模具设计与制造毕业设计论文范例.docx

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模具设计与制造毕业设计论文范例

模具设计与制造毕业设计（论文）

绪 论

{一}【模具在加工工业中的地位】

模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。

在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。

例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。

对模具的全面要求是：

能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。

以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

模具影响着制品的质量。

首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。

其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。

在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。

另外模具对制品的成本也有影响。

当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。

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，首选

[二]【模具的发展趋势】

近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。

从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：

（1）   加深理论研究

在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。

（2）   高效率、自动化

大量采用各种高效率、自动化的模具结构。

高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。

（3）   大型、超小型及高精度

由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。

（4）   革新模具制造工艺

    在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。

（5）   标准化

    开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。

[三]【设计在学习模具制造中的作用】

    通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。

在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。

    毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。

1       塑件的工艺分析

1.1【塑件成型工艺分析】如图1.1所示：

         图1.1闹钟后盖

闹钟后盖的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。

闹钟后盖的注塑材料首先选用ABS，闹钟的后盖绝大部分的决定了闹钟的重心的位置的所在。

所以我们必须很好多处理后盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。

由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。

主要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，可以考虑采用双浇口，但应用了ProE的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后，发现会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。

也可以利用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。

因为考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够。

1.2 【闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数】

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。

因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。

同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。

1.2.1 ABS塑料主要的性能指标：

，

密度      （Kg.dm-3）     1.13——1.14

收缩率      %      0.3~0.8

熔 点      ℃       130~160

热变形温度 45Ncm   65~98

弯曲强度   Mpa    80

拉伸强度   MPa  35~49

拉伸弹性模量 GPa   1.8

弯曲弹性模量  Gpa  1.4

压缩强度    Mpa     18~39

缺口冲击强度 kJ㎡    11~20

硬 度    HR     R62~86

体积电阻系数 Ωcm   1013

 击穿电压 Kv.mm-1    15

介电常数            60Hz3.7

1.2.2 ABS的注射成型工艺参数:

注塑机类型：

螺杆式

       喷嘴形式：

  通用式   

料筒一区  150——170

料筒二区  180——190

料筒三区  200——210，

喷嘴温度  180——190

模具温度  50——70

注塑压     60——100

保压      40——60

注塑时间  2——5

保压时间  5——10

冷却时间  5——15

周期      15——30

后处理    红外线烘箱

温度（70）

时间（0.3——1）

由为重要的是因为目前原油价格的下降，导致ABS的市场价格大幅度的下跌。

1      注塑设备的选择

2.1 【估算塑件体积】

估算塑件体积和质量：

该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.13-1.14gcm3，收缩率为，计算其平均密度为1.135gcm3，平均收缩率为0.55﹪。

使用PROE软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。

另预置浇道凝料为2cm3因此估算塑件体积为9cm3。

[paging]

2.2  【选择注射机】

根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SZ-4025.

注塑机的参数如下：

注塑机最大注塑量：

40cm3

注塑压力：

200Mpa  

注塑速率：

50（gs）

塑化能力：

20（Kg————注塑机允许最小模厚=130mm

Hmax————注塑机允许最大模厚=220mm

H——————模具闭合高度=180mm，

故满足Hmax＞H＞Hmin。

[paging]

（1）       开模行程校核

  注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：

    S机————注塑机最大开模行程，230mm;

    H1———顶出距离，16mm；

    H2————包括浇注系统在内的塑件高度，52mm;

      S机－（H模－Hmin）＞H1＋H2＋（5～10）

因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。

故：

      230－（180－130）＞62＋（5～10）

满足

1      塑料件的工艺尺寸的计算

所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。

（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。

由于闹钟后盖须与前盖配合，所以只有闹钟后盖的边缘的榫才起着配合决定性的作用，还有闹钟后盖与电池盖的配合，故需要计算相对于榫和铰链的凹，凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸确定。

因ABS的成型收缩率为0.4～0.7%,所以平均收缩率取S=0.5%

3.1            [型腔的径向尺寸]

（LM）0+δ=[（1+S）Ls-（0.5～0.75）△]0+δ=[1.008×Ls-0.75△]0+δ

 其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。

塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，δz为模具成型零件的制造公差取14～16△，模具型腔按六级精度制造，根据型腔的尺寸，代入数据得：

（一）、Ls=81mm.经计算得：

LM=79.440+0.32mm;

（二）、 Ls=1mm.经计算得：

LM=0.79550+0.07mm;

（三）、 Ls=5.5mm.经计算得：

LM=5.3250+0.085mm;，

（四）、 Ls=1.8mm.经计算得：

LM=1.5990+0.07mm;

（五）、 Ls=10mm.经计算得：

LM=9.780+0.1mm;

（六）、 Ls=7mm.经计算得：

LM=6.750+0.1mm;

（七）、 Ls=2mm.经计算得：

LM=1.8060+0.07mm;

（八）、 Ls=3mm.经计算得：

LM=2.8140+0.07mm;

（九）、 Ls=4mm.经计算得：

LM=3.7770+0.085mm;

（十）、 Ls=6mm.经计算得：

LM=5.7930+0.085mm;

（十一）、 Ls=8mm.经计算得：

LM=7.7640+0.0.1mm;

（十二）、 Ls=16mm.经计算得：

LM=15.7230+0.14mm;

（十三）、 Ls=12mm.经计算得：

LM=11.7960+0.01mm。

 3.2  [型芯的计算]

3.2.1 芯径向尺寸的计算：

LM=[（1+S）Ls+34△]-Ó0

其各字母的含义与前相同，型芯按六级精度制造，根据型芯的基本尺寸，代入数据得：

（一）、Ls=81mm经计算得：

LM=82.4050-0.32mm;

（二）、Ls=1mm经计算得：

LM=1.2150-0.07mm;

（三）、Ls=5.5mm经计算得：

LM=5.7450-0.085mm;

（四）、Ls=1.8mm经计算得：

LM=2.0190-0.07mm;

（五）、 Ls=10mm.经计算得：

LM=10.480-0.1mm

（六）、 Ls=7mm.经计算得：

LM=7.4080-0.1mm;

（七）、 Ls=2mm.经计算得：

LM=2.2260-0.07mm;

（八）、 Ls=3mm.经计算得：

LM=3.2340-0.07mm;

（九）、 Ls=4mm.经计算得：

LM=4.2770-0.085mm;

（十）、 Ls