卷尺外殼的注塑模具設計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,卷尺,外殼,注塑,模具設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單
畢業(yè)設計（論文）
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課題名稱：卷尺外殼的結構及其模具設計
系 部：
專 業(yè)：
班 級：
姓 名：
學 號：
指導教師：
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目 錄
1 前言··············································3
2 卷尺外殼的結構設計·································4
2.1 設計任務與要求···································4
2.2 結構設計········································4
3 塑件工藝分析······································10
3.1 分析塑件使用材料及成型特點·························10
3.2 分析塑件的結構工藝性 ·····························10
3.3 塑件精度的確定 ··································10
4 型腔數(shù)目的確定····································11
4.1估算塑件的體積、質量和選擇注射機 ····················11
5 確定模具結構方案··································12
5.1 確定成型位置和分型面······························12
5.2 脫模機構的設計·································· 12
5.3 澆注系統(tǒng)的設計·································· 12
5.4 冷卻系統(tǒng)的設計·································· 13
5.5 選取模架······································· 13
5.6 型芯、型腔····································· 13
5.7 注射及開模過程·································· 13
5.8 取出制件·······································14
6 校核注射機有關工藝參數(shù)···························· 15
6.1鎖模力的校核···································· 15
6.2模具厚度H與注射機閉合高度························· 15
7 設計小結········································· 15
致謝辭·············································· 16
參考文獻············································ 16
1 前言
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂，塑料大都采用合成樹脂。塑料具有可塑性，密度小，質量輕，可以利用模具將其成型為具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。
塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應運而生的，目前塑料制件幾乎已經進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域。塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領域。世界塑料工業(yè)從20世紀30年代前后開始研制到目前的塑料產品系列化，生產工藝自動化，連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領域，它經歷了初創(chuàng)階段（30年代以前）、發(fā)展階段（30年代）、飛躍發(fā)展階段（50至60年代）、穩(wěn)定增長階段（70年代至今）等這樣幾個階段。塑料作為一種新的工程材料，其不斷被開發(fā)與應用，加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展，極大地促進了塑料成型方法的研究與應用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。
