数控技术毕业设计书.docx

1、数控技术毕业设计书前 言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。在现代塑料制品生产中，塑料制品得到了越来越广泛的应用，塑料的成型方法也越来越多。如注射成型，挤压成型，真空成型，发泡成型，中空吹塑成型，以及热固性塑料的各种成型等等。其中，塑料的注射成型是最主要的成型方法，塑料注射模是最主要的成型工具，塑料注射机是最主要的成型设备。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌

2、握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本书是高精密手机设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。 第一章 塑件成型工艺分析一、 PC（聚碳酸酯）的基本特

3、性PC（聚碳酸酯）是一种透明且略带浅黄色是塑料，具有突出的抗冲击强度和抗蠕变能力，耐热耐寒性能优良，能在120下上正常工作，低温脆化温度可达-100，成型收缩率仅为0.5%0.8%，故制件的尺寸稳定性好。其他如耐磨性、抗老化能、电绝缘性能也很好，有一定的抗化学腐蚀能力。但对某些化学物品和有机溶剂的抵抗能力较差，制品在成型后河实用中都易产生内应力，严重的可引起开裂。塑料制品本身虽然吸湿性小，但在成型时材料却对水分极为敏感。1、PC（聚碳酸酯）材料密度：0.9-0.91g/cm3缩水率: 8/1000 收缩率：20%成型收缩率:0.5%0.8%成型温度：160-220弹性模量：1.321.42泊松

4、比：0.320.382、PC脱模斜度参数、脱模高度80-120之间的，其单边脱模斜度为：30、查P202页表6-7得模具制造精度等级为3、4、5、6级、3、PC注射工艺参数： 注射机类型：螺杆式 螺杆转速：48r/min 喷嘴形式：直通式 预热温度（）:80-100 预热时间（h）：1-2 喷嘴温度（）:180-190料筒温度(）后段：160-180料筒温度（）中段：180-200料筒温度（）前段：200-220模具温度（）:80-90注射压力/MPa：70100成形注射时间/s：20-60成形高压时间/s: 03成形冷却时间/s：2090成形总周期/s:50160后处理方法：红外线灯、烘箱后

5、处理温度(）：70后处理时间（h）：24二、塑件成型特性1、PC吸水性小。但高温时对水分比较敏感，会出现银丝、气泡及强度下降现象，所以加工前必须干燥处理，而且最好采用真空干燥法；熔融温度高，熔体粘度大，流动性差，所以成型时要求有较高的温度和压力；熔体粘度对温度十分敏感，一般用提高温度的方法来增加熔融塑料的流动性。2、热熔量大，注射成型模具必须设计有能充分冷却的冷却回路3、适宜模温为80，温度过低会造成制品表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，温度过高会产生翘曲现象。 三、模具结构设计工艺分析 1、该制品尺寸较大，采用一模一腔； 2、为满足制品的外观要求，提高制品的成型效率采用直接式浇口；3、型腔及型芯

6、采用整体结构四、设计时应考虑的问题1. 塑料结构件应满足成型工艺的基本要求，即有利于塑料件成形均匀；2. 在保证使用性能及外形要求的前提下，力求塑件结构简单、壁厚均匀，使用方便、耐用；3. 结构合理，并便于模具制造；4. 外形美观。第二章 制件特点及工艺分析一、制件结构特点分析从图1可知, 该制件总体形状为长方形的薄壁制件。制件四周壁都有侧孔，为使制品顺利脱模而又不影响制品要求，需采用侧向分型抽芯机构。而且制件内壁四周也都有侧孔，需采用斜顶机构，这两大因素是本模具中设计的要点、重点、难点，该制件比较复杂。二、尺寸精度分析塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。由于题中没有公差值，

7、所以我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取IT7。该零件的尺寸精度一般, 对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。塑件零件图如图1所示图2.2.1塑件零件图三、塑件表面质量分析1、必须避免在塑件的分型面处出现毛边；2、注意通孔处不出现锐边；3、表面粗糙度只有塑件外形要求Ra3.2，其它部位没有较高粗糙度要求。第三章 模具结构设计一、设计要点：1、 考虑到该产品的特殊性，决定该生产量为20万件2、由制品图可以知，产品尺寸不大，但是制件的壁厚较薄，易变形，极易影响制品形状精度及尺寸精度，是本套模具设计与开发的重点和难点；3、产品外形虽比较简单，但是精度要求比较高，保证各安装孔之间的位置精度是模具设计

