打蛋机左壳注塑模具CADCAM毕业设计 精品.docx

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打蛋机左壳注塑模具CADCAM毕业设计精品

毕业设计

题目：

打蛋机左壳注塑模具CAD/CAM

学院：

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

诚信声明

本人声明：

1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；

2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；

3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

QQ291063932

毕业设计（论文）任务书

题目：

打蛋机左壳塑模具设计CAD/CAM

姓名专业机械设计制造及自动化班级学号

指导老师谭加才职称副教授教研室主任关老师

一、基本任务及要求：

1.查阅有关注射模文献10篇以上，分析注射模设计常用方法，写出文献综述。

2.分析打蛋机左壳相关数据

3.设计注射模具，画出总装配图以及零件图。

4对打蛋机左壳模具进行模流分析和数控分析。

5.撰写毕业论文，字数15000以上。

二、进度安排及完成时间：

1．熟悉课题、查阅文献资料，一周

2．撰写文献综述、开题报告，一周

3.实体的三维建模，一周

4.．毕业实习，一周

5.设计注射模具，画出总装配图，零件图，进行模流分析，七周

6.撰写毕业论文，二周

7.上交毕业论文，并根据评阅意见进行修改，一周

8.：

毕业答辩，一周

摘  要

注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。

本课题就是将打蛋机左壳作为设计模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。

通过对工件的正确分析，设计了一副一模两腔的塑料模具。

确定了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。

采用侧浇口，利用直导柱导向，推杆顶料,斜顶杆和弹簧完成脱模及对模具的材料进行了选择。

如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。

最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核，并用CAXA绘制了一套模具装配图和零件图。

关键词：

塑料模具；注射成型；模具设计

Beat-eggmachineleftshellinjectionmoldCAD/CAM

Abstract：

Injectionmoldingisoneofthemainmethodsofthermoplasticplasticmolding,moldingcanbeacomplexshapeofprecisionplasticparts.Thistopicistobeateggmachineleftshellasadesignmodel,theinjectionmold-relatedknowledgeasthebasis,theplasticinjectionmolddesignprocess.Throughthecorrectanalysisofworkpiece,apairofmouldwithtwocavitieswasdesigned.Thepartingsurface,gatingsystemhavebeendetermined,thechoiceofinjectionmachine,hascalculatedtheformationsparepartsize.Thesidegate,usingstraightguidecolumn,puttingthematerial,inclinedpushrodandspringcompletedstrippingandmaterialofthemouldwereresearched.Sothestructureisdesignedtoensurereliablemouldwork.Matchingthemoldstructureandtheinjectionmachinewaschecked,andasetofCAXAdrawingdieassemblydrawingsandpartdrawings.

Keywords:

 plastic mold; injection molding; mold design.

摘要···························Ⅰ

Abstract······························Ⅱ

第一章绪论·····························1

1.1引言·····························1

1.2模具的发展现状和发展方向··················2

1.2.1国内外注塑模具的发展现状················2

1.2.2国内外注塑模具的发展趋向················3

1.3本课题的内容和具体要求···················3

1.3.1本课题的内容······················3

1.3.2本课题的要求······················4

第二章塑件成型的工艺性分析·····················5

2.1塑件的分析·························5

2.2ABS主要性能·························5

2.3ABS的注塑成型过程及工艺参数·················6

第三章拟定模具的结构形式······················7

3.1分型面的确定·························7

3.2型腔的分布··························8

3.3注射机型号的确定·······················9

3.4成型腔数的确定·······················10

第四章浇注系统的设计·······················11

4.1主流道的设计························11

4.2分流道的设计························12

第五章成型零件结构设计·······················13

5.1凹模的结构设计·······················13

5.2凸模的结构设计·······················13

5.3成型零件工作尺寸的计算···················13

5.3.1影响塑件尺寸精度的因素··················13

5.3.2模具成型零件的工作尺寸计算················14

5.4动模板的强度校核························18

5.4.1厚度的计算·······················18

第六章导向与脱模机构的设计·····················19

6.1导向机构的作用和设计原则·················19

6.1.1导向机构的作用····················19

6.1.2导向机构的设计原则··················19

6.2导柱、导套的设计······················19

6.2.1导柱的设计······················19

6.2.2导套的设计······················20

6.3脱模机构的确定·························21

6.3.1顶杆横截面直径的确定···················22

第七章抽芯机构的设计························23

7.1抽芯机构的设计原理·····················23第八章冷却系统··························24

8.1温度调节对塑件质量的影响·······················24

8.2对温度调节系统的要求····················24

8.3模具冷却装置的设计·····················24

8.3.1冷却装置的设计要点··················24

8.3.2水嘴的结构形式····················24

8.3.3冷却水道的结构····················25

第九章其它结构零件的设计······················26

第十章模具的可行性分析·····················27

10.1本模具的特点·······················27

10.2市场前景与经济效益分析·················27

参考文献·····························28

致谢·······························29

第一章绪论

1.1引言

模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。

没有模具，就没有高质量的产品。

用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。

因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。

根据国际生产协会报告，在目前阶段，工业品零件粗加工的75％、精加工的50％都是由模具成型完成的。

目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床总产值；我国台湾地区模具工业也以每年35％以上的年增长率迅速发展；我国大陆地区模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具，在模具设计和制造水平上都有了长足的进步

