机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——台灯支架夹持器注射模具设计(编辑修改稿)

机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——台灯支架夹持器注射模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

30 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 1 第一章 绪论 模具概述 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。 在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，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、冷压模具以及成型陶瓷、玻璃制品使用的各种模具。 而成型塑料制品的模具就叫做塑料模具。 对塑料模具的要求是：能生产出尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。 以模具使用的角度来说，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，则要求结构合理、制造容易、成本低廉。 注射成型是热塑性塑料成型制品的一种重要方法，除了极少数热塑性塑料外，大部分的热塑性塑料都可以用这种方法成型。 近年来，注塑成型还成功应用于某些热固性塑料。 注塑制品约占整个塑料制品的 20~30%，特别是在 塑料作为工程结构材料后，其用途已从民用扩大到各个领域，并逐步替代传统的金属和非金属材料；在发展尖端科技中也是不可缺少的。 注塑成型的过程：先合上注塑模具，然后将塑胶原料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化成为流动状态后，靠柱塞或螺杆的推动，通过料筒前端的喷嘴，注射进闭合的塑料模具中。 充满模具的熔融胶料在受压的情况下，经过冷却固化后，就可以保持模具型腔给予的形状。 最后打开模具，取出制品。 这在操作上就完成了一个模塑周期，后面就是不断重复上述周期的生产过程。 塑料工业在国民经济 中的地位 模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。 我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差 10 年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。 模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中， 80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。 随着我国工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求，因此，精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 2 现代模具的发展趋势 现代模具与传统模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须借助于现代化科学技术的发展，采用先进制造技术，才能达到技术要求。 当前整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。 为适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低成本的迫切要求，模具将有如下发展趋势。 10 年前，精密模具一般为 5μ m，现在已达 23μm ，不久 1μm 精度的模具即将上市。 随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在 1μm 以内，这就要求发展超精加工。 这一方面是由于用模具成形的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求的一摸多腔（现在有的已达一摸几百腔）所致。 由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产效率和质量，并能大幅度节约制件的原材料。 因此，热流道技术的应用在国外发展较快，许多塑料模具厂所生产的模具 50%以上采用的热流道技术，甚至 80%以上，效果十分明显。 热流 道在国内也已用于生产，有些企业使用率达到 20%～ 30%。 一幅多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，二是成批组件，可大大缩短产品的生产及装配周期，对模具材料的性能要求也越来越高。 一是用于汽车、飞机、精密机械的纳米级 (μm) 精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米级 () 精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米级（ ）精密加工。 及高压注射成型模具 随着塑料成形工艺的不断改进和发展，为了提高注塑质量，气辅模具及高压注射成型模具也随之发展。 随着塑料原材料的性能不断提高，各行业的零件将以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，使用塑料模具的比例日趋增大。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 3 由于汽车、车辆和电机等产品向轻量化发展，如以铝代钢，非全密度成形，高分子材料、复全材料、工程陶瓷、超硬材料成形和加工。 新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能而使是生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态（半固态）挤压模具及粉末锻模。 对 这些模具的制造精度要求是高的。 第二章 塑料产品介绍及其工艺特点 产品结构工艺性分析 本次课程设计的题目是台灯支架夹持器注射模具设计，其产品图如图 所示。 图 台灯支架夹持器 三维图 塑料的分析 台灯支架夹持器 的材料是 ABS 塑料，其工艺参数见表 1， ABS 塑料在工程上应用非常广泛，其原材料是 ABS（乳白色）塑料。 ABS 树脂是丙烯腈（ A）、丁二烯（ B）和苯乙烯（ S）三种单体的共聚物， ABS 树脂保持了苯乙烯的优良电性能 和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变 ABS 的各种性能，故 ABS 工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。 允许使用温度范围 40℃ 到 80℃。 表 1 塑料的成型工艺参数 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 4 材料 ABS 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速 () 30～ 60 密度（ g/㎝ 3 ) ～ 计算收缩率（ %） ～ 预热 温度（ 0c） 80～ 85 时间（ h） 2～ 3 料筒温度（ 0C） 后段 150～ 170 中段 165～ 180 前段 180～ 200 喷嘴 形式 直通式 温度（ 0c） 180～ 190 模具温度（ 0C） 50～ 70 注射压力（ MPa） 70～ 90 保压力（ MPa） 50～ 70 成型时间（ s） 注射时间 20～ 90 高压时间 0～ 5 冷却时间 20～ 120 总周期 50～ 220 适用注塑机类型 螺杆式、柱塞式均可 塑件的工艺分析 单看这个塑件的 形状并不是很复杂，但是设计这个塑件的一套模具还是有点难度的。 