8、与开发的关键点，产品尺寸的的分类与相应模具尺寸的计算是本套模具设计的难点；4、产品四周壁都有侧孔，为使制品顺利脱模而又不影响制品要求，需采用侧向分型抽芯机构。而且产品内壁四周也都有侧孔，需采用斜顶机构，这两大因素是本模具中设计的要点、重点、难点。5、生产产量：20万件6、材 料：PC（聚碳酸酯）7、成型工艺：注射模注射成型二、 型腔数目与型腔排列为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：、根据经济性能确定型腔数目； 、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； 、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； 、根据制品精度和复杂程

9、度确定型腔数目。我们这里选用），即一模一腔。高精密手机外壳模具，四周内外都需要采用侧向抽型分型结构，模具结构复杂且制造成本高，周期长，应用在大批量生产的小型塑件。三、分型面选择选择分型面时一般遵循以下几项原则：1.保持塑件外观整洁2.分型面应有利于排气3.应考虑开模时塑件留在动模一侧4.应容易保证塑件的精度要求5.分型面应力求简单适用并易于加工6.考虑侧向分型面与主分型面的协调7.分型面应与注射机的参数相适应8.考虑脱模斜度的影响9.嵌件和活动型芯应安装方便分型面是模具结构中的基准面，它直接影响着成型塑件的质量、模具加工的工艺性以及注射成型的效率等等。因此确定模具的分型面是模具设计中的重要环节

10、之一。 该制件为高精密手机外壳, 表面质量要求高, 但在生产过程中上端面与工人的手指接触较多, 因此上端面最好自然形成圆角。浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度，以及顶出方式、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，若选择如图3.2.1所示的分型方式,既可降低模具的复杂程度, 减少模具加工难度又便于成型后脱模。分型面在后模，即使有飞边，用美工刀刮一下也不会影响制件的表面质量。所以选用图3 所示的分型方式较为合理。图3.3.1分型面的选择四、 确定型腔的布置根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑，本制件采用一模一腔。为了保证熔体能充满整个型腔,

11、 考虑采用平衡式的型腔布置形式,如图3.1.1所示。图3.4.1 平衡式的型腔布置形式五、 浇注系统设计注射模浇注系统是将注射机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。它在充模及塑料固化过程中还将注射压力平衡地传到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量优良的塑件。浇注系统可以分为普通浇注系统和无浇道凝料浇注系统两类。无浇道凝料浇注系统是注射模具发展的一个重要方向，它也影响着塑料成型工艺技术的的发展。1、主流道设计从模具和注射机喷嘴相接触的一端开始，直到和分流道和浇口相交处为止一段流道，称为主流道。它是塑料最先进入模具的通道，和喷嘴在同一轴心上，所以

12、熔料在主流道内并不改变流动方向。流道的形状，大多为圆锥形，也有呈圆柱形或扁圆柱形。根据设计手册查得XS- Z- 125 型注射机喷嘴的有关尺寸为: 喷嘴前端孔径d0=4mm,喷嘴前端球面半径R0=12mm; 根据模具主流道与喷嘴的尺寸关系可取主流道球面半径R=14mm。主流道通常设计在浇口套中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm。主流道与喷嘴接触处的凹形球面要和喷嘴的球面相吻合，以免溢料。为止，模具的球面半径R应比喷嘴球面r大12mm，否则，主流道小端的溢出料将使浇注系统无法

13、脱模。其设计尺寸如图3.5.1所示:图3.5.1 主流道设计2、分流道设计、分流道的形状因为制件的形状比较复杂, 熔融塑料填充型腔比较困难。根据型腔布置方式可知分流道的比较短, 为了便于加工, 选用截面为圆形分流道, 查设计手册相关表得R=4mm。分流道连接主流道和浇口，其主要作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融料以较快速度送至浇口进行充模。同时，在保证充满型腔的条件下。要求分流道容积要小，以减小可回收的冷凝料。所以分流道截面要大小适宜。流道截面形状。分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。圆形和正方形截面流道的比表面积小，塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最