1.2模具发展现状及发展方向

1.2.1国内外注塑模具的发展现状

近年来我国通过引进国际的先进技术和加工设备，使塑料模具的制造水平比十年前进了一大步，然而由于基础薄弱、对引进技术的吸收、掌握，尚有一段距离，而且发展也十分不平衡，因而，我国塑料模具总体水平与世界先进技术尚有一定差距。

塑料成型模具可分为三大类，即注射成型模具、中空成型模具和挤出成型模具。

我国现在的制造水平，以注射成型模具为最高，中空成型具为最低，如化妆品用瓶子的吹塑模具，无论从造型以及质量上远不能适应出口要求。

目前，国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。

在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线造型要求。

显示管隔离器注塑模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模等精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。

使用CAD三维设计、计算机模拟注塑成形、抽芯脱模机构设计新颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。

20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。

34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具，汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具，国内都已可生产。

国内最大的塑料模具已达50吨。

虽然在这十多年中注塑模具工业取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。

精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE／CAM按术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。

特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。

国外注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。

追求的目标是提高产品质量及生产效率。

国外发达国家模具标准化程度达到70％-80％，实现部分资源共享，大大缩短设计周期及制造周期，降低生产成本．最大限度地提高模具制造业的应变能力满足用户需求。

模具企业在技术上实现了专业化，在模具企业的生产管理方面，也有越来越多的采用以设计为龙头、按工艺流程安排加工的专业化生产方式，降低了对模具工人技术全面性的要求，强调专业化。

国外注塑成型技术在也向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。

因此，模具向高精度复杂、多功能的方向发展。

例如：

组合模、即钣金和注塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注塑等；向高效率、高自动化和节约能源，降低成本的方向发展。

例如：

叠模的大量制造和应用，水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。

我国注塑模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在五大问题：

1.发展不平衡，产品总体水平较低，虽然有个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。

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，工艺装备水平已比较先进，但大部分企业工艺装备仍比较落后。

企业的组织协调能力差，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.多数企业开发能力弱，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，观念落后，对开发不够重视。

4.供需矛盾一时还难以解决，2003年国产塑料模具国内市场满足率只有74，7％，其中大型、精度、长寿命模具满足率还要低，估计不足60％。

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待时日，在模具这样竞争性行业中需依赖于特殊用户，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越来越显得不适应。

人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。

各地都重视这两问题，解决尚待时日。

1.2.2国内外注塑模具的发展趋向

由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。

塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势。

从技术上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求，以下的发展趋势也较为明显。

展望我国塑料模具的未来，笔者以为应从提高技术水平着手，一方面发展专业模具厂的技术优势，使之进一步提高对某一类模具的设计制造水平；另一方面

要不断采用新技术、新工艺，提高模具产品的技术含量。

要提高我国的模具技术水平，必须在以下方面加大努力：

1.开发精密、大型、复杂、长寿命的模具，实现模具国产化；

2..加速模具标准化、专业化、商品化生产；

3.大力发展CAD／CAM／CAE、RPM等先进模具设计和制造技术；

4.加大人才培养的力度，使他们尽快掌握模具设计和制造中的先进技术。

1.3本课题的内容和具体要求

1.3.1本课题的内容

根据模具样品，设计一套注射模具。

图1

1.3.2具体要求

a、本设计中要注意的问题：

塑件的精度要求为六级，其中配合部位为七级。

b、计预期的效果：

通过本次设计，熟练掌握模具开发的基础知识，并能熟练应用Auto-CAD。

第二章塑件成型工艺性分析

2.1塑件的分析

（1）塑件的外形尺寸

此塑件的壁厚为2.5mm，塑件的外形尺寸不是很大，但是形状不是很规则，适用于注塑成型。

（2）塑件的精度等级

此塑件的每个尺寸的公差都不尽相同，有的精度要求不高，有的尺寸的精度要求比较高，我们按照实际的公差进行计算。

2.2ABS的性能分析

（1）使用性能

综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。

（2）成型性能

1）无定型塑料。

其品种繁多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。

2）吸湿性强。

含水量应小于0.3%（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

3）流动性中等。

溢边料0.04mm左右。

4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口的位置、形式。

推出力过大或机械加工时塑件呈现白色痕迹。

（3）ABS的主要性能指标

密度/g/cm3

1.02～1.08

屈服强度/MPa

50

比体积/cm3/g

0.86～0.98

拉伸强度/MPa

38

吸水率（%）

0.2～0.4

拉伸弹性模量/MPa

1.4×103

熔点/℃

130～160

抗弯强度/MPa

80

计算收缩率（%）

0.4～0.6

抗压强度/MPa

53

比热容/J/（kg·℃）

1470

弯曲弹性模量/MPa

1.4×103

2.3ABS的注塑成型过程及工艺参数

（1）注塑成型过程

将塑料颗粒定量注入，加入到注塑机的料筒内，通过料筒的传热，以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态，然后在柱塞或螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中，由于模具的冷却作用，使膜腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。

