1、圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)i圆筒形线圈骨架的注射模具设计目 录第一章 绪 论 .- 1 -1.1 模具工业在国民经济中的地位 .- 1 -1.2 塑料模具设计的意义 .- 1 -1.3 塑料模具工业的现状及发展趋势 .- 2 -第二章 注射模的可行性分析 .- 6 -2.1 注射成形工艺条件 .- 6 -2.2 注射模组成 .- 6 -2.3 注射模设计要求 .- 7 -第三章 塑料件的工艺性分析 .- 9 -3.1 零件大体说明 .- 9 -3.2 明确塑件设计要求 .- 9 -3.2.1 塑料制品的材料 .- 9 -3.2.2 塑件的结构分析 .- 11 -3.
2、2.3 尺寸精度分析 .- 12 -3.2.4 表面质量分析 .- 12 -第四章 注射机的初选及模具结构形式 .- 13 -4.1 工艺方案分析与注射机的初选 .- 13 -4.2 分型面及排气系统设计 .- 14 -4.2.1 分型面的设计 .- 14 -4.2.2 排气系统的设计 .- 15 -4.3 浇注系统的设计 .- 15 -4.3.1 主流道的设计 .- 16 -4.3.2 分流道的设计 .- 17 -4.3.3 浇口的选择 .- 17 -4.3.4 浇口位置的确定 .- 19 -4.4 成型零件的尺寸计算 .- 21 -4.5 脱模力与抽芯距的计算 .- 22 -4.6 斜导柱
3、的结构形式 .- 23 -4.7 型腔型芯及导滑锁紧装置 .- 25 -第五章 模架的确定和标准件的选用 .- 29 -5.1 标准模架的选择 .- 29 -圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)ii5.2 导柱设计要求 .- 29 -5.3 模具高度尺寸的确定 .- 29 -5.3.1 定模板 .- 29 -5.3.2 定模座板 .- 29 -5.3.3 动模板 .- 30 -5.3.4 动模垫板 .- 30 -5.3.5 垫块(模脚) .- 30 -5.3.6 瓣合模 .- 30 -5.3.7 其他模板的选用 .- 30 -第六章 合模导向机构的设计 .- 32 -6.1
4、导向结构的总体设计 .- 32 -6.2 导柱的设计 .- 32 -6.3 导套的设计 .- 32 -6.4 导柱、导套设计 .- 33 -6.5 导柱和导套材料的选择 .- 33 -第七章 脱模推出机构的设计和校核 .- 35 -7.1 推出机构的选择 .- 35 -7.2 推杆直径及强度校核 .- 35 -第八章 模具温度调节系统的设计 .- 37 -8.1 模具系统的热平衡计算 .- 37 -8.2 湍流计算 .- 37 -8.3 冷却水管计算与设计 .- 38 -第九章 注射机的校核 .- 40 -9.1 模具厚度的校核 .- 40 -9.2 开模行程的校核 .- 40 -9.3 塑件
5、在分型面上的投影面积与锁模力校核 .- 41 -9.4 注射量的校核 .- 41 -9.5 注射压力的校核 .- 42 -第十章 模具材料的选择 .- 43 -10.1 模具材料的选择原则 .- 43 -10.2 注射模材料的确定 .- 43 -第十一章 模具的安装及其工作过程 .- 45 -11.1 模具的安装 .- 45 -圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)iii11.1.1 模具安装过程 .- 45 -11.1.2 试模 .- 45 -11.1.3 模具合格的条件 .- 46 -11.2 模具的工作过程 .- 46 -第十二章 数控程序的编制 .- 47 -12.1
6、数控编程介绍 .- 47 -12.2 顶板加工工艺 .- 47 -12.3 数控加工程序的编制 .- 48 -第十三章 设计总结 .- 54 -参考文献 .- 55 -致 谢 .- 56 -圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)- 1 -第一章 绪 论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志
7、，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一
8、半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家
9、电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 塑料模具设计的意义模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母” 。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。随着我国经济建设的迅猛发展，注射产品的应用越来越广泛。特别是在办公用品、照相器材、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、
10、圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)- 2 -轻工、建材产品、汽车、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且出现以塑代金属的全塑产品。据报道，美国已是世界上的最大塑料生产国，每年的塑料消耗量已超过钢材。就全世界而言，按体积和质量计算，塑料的消耗量也超过了钢材。我国自改革开放以来，塑料工业发展也很快，表现在不仅塑料产量增加而且其产品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位。预计到 2008 年，仅汽车行业将需要各种塑料制件 36 万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过 1000 万台；彩电的年产量已超过 3000 万台。到 2010 年，在建筑与建材行业方面，塑
11、料门窗的普及率为30，塑料管的普及率将达到 50，这些都会大大增大对塑料模具的需求量。由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素约占 80。然而模具的质量好坏又直接与模具的设计与制造有很在的关系， 。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，这就促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业以及机械加工工业的高速发展。 1.3 塑料模具工业的现状及发展趋势我国塑料模具工业的发展现状 80 年
12、代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为 13%,1999 年我国模具工业产值为 245 亿,至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270 亿元,其中塑料模约占 30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津
13、荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达 0.020.05mm,表面粗糙度 Ra0.2m, 模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达 1030 万次,淬火钢模达 501000 万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距,具体数据见表一。 成型工艺方面,多材质塑