14、高，但加工较困难，而且正方形截面不易脱模。所以在本模具设计中采用圆形分流道。、分流道的尺寸分流道尺寸根据塑料品种、塑料的大小及流道长度确定。对于重量在200g一下、壁厚在3mm一下的塑件可用下面的经验公式计算分流道的直径式中：D分流道的直径（mm）M塑件的质量（g）L分流道的长度（mm）3、浇口设计浇口又称进料口、内浇口等，它是分流道连同型腔的门户，也是整个浇注系统的关键部分，它的形状和尺寸对塑料治疗影响很大。、浇口的作用a、 当塑料通过狭小的浇口时，流速增加，在浇口前后两端形成呢个较大的压力差。这样可以明显地降低某些塑料熔体的表面粘度，使充模容易，从而得到外形清晰的制件。b、 塑料熔体通过狭

15、小浇口时，由于摩擦阻力、一部分能量转变成摩擦热，使塑料熔体的温度有所升高，外观粘度降低，这对成型薄壁制品有利c、 浇口部位的塑料冷凝得快，当型腔充满后，浇口因塑料冷凝而封闭，使型腔内海处于熔融状态下的苏来哦回流。同时又可隔断注射压力对型腔内塑料的继续作用。使塑料无应力状态自由固化、收缩，成型后的塑件内应力。d、 浇口处的冷凝料与塑件相连，若浇口狭小，则成型后可用手工快速切除浇注系统冷凝料，或利用模具的脱模机构自动切除，而且留在塑件上的疤痕微小，一般不影响外观。浇口类型的选择虽然潜伏浇口不易制造，但是浇口与型腔相连时有一定的角度，形成了能切断的刃口，这一刃口在脱模或分型时形成的剪切力可将浇口自动

16、切断，其得到的塑件的表面质量较好，而且该塑件的型腔比较深，故选择浇口的形式为潜伏式题，以及为使塑料的流动距离最短，为熔体充满整个型腔，所以设计多浇口。如图3.5.2所示：图3.5.2 潜伏式浇口六、确定侧向分型抽芯机构1、结构与工作原理斜导柱分型与抽芯机构主要由于模具开模方向成一定角度的斜导柱和滑块组成，侧型芯可用销子固定在滑块上。如图3.5.2所以，楔紧块6通过螺钉7与定模连接。开模时，动模后移，带动滑块和侧型芯也后移，同时滑块在斜导柱5的作用下，滑块带动侧型芯开始侧向分型，完成一次侧向分型的动作。如图3.6.2为开模和合模的两种状态。 为了不阻碍成型后制件从模具中脱出，制件外部四周必须做活

17、动的侧型芯, 同时制件内部四周必须做斜顶。根据制件特点和尺寸，在这里选用结构简单、制造容易的斜导柱滑块侧向分型抽芯机构和斜顶分型抽芯机构。 图3.6.1 侧向分型机构 图3.6.2 斜导柱抽芯机构1、螺钉 2、侧型芯 3、螺钉 4、限位螺钉 5、斜导柱 6、楔紧块 7、螺钉七、 确定推出机构 通过对制品的结构形状、使用要求等分析,本模具宜采用推杆推出机构。根据脱模力的大小和推杆的长度,为了保证推杆有足够的强度与刚度，运动灵活，选推杆直径为d=3mm。推杆固定在模具的推杆固定板上, 由注射机顶出装置来实现其推出动作, 并依靠复位。 在注射成型的每一循环中，制品必须从模具中脱出，完成脱出制品的机构

18、称为脱模机构或者顶出机构，它是模具中相当重要的组成部分。模具中的脱模机构，根据成型设备和塑料件形状的不同而有多种形状，但都要求机构在脱模时防止引起塑件变形破损，不影响塑件的外观，要求工件可靠、动作灵活、结构简单。因此，制品的推出是很重要的，在设计时必须遵循以下原则：、推出机构应该尽量设置在动模一侧。、保证塑件不因推出而变形损坏。、机构简单动作可靠。、良好的塑件外观。、合模时正确复位。设计推出机构时，还必须考虑合模机构的正确复位，并保证不与其他模具零件互相干涉。推出机构的种类按动力来源分为手动推出、机构推出、液压气动推出机构。本套模具采用的推出机构为机动推出，形式较为简单。在这里我们选用推杆推出