本次设计的一个难点是浇口位置的选择，它需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态成型的工艺条件等进行综合考虑。 因此参照我的塑件最后采用的浇口形式为侧浇口进料，由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 5 塑件产品图的测绘 经过绘制，两个塑件的产品简图如图 所示： 图 台灯支架夹持器 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 6 第三章 注射成型方案分析 分型面及其选择 分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。 通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。 开模时将注射后的冷却固化的塑件及浇注凝料从模体中顶出并取下（或自动落下），再将模腔内的杂物清除，或将嵌件或活动型芯安放于模腔内。 但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几 个方面进行数次分型。 台灯灯架夹持器通过曲面分型成型，另外需要在侧向抽芯分型。 在考虑选择有利于脱模的分型面时，必须保证塑件的外观质量和精度要求；要有利于侧向抽芯。 我将分型面设置在塑件的底部，这样就保证了塑件的外观质量要求。 侧向分型分析 当侧面带有凹孔、凸台等结构的塑件时，在成型后凹孔、凸台的成型零件将阻碍塑件从模内顶出，必须在顶出前将凹孔、凸台的成型零件先行退出。 这些零件一般是做成可以移动的。 开模时先将侧面的成型零件有序地全部抽出，清除障碍后再将塑件推出，合模时再将侧成型零件恢复原位。 这种完成侧型 芯的抽出和复位动作的装置叫做侧抽芯机构。 侧向抽芯机构在塑料模具设计上经常用到的有斜导柱侧向抽芯机构、弯销侧向抽芯机构、液压侧向抽芯机构、弹性元件侧向抽芯机构， 斜滑块侧向分型与抽芯机构 等。 斜导柱侧向分型与抽芯机构是在开模力或推出力的作用下，斜导柱驱动侧型芯或侧向分型快完成侧向抽芯或侧向分型的动作。 由于斜导柱侧向分型与抽芯机构结构紧凑、动作可靠、制作方便，因此，这类机构应用最广泛。 由于受到模具结构和抽芯力的限制，该机构一般使用于抽拔力不大且抽芯距离小于 6080mm 的场合。 弯销侧向分型与抽芯机构的工作原理与斜导柱侧向分型与抽芯机构的工作原理相似，所不同的是在结构上以矩形截面的弯销代替了斜导柱，因此，该抽芯机构仍然离不开侧向滑块的导滑、注射时侧型芯的锁紧和侧抽芯结束三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 7 时侧滑块的定位这三大设计要素。 弯销侧向抽芯有 3 个明显的特点：（ 1）由于弯销是矩形截面，其抗弯截面系数比圆形截面的斜导柱要大，因此可采用较大的倾斜角，获得较大的抽芯距； (2)弯销可以延时抽芯；（ 3）弯销侧抽芯机构可以变角度抽芯。 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，费用较高。 当塑件上侧凹很浅或者侧壁有个别较小的凸起时，侧向成型零件抽芯时所需的抽芯力和抽拔距都不大，此时，只要模具的结构允许，可以采用弹性元件侧向抽芯机构。 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，旋钮塑件模具的侧向抽芯距和抽芯力都比较小，模具结构也不是特别复杂，故斜导柱侧向分型与抽芯结构最符合要求，所以选择这种形式。 浇注系统分析 注射模浇注系统是将注塑机料筒中的 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。 它在充模及塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。 浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，对浇注系统进行设计时，一般遵循以下 6点基本原则： （ 1）了解塑料的成型性能； （ 2）尽量避免或减少产生熔接痕； （ 3）有利于型腔中气体的排出； （ 4）防止型芯的变形与嵌件的位移； 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 8 （ 5）尽量采用较短的流程充满型腔； （ 6）流动距离比和流动面积比的校核。 本次设计的塑件是台灯灯架夹持器，根据塑件结 构的特殊情况，必须要保证壳体表面的外观质量要求，所以采用侧浇口进料的方式，使由于浇口断裂形成的裂痕出现在壳体的侧面。 由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。 第四章 模具的结构设计 模架的选择 通过塑件的分析，以及注塑机的技术规格要求，选用龙记模胚 2030，该模架各模板以及相关尺寸见图 、图。 图 龙记模胚 2030示意图 大水口 PW（ mm） 直身模（ H） 300 工字模（ I） 350 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文 ） 9 表 THICKNESS TABLE 厚度表 A、 B板 ERP面板 EP底板 35 40 50 60 70 80 90 100 20 25 表 2030各板尺寸 TP面板 BP底板 RP水口 推板 ST推 板 SP托板 SB方快 25 25 20 30 45 90 TP=25㎜ ； RP=20㎜ ； A=35㎜ ； B=35㎜ ； SP=45㎜ ； SB=90㎜ ； BP=25㎜ ， 所以模具的总厚度为 ： 25+20+35+35+45+90+25=255mm， 在注塑机的装模行程之内。 成型零部件设计 模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。 构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。 成型零部件的结构设计 成形零件是决定塑件几何 形状和尺寸的零件。 它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。 凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦称型芯，是成型塑件内 表面的零件，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。 凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。 1）整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。 其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。 但是加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。 所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中 、小型模具或工艺试验模具。 2）组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。 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等形式。 ，整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各个型腔和型芯可以单独加工，通过 H7/m6 的配合压入到模板中，。