学士学位论文机械隐形眼镜盒注塑模具设计全套图纸.docx
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学士学位论文机械隐形眼镜盒注塑模具设计全套图纸
南京工程学院
本科毕业设计（论文）
题目：
隐形眼镜盒注射模具设计
专业：
材料成型及控制工程（模具设计）
班级：
06模具本1学号:
学生姓名：
指导教师：
起迄日期：
2010.2.23～2010.5.29
设计地点：
南京工程学院
GraduationDesign（Thesis）
TheInjectionMoldDesignOfTheContactLensShell
By
YangXianwen
Supervisedby
LectureZhangJun
NanjingInstituteofTechnology
May,2010
摘要
本文设计中制件外表面要求美观，因此具有一定的表面光洁度要求，模具的加工精度要求较高，采用一模两腔，凸模采用镶拼结构，采用侧浇口，且镶块既要实现侧抽还要实现顶出。
通过对制件的工艺分析，确定了模具的设计方案，并绘制了装配图和零件图。
利用AutoCAD作模具的二维图，用Pro/E作三维图。
在本文中对模具结构及其设计的过程进行了详细的讨论，此过程参阅了大量有关模具设计和材料性能以及生产工艺的书籍。
关键词：
注射模，一模两腔，侧浇口，三维图，Pro/E
全套图纸，加153893706
Abstract
Thistextadoptsworkpieceoutersurfaceappearancerequirements,therefore,acertainsurfacefinishrequirements,highprecisionmoldprocessing，useatwo-impressioninjectionmould，punchwithmosaicstructure，adoptsthesidebushingtomodelthebore，andinsertsnotonlyhavetoachievetoachievethetopofthesidepumping.Thedesigninganalyzedtheprocess,andmadesurethedesignprojectofthemoldingtool,anddrewtoassemblethediagramandsparepartsdiagrams.Themouldisdesignedto2DwithAutoCADand3DwithPro/E.
Havingcarriedonthediscussionofdetailtothemouldstructureinthistext,thiscoursehasbeenseenalsoalargenumberofaboutmoulddesignandthematerialcapabilityaswellasthebooksofproductiontechnology.
Keyword：
injectionmould，two-impression，sidebushing，corecavity，Pro/E.
附录A：
英文资料
前言
模具专业的学生对综合知识和实践能力的要求较强，它既是模具专业学生大学所学的机械制图、塑料成型工艺与模具设计、公差配合与技术测量、CAD/CAM等技术基础课、专业课的综合应用，又需要学生了解大量的实践经验。
通过毕业设计，使学生的独立工作能力、计算能力、查阅资料的能力上得到培养和锻炼,。
塑料工业是一门新兴的工业，此次毕业设计我选择的是塑料模具设计，课题为隐形眼镜盒注射模具设计，它要进行测量塑料制件，绘制塑料件的零件图，分析塑件使用要求和性能，进行塑件结构的分析，完成模具装配图和主要的成型零件图，完成主要成型零件的制造工艺，编写设计论文，此毕业论文根据自己设计的步骤编写，能够一目了然的了解模具设计的具体内容。
毕业设计是高等学院教学计划中一个重要的综合性教学环节。
毕业设计对培养我们综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题的能力和进行科学研究的初步能力都起了重要作用。
毕业设计的过程，对于培养我们独立工作的能力、创新能力以及理论联系实际和严谨求实的工作作风也同样起到了十分重要的作用。
在此次毕业设计中得到了南京工程学院的张俊讲师的莅临指导以及南京工程学院的部分老师的指导在此表示感谢，同时感谢所引用文献的作者们，他们辛勤的研究成果使得本设计说明书增色不少。
此设计说明书还存在一些不足点，希望各位老师批评指正。
编者
2010.5.30
第一章塑料模具的现状及展望
1.1塑料模具现状分析
材料成型工艺与模具技术的发展奠定了现代工业发展的基础。
模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。
通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，因而在汽车、机械、电子、轻工、家电、通讯、军事和航空航天等领域的产品生产中获得了广泛应用，其中60%~80%的零件采用模具加工生产，作用不可替代。
国外将模具比为“金钥匙”、“金属加工帝国”、“制造业之母”、“进入富裕社会的原动力”等，也正是基于上述原因。
1998年在国务院《关于当前产业政策要点的决定》中，模具被列为机械工业基础改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。
1999年和2002年，在国家计委和科技部发布的《当前国家重点鼓励发展的产业/产品和技术目录》、《当前国家优先发展的高技术产品产业化要点（目录）》及《当前国家鼓励外商投资产业目录》中，模具均被重点列入，这充分说明了模具在国民经济中的重要地位。
可以预见，随着国民经济的持续发展和产品制造技术水品的不断提高，模具工业作为国民经济的基础工业之一，在我国经济发展中将占据越来越重要的地位。
2006年，中国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。