19、机构，推杆的形式较为简单，制造和修理都很方便，脱模时工作可靠性也好。分流道的凝料靠拉料杆顶出，顶出距离35-45mm。如图3.7.1为推杆在制件上的分布情况。 图3.7.1 推出机构八、冷却系统的设计由于制件的平均壁厚为1.5mm，制件的尺寸不是很大，确定水孔的直径为8mm，因为制件为手机外壳，上下脱模，所以采用冷却水直接冷却。如图3.8.1所示。 图3.8.1冷却水道系统 第四章注射机的选择一、 注射量的确定选用注射机时，通常是以塑件（或模具）实际需要的注射量初选一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。以实际注射量初选

20、一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：式子中，实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（）。 由UG分析/体测量，可得塑料盒的体积为4.4cm3，考虑到设计为1腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择G54-S-200.其最大理论注射容量为200cm3，注射压力为109MPa，锁模力为2540KN，模具高度在105-406mm，最大开模行程260mm。喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm。二、 锁模力的确定由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向很大的推力，这个力应小于注射

21、机的公称锁模力，否则将产生溢料现象，即：FS=KPAf（N）式中：FS-锁模力（N） K-安全系数，约为11.2 P-型腔内平均压力（通常为2040MPa，这里取P=30MPa） Af塑件在分型面上的投影面积（由UG分析得该塑件的Af=93.09cm2）FS=KPAf=1.23093.09100=N=335KN2540KN 因此FS=335KN，能满足要求。三、 成型压力的确定该项工作是确定所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，其值一般为70100MPa，通常要求P P0。我们这里选70MPa。四、初步选定注射机根据以上计算的结果, 采用一模一腔的模具结构。考虑模具外形

22、尺寸,并查阅塑料注射机技术规格表，可初步确定选用XS- Z- 125型注射机。 第五章 模架的选择一、模架尺寸选择在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围 （型腔投影面积的周界尺寸）、壁厚、孔形及孔位、尺寸精度及表面性能要求以及材料性能，以制定塑料成型工艺，确定进料口位置、塑件重量以及每模件数并选定注射机的型号及规格。选定的注射机必须满足塑件注射量以及成型压力等要求。为了保证塑件质量，还必须正确选用标准模架，以节约设计和制造时间保证模具质量。本套模具选用标准塑料注射模架，其规格如下：A2-16-F1，其具体参数如下：定模板厚度A=45mm动模板厚度B=60

23、mm垫块厚度C=90mm 模具厚度为341mm二、 模具闭合高度校核XS- Z- 125注射机允许模具的最小闭合厚度为105mm，最大闭合厚度为406mm，而型号为A2-16-F1的标准模架厚度为341mm，能满足模具的要求，即HminHHmax。三、开模行程的校核XS- Z- 125注射机的最大开模行程为260mm，而本塑件所需要的开模距离为：S=H1+ H2+(5-10)=72+3.5+10=85.5260mmH1：塑件脱模距离H2：包括流道凝料在内的塑件的高度S：注射机的最大开模行程合格四、 模架结构A2-16-F1如下图所示：图4.4.1 模架五、模架安装尺寸的校核因本模具外形尺寸35

24、0350341小于注射机的拉杆空间，模厚又在允许范围内合格第六章 成型件结构尺寸设计计算模具中的成型零件，是指型腔（凹模）、型芯（凸模）、镶件、拼块等直接用以成型制品的部分。设计时应首先根据塑料性能、制品形状和尺寸精度来构思各种成型零件的结构形状和工作尺寸，再从模具制造工艺的角度详细制定各种成型零件的结构和尺寸精度。此外，由于有成型压力的作用，还应该对成型零件进行强度和刚度的校核。一、型腔结构设计1、型腔凹模结构型腔是成型塑料制品外表面的主要零件。按其结构不同可分为整体式和组合式两类。.整体式凹模整体式凹模由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使制品产生接线痕迹，但由于加