（2）热塑性注射成型工艺过程

注射装备准备装料

注射装置准备注射

图2.2.2注射成形工艺示意图

（3）注塑工艺参数

1）注塑机：

螺杆式，螺杆转数为30r/min。

2）料筒温度（℃）：

后段150～170；

中段165～180；

前段180～200。

3）喷嘴温度（℃）：

170～180。

4）模具温度（℃）：

50～80。

5）注射压力（MPa）：

60～100。

6）成型时间（s）：

30（注射时间取1.6，冷却时间20.4，辅助时间8）。

第三章拟定模具的结构形式

3.1分型面位置的确定

a、分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。

分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。

b、分型面的分类及选择原则

（1）分型面的分类

实际的模具结构基本上有三种情况：

型腔完全在动模一侧；

型腔完全在定模一侧；

型腔各有一部分在动定、模中。

本模具的型腔设计采用完全在定模一侧的结构设计。

（2）分型面的分类及选择原则

分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。

一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条：

1）脱出塑件方便；

2）模具结构简单；

3）型腔排气顺利；

4）确保塑件质量；

5）无损塑件外观；

6）合理利用设备。

（3）分型面的确定

鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在两个曲面的结合处，这是该塑件分型面的一个好的选择。

图2

3.2型腔的分布

（1）型腔数量的确定

该塑件采用的精度一般在2～3级之间，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。

模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。

综合考虑，初步设定该模具型腔为一模两腔，故采用直线对称排列。

（2）模具结构形式的确定

从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列。

浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。

由上分析可确定选用单分型面注射模。

3.3注射机型号的确定

（1）注射量的计算

通过三维软件建模设计分析计算得

塑件体积：

V=43.7814cm3

塑件质量：

m=ρV=45.97g

式中，ρ参考表可取1.05g/cm3/

（2）浇注系统凝料体积的初步估算

浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2～1倍来估算。

由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为

V总=V塑（1+0.2）×2=105.07cm3

（3）选择注射机

根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积V总=105.07cm3，并结合试有；V总/0.8=131.3.cm3根据以上的计算，初步选定公称注射量为160cm3，注射机型号为SZ-160/100卧试注射机，其主要技术参数如下表

理论注射量/cm3

160

移模行程/mm

325

螺杆柱塞直径/mm

V注射压力/MPa

40

最大模具厚度/mm

320

150

最小模具厚度/mm

200

注射速率/g.s

105

锁模形式

双曲模

塑化能力/g.s

45

模具定位孔直径/mm

125

螺杆转速/r.min

0~200

喷嘴球半径/mm

12

锁模力/KN

1000

喷嘴口径/mm

3

拉杆内间距/mm

345X345

（4）注射机相关参数的校核

1）注射压力校核查表可知，ABS的注射压力为80～110MPa，这里取P0=100MPa，该注射机的公称压力P公=150MPa，注射压力安全系数k1=1.25～1.4,这里取k1=1.3，则；

k1×P0=1.3×100=130

2）锁模力校核

1塑件在分型面的投影面积A塑则；

A塑=10891.84mm2

2浇注系统在分型面上的投影A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值。

但是对于塑件来说A浇太小几乎可以忽略。

3总投影面积A总=n（A塑+A浇）

A总=21783.68mm2

4模具型腔内胀型力F腔

F胀=A总P模=762428.8N

式中，P模是型腔的平均计算压力值，P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%～40%。

大致范围是25～40MPa.ABS属于中等粘度塑料及具有精度要求塑件，故取P模=35MPa

由表4-45可得F锁=1000KN，锁模力安全系数为k2=1.1～1.2，这里取1.2

k2F胀=1.2F胀=914.KN

3.4成型腔数的确定

以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。

计算：

N=（0.8S-W浇）/W件

N----型腔数

S----注射机的注射量（168g）

W浇----浇注系统的重量（1.32g）

W件----塑件重量（45.97g）

因为，N=2.8

所以，此模具型腔为一模两腔结构符合。

因此注射机选择合适。

第四章浇注系统的设计

4.1主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。

主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。

主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。

在此次设计中常设计成可拆卸变更的浇口套。

（1）主流道的尺寸

1）主流道的长度：

小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。

2）主流道小端直径：

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）mm=（3+0.5）mm=3.5mm

3）主流道大端直径：

D=d+2L主tanα=7mm，式中α=4°。

4）主流道球面半径：

S