根据海关统计资料，2006年中国共进口塑料模具约10亿美元，约合83亿元人民币。
由此可以得出，除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。
进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。
出口的塑料模具以中低档产品居多。
由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。
整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。
一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。
在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。
我国模具行业总体落后的面貌尚未得到根本改变，模具的年生产总值虽已居世界第三，但长期以来，设计制造水平在总体落后于先进工业国家。
主要差距是：
基础薄弱、人才不足、工艺装备水平低且配套性不好、专业化、标准化、商品化程度低等。
目前国内商品模具只占总量的45%左右，模具企业之间未形成承接大规模成套任务的协作机制。
模具标准化水平和标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期影响突出。
1.2塑料模具行业存在的问题
中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。
（1）发展不平衡，产品总体水平较低。
虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。
包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。
（2）工艺装备落后，组织协调能力差。
虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。
更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。
（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。
一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。
模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。
（4）供需矛盾短期难以缓解。
近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。
同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。
市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。
（5）体制和人才问题的解决尚需时日。
在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。
人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。
1.3塑料模具的发展趋势
从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。
随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。
在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，有两方面应予以重视：
一是政府相关政策对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。
从国际上看，各国模具工业在发展初期都得到了政府的大力扶持。
就中国实际情况看，应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠政策等，通过政策引导作用可加快行业的发展和进步。
二是随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。
为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。
鉴于上述行业现状与发展趋势，人们应清醒地认识到：
要跟上国民经济的发展步伐，我国模具行业将面临更加艰巨的工作总体上要加速培育模具大市场，重视模具生产标准化、专业化、商品化的发展，促使模具标准件上品种、上水平、上规模，提高大型、精密、复杂等中高档模具的比例，逐步建立适应我国国情的某科研开发、人才培训和产品生产的基本体系。
不但要使我国成为模具生产大国，更要发展成为模具生产强国。
第二章隐形眼镜盒的产品分析
2.1使用的材料的特性
零件为隐形眼镜盒上盖如图1.1所示，在日常生活中应用广泛。
此塑料制品要求散热性能好，不易老化，表面要求光亮，尺寸稳定性好，手感好，无毒无味，光学性能好。
从成型的角度考虑应该成型性能良好，原料来源广泛。
由于产量比较大，要求生产周期短，成本低廉。
因此我们选择注射成型的方法加工该零件。
综合考虑各方面的因素，我们选择聚乙烯作为材料。
聚乙烯是由乙烯直接聚合所得到的聚合物。
聚乙烯是化学组成和分子结构最简单，生产量最大，应用最广的塑料品种。
聚乙烯最早是在1939年实现了用高压法的工业化生产，50年代又相继出现了低压法和中压法的工业化生产。
聚乙烯的成型特性：
聚乙烯的吸水性极小，不超过0.01%，无论采用何种成型方法，皆不需要先对粒料进行干燥。
聚乙烯分子链柔性好，链间作用力小，熔体粘度低，成型时无需太高的成型压力，很容易成型出薄壁长流程制品，也适用于多种成型工艺，成型出多种形状和尺寸的制品。
聚乙烯的比热容较大，尽管它的熔点并不高，塑化时仍需要消耗较多热能，要求塑化装置应有较大的加热功率。