25、工困难，热处理不方便，因此，整体式凹模常用于形状简单的中小型模具上。.组合式凹模组合式凹模指由两个以上零件组合而成。按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式的报告。在这里我们采用整体嵌入式凹模。它主要用于成型小型塑件，而且是多型腔的模具。各种单型腔采用机加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中，这种结构加工效率高、拆装方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。2、型腔壁厚和底板厚度计算在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至

26、开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。但我们这里的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。二、型芯结构设计型芯是成型塑件表面内的零件。包括主体型芯、小型芯、侧抽型芯和成型杆以及螺纹型芯等。型芯有整体式和整体组合式，如将型芯做成整体式，不易维修且加工有些困难，故将型芯做成整体组合式。为保证型芯的强度，尽可能将型芯做的短一些，如型芯做的太长，不利于型芯的强度及各部分的配合。三、成型件工作尺寸计算成型零件直接用以形成塑件相应部分的尺寸，通常就成为工作尺寸。它包括型腔、型芯的径向尺

27、寸、长度高度尺寸、中心尺寸等，有配合要求的塑料制品，其尺寸精度要求比较高，成型零件工作尺寸的计算方法有两种：一种是按平均收缩率进行计算，另一种是按制品公差带进行计算，这两种方法计算的结果非常接近。这里我们按平均收缩率计算。如下所示：查表得PC塑料的收缩率为0.4%0.8%，这里取S=0.6%图6.3.1 型腔三维图 图6.3.2型腔零件图1、型腔内形尺寸2、型腔深度图6.3.4 型芯三维图 图6.3.5 型芯零件图3、型芯外形尺寸4、型芯高度尺寸5、中心距尺寸6、各圆型芯端直径脱模斜度为=1.5四、排气槽设计当塑料熔体填充型腔时，必须按顺序排出型腔和浇注系统内的空气以及塑料受热或凝固产生的低分

28、子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，将会在制品上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷；此外气体受压、体积缩小而产生高温会导致制品局部碳化或烧焦；同时积存的气体还会产生反向压力而降低冲模速度。因此设计型腔时必须考虑排气的问题。注射模成型时的排气方式常有三种：.利用配合间隙排气 .利用烧结金属块排气.开设排气槽排气这里我们选择利用配合间隙排气（利用推杆和推杆孔的配合间隙排气，活动型芯孔的配合间隙排气）第七章 模具的工作过程 模具的总装图如图9.1.1所示。模具安装在注射机上,定模部分固定在注射机的定模板上, 动模部分固定在注射机的动模板上。合模后, 注射机通过喷嘴

29、将熔融塑料经浇注系统注入型腔, 经保压、冷却后制品成型。 开模时, 动模部分随动模板一起运动渐渐将分型面分开, 与此同时, 在斜导柱的作用下, 侧型芯滑块从型腔中退出, 完成侧抽芯动作。当分型面分开到40mm时, 动模运动停止, 在注射机顶出装置作用下, 推杆运动将制品推出。合模时, 随着分型面的闭合, 侧型芯滑块复位至型腔, 同时复位杆也对推杆进行复位。 图9.1.1模具总装图第八章 模具主要零件加工中心程序一、型腔加工中心程序 O0100 T01 G90 G80 G00 G17 G40 M23 G43 H01 Z50. S1000 M03 G00 X0.0 Y4.7 Z50. M09 Z1

30、. G01 Z-2. F150 M98 P1001 G00 X0.0 Y62.7 Z50. Y4.7 Z-0.5 G01 Z-3.5 F150 M98 P1001 G00 X0.0 Y62.7 Z50. X-55.657 Y55.657 M09 Z1. G01 Z-2. F150 M98 P1002 G00 X-55.657 Y55.657 Z50. Z-1. G01 Z-3.5 F150 M98 P1002 G00 X-55.657 Y55.657 Z50. M30 O1001 G01 X-4.7 F500 M09 Y-4.7 X4.7 Y4.7 X0.0 Y10.7 X-10.7 Y-10.7 X10.7 Y10.7 X0.0 Y16.7 X-16.7 Y-16.7 X16.7 Y16.7 X0.0 Y22.7 X-22.7 Y-22.7 X22.7 Y22.7 X0.0 Y28.7 X-28.7 Y-28.7 X28.7 Y28.7 X0.0 Y34.7 X-34.7 Y-34.7 X34.7 Y34.7 X0.0 Y40.7 X