好。
加宽帽沿加强肋，使帽壳整体更坚固。
帽壳前后还有透气孔，佩戴起来通风，使人感觉舒适。
ABS（Acrylonitrile/butadiene/styrenecompolymer）即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为改性共聚物，也可称为改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯优越的使用性能和工艺特性。
其流动性中等，随温度变化较大：
料温高则流动性增大。
所以成型时宜调节温度来控制流动性。
模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。
成形时也可控制料温、模温及注射压力、注射速度等因素来适当地调节成型需要。
其具体的成型条件如下表1所示：
表1：
ABS塑料成型条件
适用
注射机
类型
密度
（g/cm）
注射压力
（MPa）
螺杆转速
（r/min）
计算收缩率
（%）
模具温度
（0C）
预热
吸水率24h
（%）
拉伸屈服强度（MPa）
抗拉屈服强度（MPa）
喷嘴温度
（0C）
螺杆
柱塞式
均可
1.03～1.07
60～
100
30
0.3～0.8
50～80
温度0C
时间
/h
0.3
1800
50
170～180
80～85
2～3
2.2塑件体积估算
按制品尺寸要求在“CAXA制造工程师”软件画出零件实体，然后点击“工具”→“查询”→“零件属性”即可得出制品所需的塑件体积为297285.996。
2.3塑件质量计算
ABS的密度为1.03～1.07g/cm取=1.05g/cm
塑件质量M=V=1.05g/cm297285.996cm=311.85g
第3章注塑机的选用
3.1注射机类型的选择
3.1.1从生产率考虑
依本产品的生产纲领（大批量生产），为提高生产率，拟选用卧式注射机。
其优点如下：
开模后塑件按自重落下，便于实现自动化操作；
螺杆式注射装置塑化能力大、均匀，注射压力可达7000——8000，压力损失小，塑件内压力、定向性小，减少变形和开裂倾向。
3.1.2从制品材料的成型条件
从制品材料的成型条件知其适用注射机类型为螺杆式或柱塞式均可。
柱塞式注射机结构简单，使用方便，通过料筒和活塞达到塑化与注射两个基本作用。
但控制温度和压力比较困难。
螺杆式注射成型机由一个螺杆和一个料筒组成。
塑料依靠螺杆在料筒内的转动而加热塑化，提高了注射成型质量，并可增大注射量，扩大了注射成型塑料的范围。
因此得到了广泛的应用。
3.1.3由制品体积计算注射机的最大注射量
设计模具时，应使成型制品每次所需注射量总量小于注射机的最大注射量。
即
式中：
—塑件与浇注系统的体积（）；
—注射机的注射量（）；
—最大注射容量的利用系数。
而由上知为297285.996（合297.3，所以可得：
/
通过计算可得：
371.6。
综上所述，只能选择螺杆式注射机（60）。
结合本国国情，初选国产XS-ZY-1000型卧式注射机。
该注射机的主要技术参数如下表2所示：
表2：
XS-ZY-1000型卧式注射机主要技术参数
最大理论注射量（）
注射
方式
最大开模行程
注射速率
（g/s）
最大模具厚度（）
螺杆直径
（）
最小模具厚度
（）
注射压力（Mpa）
锁模力
（KN）
模具定位孔直径（mm）
喷嘴球半径
（）
1000
螺杆式
700
70
700
70
300
10800
4500
150
18
3.2注射机有关工艺参数的校核
3.2.1注射压力的校核
塑件成形所需的注射压力应小开或等于注射机的额定注射压力，其关系按下式校核
式中—塑件成型所需的注射压力（Mpa）
—所选注射机的额定注射压力（Mpa）
已知=60～100（Mpa）;=10800（Mpa）
所以满足
3.2.2锁模力的校核
模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按下式校核：
（）
式中—
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