聚乙烯熔体容易氧化，成型加工中应尽可能避免熔体与氧直接接触。
聚乙烯的品级，牌号极多，应按熔融指数大小选取适当的成型工艺。
聚乙烯工艺参数：
表1-1聚乙烯工艺参数
工艺参数
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
料筒温度/℃
后部
140～160
140～160
中部
160～170
180～190
前部
170～200
180～220
喷嘴温度/℃
170～180
180～190
模具温度/℃
30～60
30～60
注射压力/MPa
50～100
70～100
螺杆转速/（r/min）
<80
30～60
图1.1隐形眼镜盒上盖
2.2零件的工艺性分析
任何一个零件从传统意义上来说，它必须含有二维平面图纸，这样它的尺寸就一目了然了。
本次的塑件经测绘后的平面图见图2.1：
图2.1隐形眼镜盒上盖二维产品图
图2.2隐形眼镜盒上盖二维产品图
图2.3隐形眼镜盒上盖二维产品图
第三章成型设备的选用
3.1注塑机的选择
对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后，才能进行下面真正的模具设计。
根据塑件的形状及尺寸，计算其在分型面上的投影面积和塑件以及浇注系统的质量，计算所需锁模力、总注射物料量，然后才能初选设备。
由于制品的外观不规则，首先利用PROE软件的分析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。
在PROE软件里打开三维模型，利用其质量属性分析对表面积、体积、质量进行分析与计算。
根据软件计算得出结果如下：
塑件体积：
V=17.6cm3
塑件密度：
=0.95g/cm3
所以塑件的质量：
m=17.6×（0.95）=16.72g
根据任务书的要求，该塑件采用侧浇口形式，并且采用一模两腔的形式，
加上浇注系统及冷凝料材料体积约为63.2cm3。
所以初选设备为XS-ZY-125其主要技术规格见表3.1：
表3.1XS-ZY-125设备主要技术规格
额定注射量/cm3
125
模具最大厚度/mm
300
螺杆直径/mm
85
模具最小厚度/mm
200
注射压力/Mpa
120
动定模固定板尺寸/mm
428×458
注射行程/mm
115
拉杆空间/mm
260×290
注射时间/s
3.0
合模方式
液压-机械
螺杆转数/（r/min）
21、27、40、65、80
液压泵流量L/min
100，12
注射方式
螺杆式
液压泵压力/Mpa
6.5
锁模力/KN
900
电动机功率/Kw
11
最大成型面积/mm
320
加热功率/Kw
5
最大开合模行程/mm
300
螺杆驱动功率/Kw
4
喷嘴圆弧半径/mm
12
喷嘴孔直径/㎜
4
顶出形式
两侧设有顶出，机械顶出，中心距为230mm
3.2模架的选择
模架设计也是模具设计中的重要组成部分，它主要包括定模和动模两大部分的模架设计。
定模部分又包括定模板，定模固定板，导套，浇口套，定位圈及相应的固定螺钉等。
动模部分又包括动模板，推件板，动模垫板，垫块，动模固定板，顶杆固定板，顶板，拉料杆，复位杆，导柱及相应的螺钉等。
模架如图3.2：
图3.2模架
通过塑件的分析，以及注塑机的技术规格要求，选用直浇口为主的A4衍生型，大小是315*355的模架。
模架中，定模板厚度A为40mm，动模板厚度B为72mm，垫块高度C为55mm。
3.3模具参数的校核
1.注射量的校核:
要求注射量不超过注射机的最大注射量，在注塑生产中，注塑机每一个成型周期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇注系统内所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于注塑机的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑机注射量的20%，根据式
kMmax
MM=
Mi+nm
式中Mmax-----注塑机最大注射量/mm3；
Mi-----浇注系统凝料的质量或体积/mm3；
m-----单个制件质量或体积/mm3；
n-----型腔数目/个；
k-----注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。
0.8×125
35200+28160=63200mm3。
故：
注射机注射量满足要求。
2.注射压力的校核
塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。
注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。
所选的塑料原料为PE，制件结构合理，熔融状态下流体流动性能好，其注射压力在（50～100）Mpa之间，其值在所选的注射机成型范围之内，故能满足要求。
3.锁模力的校核
注射时塑料熔体充满型腔的时候，存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开，该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的最大锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。
为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭，必须满足：
（nA1+Aj）p
Fn
（2515.12+6
41.3）
120
80%=265kN<900kN
故：
注射机锁模力满足要求。
4.安装部分尺寸校核
（1）模具厚度校核
由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量
H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度H必须在注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间。