模具是工業(yè)生產中的重要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經濟各個部門發(fā)展的重要基礎之一，塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一種類型。隨著機械工業(yè)（尤其是汽車，摩托車），電子工業(yè)，航空工業(yè)，儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具開發(fā)，設計與制造的水平也越來越高。采用模具生產毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、耗能低、產品性能好、生產效率高和成本低等顯著特點。塑料成型技術的發(fā)展趨勢：
（1） CAD/CAE/CAM技術的快速發(fā)展和推廣應用
隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，生產與加工自動化的觀念也逐漸深入人心，生產與加工過程離不開產品的設計與開發(fā)。Pro/E是美國PTC公司推出的使用參數(shù)化的三維特征造型技術的大型CAD/CAE/CAM集成軟件，現(xiàn)已成為CAD/CAE/CAM領域最具有代表性的軟件。
（2） 各種模具新材料的研制和使用
模具材料的選用直接影響到模具的制造工藝、模具的使用壽命、塑件的成型質量和模具的加工成本。
（3） 塑料制件的微型化、超大型化和精密化
為了滿足塑料制件在各種工業(yè)產品中的使用要求，塑料成型技術正朝著微型化、大型化和超大型化和精密化方向發(fā)展。
（4） 模具的標準化
目前，國內外已有許多標準化的注射模架形式可供設計者選用。
由于需要大批量生產，為提高生產效率，降低成本，故采用模具成批注射生產。選用丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物（ABS）作為卷尺外殼的材料，澆注系統(tǒng)采用普通流道，進行一模四腔注射。
本課題用Pro/E對卷尺外殼進行造型設計以及開模。共分4個部分，內容包括卷尺外殼的尺寸設計，塑件工藝分析，型腔數(shù)目的確定，模具結構方案的確定。
2 卷尺外殼的結構設計
2.1設計任務與要求
塑件名稱：卷尺上蓋
塑件材料：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物（ABS）
塑件產量：大批量
工作要求：質量輕，外觀要求光澤度好，手感舒適，耐腐蝕，化學穩(wěn)定性好。
設計目標：設計產品的外形結構如圖2—1所示。圖a是卷尺外殼的二維結構圖；圖b是卷尺外殼的三維結構圖。
a）卷尺外殼二維結構圖 b）卷尺外殼的三維結構圖
圖2—1 設計的產品
2.2 結構設計
進入零件模塊，在名字編輯框中輸入“pingguo”。單擊對話框下部的按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。
[1] 設置草繪平面并完成草繪剖面繪制。
在草繪平面內繪制如圖01所示的剖面圖，完成后退出草繪模式。輸入拉伸實體特征的拉伸深度“5”，最后生成的拉伸實體特征如圖02所示。
圖01草繪剖面 圖02最后生成的基礎實體特征
[2] 在實體特征上出殼。
根據(jù)系統(tǒng)提示輸入殼的厚度“1”。單擊模型對話框上的按鈕，生成殼特征后的實體特征如圖03所示。
圖03出殼后的實體特征
[3] 拉伸實體特征。用曲線在草繪平面內繪制可得到如圖04所示的草繪剖面圖，完成后退出草繪模式。根據(jù)系統(tǒng)的提示輸入拉伸實體特征的拉伸深度“3”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖05所示。
圖04草繪剖面 圖05最后生成的基礎實體特征
[4] 拉伸實體特征。用曲線在草繪平面內繪制可得到如圖06所示的草繪剖面圖，完成后退出草繪模式。根據(jù)系統(tǒng)的提示輸入拉伸實體特征的拉伸深度“2.5”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖07所示。
圖06草繪剖面 圖07最后生成的基礎實體特征
[5] 在實體特征上加入倒圓角特征。
（1）在[實體]菜單中選取[倒圓角]選項。