14、料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)- 3 -及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达 20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流
15、道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%,与国外的 5080%相比,差距较大。 在制造技术方面,CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶, 以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统,如美国 EDS 的 UG、美国Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的
16、引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了 CAD/CAM 的集成,并能支持CAE 技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来 ,我国自主开发的塑料模CAD/CAM 系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo 、PMS、S
17、M 、SM 等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下,和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比,仍有很大差距。 据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具中,精密、大型、复杂、
18、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC 塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在 “十五”期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。 圆筒形线圈骨架的注射模
19、具设计 本科生毕业设计( 论文)- 4 -1.1 国内外塑料模具技术比较表项目 国外 国内注塑模型腔精度 0.0050.01mm 0. 20.005mm型腔表面粗糙度 Ra0.010.05m Ra0.20m非淬火钢模具寿命 1060 万次 1030 万次淬火钢模具寿命 160300 万次 50100 万次热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10%标准化程度 7080% 小于 30%中型塑料模生产周期 1 个月左右 24 个月在模具行业中的占有量 3040% 2530%我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括: 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成
20、型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所致。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 3、
21、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以
22、及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)- 5 -5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必
23、要。圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)- 6 -第二章 注射模的可行性分析2.1 注射成形工艺条件（1）温度主要指料筒温度和模具温度。（1）不同塑料的料温都不尽相同。 （2）料温太低不利于塑化，料温太高，易导致塑件出飞边，严重时将导致塑料发生降解。 （3）喷嘴的温度通常低于料筒的前段温度，以避免“流涎”现象。（2）压力包括注射压力,塑化压力（即背压） 、保压力和锁模压力。（1）塑件的尺寸越大，形状越复杂，壁厚越薄，要求注射压力越大。（2）流动性好的塑料及形状简单的塑件，注射压力较小；玻璃化温度及黏度都较大的塑料，应用较高的注射压力。（3）模具或熔胶温度较低时，宜用较大的注射
24、压力。（4）对于同一副模具，注射压力越大，注射速度也越快。（3）成型周期完成一次注射成型工艺过程所需的时间，包括合模时间，注射时间，保压时间，冷却时间，开模时间，顶出时间及其它时间（如放嵌件，喷脱模剂等） 。其中保压时间和冷却时间占的比例最大，有时可达 80%。2.2 注射模组成注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，但不论是简单的还是复杂的注射模具，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时，动模和定模由导柱导向而闭合，构成型腔和浇
25、注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。根据模具上各个零部件所起的作用，一般注射模具可由以下几个部分组成：（1）成型零部件成型零部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件，它直接与熔体相接触并成型塑料制件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。（2）合模导向机构圆筒形线圈骨架的注射模具设计 本科生毕业设计( 论文)- 7 -合模导向机构是保证动模和定模在合模是准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精确度，并避免模具中其他零部件发生碰撞和干涉。常用的合模导向机构是导柱和导套，对于深腔薄壁塑件，除了采用导柱导套导向外，还常采用在动、定
26、模部分设置互相吻合的内外锥面导向、定位机构。（3）浇注系统浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，它包括主流道、分流道、浇口和冷料穴等。（4）侧向分型与抽芯机构带有侧向凹凸形状的孔或凸台的塑件，在开模推出塑件之前，必须先把成型塑件侧向凹凸形状的瓣合模块或侧向型芯从塑件上脱开或抽出，塑件方能顺利脱模。侧向分型或抽芯机构就是为实现这一功能而设置的。（5）推出机构推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置，又叫脱模机构。一般情况下，推出机构由推杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆、复位杆及为了该机构运动平稳所设置的导向机构所组成的。常见的推出机构有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构。此外还有凹模推出机构、顺序推出机构和二级推出机构。（6）加热和冷却系统加热和冷却系统又叫温度冷却系统，它是为了满足注射成型工艺对模具温度的要求而设置的，其作用是保证塑料熔体的顺利充型和塑件的固化定型。注射模具中是设置冷却回路