所选用的注射机的模具最大厚度Hmax为300mm，最小模具厚度Hmin为200mm。
所设计的模具总厚度为292mm，此值在所选注射机的最大模具厚度和最小模具厚度之间。
因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求。
（2）模具的长度和宽度校核
本副模具采用压板紧固的方式，将模具的固定板安放在压板外侧附近就能够固定，模具为龙记2330型模坯，模架为315×355㎜，注射机的装夹空间为：
370×370mm，因此所设计的模具在注射机的装夹范围内，满足要求。
（3）浇口套球面尺寸
设计的模具时，浇口套内主流道始端的球面必须比注射机球面半径略大一些,即R比r大1～2mm；主流道的小端直径要比喷嘴直径略大，即D比d大0.5～1mm。
设计中R取14mm（r=12mm），D取5mm（d=4mm）。
（4）定位圈尺寸
为了使模具在注射机上安装准确、可靠，定位圈的设计非常关键。
见图3.2，定位圈的外径尺寸必须与注射机的定位孔尺寸相匹配，为了使模具主流道的中
图3.2定位圈在模具上安装示意图
心线与注射机喷嘴的中心线重合，通常采用间隙配合。
定位圈的基本直径为100mm，一部分用于压紧主流道衬套，一部分与注射机上的定位孔配合，模具定模板上的定位圈与注射机的定位圈孔要有松动的间隙配合为H11/h11，定位圈与注射机装配高度为8mm，总高为15mm。
（5）模具开模行程的校核
注射机的开模行程是受合模机构限制的，注射机的最大开模行程必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。
XS-ZY-125型注射机的合模形式为液压-机械式式，其最大开模行程不受模具厚度的影响。
对于具有侧向抽芯机构的注射模具，校核公式为：
S
H1+H2+（5～10）mm
式中S-----注射机最大开模行程/mm；
H1-----推出距离/mm；
H2-----包括浇注系统在内的塑件高度/mm。
即，开模行程要求：
S
12+11+（5～10）mm=28～33mm
而注射机最大开合模行程为300mm，实际合模行程为33mm，所以模具所需要的开模距离与注射机的最大开合模行程相适应。
综上分析，本副模具与所选的注射机完全相互适应，模具的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力及开模行程都在所选的注射机技术规格之内。
因此，所选的XS-ZY-125型注射机完全能够符合本次模具设计要求。
第四章模具结构形式的拟订
4.1确定型腔数量及排列方式
为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件的精
度，模具设计时应合理的确定型腔数目。
根据以上分析可将该模具设计成一模两件的成型，摆放位置如图4.1所示。
图4.1型腔布置
4.2注射模分型面的选择
模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。
应根据分型面的选择和塑件分型面的选择来选择分型面。
分型面应选择在塑件的最大截面处，有利于塑件的脱模尽量料流末端，利于排气，保证塑件的表面质量，该零件的分型面如图4.2所示：
采用水平分型方式既可以降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。
图4.2分型面
4.3模具侧向分型与抽芯机构的分析与确定
4.3.1侧向抽芯机构的分类与组成
在零件的侧面与主分型面的的运动方向有干涉的时候，就要用到侧向分型与抽芯机构，该类机构有很多的组成种类，比如说采用机动的、液压的、手动的等等。
其中机动的用的比较广泛，主要特点是不需要设置专门的设备，是利用模具本身分型时产生的力，成本低，抽芯力大，生产效率高，故用的很广泛。
而液压的需要设置专门的设备，增加了成本，但因其动作可靠，调节灵活，故用的也比较广泛。
而手动的主要是增加了工人的劳动强度，且效率较低，但在某些特殊的场合还是用的比较广泛的。
经过综合考虑，本次设计采用机动的最常用的斜导柱侧向分型与抽芯机构。
利用侧滑块与斜导柱的相互运动来实现。
这里可以讨论下选用斜导柱侧向分型与抽芯机构的原因：
1.斜导柱驱动的侧向分型与抽芯机构
这类抽机构结构紧凑，制造方便，动作可靠，适用于抽拔距不远和抽拔力不大的情况。
适用于生产批量比较大，而生产塑件的质量、体积不大，抽拔距和抽拔力不大的生产。
（见图4.3）
图4.3斜导柱侧向分型与抽芯机构
2.弹簧驱动的侧向分型与抽芯机构
适用于制品的侧凹比较浅，所需要的抽拔力和抽芯距不大时，才采用弹簧或者硬橡胶实现抽芯的动作。
3.弯销驱动的侧向分型与抽芯机构
其是斜导柱的变异形式，弯销具有矩形断面，能承受较大的弯矩，斜角可以达到300，所以在开模距相同的情况下可以获得较大的抽芯距；另外的一个特点是弯销侧抽芯机构可以设计成变角度侧抽芯。
4.液压驱动侧向抽芯机构
液压侧向分型与抽芯机构是指以压力油作为分型与抽芯动力，在模具上配置专门的抽芯液压缸，通过活塞的往复运动来完成侧向抽芯与复位。
这种抽芯方式传动平稳、抽芯力较大，抽芯距也较大，抽芯的时间顺序可以自由的根据需要设定，其缺点是增加了操作而且需要配置专门的液压抽芯器及控制系统，费用较篙。
5.斜导槽侧向分型与抽芯机构
当塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹的成型面积较大，因而需要比较大的抽芯，或者由于模具的结构限制不适宜采用其他侧抽芯形式时，则可以采用斜滑块侧向分型与抽芯机构。
其特点是利用模具推出机构的推出力驱动斜滑块做斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。
综上所述，在众多的成型方案中，虽然有很多机构都能满足使用要求，通过观测塑件的形状和质量，从设计成本和材料成本，模具的结构复杂程度上看，空调压缩机上塑料支架模具的侧
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