（2）根據(jù)系統(tǒng)提示選取邊線1和邊線2為圓角特征的放置參照，然后選取[完成]選項根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“0.2”。然后單擊按鈕，生成倒圓角特征如圖08所示。
[6] 倒圓角特征。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“0.3”。 生成倒圓角特征如圖09所示。
圖08生成的倒圓角特征 圖09生成的倒圓角特征
[7] 倒圓角特征。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“1.5”。 生成倒圓角特征如圖10所示。
圖10生成的倒圓角特征
[8] 創(chuàng)建掃描軌跡線。
（1）在基本工具條上選取選項，選取一個草繪平面，進入草繪模式。
（2）在草繪平面內繪制如圖11所示的剖面圖，完成后退出草繪模式。
圖11草繪剖面
[9] 創(chuàng)建軌跡線。在草繪平面內繪制如圖12的剖面圖，完成后退出草繪模式。
圖12草繪剖面
[10] 插基準點。 在基本工具條上選取選項。選取一個草繪平面，進入草繪模式。在草繪平面內繪制如圖13所示的剖面圖，完成后退出草繪模式。最后生成的特征如圖14。
圖13草繪剖面
圖14生成的曲線和點特征
[11] 創(chuàng)建切剪掃描混合特征。
在[菜單管理器]中依次選取[零件]/[特征]/[創(chuàng)建]/[實體]選項，在[實體]菜單中選取[切剪材料]，在[實體選項]菜單中選取[高級]選項，然后點[完成]。在[高級特征選項]菜單中選取[掃描混合]，點[完成]。在[混合選項]菜單中點[完成]。再點[選取軌跡]，在[鏈]菜單中選取[依次]選項，選取想要切剪掃描的軌跡，再點[完成]。在[截面定向]菜單中選取[自動]/[完成]。在[確認選擇]菜單中點[接受]，旋轉角度0度。截面1畫一個點。截面2畫直徑0.2的圓，截面3畫直徑0.3的圓，截面4畫直徑0.4的圓，截面5畫0.5的圓，截面6畫直徑0.5的圓。最后點[確定]。生成特征如圖15。
圖15生成的切剪掃描特征
[12] 創(chuàng)建切剪掃描混合特征。依次把卷尺葉子切剪掃描出來。如圖16所示。
圖16最后生成特征
[13] 倒圓角特征。根據(jù)系統(tǒng)提示輸入圓角半徑“0.1”。 生成倒圓角特征后的實體特征如圖17所示。
圖17生成的倒圓角特征
[14] 切剪材料特征。
選取[偏距]選項。選取TOP面。輸入值“5”。然后選取偏距按鈕，選擇要偏距的輪廓，輸入值：“-1“。。選取[正向]，盲孔：“0.2”最后按。
[15] 切剪材料特征。用圓弧在草繪平面內繪制可得到如圖18所示的草繪剖面圖，輸入拉伸實體特征的拉伸深度“2”。單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖19所示。
圖18草繪剖面 圖19最后生成的基礎實體特征
[16] 拉伸實體特征。用圓弧在草繪平面內繪制可得到如圖20所示的草繪剖面圖，輸入拉伸實體特征的拉伸深度“7.5”。最后生成的拉伸實體特征如圖21所示。
圖20草繪剖面 圖21最后生成的基礎實體特征
[17] 切剪材料特征。用直線在TOP平面內繪制可得到如圖22所示的草繪剖面圖，輸入拉伸深度為[穿過所有]。單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖23所示。
圖22草繪剖面 圖23最后生成的基礎實體特征
[18] 拉伸實體特征。用直線在草繪平面內繪制可得到如圖24所示的草繪剖面圖，輸入拉伸深度“3”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖25所示。
圖24草繪剖面 圖25最后生成的基礎實體特征
[19] 拉伸實體特征。用直線在草繪平面內繪制可得到如圖26所示的草繪剖面圖，輸入拉伸深度“3”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖27所示。
圖26草繪剖面 圖27最后生成的基礎實體特征
[20] 拉伸實體特征。用圓在草繪平面內繪制直徑為“1”的圓，輸入拉伸深度“6”。在伸出項對話框中單擊按鈕，最后生成的拉伸實體特征如圖28所示。
圖28最后生成的基礎實體特征
[21] 至此，卷尺外殼上蓋的結構設計完畢。如圖29a、b所示
a卷尺外殼上蓋正面 b卷尺外殼上蓋反面
[22] 卷尺外殼下蓋的結構設計結果如圖30所示
[23] 設計的卷尺外殼上蓋和下蓋整體組裝圖如圖31所示。
圖30為卷尺外殼下蓋 圖31為卷尺外殼上下蓋組裝圖
3 塑件工藝分析
3.1 分析塑件使用材料及成型特點
使用材料：ABS材料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。具有耐腐蝕及表面硬度，堅韌且有良好的加工性和染色性能。無毒無味。（ABS）的容重r=1.04 g/cm3.
成型特點：ABS在升溫時黏度增高，所以成型壓力較高，ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理； ABS易產生熔接痕。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60℃，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度可控制在60～80℃，材料收縮率為0.6%。
3.2 分析塑件的結構工藝性
此產品是整體機構的簡單小型塑件，外觀要求光澤度好，手感舒適，尺寸要求并不高。
3.3 塑件精度的確定
塑件尺寸公差（SJ1372），選擇公差等級8級。
4 型腔數(shù)目的確定
4.1 根據(jù)塑件的形狀估算體積和質量
采用相似取植法來計算：
VS=Va－Vb
=R2H－r2h
=1.745 cm3
H=5mm h=4mm R=20mm r=19mm
取塑件體積為：VS=1.8 cm3
塑件體重為： Gs=VSr
=1.8×1.04=1.872g
式中r為塑料容重（PC的容重r=1.04g/cm3）
主流道體積和冷料穴的體積：
V1= 1/3[（8/2）2－（5/2）2]×80
=0.816 cm3
分流道體積：
V2=×（5/2）2×20×4/2
=0.785cm3
澆口體積：
V3=×（1.0/2）2×1.0
=0.000785 cm3
注射機額定注射量GB，每次注射量不超過最大注射量的80%
即 n=(0.8GB－Gj)/GS
式中： n—型腔數(shù)
Gj—澆注系統(tǒng)重量（g）
GS—塑件重量（g）
GB注射機額定注射量（g）
澆注系統(tǒng)的體積：
Vj=0.816+0.785+0.000785=1.6 cm3
Gj =1.6×1.04=1.67g
n=(0.8GB－Gj)/GS
GB＝（nGS+Gj）/0.8 設n=4
=(4×1.872+1.67)/0.8
=11.45g
理論注射量為：11.45/1.04=11 cm3
根據(jù)結果選：SZ－60/450型注射機。
5 確定模具結構方案
5.1 確定成型位置和分型面
由于塑件外觀完整，并沒有其他結構，考慮塑件的外觀質量，按分型面選擇塑件外形最大的輪廓原則，同時考慮分型面有利于塑件順利脫模的原則。將分型面取在塑件下端最大平面處。裝配圖如圖32所示。
圖32卷尺外殼的模具裝配圖
注：A-A（主分型面），B-B（副分型面）
5.2 脫模機構的設計
當從分型面A—A開模時，在彈簧和拉料桿的作用下，將塑件留在動模一側。當開模到一定的距離后；B—B分開，在推桿的作用下將塑件頂出型芯，塑件脫離模具，推桿采用復位桿復位。
5.3 澆注系統(tǒng)的設計
用點澆口從零件上表面進料，因為是一模四腔，所以要設置分流道。用點澆口可實現(xiàn)脫模時，澆注系統(tǒng)凝料能與塑件自動分離，可從模具中自動推出。
5.3.1主流道的設計
在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成截面為圓形，整體為圓錐型，其錐角為2～6○ 。小端直徑d取值為φ5mm, 由于小端的前面是球面，其深度為1-5mm,取值為2mm。注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1-2mm,取R=21mm.
澆口套設計成整體式，與模板間的配合采用H7/m6的過渡配合。
5.3.2分流道設計
分流道開設在定模板一側，其截面形狀采用半圓形， 直徑d=5mm，長度取值為２０mm。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內部的熔體的流動狀態(tài)比較理想。因此，分流道表面粗糙度要要求不能太低，一般Ra取1.6um,可增加對外層塑料熔體的流動能力，使外層塑料的冷卻皮層固定，形成絕熱層。因型腔矩形狀分布，則分流道一般用“非”字狀布置，即平衡式。
5.3.3澆口的設計
采用點澆口形式，這種澆口截面尺寸很小。由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產生較大的剪切熱。流動性增加，有利于型腔的充填。
根據(jù)經驗值，對中小型塑件，點澆口的尺寸為d=0.5～1.5mm,取d=1.0mm。澆口的長度L=0.5～2.0mm,取L=1mm。
5.4 冷卻系統(tǒng)的設計
考慮由于ABS成型時要求模溫在60-80℃，再加上塑件精度不高，故不設置加熱系統(tǒng)，只在定模型腔板上設置四個冷卻水孔。
5.5 選取模架
通過對定模型腔的側壁厚和板厚的尺寸計算，選取國標模架A2-315315-16-F1。其導柱等標準件皆從模架中選取
5.6 型芯、型腔
設計的型芯和型腔模具結構圖如圖33所示。其中a）圖為型芯；b）圖是型腔。
a）型芯 b） 型腔
圖33 模具的型芯和型腔結構圖
5.7 注射及開模過程
當凸模與凹模合并時，熔融的塑料在螺桿的作用下輸送至噴嘴附近，堆積到一定量后在螺桿的作用下將熔料通過噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中，保壓一定時間，熔融塑料冷卻固化，開合模機構將模具打開。如圖34所示。
圖34為模具開模過程
5.8 取出制件
在推出機構的作用下將制件頂出。如圖35所示。
圖35注射成型的制件
6 校核注射機有關工藝參數(shù)
6.1 鎖模力的校核
FZ=P(n A +A1)
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